稀土永磁材料磁矩(磁偏角)測(cè)量比對(duì)實(shí)驗(yàn)
我國(guó)是稀土資源大國(guó),稀土儲(chǔ)存量居世界首位,無(wú)論是SmCo系或NdFeB系稀土永磁材料的研發(fā)和應(yīng)用都具有優(yōu)良的優(yōu)勢(shì)。隨著對(duì)稀土永磁體品質(zhì)要求的不斷提高,控制好稀土永磁材料的磁力矩M和主軸磁偏角θz,將對(duì)提供穩(wěn)定磁場(chǎng)源作為稀土永磁組件作為傳感器的核心部件,具有重要的意義。
能準(zhǔn)確測(cè)量軸向充磁稀土永磁材料的磁力矩M和主軸磁偏角θz,可以為后期開(kāi)發(fā)傳感器提供很大的保障,主要涉及領(lǐng)域有手機(jī)微型電機(jī)用磁鋼、汽車(chē)測(cè)速傳感器磁鋼、石油勘探用磁鋼、霍爾傳感器磁鋼等。
生產(chǎn)高品質(zhì)的磁鋼是企業(yè)生存和創(chuàng)造高額利潤(rùn)的途徑之一,目前國(guó)內(nèi)外用戶(hù)不單一關(guān)心材料的BH特性,同時(shí)關(guān)心材料的磁矩一致性,主軸磁偏角是否控制的在允許的范圍內(nèi),這樣的磁鋼需求會(huì)隨著高新永磁磁路器件的設(shè)計(jì)而不斷提高,利潤(rùn)相對(duì)普通磁鋼高出許多。磁矩參數(shù)已經(jīng)逐步成為了一個(gè)國(guó)際之間進(jìn)行傳遞的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)添加磁偏角測(cè)量后,對(duì)磁鋼在檢驗(yàn)生產(chǎn)企業(yè)制造工藝過(guò)程中的取向、切割等環(huán)節(jié)有極其重要的意義。
為滿(mǎn)足行業(yè)用戶(hù)的測(cè)試需求,華鳴儀器與2013年推出FE-2100AM永磁材料主軸磁偏角測(cè)量裝置,滿(mǎn)足對(duì)永磁器件磁力矩M和主軸磁偏角θz的測(cè)量,為用戶(hù)滿(mǎn)足優(yōu)異要求產(chǎn)品測(cè)量保駕護(hù)航。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
傳統(tǒng)型的磁矩測(cè)量和磁偏角測(cè)量設(shè)備,*早可以上溯到上世紀(jì)90年代,有報(bào)到過(guò)的美國(guó)LDJ公司(被Laboratorio Elettrofisico合并)生產(chǎn)的“矢量磁矩測(cè)試系統(tǒng)”和德國(guó)Brockhaus公司的產(chǎn)品,2010年后比較杰出的是德國(guó)matesy公司采用磁阻矩陣設(shè)計(jì)的新型磁偏角測(cè)試系統(tǒng),以及湖南省永逸科技有限公司和寧波興隆磁性技術(shù)有限公司為代表的產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)兩家企業(yè)還是采用傳統(tǒng)的線(xiàn)圈法測(cè)量。
傳統(tǒng)型磁偏角測(cè)量設(shè)備均是采用磁通計(jì)配置三維亥姆霍茲線(xiàn)圈進(jìn)行設(shè)計(jì)的,原理簡(jiǎn)單、可溯源性強(qiáng)。但由于對(duì)磁通計(jì)和測(cè)試線(xiàn)圈的要求很高,在磁通計(jì)控制漂移、測(cè)量亥姆霍茲線(xiàn)圈定標(biāo)和線(xiàn)圈正交安裝上要求較高,同時(shí)由于非主軸分量磁矩很低,對(duì)磁通計(jì)分辨率要求較高,這些是做好傳統(tǒng)型磁偏角測(cè)試設(shè)備需要解決的問(wèn)題。同時(shí)對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求也很高(環(huán)境磁場(chǎng)不能有波動(dòng))。
德國(guó)matesy公司采用磁阻矩陣測(cè)試原理很好的解決了磁通計(jì)漂移的控制問(wèn)題,同時(shí)對(duì)環(huán)境磁場(chǎng)的細(xì)微波動(dòng)并不敏感,使得測(cè)試重復(fù)性得以大幅度提高。如果采用旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行測(cè)量,很好的解決幾何結(jié)構(gòu)定位偏差,測(cè)試磁矩M和主軸磁偏角θz將得到上乘的解決,值得大力推廣和應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有相關(guān)的磁偏角測(cè)試設(shè)備的檢定標(biāo)準(zhǔn),給測(cè)試設(shè)備**度的仲裁帶來(lái)一定難度,相關(guān)部門(mén)應(yīng)該在這方面進(jìn)行一些投入和研發(fā),或與設(shè)備企業(yè)聯(lián)合,發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)盡快推出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。湖南省永逸科技有限公司在致力于產(chǎn)品不斷提高的過(guò)程中,習(xí)慣性的做法一直是不斷的與行業(yè)中同行設(shè)備進(jìn)行測(cè)試比對(duì),通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)找差距(或差異),獲得正確的評(píng)估和判斷,提高產(chǎn)品性能,從而達(dá)到對(duì)自身生產(chǎn)產(chǎn)品的正確判斷和評(píng)估。
三、中外設(shè)備的比對(duì)
就永磁材料磁偏角測(cè)試設(shè)備測(cè)試準(zhǔn)確度和重復(fù)性(再現(xiàn)性)情況,我們先后與Brockhaus、寧波興隆、Laboratorio Elettrofisico設(shè)備進(jìn)行過(guò)相關(guān)樣品的測(cè)試比對(duì),對(duì)采用傳統(tǒng)型線(xiàn)圈測(cè)試方法制造的設(shè)備同行有較**的了解,F(xiàn)E-2100AM主軸磁偏角測(cè)量系統(tǒng)在同行中有一定的優(yōu)勢(shì),2013年Matesy GmbH的Hendryk Richert也曾稱(chēng)贊過(guò)我們的傳統(tǒng)型磁偏角測(cè)試設(shè)備是行業(yè)中*好的設(shè)備之一。本月杭州永磁集團(tuán)有限公司測(cè)試任務(wù)擴(kuò)大,原有的matesy測(cè)試設(shè)備不能滿(mǎn)足測(cè)試的需求,有幸讓我們提供FE-2100AM磁偏角測(cè)量系統(tǒng)。安裝、培訓(xùn)工作和配合用戶(hù)驗(yàn)收順利完成,同時(shí)針對(duì)目前沒(méi)有相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝置檢定,雙方提出采用杭州永磁集團(tuán)有限公司的matesy德國(guó)設(shè)備與華鳴儀器磁測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的FE-2100AM測(cè)試設(shè)備進(jìn)行樣品測(cè)試比對(duì),這項(xiàng)工作的進(jìn)行將對(duì)雙方都有益處。共選取樣品15只,進(jìn)行相關(guān)比較工作的進(jìn)行。
樣品系列一、材料Sm2Co17,尺寸:7mm×4.5mm×18mm,充磁18mm方向。
編號(hào) |
杭州永磁 |
華鳴儀器 |
角度偏差 |
1 |
1.16° |
1.268° |
+0.108° |
2 |
1.42° |
1.535° |
+0.115° |
3 |
1.58° |
1.640° |
+0.06° |
4 |
0.98° |
0.968° |
-0.012° |
5 |
1.64° |
1.650° |
+0.01° |
樣品系列二、材料Sm2Co17,尺寸:D6.9mm×H4.3mm,充磁4.3mm方向。
編號(hào) |
杭州永磁 |
華鳴儀器 |
角度偏差 |
1 |
3.35° |
3.315° |
-0.035° |
2 |
0.69° |
0.723° |
+0.033° |
3 |
0.8° |
0.825° |
+0.025° |
4 |
2.07° |
2.15° |
+0.08° |
5 |
2.96° |
2.95° |
-0.01° |
樣品系列三、材料Sm2Co17,R8.35mm(150°扇形)×H5mm,充磁5mm方向。
編號(hào) |
杭州永磁 |
華鳴儀器 |
角度偏差 |
1 |
0.86° |
0.848° |
-0.012° |
2 |
0.89° |
0.833° |
-0.057° |
3 |
0.58° |
0.61° |
+0.03° |
4 |
0.65° |
0.653° |
+0.03° |
5 |
0.67° |
0.64° |
-0.03° |
非常欣喜,比對(duì)測(cè)試結(jié)果吻合度相當(dāng)高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以往與同行業(yè)產(chǎn)品的比對(duì)。這次比對(duì)方法中,杭州永磁集團(tuán)有限公司采用樣品在matesy設(shè)備測(cè)試臺(tái)面上兩處不同位置測(cè)試結(jié)果取平均值辦法提供,華鳴儀器采用樣品旋轉(zhuǎn)90°測(cè)試一次數(shù)據(jù)共四次取平均值提供(見(jiàn)下表),設(shè)備測(cè)試不確定度0.2°(局限與臺(tái)面正交精度和樣品表面正交度因素)。
***樣品系列三FE-2100AM實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù):
編號(hào) |
0°方向 |
90°方向 |
180°方向 |
360°方向 |
平均值 |
1 |
0.93° |
1.00° |
0.72° |
0.74° |
0.848° |
2 |
0.71° |
0.95° |
0.95° |
0.72° |
0.833° |
3 |
0.70° |
0.47° |
0.64° |
0.63° |
0.61° |
4 |
0.81° |
0.53° |
0.76° |
0.51° |
0.653° |
5 |
0.76° |
0.77° |
0.52° |
0.51° |
0.64° |
FE-2100AM測(cè)試隨機(jī)測(cè)試不確定度±0.2°基本在上表中可以體現(xiàn)出來(lái),如果用戶(hù)需要獲得樣品的準(zhǔn)確偏差角度,建議采用旋轉(zhuǎn)樣品測(cè)試4次取平均值的方法進(jìn)行,獲取的角度偏差更接近樣品的偏差。