JJF 1239-2010 稀土永磁体磁性温度系数测量技术规范.PDF

零孑庐中华人民共和国国家计量技术规范3 j F1 2 3 9 - - 2 0 1 0目皿稀土永磁体磁性度系数测量技术规范T e c h n i c a lN o r mf o rM e a s u r e m e n to fM a g n e t i cT e m p e r a t u r eC o e f f i c i e n to fR a r eE a r t hP e r m a n e n tM a g n e t s2 0 1 0 0 1 0 S 发布2 0 1 0 0 4 0 5 实施国家质量监督检验检疫总局发布稀土永磁体磁性温度系数测量技术规范T e c h n i c a lN o r mf o rM e a s u r e m e n to fM a g n e t i cT e m p e r a t u r eC o e f f i c i e n to fR a r eE a r t hP e r m a n e n tM a g n e t s，f ) c。) t ) 。- J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0本规范经国家质量监督检验检疫总局于2 0 1 0 年1 月5 日批准，并自2 0 1 0 年4 月5 日起施行。归口单位：全国电磁计量技术委员会起草单位：中国计量科学研究院本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释本规范起草人：李小菊( 中国计量科学研究院)J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0目录1 适用范围2 引用文献3 术语和计量单位4 概述5 计量特性5 1 试样要求5 2 温度测量范围6 测量条件- -6 1 环境条件6 2 测量设备-7 测量方法8 测量结果的处理9 测试报告，附录A 测试报告( 内页) 格式附录B 测量原始记录) i ) ； ；)1111l1222246678( ( ( ( ( ；(的F1 2 3 9 _ 2 0 1 0稀土永磁体磁性温度系数测量技术规范1 适用范围本规范规定了稀土永磁块状材料在高温下温度系数的测量方法。2 引用文献本规范引用下列文献：I E C T R6 1 8 0 7 - - 1 9 9 9M a g n e t i cp r o p e r t i e so fm a g n e t i c a l l yh a r dm a t e r i a l sa te l e v a t e dt e m p e r a t u r e s - M e t h o d so fm e a s u r e m e n t ( 硬磁材料高温磁特性的测量方法)I E C j 6 0 4 0 45P e r m a n e n tm a g n e t ( m a g n e t i c a l l yh a r d ) m a t e r i a l s M e t h o d so fm e as u r e m e n to fm a g n e t i cp r o p e r t i e s ( 永磁( 硬磁) 材料磁性测量方法)G B T3 2 1 71 9 9 2永磁( 硬磁) 材料磁性试验方法J J G3 5 2 1 9 8 4永磁材料标准样品磁特性( 试行) 检定规程G B T9 6 3 72 0 0 1电工术语磁性材料与元件J J F1 0 1 3 - - 1 9 8 9磁学计量常用名词术语及定义( 试行) J B T8 9 8 6 - - 1 9 9 9永磁材料温度系数测量方法使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 术语和计量单位本规范采用下列定义，其他定义见G B T9 6 3 7 - - 1 9 8 8 。3 1 剩磁温度系数t e m p e r a t u r ec o e f f i c i e n to fr e m a n e n c e由于温度变化而引起剩磁的相对变化与温度变化之比；符号为a 。，单位为：。3 2 磁极化强度矫顽力的温度系数t e m p e r a t u r ec o e f f i c i e n to fm a g n e t i cp o l a r i z a t i o nc o e r c i v i t y由于温度变化而引起磁极化强度矫顽力的相对变化与温度变化之比；符号为p H f ，单位为：。4 概述本规范规定了在闭合磁路中测量稀土永磁体高温下磁特性的测量方法。4 1 原理基本原理如图1 所示。磁化装置用来对被测试样进行磁化。励磁电源输出磁化电流使磁化装置产生磁化场，磁通探测线圈与B ( J ) 积分器相连用来测量磁感应强度，磁场探测线圈与H 积分器相连用来测量磁场强度，从而测得不同温度下的剩磁和矫顽力。5 计量特性5 1 试样要求5 1 1 被测试样一般采用1 0 m m 1 0 m m 的圆柱形样品试样，其截面积在长度方向上1J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0相对误差不超过1 。图1 测量原理框图1 一磁化装置；2 一加热极头；3 一试样；4 一磁通探测线圈；5 磁场探测线圈5 1 2 样品内部和外部不应有砂眼、缺口、裂纹或其他缺陷。5 1 3 样品端面应相互平行，并垂直于轴线，其平行度和垂直度均不超过公差等级9 级，表面粗糙度R 。1 6 z m 。5 1 4 样品尺寸测量的相对误差不超过0 2 。注：以上所有指标不是用于合格性判别，仅提供参考。5 2 温度测量范围温度系数的温度测量范围可按照有关标准的规定或供需双方商定，推荐温度测量范围为2 0 。C 1 0 09 C ，最高可到2 5 0 。C 。若2 0 。C 无法准确控制，应准确记录测量时室温下样品本身的温度值作为基础温度。6 测量条件6 1 环境条件测量实验室环境温度应满足( 2 0 1 5 ) 、湿度不超过7 0 R H 的要求。6 2 测量设备6 2 1 磁化装置测量装置由磁轭、加热极头、磁化绕组三部分组成。磁轭、加热极头和试样构成闭合磁路。磁轭和极头应由矫顽力不大于1 0 0 k A m 的软磁材料制成，其结构对称。为了减小因磁通迅速变化而产生的涡流，磁轭推荐用叠片铁心构成，极间距离在一定范围内连续可调。极面应为平面，表面粗糙度R 。1 6 t z m ，两极面应平行并与磁场方向垂直。磁化绕组的位置应尽量靠近试样并互相平行，其轴线与极头轴线一致。两极面间的磁化场在试样、测量线圈和磁场探测线圈所占有的整个空间内应足够均匀。因此，极面的面积和试样的尺寸必须满足下述条件：D d + 1 2 L( 1 )D 2 O L( 2 )J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0式中：D 圆形极面直径或矩形极面的最短边，m ；L 极间距离( 即样品长度) ，m ；d 垂直于磁场方向的磁场均匀区的最大尺寸，r n 。工作时，极头中的磁通密度应比其饱和磁通密度低，以保证极面近似于磁等位面。实际应用时，对于电工纯铁极头的磁通密度应小于1 T ，对于铁钴合金极头的磁通密度应小于1 2 T 。当满足上述条件时，在极面间的磁场均匀区内，磁场强度的变化不小于1 。6 2 2 加热极头加热极头的结构图如图2 所示。髦殇驻爨二翼翟搴隐阻孩孩兹及弦茅一旱烈c 万一，和环形补偿线圈计算机和( 或) 绘图仪图2 磁感应强度和磁场强度测量装置图中所示系统由电磁铁上、下两个极头组成，每个极头在紧贴加热盘处装有一个隔热层，接着是一对由纯铁或铁钴合金制成的极靴。试样、磁通探测线圈( J 线圈) 和磁场探测线圈( H 线圈) 一起安放在测量极靴之问。在上下磁极中各插入一个热电偶或铂电阻用来测量极头的温度，热电偶所处位置应保证在该点所测得的温度与样品温度值一致。6 2 3 磁化电源磁化电源应具有足够的容量，其提供的磁化电流足以在极面间产生大于内禀矫顽力的磁场，磁化电流应连续可调，测量时磁化电流的变化每分钟不超过0 1 ，并能经受大电流反向冲击。6 2 4B ( J ) 积分器B ( ，) 积分器与磁通探测线圈连接，测得磁通的变化量，其测量结果最大允许误差绝对值应小于2 。6 2 5H 积分器H 积分器与一个已知常数的磁场探测线圈相连接测得磁场强度的值。其测量结果最大允许误差绝对值应小于2 。6 2 6 测量线圈根据G B T3 2 1 7 - - 1 9 9 2 第6 章要求，测量时采用J 线圈测量法。，线圈( 即磁通探测线圈) 是用于探测磁通信号的传感器件，它是采用绝缘良好的细软铜线，均匀地绕3H F1 2 3 9 2 0 1 0在无磁的线圈骨架上。，线圈分同轴和非同轴两种，两种线圈都是由磁通探测线圈和空气磁通补偿线圈串联反接组成，可以根据电磁铁极面的大小和试样的尺寸来选择采用同轴还是非同轴的，线圈。图3 所示是H 线圈和，线圈的典型结构图。o川l( a ) 线圈( b ) 同轴J 线圈( c ) 非同轴J 线圈图3H 线圈和，补偿线圈的典型结构图图3 ( a ) 中磁场探测线圈既可采用空心线圈，也可采用由两个匝数完全相等、串联反接而成的线圈，串联反接的探测线圈的常数N A “为：N A H N 1 ( A l A 2 )( 3 )式中：N A w 一磁场测量线圈常数，m 2 ；N 。磁场测量线圈的匝数，它与补偿线圈N z 匝数相等，串联反接；A t ，A z 分别为磁场测量线圈和补偿线圈所包围的面积，m 2 。( 3 ) 式只是一个理论的计算公式，实际中磁场探测线圈常数是用实验的方法确定的，可以送相应的计量实验室进行校准、检测得到。图3 ( b ) 、( c ) 中的，线圈应满足如下条件：N 1 A l N 2 A 2( 4 )式中：A ，一磁通测量线圈的横截面积，m 2 ；A z 空气磁通补偿线圈的横截面积，m 2 ；N 。磁通测量线圈的匝数；N 2 空气磁通补偿线圈的匝数。对于图3 ( b ) 中同轴型，测量线圈的有效匝数为：N j N 】一N 2( 5 )对于图3 ( c ) 中非同轴型，线圈，有效匝数为：N j N 1( 6 )若满足上述关系，在无被测试样时线圈在均匀磁场中的感应信号应恒为零。若不满足上述关系，则可以用计算的方法进行修正。7 测量方法7 1 温度循环处理为了测出可逆的温度系数，测量前首先要对试样进行温度循环处理，即在室温到高于测量温度2 0 。C 的温度范围内，将试样从室温加热到高于测量温度2 0 后再缓慢冷却4凰砧F1 2 3 9 - - 2 0 1 0至室温，此后再开始测量，这种温度循环至少进行一次。7 2 测量前，预先在一个脉冲磁化装置或超导螺线管中将被测试样磁化到饱和状态，并确保充磁场方向与试样的原磁化方向一致，最大磁化场为该材料内禀矫顽力H o 的3 5 倍，充磁完毕后将试样放人到两极面中。测量用的磁化装置其极头应有锁紧机构，以防止在高磁场下产生的机械力挤碎试样。7 3 把空的J 线圈和H 线圈置于杂散场小于0 1 k A 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，放下苍y 记录仪的笔，定出J ( H ) 曲线的坐标原点( o ，o ) ，然后将试样放人，线圈中，注意试样的充磁方向应与测量时磁化方向一致，H 线圈放人两极面之间，其位置应保证H 线圈所占有的整个空间内磁化场足够均匀。7 4 按照图4 ，已充磁试样的磁状态设为R 点，将试样装入两极头间，夹紧后的磁状态设为Q 点，然后逐渐加大磁化场磁化试样，其磁化状态到达A 点，此点即作为开始记录的起点。图4 退磁曲线测量顺序7 5 按照A C D F G 的顺序，反向单调缓慢地改变磁场( 磁场变化速度可控制在从A 点到G 点的扫描时问为5 0 1 2 0 秒即可) ，计算机或X _ y 记录仪便描绘出退磁曲线。7 6 描绘完退磁曲线后，抬起* y 记录仪的笔，调节磁化电源，使磁场回到零，将，线圈和H 线圈均移到杂散磁场小于0 1 k A m 的空间，这时x _ y 记录仪的笔便回到J ( H ) 曲线的坐标原点( o ，O ) 。币，7 7 剩磁B ，的确定：根据J = B - - z 。H ，在H = 0 时，J ，- - B ，一享J _ ( A 为被测试样r 的截面积) 。在退磁曲线上，取退磁曲线与- ，坐标轴交点的磁极化强度值J ，为剩磁B ，。7 8 矫顽力H 。和H a 的确定：取退磁曲线与H 坐标轴交点的磁场强度值为H q ，与J 一一m H 直线交点的磁场强度值为H 。( 见图4 ) 。横坐标H 值可通过H 积分器测得币，的磁通垂。和磁场测量线圈常数N A “利用公式H 一导计算得到。V ，1 H7 9 如果需要B ( H ) 曲线，可根据公式B = ，+ 口。H ，由厂( H ) 曲线换算而成。7 1 0 将样品再一次磁化至饱和状态。7 1 1 把样品放置到已经加热至T 2 的加热极头中，保留5 分钟后，按照7 2 条7 9 条5J J F1 2 3 卜2 0 1 0同样的方法测出疋温度下的退磁曲线，并确定此温度下的B ，和H c l 。7 1 2 将测得的T 】和瓦温度下所对应的B ，和H c 值按下列公式( 1 ) 和( 2 ) 分别计算出剩磁的温度系数和磁极化强度矫顽力的温度系数J 9 H c J ：。一兽黑罂1 0 0 ( 7 )“，一面西两五= 可阢一鼍等斋等1 0 。( 8 )阮一1 百瓦两瓦二玎“w 加”式中：a 。剩磁的温度系数，单位为：，一般用百分数( ) 表示；阻，磁极化强度矫顽力的温度系数，单位为：，一般用百分数( 。C )表示；T 1 基础温度，；T 2 测量温度的上限温度，。C ；B ，( 丁，) 基础温度时的剩磁，T ；B ，( 丁2 ) 测量温度瓦时的剩磁，T ；H c ，( L ) 基础温度时的磁极化强度矫顽力，k A m ；H c j ( T 2 ) 温度T 2 时的磁极化强度矫顽力，k A m 。8 测量结果的处理8 1 在进行不确定度合成时，由于各项不确定度分量的来源不同，并且各项之间互不关联，因此应分别给出各个参量的不确定度。8 2 测量结果参照国家标准修约，保留2 位有效数字。9 测试报告测试报告应包含以下内容：材料牌号；试样编号；试样的形状、尺寸；所使用的测量仪器；测量的温度范围；所测得的值和卢，值；测量结果不确定度；测试日期；测试员、核验员签字。J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0附录A测试报告( 内页) 格式J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0附录B测量原始记录送检单位：联系地址：证书编号：试样编号：材料名称：制造厂：试样形状：试样尺寸：外观检查：测量日期：标注磁化方向测试依据：J J F1 2 3 9 - - 2 0 1 0 稀土永磁体磁性温度系数测量技术规范所使用的主要测量仪器：仪器名称规格型号测量范围证书编号有效期至不确定度或准确度等级环境条件：温度，相对湿度：测试地点：测量结果：、特征参数B ，f 弋H ( ，( k A m )H c B ( k A m )( B H ) ( k J r n 3 )温度、基础温度( T 。)加热后温度( T z )温度系数“，( r 引一“C阮( r 。屯) 一吨I r ( T 一，( 1 ) r j T 2 一一 “1 ”L T I ；煳。阢c ，一鼍( T M 2 ) - - 正H c j ( 兀T I ) 1 0 。测量结果的不确定度：U 。一，女一；一一， 一；测试员核验员共页第页8中华人民共和国国家计量技术规范稀土永磁体磁性温度系数测量技术规范J J F1 2 3 州0 1 0国家质量监督检验检疫总局发布*中国计量出版社出版北京和平里西街甲2 号邮政编码1 0 0 0 1 3电话( 0 1 0 ) 6 4 2 7 5 3 6 0h t t p ：w w w z 西I mm北京市迪鑫印尉厂印剧新华书店北京发行所发行版权所有不得翻印*8 8 0 1 2 3 0 m1 6 开本印张0 7 5 字数1 2 千字2 0 1 0 年3 月第1 版2 0 1 0 年3 月第1 次印尉印数1 一l0 0 0统书号1 5 5 0 2 6 - - 2 4 8 1定价：2 2 0 0 元