搜索结果: GB/T 3217-2013, GB/T3217-2013, GBT 3217-2013, GBT3217-2013
| 标准编号 | GB/T 3217-2013 (GB/T3217-2013) | | 中文名称 | 永磁(硬磁)材料 磁性试验方法 | | 英文名称 | Permanent magnet (magnetically hard) materials -- Methods of measurement of magnetic properties | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K14 | | 国际标准分类 | 29.030 | | 字数估计 | 16,128 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 3217-1992 | | 引用标准 | GB/T 2900.4-2008; GB/T 2900.60-2002; GB/T 9637-2001; GB/T 24270-2009; IEC 60050-151 | | 采用标准 | IEC 60404-5-1993, MOD | | 标准依据 | 国家标准公告2013年第10号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了永磁(硬磁)材料磁性试验方法。本标准适用于铝镍钴永磁、铁氧体永磁、铁铬钴永磁、稀土永磁及其他永磁材料磁性能的测量。 | GB/T 3217-2013: 永磁(硬磁)材料 磁性试验方法
ICS 29.030
K14
中华人民共和国国家标准
代替 GB/T 3217-1992
永磁(硬磁)材料 磁性试验方法
magneticproperties
2013-12-02实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 测量原理 2
5 磁化装置 3
6 试样 4
7 磁通密度的测量 4
8 磁极化强度的测量 5
9 磁场强度的测量 6
10 退磁曲线的确定 6
11 基本磁参量的确定 7
12 试验装置的校准 7
13 试验报告 8
附录A(资料性附录) 试样温度对测量结果的影响 9
附录B(规范性附录) 气隙对测量结果的影响 10
附录C(资料性附录) 本标准与国际标准章条编号对照 11
附录D(资料性附录) 本标准与国际标准的技术性差异及其原因 12
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准代替GB/T 3217-1992《永磁(硬磁)材料磁性试验方法》。
本标准与GB/T 3217-1992相比主要变化如下:
---增加了术语的内容;
---按照国际标准重新编排结构;
---按照国际标准更换了图和图的位置;
---按照国际标准增加了测量原理(第4章);
---删除了用冲击法测量退磁曲线和回复磁导率的内容;
---删除了原标准附录A和附录B,将原标准的附录C调整为本标准的附录B且内容略作修改;
---增加了试样温度对测量结果的影响(附录A);
---增加了本标准与IEC 60404-5:1993《磁性材料 第5部分:永磁(硬磁)材料磁性能测量方法》
及其2006修正案(1)的对应章条编号(附录C);
---增加了本标准与IEC 60404-5:1993《磁性材料 第5部分:永磁(硬磁)材料磁性能测量方法》
及其2006修正案(1)的技术差异及其原因(附录D)。
本标准使用重新起草法修改采用IEC 60404-5:1993《磁性材料 第5部分:永磁(硬磁)材料磁性能
测量方法》及其2006修正案(1)。
本标准与IEC 60404-5:1993及其2006修正案(1)相比在结构上作部分调整,附录C中列出了本标
准与IEC 60404-5:1993及其2006修正案(1)的章条对照一览表。
本标准与IEC 60404-5:1993及其2006修正案(1)相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通
过在其外侧页边空白位置的垂直单线(|)进行了标示,附录D中给出了相应技术差异及其原因的一
览表。
另外,IEC 60404-5:1993及其2006修正案(1)中使用的术语,部分已收录于GB/T 2900.4-2008
《电工术语 电工合金》中,故本标准引用了GB/T 2900.4-2008。
IEC 60404-5:1993及其2006修正案(1)引用了IEC/T R61807《高温下永磁材料磁性能的测量方
法》,该技术报告已转化为GB/T 24270-2009《永磁材料磁性能温度系数测量方法》(非等效采用),故
本标准引用了GB/T 24270-2009。
本标准由中国电器工业协会提出。
本标准由全国电工合金标准化技术委员会(SAC/TC228)归口。
本标准主要起草单位:中国计量科学研究院、桂林电器科学研究院、中国计量学院、天津三环乐喜新
材料有限公司、宁波金鸡钕铁硼强磁材料有限公司、宁波盛事达磁业有限公司。
本标准主要起草人:贺建、舒康颖、谢永忠、林安利、刘伍利、胡元虎、范雯、郑志受、王占国、王学林。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB 3217-1982、GB/T 3217-1992。
永磁(硬磁)材料 磁性试验方法
1 范围
本标准规定了永磁(硬磁)材料磁性试验方法。
本标准适用于铝镍钴永磁、铁氧体永磁、铁铬钴永磁、稀土永磁及其他永磁材料磁性能的测量。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2900.4-2008 电工术语 电工合金
GB/T 2900.60-2002 电工术语 电磁学[eqvIEC 60050(121):1998]
GB/T 9637-2001 电工术语 磁性材料与元件[eqvIEC 60050(221):1990]
GB/T 24270-2009 永磁材料磁性能温度系数测量方法
3 术语和定义
GB/T 2900.4-2008、GB/T 2900.60-2002、GB/T 9637-2001和IEC 60050(151)界定的术语和
定义以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
退磁曲线 demagnetizationcurve
饱和磁滞回线的第二象限或第四象限部分。这部分由剩磁Br(Br=Jr)和矫顽力HcB或内禀矫顽力
HcJ限定(见图1)。
3.2
最大磁能积 maximumBHproduct
退磁曲线上,磁通密度(磁感应强度)和相应的磁场强度乘积的最大值。(BH)max点的坐标用(Ha,Ba)
表示(见图2)。
3.3
回复线和回复磁导率 recoilline,recoilpermeability
永磁材料的回复线,是指退磁曲线上某点在回复状态时的局部磁滞回线,回复线的平均斜率与磁性
常数μ0 的比值定义为回复磁导率(见图1)。
回复磁导率μrec按(1)式计算:
μrec=
μ0
ΔB
ΔH
(1)
式中:
μ0=4π×10-7H/m;
ΔB ---回复线两个端点的磁通密度之差,单位为特斯拉(T);
ΔH---回复线两个端点的磁场强度之差,单位为安每米(A/m)。
图1 退磁曲线和回复线
图2 退磁曲线和最大磁能积(BH)max的定义
4 测量原理
测量原理图见图3。
说明:
H ---H(磁场强度)测量装置;
B(J)---B(磁感应强度)[或J(磁极化强度)]测量装置;
R ---X-Y 记录设备;
E ---磁化电源;
S ---转换开关。
图3 测量原理图
5 磁化装置
5.1 磁化装置由电磁铁和磁化电源组成。
5.2 电磁铁由磁轭、极柱、极头和磁化绕组等组成。磁轭、极柱、极头和试样构成闭合磁路,见图4。
图4 电磁铁结构示意图
5.3 磁轭、极柱和极头应由矫顽力不大于100A/m的软磁材料制成,其结构应对称。为了减小因磁通
迅速变化而产生的涡流,本标准推荐采用叠片铁心构成磁轭,极间距离l′在一定范围内连续可调(可调
范围由测试设备制造商和用户商定)。极面应为平面,表面粗糙度参数Ra值为3.2μm,两极面应平行
并与磁场方向垂直。
5.4 磁化绕组的位置应尽量靠近试样并互相对称,其轴线与极头轴线一致。
5.5 磁化电源:磁化电源应具有足够的容量,在测量时,磁化电源调节器应能在整个测量范围内连续而
平稳地改变磁场。磁化电流的不稳定度应不超过0.1%/min。
5.6 磁化装置应能产生使试样磁化到饱和的磁化场,饱和磁化场强度Hmax的选择通常与待测试样的
种类和内禀矫顽力有关。即
Hmax=KHcJ
系数K 根据永磁材料的种类而变化,一般在3到5之间。永磁材料的饱和磁化场强度Hmax是这样
得到的:当磁化场强度由某一值增加50%时,测得试样的(BH)max或HcB增加不超过1%,该磁场值就被
认为是这种永磁材料的最低饱和磁化场强度值。
5.7 两极面间的磁化场,在试样、B(或J)测量线圈和磁场探测器所占有的整个空间内应足够均匀。因
此,极面几何尺寸应满足式(2)、式(3):
d1 ≥d2+1.2l′ (2)
d1 ≥2.0l′ (3)
式中:
d1---圆形极面直径或矩形极面的最短边长,单位为米(m);
l′---极间距离,单位为米(m);
d2---垂直于磁场方向均匀区的最大尺寸,单位为米(m)。
工作时,极头中的磁通密度应比其饱和磁通密度低得多,以保证极面近似于磁等位面。实用上,对
于电工纯铁极头的磁通密度应小于1T,对于含钴35%~50%的铁钴合金极头的磁通密度应小
于1.2T。
当满足上述条件时,在极面间的磁场均匀区内,磁场强度的变化不超过1%。
6 试样
6.1 试样取圆形 (或矩形)截面的柱体,为了使试样均匀磁化,其尺寸由5.7限定,试样长度应大于
5mm。
6.2 试样两端面应磨削到互相互行,平行度不超过形位公差等级9级,端面垂直于轴线,垂直度不超过
形位公差等级9级,表面粗糙度参数Ra值应不大于3.2μm,以减小气隙(见9.4)。
6.3 试样横截面积沿整个长度方向应保持一致,其偏差不超过它的最小横截面的1%,试样尺寸的测
量误差不得超过0.2%。
6.4 试样不应有外部和内部缺陷,例如,缺口、掉边、裂纹、砂眼和气孔等。
6.5 对于各向异性的永磁材料,在测量其磁性时,试样的磁化方向应与材料的易磁化方向一致。
6.6 对于温度系数较大的材料,例如铁氧体永磁材料,在测量时试样温度变化不应超过±3℃。试样
温度变化对测量结果的影响参见附录A。
6.7 试样放置于磁化装置两极面间的磁场均匀区内(见5.7)。试样的预磁化方向应与磁场方向一致。
7 磁通密度的测量
7.1 磁通密度的变化量,采用一个B测量线圈连接感应电压时间积分器来测量。
7.2 B测量线圈为均匀的单层,紧紧地绕于试样中部并对称于试样两端面。为了消除由测量线圈引线
而产生的附加感应电压,引线应绞合在一起。
7.3 感应电压时间积分器,可以是磁通计、电子积分器或其他自动装置。
7.4 表观磁通密度的变化量由式(4)计算:
ΔBap=B2-B1= 1AN∫
t2
t1
Udt (4)
式中:
B2 ---t2 瞬间的磁通密度,单位为特斯拉(T);
B1 ---t1 瞬间的磁通密度,单位为特斯拉(T);
A ---试样的横截面积,单位为平方米(m2);
N ---测量线圈的匝数;
t2
t1
Udt---(t2-t1)时间段内感应电压的积分,单位为韦伯(Wb)。
考虑到测量线圈中包括空气磁通,表观磁通密度变化量应修正,修正后的磁通密度变化量ΔB由式
(5)计算。
ΔB=ΔBap-μ0ΔH
(At-A)
(5)
式中:
ΔH ---引起磁通密度变化ΔB的磁场强度变化量,单位为安每米(A/m);
At ---测量线圈的有效横截面积,单位为平方米(m2)。
7.5 磁通密度的测量误差不应超过2%。
8 磁极化强度的测量
8.1 磁极化强度的变化量,采用一个J测量线圈连接感应电压时间积分器来测量。
8.2 J测量线圈采用绝缘良好的细软铜线,均匀地绕在无磁的线圈骨架上。J测量线圈由磁通测量线
圈和磁场补偿线圈组成。磁通测量线圈和磁场补偿线圈应串联反接,根据电磁铁极面的大小和试样尺
寸,可以采用同心形或双心形(见图5)。
图5 J测量线圈
磁通测量线圈和磁场补偿线圈应满足式(6):
N1A1-N2A2=0 (6)
式中:
N1---磁通测量线圈的匝数;
A1---磁通测量线圈的横截面积,单位为平方米(m2);
N2---磁场补偿线圈的匝数;
A2---磁场补偿线圈的横截面积,单位为平方米(m2)。
如果不满足上述关系,可用计算的方法进行修正。
8.3 磁极化强度的变化量由(7)式计算:
ΔJ=J2-J1= 1AN∫
t2
t1
Udt (7)
式中:
J2 ---t2 瞬间的磁极化强度,单位为特斯拉(T);
J1 ---t1 瞬间的磁极化强度,单位为特斯拉(T);
A ---试样的横截面积,单位为平方米(m2);
N ---J测量线圈的有效匝数,对于同心形J测量线圈,N= N1-N2;对于双心形J测量线
圈,N= N1;
t2
t1
Udt---(t2-t1)时间段内感应电压的积分,单位为韦伯(Wb)。
8.4 J测量线圈应完全置于5.7规定的磁场均匀区内。
8.5 磁极化强度的测量误差不应超过2%。
9 磁场强度的测量
9.1 磁场强度用磁场探测器配合相应的仪器测量,即通过测量线圈连接7.3所述的积分器或霍尔探头
配合电测仪器测量。磁场探测器的常数应预先校准,其引线绞合在一起。
9.2 只有当试样表面的磁场强度矢量平行于试样侧面时,在试样表面直接测得的磁场强度才等于试样
内部的磁场强度。因此为了获得试样内部的磁场强度,磁场探测器应尽量靠近试样并且对称于试样两
端面,磁场探测器的测量方向与试样磁化方向一致。
9.3 磁场探测器的大小和位置应确保使其处于以d2 为直径的磁场均匀区内(见5.7)。
9.4 除了按6.7的要求放置试样外,还应将试样夹紧,以减小由试样和极头之间的气隙而引起的测量
磁场的误差(估算方法按附录B)。
9.5 磁场强度的测量误差不应超过2%。
10 退磁曲线的确定
10.1 概述
退磁曲线可分为B(H)退磁曲线和J(H)退磁曲线,测得其中一种退磁曲线,另一种可根据公式
B=J+μ0H 换算得到。
退磁曲线的测量应在(23±5)℃的环境温度下进行。样品的温度测量通过贴在电磁铁极头表面的
温度传感器实现,该温度传感器应由无磁材料制成。其他对温度敏感的测量仪器(如霍尔探头)也应充
分考虑温度波动带来的影响。
永磁材料磁性能温度系数测量方法按GB/T 24270-2009。
10.2 HcJ≤600kA/m的永磁材料
10.2.1 将空的B测量线圈和磁场探测器,置于杂散场小于0.1kA/m的空间,仔细调整电子积分器和
磁场测量仪到零位。然后如图3所示,将试样放入B测量线圈,并按9.4在电磁铁极头中夹紧。同时,
磁场探测器按9.2置于两极面之间。
10.2.2 用电磁铁将试样磁化到饱和状态,然后使磁化电流单调减小到零。再改变磁化电流方向,慢慢
增加磁化电流使退磁曲线通过HcB或HcJ点(见图1)。记录退磁曲线上各点的磁通密度值和相应的磁
场强度值,即可得到退磁曲线。
10.2.3 对于磁通密度和磁场强度之间存在较大滞后现象的材料,磁场强度的变化速度应足够慢,为了
保证准确的积分,电子积分器的时间常数应该足够大,零点漂移应足够小。
10.3 HcJ >600kA/m的永磁材料
10.3.1 测量前,预先用脉冲磁化器或超导螺线管将试样磁化到饱和状态。对于处于磁中性状态的试
样,磁化场应达到1~1.5倍该材料的HcJ,具有磁化历史的试样,则需要更高的3~5倍HcJ磁化场强度
才能将试样磁化饱和。
10.3.2 测量用的电磁铁极头应有锁紧机构,以防止在高磁场下产生的机械力挤碎试样。
10.3.3 将空的J测量线圈和磁场探测器置于杂散场小于0.1kA/m的空间,仔细调整测量装置的零
点漂移,待测量装置稳定后,将试样放入J测量线圈(如图3所示),注意试样的充磁方间应与测量时磁
化方向一致,按9.4在磁化装置中夹紧。同时,将磁场探测器按9.2置于两极面之间。
10.3.4 用电磁铁磁化试样,磁化方向与10.3.1一致,然后将磁化电流单调减小到零,再改变磁化电流
方向,缓慢增加磁化电流使退磁曲线通过HcB或HcJ点(见图1)。记录退磁曲线上各点的磁通密度值和
相应的磁场强度值,即可得到退磁曲线。
10.3.5 对于磁通密度和磁场强度之间存在较大滞后现象的材料,按照10.2.3执行。
10.3.6 也可把J测量线圈换成B测量线圈,按照上述方法描绘出B(H)曲线,但是,试样与B测量线
圈之间的气隙要足够小,以减少测量误差。
11 基本磁参量的确定
11.1 剩磁Br
描绘出退磁曲线后,取退磁曲线与B轴交点的磁通密度值(见图1)。
11.2 最大磁能积(BH)max
最大磁能积(BH)max由退磁曲线上相应的B和H 乘积的最大值确定,或者用退磁曲线与等磁能曲
线相切的方法确定(见图2)。
11.3 矫顽力HcB和内禀矫顽力HcJ
B (H)退磁曲线与B=0直线交点的磁场强度值为HcB、J(H)退磁曲线与J=0直线交点的磁场
强度值为HcJ(见图1)。
11.4 回复曲线和回复磁导率μrec的确定
根据需要取退磁曲线上某一点A(Hrec,Brec)作为回复线的基点(见图1),当退磁曲线的测量到达
A(Hrec,Brec)点时,改变磁化场的变化方向,使其变化量为ΔH(到达C点)后再回到A(Hrec,Brec)点,即
得到回复线。由回复线的平均斜率,求得回复磁导率μrec(见图1)。
一般μrec沿退磁曲线不是常数,所以应标明相应的Hrec,Brec和ΔH 值。
12 试验装置的校准
12.1 试验装置应定期校准。试验装置所用的磁场探测器、J测量线圈、积分器等,应定期送计量部门
检定。
12.2 为保证永磁材料磁参数测量的准确一致,采用国家计量部门检定的标准试样,对各个磁性参数的
测量结果进行对比。标准试样应定期送计量部门检定。
13 试验报告
试验报告按需要可包括如下内容:
---试样材料的种类、牌号;
---试样形状和尺寸;
---所用仪器的类型;
---饱和磁化场强度Hmax值;
---剩磁Br;
---矫顽力HcB或内禀矫顽力HcJ;
---最大磁能积(BH)max值及坐标Ba值和Ha值;
---回复磁导率μrec值及Hrec、Brec、ΔH 值;
---磁滞回线或退磁曲线;
---测量时的环境温度;
---对于磁各向异性的试样,标明磁化方向。
附 录 A
(资料性附录)
试样温度对测量结果的影响
表A.1所列为各种永磁(硬磁)材料的Br和HcJ温度系数。
表A.1 永磁材料的Br和HcJ温度系数
材料 α(Br)/(%/℃) α(HcJ)/(%/℃)
铝镍钴永磁 -0.02 -0.07~+0.03
铁铬钴永磁 -0.05~-0.03 -0.04
铁钴钒铬永磁 -0.01 -0
稀土钴永磁 -0.04~-0.03 -0.3~-0.25
稀土铁硼永磁 -0.12~-0.09 -0.9~-0.45
铁氧体永磁 -0.2 +0.20~+0.50
当测量铁氧体永磁和稀土类永磁时,建议将环境温度的波动控制在±1℃以内。
附 录 B
(规范性附录)
气隙对测量结果的影响
试样和极面间的气隙d应尽可能小(见图B.1)。由于气隙而产生的测量磁场的最大相对误差可按
式(B.1)估算:
ΔH
H =-
2dB
μ0lH
(B.1)
式中:
B---退磁曲线上给定点磁通密度,单位为特斯拉(T);
H---退磁曲线上给定点磁场强度,单位为安每米(A/m);
l ---试样长度,单位为米(m);
d---试样和极头表面的气隙,单位为米(m);
μ0=4π×10-7H/m。
例如,当d/l等于以下数值时,在靠近(BH)max点的磁场测量误差ΔH/H 不大于1%。
材料 d/l
铝镍钴永磁37/5 0.00025
铁氧体永磁25/14 0.003
稀土钴永磁120/96 0.005
稀土铁硼永磁340/130 0.005
图B.1 空气间隙示意图
附 录 C
(资料性附录)
本标准与国际标准章条编号对照
本标准与国际标准章条号对照见表C.1。
表C.1 本标准与IEC 60404-5:1993及其修正案的章条编号对照情况
本标准章条编号 对应IEC 标准章条编号
1 1.1
2 1.2
3 2
4 -
5 3
5.1 -
5.2、5.3、5.4 3.2
5.5、5.6 -
5.7 3.1
6 4
6.1 4
4.2 -
6.3 4
6.4、6.5、6.6 -
7 5
8 6
9 7
10 8
11 9
- 10
12 -
13 11
附录A 附录A
附录B 附录B
......
|