GBT 43264-2023 永磁體表面磁場(chǎng)分布測(cè)試方法

永磁體表面磁場(chǎng)分布測(cè)試方法2023-11-27發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)電工合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC228)歸口。本文件起草單位：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、桂林電器科學(xué)研究院有限公司、寧波興隆磁性技術(shù)有限公司、福建省長(zhǎng)汀金龍稀土有限公司、寧波可可磁業(yè)股份有限公司、三友聯(lián)眾集團(tuán)股份有限公司、杭州科德磁業(yè)有限公司、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、寧波新材料測(cè)試評(píng)價(jià)中心有限公司、寧波松科磁材有限公司、杭州象限科技有限公司、陜西斯瑞新材料股份有限公司、寧波美固力磁電有限公司、河北工業(yè)大學(xué)、中國(guó)計(jì)量大學(xué)、寧波寧港永磁材料有限公司、浙江中杭新材料科技有限公司、寧波大縉華磁性材料有限公司、寧波韻升股份有限公司、寧波招寶磁業(yè)有限公司、浙江松發(fā)復(fù)合新材料有限公司、明光三友電力科技有限公司、東莞金坤新材料股份有限公司、天津三環(huán)奧納科技有限公司、寧波鑫霖磁業(yè)有限公司、浙江中科磁業(yè)股份有限公司、東陽(yáng)富仕特磁業(yè)有限公司、重慶文童機(jī)電有限責(zé)任公司、寧波尼蘭德磁業(yè)股份有限公司、寧波華輝磁業(yè)有限公司、寧波鑫豐磁業(yè)有限公司、贛州市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)院、寧波盛事達(dá)磁業(yè)有限公司、江西中石新材料有限公司、寧波伊瑪磁業(yè)有限公司、寧波市磁性材料商會(huì)。1永磁體表面磁場(chǎng)分布測(cè)試方法本文件描述了采用磁場(chǎng)探測(cè)器和磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量永磁體表面磁場(chǎng)分布的方法，包括測(cè)試點(diǎn)的選擇、測(cè)量本文件適用于經(jīng)各種磁化方式磁化的稀土鐵硼、稀土鈷、鋁鎳鈷、永磁鐵氧體等永磁體表面磁場(chǎng)分布檢測(cè)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1800.1產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)線(xiàn)性尺寸公差I(lǐng)SO代號(hào)體系第1部分：公差、偏差和配合的基礎(chǔ)GB/T2900.60—2002電工術(shù)語(yǔ)電磁學(xué)JJF1059.1測(cè)量不確定度評(píng)定與表示3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T2900.60—2002界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。永磁體極面polarsurfaceofpermanentmagnet永磁體磁極所在的面。注：各向異性的永磁體一般為與取向方向垂直或相交的面；各向同性的永磁體一般為與充磁方向垂直或相交的面。測(cè)試距離testdistance磁場(chǎng)探測(cè)器有效傳感區(qū)的中心與測(cè)試面的垂直距離。4測(cè)試原理采用磁場(chǎng)探測(cè)器(探頭)、磁強(qiáng)計(jì)和記錄設(shè)備測(cè)量并記錄永磁體表面指定方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而得到永磁體表面各測(cè)試點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。5測(cè)試點(diǎn)選擇根據(jù)永磁體的幾何形狀和磁化方向確定測(cè)量軌跡，在測(cè)量軌跡上選取測(cè)試點(diǎn)。永磁體極面為平面時(shí)的測(cè)試軌跡如圖1～圖5所示；永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時(shí)，在外(或內(nèi))圓周面上軸向H;位置，在整個(gè)360°圓周上按直徑大小均布原則取若干點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)的示意圖如圖6～圖8所示。2標(biāo)引說(shuō)明：a——永磁體的長(zhǎng)；b——永磁體的寬；0——永磁體的幾何中心點(diǎn)；A;——測(cè)試點(diǎn)離縱軸的距離；B;——測(cè)試點(diǎn)離橫軸的距離。圖1極面為方形時(shí)的測(cè)試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說(shuō)明：a——永磁體的長(zhǎng)；b——永磁體的寬；0——永磁體的幾何中心點(diǎn)；A;——測(cè)試點(diǎn)離縱軸的距離；B;——測(cè)試點(diǎn)離橫軸的距離。圖2極面為多邊形時(shí)的測(cè)試點(diǎn)軌跡圖1、圖2中，根據(jù)需要可測(cè)量多個(gè)軌跡，軌跡可通過(guò)以下不等式得到：標(biāo)引說(shuō)明：d——永磁體的直徑；R;——測(cè)試點(diǎn)的半徑；0——永磁體的幾何中心點(diǎn)；φ;——測(cè)試點(diǎn)的極角。圖3極面為圓形時(shí)的測(cè)試點(diǎn)軌跡3圖3中，根據(jù)需要可測(cè)量多個(gè)軌跡，軌跡可通過(guò)以下不等式得到：0<R;<d/2;-180°<φ;<180°(i,j=1,2,3,…,n)標(biāo)引說(shuō)明：d——永磁體的直徑；r——永磁體的內(nèi)徑；R;——測(cè)試點(diǎn)的半徑；0——永磁體的圓心；φ;——測(cè)試點(diǎn)的極角。圖4極面為圓環(huán)形時(shí)的測(cè)試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說(shuō)明：d——永磁體的外徑；R;——測(cè)試點(diǎn)的外徑；0——永磁體的圓心；φ;——測(cè)試點(diǎn)的極角。圖5極面為扇形時(shí)的測(cè)試點(diǎn)軌跡圖4、圖5中，根據(jù)需要可測(cè)量多個(gè)軌跡，軌跡可通過(guò)以下不等式得到：0<R;<d;-180?<φ;<180°(i,j=1,2,3,…,n)注1:如有必要，測(cè)試軌跡和起始點(diǎn)由供需雙方協(xié)商確認(rèn)。4GB/T43264—2023標(biāo)引說(shuō)明：h——永磁體的高度；H;——測(cè)試點(diǎn)的高度。圖6輻向充磁圓環(huán)、圓柱的測(cè)試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說(shuō)明：h——永磁體的高度；H;——測(cè)試點(diǎn)的高度。圖7徑向充磁單極圓環(huán)、圓柱的測(cè)試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說(shuō)明：h——永磁體的高度；H;——測(cè)試點(diǎn)的高度。圖8輻向充磁多極圓環(huán)、圓柱的測(cè)試點(diǎn)軌跡根據(jù)需要可測(cè)量多個(gè)軌跡，軌跡可通過(guò)以下不等式得到：0<H;<h(i=1,2,3,…,n)注2:如有必要，測(cè)試軌跡和起始點(diǎn)由供需雙方協(xié)商確認(rèn)。所有測(cè)試點(diǎn)應(yīng)均勻分布在軌跡上，磁場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)樣品尺寸、極數(shù)而定，并充分考慮各特征參數(shù)的測(cè)試精度要求，每毫米(直線(xiàn)距離或弧長(zhǎng))宜不少于1個(gè)點(diǎn)。56測(cè)量裝置6.1基本組成測(cè)量裝置應(yīng)包括能使磁場(chǎng)探測(cè)器按測(cè)試軌跡上運(yùn)動(dòng)或者能到達(dá)各測(cè)試點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置、測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)探測(cè)器(探頭)及其配套的磁強(qiáng)計(jì)以及數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。6.2機(jī)械裝置6.2.1永磁體極面為平面時(shí)，機(jī)械裝置應(yīng)具備放置樣品的基準(zhǔn)平臺(tái)和能使磁場(chǎng)探測(cè)器(或基準(zhǔn)平臺(tái))在同一平面內(nèi)沿x—y方向按指定的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，能實(shí)時(shí)給出磁場(chǎng)探測(cè)器相對(duì)于基準(zhǔn)的位置，并能設(shè)定磁場(chǎng)探測(cè)器與被測(cè)極面之間的x向距離。6.2.2永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時(shí)，機(jī)械裝置應(yīng)具備能使樣品圍繞其軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)時(shí)給出角度位置的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和使磁場(chǎng)探測(cè)器在平行于永磁體軸線(xiàn)方向按設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，并能設(shè)定磁場(chǎng)探測(cè)器與被測(cè)極面之間的距離。6.2.3磁場(chǎng)探測(cè)器(或永磁體)的運(yùn)動(dòng)速率應(yīng)確保數(shù)據(jù)采集卡能同步采集測(cè)量值和位置信號(hào)。6.2.4在各種測(cè)試情況下，磁場(chǎng)探測(cè)器實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與理想的運(yùn)動(dòng)軌跡偏差應(yīng)保持在±0.05mm6.3磁場(chǎng)測(cè)量裝置6.3.1宜采用霍爾元件作為磁場(chǎng)探測(cè)器，磁場(chǎng)探測(cè)器應(yīng)明確標(biāo)明測(cè)試的有效區(qū)域大小、位置及封裝尺寸。6.3.2作為磁場(chǎng)探測(cè)器信號(hào)處理設(shè)備的磁強(qiáng)計(jì)應(yīng)與磁場(chǎng)探測(cè)器配套使用，如果以霍爾元件作為磁場(chǎng)探測(cè)器，則采用霍爾效應(yīng)磁強(qiáng)計(jì)，儀器測(cè)量范圍宜為(0～800)kA/m,測(cè)量最大誤差應(yīng)在士1.0%以?xún)?nèi)。6.3.3磁場(chǎng)探測(cè)器與配套的磁強(qiáng)計(jì)應(yīng)定期經(jīng)計(jì)量部門(mén)檢定或校準(zhǔn)。6.4數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡同步采集磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值與位置信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，描繪出磁場(chǎng)強(qiáng)度與位置的關(guān)系曲線(xiàn)，可在測(cè)量曲線(xiàn)上取測(cè)試點(diǎn)分析永磁體表面磁場(chǎng)特征。7試樣7.1被測(cè)永磁體極面為平面時(shí)，按GB/T1800.1規(guī)定，永磁體兩端面平行度不應(yīng)超過(guò)形位公差等級(jí)9級(jí)；端面應(yīng)垂直于軸線(xiàn)，垂直度不應(yīng)超過(guò)形位公差等級(jí)9級(jí)；永磁體表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.2被測(cè)永磁體極面為圓形、圓柱形或圓環(huán)形時(shí)，按GB/T1800.1規(guī)定，永磁體兩端面平行度不應(yīng)超過(guò)形位公差等級(jí)9級(jí)；端面應(yīng)垂直于軸線(xiàn)，垂直度不應(yīng)超過(guò)形位公差等級(jí)9級(jí)；圓度及圓柱度不應(yīng)超過(guò)形位公差等級(jí)9級(jí)；表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.3被測(cè)試樣不應(yīng)阻擋磁場(chǎng)探測(cè)器到達(dá)所需測(cè)試位置。8測(cè)試步驟8.1測(cè)試平臺(tái)選擇根據(jù)樣品的極面、幾何形狀、測(cè)試軌跡選擇不同的測(cè)試平臺(tái)。永磁體極面為平面時(shí)，選擇具備基準(zhǔn)6面平臺(tái)的測(cè)試裝置；永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時(shí)，選擇具備旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的測(cè)試裝置。8.2磁場(chǎng)探測(cè)器的位置永磁體極面為平面時(shí)，磁場(chǎng)探測(cè)器有效傳感區(qū)的中心應(yīng)在過(guò)測(cè)試點(diǎn)且垂直于極面的線(xiàn)上，磁場(chǎng)探測(cè)器的測(cè)試方向應(yīng)平行于該線(xiàn)，示意圖見(jiàn)圖9。永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時(shí)，磁場(chǎng)探測(cè)器有效傳感區(qū)的中心應(yīng)在過(guò)測(cè)試點(diǎn)的法線(xiàn)上，磁場(chǎng)探測(cè)器的測(cè)試方向應(yīng)平行于法線(xiàn)，示意圖見(jiàn)圖10。用戶(hù)根據(jù)需求選擇測(cè)試距離。當(dāng)被測(cè)磁體為多極磁體，測(cè)試距離不宜大于單個(gè)磁極的寬度(或弧長(zhǎng))。測(cè)試距離偏差應(yīng)符合6.2.4的規(guī)定。圖9永磁體極面為平面時(shí)探測(cè)器位置圖10永磁體極面為內(nèi)圓周或外圓周時(shí)探測(cè)器位置按6.2.1和6.2.2規(guī)則在軟件上預(yù)先設(shè)定測(cè)試軌跡和測(cè)試點(diǎn)分布，通過(guò)控制程序按測(cè)試軌跡測(cè)完所有測(cè)試點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。8.4測(cè)試數(shù)據(jù)記錄同步且一一對(duì)應(yīng)記錄測(cè)試點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和測(cè)試點(diǎn)的位置，記錄數(shù)據(jù)量應(yīng)滿(mǎn)足6.2.3的要求。79測(cè)試環(huán)境9.1環(huán)境溫度測(cè)試應(yīng)在23℃±3℃進(jìn)行。測(cè)試前，試樣及測(cè)試裝置應(yīng)達(dá)到環(huán)境溫度。測(cè)試過(guò)程中，環(huán)境溫度的9.2環(huán)境磁場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中，不應(yīng)有交流磁場(chǎng)干擾，測(cè)試環(huán)境直流磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)低于50A/m。10測(cè)試數(shù)據(jù)處理將采集記錄的數(shù)據(jù)組通過(guò)算法形成磁場(chǎng)強(qiáng)度-位置曲線(xiàn)。永磁體極面為平面時(shí)位置為磁體表面的坐標(biāo)點(diǎn)；永磁體極面為圓周面時(shí)位置為角度。曲線(xiàn)可以直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)方式描繪。10.2特征參數(shù)的確定在測(cè)試數(shù)據(jù)或磁場(chǎng)強(qiáng)度-位置曲線(xiàn)中提取能表征永磁體表面磁場(chǎng)分布的特征數(shù)據(jù)，包括極寬(長(zhǎng)度或角度)、磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值、磁場(chǎng)強(qiáng)度谷值、用戶(hù)定制的測(cè)量點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度等；通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算得到相對(duì)均勻多極永磁體極面為平面時(shí)，極寬為磁場(chǎng)強(qiáng)度-位置曲線(xiàn)中相鄰兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度零點(diǎn)位置間的距離；多極永磁體極面為圓周面時(shí)，極寬為曲線(xiàn)中相鄰兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度零點(diǎn)位置間的弧度或弧長(zhǎng)。永磁體極面為多極性時(shí)，每對(duì)磁極內(nèi)的正向磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值為峰值，反向磁場(chǎng)強(qiáng)度最大值為谷值。永磁體極面為多極性宜通過(guò)積分來(lái)計(jì)算每個(gè)極磁場(chǎng)強(qiáng)度-位置曲線(xiàn)與x軸所包圍的面積，見(jiàn)圖11(以常見(jiàn)的6極永磁體為例)。8GB/T43264—2023圖11永磁體極面為多極性(6極)狀態(tài)下磁場(chǎng)強(qiáng)度-位置曲線(xiàn)永磁體極面為多極性時(shí)，在計(jì)算磁極面積的同時(shí)還需要計(jì)算磁極面積的占空比。每個(gè)極兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度0點(diǎn)間的距離為矩形的長(zhǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值為矩形的高，該極的磁極面積除以該矩形面積計(jì)算所得比例為占空比，見(jiàn)圖12。10.2.6磁極的半高寬永磁體極面為多極性，且磁場(chǎng)強(qiáng)度-位置曲線(xiàn)為正弦波時(shí)，波形上每個(gè)磁極表面磁場(chǎng)強(qiáng)度等于1/2磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值兩點(diǎn)之間的距離為磁極的半高寬，見(jiàn)圖13。9GB/T43264—2023圖13半高寬永磁體極面為單一極性時(shí)，選擇若干磁場(chǎng)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)，按照公式(1)計(jì)算其磁場(chǎng)分布的相對(duì)均勻度：H——永磁體各點(diǎn)表面磁場(chǎng)強(qiáng)度平均值，單位為安培每米(A/m)。磁場(chǎng)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差按照公式(2)、公式(3)計(jì)算： (2) η——磁場(chǎng)分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差；n——永磁體測(cè)試點(diǎn)的總數(shù)；i(或j)測(cè)試點(diǎn)的順序數(shù)；H;g)——測(cè)得的第i或第j點(diǎn)的永磁體表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位為安培每米(A/m);H——測(cè)得的永磁體各點(diǎn)表面磁場(chǎng)強(qiáng)度平均值，單位為安培每米(A/m)。永磁體表面磁場(chǎng)強(qiáng)度平均值按公式(4)計(jì)算：H;——測(cè)得的第i點(diǎn)的永磁體表面磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位為安培每米(A/m);n——永磁體測(cè)試點(diǎn)的總數(shù)。永磁體極面為多極性時(shí)，選擇相對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)做相對(duì)均勻度分析，特征參數(shù)的相對(duì)均勻度和平均值的計(jì)算可參照公式(1)和公式(4)。11測(cè)試結(jié)果的不確定度獨(dú)立測(cè)試多次，磁極的極寬、磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值、磁場(chǎng)強(qiáng)度谷值、用戶(hù)定制的測(cè)量點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度以及通過(guò)計(jì)算得到