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软磁材料测量:磁性材料交直流特性测试能力说明

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1、软磁材料直流磁特性测量:参考标准:GB/T13012、IEC60404-4

  对于矫顽力小于1kA/m的软磁材料材料,主要包含:电工纯铁、电工硅钢、坡莫合金、非晶、软磁铁氧体等材料,测试通常采用闭路样品进行测量,测试方法为:在闭路样品(如圆环)上绕制初级N1和次级N2绕组,通过对初级绕组的电流进行测量,并按:H=N1*I/Le,来计算H。其中N1为初级励磁绕组匝数,I为励磁电流,Le为测试样品的磁路长度。次极通过对感应电压进行积分获得磁通ø,磁通除以有效截面积和感应匝数,获得磁感应强度,得到B值。根据测试获得的B、H值,汇制磁化曲线和磁滞回线等,并参考定义,确定对应曲线上的初始磁导率ui、最大磁导率um、剩磁Br、矫顽力Hc和饱和磁感应强度Bs,励磁磁场强度Hs等,软磁材料直流磁特性是软磁材料最重要的基本参数。测试设备目前以德国MAGNET PHYSIK C-300、750为代表,日本METRON SK1100早期也有少量产品被采用,这些产品相对国产设备价格比较昂贵贵,且采用扫描法测量磁化曲线和磁滞回线,对于Hc小于1A/m以下的软磁测量,测试偏离量较大。国产设备自上世纪90年代就解决了采用模拟冲击法测试材料的磁化曲线,因此在测试初始磁导率ui和最大磁导率um方面,无论是准确度还是重复性都要远远优于国外同类产品,2016年,厦门盈德兴磁电科技有限公司实现了采用模拟冲击法测试软磁材料的磁滞回线,在与国外同行设备的测试必对过程中,重复性方面显现了一定的优势。

1)、闭路样品的测量:按标准适合Hs在10kA/m以下,目前对于粉芯样品用户要求达到至少40kA/m,在磁环较大满足励磁线圈的缠绕的情况下是可以解决的;

2)   棒状或条形样品的测量:根据标准适合Hs达到200kA/m。该方法应只适合对Hc大于100A/m软磁材料磁滞回线的测量。

3)  采用A类或B类磁导计测量开路样品的方法,长期以来一直是软磁材料开路样品测试的唯一方法,不同设备在测试出现争议时很难判断测试误差的来源,只有通过协商解决。



*** 常用交流磁特性参数说明:

1)、比总损耗: Pc=ΣVi×Ii=V×I×cosθ,由此可获得电压和电流的夹角θ;

2)、损耗角:δ=90º-θ;

3)、磁感应强度:Bm=V2/(4.44×f×N2×Ae)(V2感应电压有效值,N2次级匝数,Ae有效截面积);

4)、励磁磁场强度:Hm = N1×I1/Le(I1取电流峰值,Le为有效磁路长度);

5)、振幅磁导率:µa = Bm/Hm;

6)、弹性磁导率:µ′ = cosδ×ua,代表磁感应分量中与磁场强度同相位的比例系数;

7)、粘性磁导率:µ〞= sinδ×ua,代表磁感应分量中与磁场强度落后π/2部分的比例系数;

8)、品质因数:Q值=µ′ /µ〞,材料的u”要求尽可能低;

9)、电感磁导率:uL=ua/cosδ,等效并联电感磁导率;

10)、电阻磁导率:uR=Q×uL,等效并联电阻磁导率;

11)、电感系数:AL=cosδ×ua×4π×10-4×Ae/Le;

12)、总电感:L=N×N×AL。