金屬磁粉芯的磁特性測(cè)量

 
    新冠肺炎給我們一個(gè)漫長(zhǎng)的假期，同時(shí)即使復(fù)工配套企業(yè)也不一定能順利配合，一切都慢下來！這也給企業(yè)更多的時(shí)間進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)。行業(yè)中金屬粉芯的測(cè)量一直叫得很火，下載一份《金屬磁粉心材料分類》（草案），參考IEC 60404-6對(duì)其中提到的測(cè)試性能方法，利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，以加深對(duì)測(cè)試要求的理解！

 一、直流磁化場(chǎng)下的磁特性測(cè)量（B-H基本磁化曲線，含初始磁導(dǎo)率和飽和磁通密度）
 對(duì)粉芯材料的區(qū)分*重要的一個(gè)指標(biāo)為初始磁導(dǎo)率，從標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鐵粉芯的牌號(hào)命名可直接鑒別，只是初始磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的Hi條件沒有給出。這項(xiàng)指標(biāo)我們采用FE-2100SD1軟磁材料直流磁性能測(cè)量裝置測(cè)試就可以完成。例對(duì)一KH106-060鐵鎳粉芯，可選取選φ26.9mm×φ14.7mm×11.2mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸樣品，直流*大磁化場(chǎng)為Hm=16000A/m,起始點(diǎn)為Hi=16A/m進(jìn)行測(cè)試初始磁化曲線見下圖：

取測(cè)試起始段H=8~120A/m，磁化曲線如下圖所示：

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)是否能將Hi確定在30A/m-100A/m條件下，對(duì)應(yīng)的ui值作為參考，便于大家統(tǒng)一。金屬粉芯直流磁特性參數(shù)，實(shí)際在美磁產(chǎn)品的介紹中，給出了更好的曲線圖：

如企業(yè)要對(duì)材料進(jìn)行更**的研究，還是建議將測(cè)試直流磁化場(chǎng)的盡可能加到足夠大，至少保證大于40kA/m,這樣基本上可以獲得材料的Bs值。同時(shí)使用粉芯材料的企業(yè)，也可通過測(cè)試較高直流磁化場(chǎng)條件下的磁化曲線（磁導(dǎo)率曲線），對(duì)粉芯的材料組份進(jìn)行判斷。

參考美磁樣品對(duì)三款不同組份的樣品（KS106-125AE、KF106-026R和KH106-060）進(jìn)行較高直流磁化場(chǎng)條件下的磁化曲線（磁導(dǎo)率曲線），測(cè)試獲得的初始磁化曲線如下：

  從測(cè)試結(jié)果上看，基本可以判斷材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs的大致范圍，同時(shí)后期材料可加直流偏磁場(chǎng)的范圍也可根據(jù)磁導(dǎo)率曲線一個(gè)直接的判斷。盡可能的去發(fā)揮設(shè)備的測(cè)試用途，不教條的為標(biāo)準(zhǔn)所限制，供應(yīng)商盡可能為用戶企業(yè)提供更詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

二、交流磁化場(chǎng)下的磁特性測(cè)量（B-H曲線、P-B損耗曲線和μ-f磁導(dǎo)率頻率特性曲線，含磁通密度Bm、功率損耗密度P和交流磁導(dǎo)率）

1、采用河南華鳴儀器設(shè)備有限公司的FE-2100M軟磁工頻BH儀，參考標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料進(jìn)行工頻條件（f=50Hz）下磁通密度的測(cè)量,鎖定Hm=8000A/m樣品是鐵鎳粉芯KH1060-060，為φ26.9mm×φ14.7mm×11.2mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，獲得Bm=0.4893T。

2、采用河南華鳴儀器設(shè)備有限公司的FE-2100SA軟磁高頻BH儀，參考標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料進(jìn)行交流頻率f=50kHz下?lián)p耗的測(cè)量,鎖定Bm=100mT，樣品是鐵鎳粉芯KH1060-060，為φ26.9mm×φ14.7mm×11.2mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，獲得Ps=346kW/m³。

同時(shí)對(duì)于鐵粉行業(yè)制造企業(yè)，更好的發(fā)揮設(shè)備的測(cè)試能力，我們也建議用戶參考美磁提供的測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試更多頻率、不同Bm條件下的損耗，當(dāng)然美磁提供的損耗曲線可能是擬合曲線，并非實(shí)測(cè)。

 1）、采用FE-2100SA，在f=50kHz,B=10-100 mT時(shí)的P-B損耗曲線：

2）、采用FE-2100SA，f=50kHz,B=10-100 mT時(shí)的B-H磁化曲線和μ-B磁導(dǎo)率曲線：

3）、采用FE-2100SA，鎖定B=50mT，改變測(cè)試頻率f=10-100kHz時(shí)的μ-f磁導(dǎo)率頻率特性曲線：

三、交直流疊加下的磁導(dǎo)率測(cè)量

設(shè)備采用河南華鳴儀器設(shè)備有限公司的FE-2100SA軟磁交流BH儀和對(duì)FE-2100SD1電源部分進(jìn)行直流程控恒流輸出（添加隔離電感），可完成對(duì)鐵鎳粉芯KH106-060樣品：φ26.9mm×φ14.7mm×11.2mm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，交直流疊加下的磁導(dǎo)率測(cè)量。

1、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直流疊加場(chǎng)H=8000A/m,f=20kHz,B=5-50 mT時(shí)的磁導(dǎo)率曲線：

2、未疊加直流磁化場(chǎng)時(shí)的磁導(dǎo)率曲線：

3、磁導(dǎo)率在未疊加直流磁場(chǎng)或疊加不同的直流磁場(chǎng)時(shí)的變化如下：

4、選擇B=50mT，換算為百分比如下圖：

從而完成鐵粉芯交直流疊加下的磁導(dǎo)率考核的測(cè)量。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中提U=1V條件下的直流疊加性能測(cè)量，可能是受限于采用LCR表的測(cè)試方法，同時(shí)定義也是比較模糊的，可能會(huì)引起一些偏差。采用高頻軟磁交流磁性能測(cè)量裝置，添加直流偏置應(yīng)該數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確和有溯源性，且適合對(duì)不同尺寸的樣品進(jìn)行測(cè)試，更好的滿足用戶的需要。
  

新冠肺炎是一次大災(zāi)難！這次災(zāi)難也表現(xiàn)出很多問題，它的影響也將是顛覆性的！中國作為磁性材料大國，目前熱衷于做標(biāo)準(zhǔn)，特別是根據(jù)所謂的標(biāo)準(zhǔn)打壓材料同行，做設(shè)備呼應(yīng)利益集團(tuán)的亂象橫流，缺乏基礎(chǔ)和深入的學(xué)習(xí)和研究，浪費(fèi)大量的資源。作為磁測(cè)量設(shè)備制造企業(yè)我們應(yīng)該花更多的時(shí)間去測(cè)試、總結(jié)和推導(dǎo)，熟練掌握測(cè)試方法和原理，為磁測(cè)量的發(fā)展和進(jìn)步貢獻(xiàn)綿薄的力量！