GB∕T 43264-2023 永磁體表面磁場分布測試方法（正式版）

永磁體表面磁場分布測試方法2023-11-27發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會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。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國電工合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC228)歸口。本文件起草單位：中國計量科學(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、中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、寧波新材料測試評價中心有限公司、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)、中國計量大學(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。1永磁體表面磁場分布測試方法本文件描述了采用磁場探測器和磁強(qiáng)計測量永磁體表面磁場分布的方法，包括測試點(diǎn)的選擇、測量本文件適用于經(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分布檢測。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(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)線性尺寸公差I(lǐng)SO代號體系第1部分：公差、偏差和配合的基礎(chǔ)GB/T2900.60—2002電工術(shù)語電磁學(xué)JJF1059.1測量不確定度評定與表示3術(shù)語和定義GB/T2900.60—2002界定的以及下列術(shù)語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。測試距離testdistance磁場探測器有效傳感區(qū)的中心與測試面的垂直距離。4測試原理采用磁場探測器(探頭)、磁強(qiáng)計和記錄設(shè)備測量并記錄永磁體表面指定方向的磁場強(qiáng)度，從而得到永磁體表面各測試點(diǎn)的磁場強(qiáng)度。5測試點(diǎn)選擇根據(jù)永磁體的幾何形狀和磁化方向確定測量軌跡，在測量軌跡上選取測試點(diǎn)。永磁體極面為平面時的測試軌跡如圖1～圖5所示；永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時，在外(或內(nèi))圓周面上軸向H;位置，在整個360°圓周上按直徑大小均布原則取若干點(diǎn)，測試點(diǎn)的示意圖如圖6～圖8所示。2標(biāo)引說明：a——永磁體的長；b——永磁體的寬；0——永磁體的幾何中心點(diǎn)；A;——測試點(diǎn)離縱軸的距離；B;——測試點(diǎn)離橫軸的距離。圖1極面為方形時的測試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說明：a——永磁體的長；b——永磁體的寬；0——永磁體的幾何中心點(diǎn)；A;——測試點(diǎn)離縱軸的距離；B;——測試點(diǎn)離橫軸的距離。圖2極面為多邊形時的測試點(diǎn)軌跡圖1、圖2中，根據(jù)需要可測量多個軌跡，軌跡可通過以下不等式得到：標(biāo)引說明：d——永磁體的直徑；R;——測試點(diǎn)的半徑；0——永磁體的幾何中心點(diǎn)；φ;——測試點(diǎn)的極角。圖3極面為圓形時的測試點(diǎn)軌跡3圖3中，根據(jù)需要可測量多個軌跡，軌跡可通過以下不等式得到：0<R;<d/2;-180°<φ;<180°(i,j=1,2,3,…,n)標(biāo)引說明：d——永磁體的直徑；r——永磁體的內(nèi)徑；R;——測試點(diǎn)的半徑；0——永磁體的圓心；φ;——測試點(diǎn)的極角。圖4極面為圓環(huán)形時的測試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說明：d——永磁體的外徑；R;——測試點(diǎn)的外徑；0——永磁體的圓心；φ;——測試點(diǎn)的極角。圖5極面為扇形時的測試點(diǎn)軌跡圖4、圖5中，根據(jù)需要可測量多個軌跡，軌跡可通過以下不等式得到：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)引說明：h——永磁體的高度；H;——測試點(diǎn)的高度。圖6輻向充磁圓環(huán)、圓柱的測試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說明：h——永磁體的高度；H;——測試點(diǎn)的高度。圖7徑向充磁單極圓環(huán)、圓柱的測試點(diǎn)軌跡標(biāo)引說明：h——永磁體的高度；H;——測試點(diǎn)的高度。圖8輻向充磁多極圓環(huán)、圓柱的測試點(diǎn)軌跡根據(jù)需要可測量多個軌跡，軌跡可通過以下不等式得到：0<H;<h(i=1,2,3,…,n)注2:如有必要，測試軌跡和起始點(diǎn)由供需雙方協(xié)商確認(rèn)。所有測試點(diǎn)應(yīng)均勻分布在軌跡上，磁場測試點(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)的測試精度要求，每毫米(直線距離或弧長)宜不少于1個點(diǎn)。56測量裝置6.1基本組成測量裝置應(yīng)包括能使磁場探測器按測試軌跡上運(yùn)動或者能到達(dá)各測試點(diǎn)的機(jī)械運(yùn)動裝置、測量磁場強(qiáng)度的磁場探測器(探頭)及其配套的磁強(qiáng)計以及數(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，機(jī)械裝置應(yīng)具備放置樣品的基準(zhǔn)平臺和能使磁場探測器(或基準(zhǔn)平臺)在同一平面內(nèi)沿x—y方向按指定的運(yùn)動軌跡運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，能實(shí)時給出磁場探測器相對于基準(zhǔn)的位置，并能設(shè)定磁場探測器與被測極面之間的x向距離。6.2.2永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時，機(jī)械裝置應(yīng)具備能使樣品圍繞其軸線轉(zhuǎn)動，能實(shí)時給出角度位置的旋轉(zhuǎn)平臺和使磁場探測器在平行于永磁體軸線方向按設(shè)定的軌跡運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，并能設(shè)定磁場探測器與被測極面之間的距離。6.2.3磁場探測器(或永磁體)的運(yùn)動速率應(yīng)確保數(shù)據(jù)采集卡能同步采集測量值和位置信號。6.2.4在各種測試情況下，磁場探測器實(shí)際運(yùn)動軌跡與理想的運(yùn)動軌跡偏差應(yīng)保持在±0.05mm6.3磁場測量裝置6.3.1宜采用霍爾元件作為磁場探測器，磁場探測器應(yīng)明確標(biāo)明測試的有效區(qū)域大小、位置及封裝尺寸。6.3.2作為磁場探測器信號處理設(shè)備的磁強(qiáng)計應(yīng)與磁場探測器配套使用，如果以霍爾元件作為磁場探測器，則采用霍爾效應(yīng)磁強(qiáng)計，儀器測量范圍宜為(0～800)kA/m,測量最大誤差應(yīng)在士1.0%以內(nèi)。6.3.3磁場探測器與配套的磁強(qiáng)計應(yīng)定期經(jīng)計量部門檢定或校準(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強(qiáng)度測量值與位置信號，通過數(shù)據(jù)處理，描繪出磁場強(qiáng)度與位置的關(guān)系曲線，可在測量曲線上取測試點(diǎn)分析永磁體表面磁場特征。7試樣7.1被測永磁體極面為平面時，按GB/T1800.1規(guī)定，永磁體兩端面平行度不應(yīng)超過形位公差等級9級；端面應(yīng)垂直于軸線，垂直度不應(yīng)超過形位公差等級9級；永磁體表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.2被測永磁體極面為圓形、圓柱形或圓環(huán)形時，按GB/T1800.1規(guī)定，永磁體兩端面平行度不應(yīng)超過形位公差等級9級；端面應(yīng)垂直于軸線，垂直度不應(yīng)超過形位公差等級9級；圓度及圓柱度不應(yīng)超過形位公差等級9級；表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.3被測試樣不應(yīng)阻擋磁場探測器到達(dá)所需測試位置。8測試步驟8.1測試平臺選擇根據(jù)樣品的極面、幾何形狀、測試軌跡選擇不同的測試平臺。永磁體極面為平面時，選擇具備基準(zhǔn)6面平臺的測試裝置；永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時，選擇具備旋轉(zhuǎn)平臺的測試裝置。8.2磁場探測器的位置永磁體極面為平面時，磁場探測器有效傳感區(qū)的中心應(yīng)在過測試點(diǎn)且垂直于極面的線上，磁場探測器的測試方向應(yīng)平行于該線，示意圖見圖9。永磁體極面為外圓周面或內(nèi)圓周面時，磁場探測器有效傳感區(qū)的中心應(yīng)在過測試點(diǎn)的法線上，磁場探測器的測試方向應(yīng)平行于法線，示意圖見圖10。用戶根據(jù)需求選擇測試距離。當(dāng)被測磁體為多極磁體，測試距離不宜大于單個磁極的寬度(或弧長)。測試距離偏差應(yīng)符合6.2.4的規(guī)定。圖9永磁體極面為平面時探測器位置圖10永磁體極面為內(nèi)圓周或外圓周時探測器位置按6.2.1和6.2.2規(guī)則在軟件上預(yù)先設(shè)定測試軌跡和測試點(diǎn)分布，通過控制程序按測試軌跡測完所有測試點(diǎn)的磁場強(qiáng)度。8.4測試數(shù)據(jù)記錄同步且一一對應(yīng)記錄測試點(diǎn)的磁場強(qiáng)度和測試點(diǎn)的位置，記錄數(shù)據(jù)量應(yīng)滿足6.2.3的要求。79測試環(huán)境9.1環(huán)境溫度測試應(yīng)在23℃±3℃進(jìn)行。測試前，試樣及測試裝置應(yīng)達(dá)到環(huán)境溫度。測試過程中，環(huán)境溫度的9.2環(huán)境磁場測試過程中，不應(yīng)有交流磁場干擾，測試環(huán)境直流磁場強(qiáng)度應(yīng)低于50A/m。10測試數(shù)據(jù)處理將采集記錄的數(shù)據(jù)組通過算法形成磁場強(qiáng)度-位置曲線。永磁體極面為平面時位置為磁體表面的坐標(biāo)點(diǎn)；永磁體極面為圓周面時位置為角度。曲線可以直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)方式描繪。10.2特征參數(shù)的確定在測試數(shù)據(jù)或磁場強(qiáng)度-位置曲線中提取能表征永磁體表面磁場分布的特征數(shù)據(jù)，包括極寬(長度或角度)、磁場強(qiáng)度峰值、磁場強(qiáng)度谷值、用戶定制的測量點(diǎn)磁場強(qiáng)度等；通過相應(yīng)的計算得到相對均勻多極永磁體極面為平面時，極寬為磁場強(qiáng)度-位置曲線中相鄰兩個磁場強(qiáng)度零點(diǎn)位置間的距離；多極永磁體極面為圓周面時，極寬為曲線中相鄰兩個磁場強(qiáng)度零點(diǎn)位置間的弧度或弧長。永磁體極面為多極性時，每對磁極內(nèi)的正向磁場強(qiáng)度最大值為峰值，反向磁場強(qiáng)度最大值為谷值。永磁體極面為多極性宜通過積分來計算每個極磁場強(qiáng)度-位置曲線與x軸所包圍的面積，見圖11(以常見的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)下磁場強(qiáng)度-位置曲線永磁體極面為多極性時，在計算磁極面積的同時還需要計算磁極面積的占空比。每個極兩個磁場強(qiáng)度0點(diǎn)間的距離為矩形的長，磁場強(qiáng)度峰值為矩形的高，該極的磁極面積除以該矩形面積計算所得比例為占空比，見圖12。10.2.6磁極的半高寬永磁體極面為多極性，且磁場強(qiáng)度-位置曲線為正弦波時，波形上每個磁極表面磁場強(qiáng)度等于1/2磁場強(qiáng)度峰值兩點(diǎn)之間的距離為磁極的半高寬，見圖13。9GB/T43264—2023圖13半高寬永磁體極面為單一極性時，選擇若干磁場對稱點(diǎn)，按照公式(1)計算其磁場分布的相對均勻度：H——永磁體各點(diǎn)表面磁場強(qiáng)度平均值，單位為安培每米(A/m)。磁場分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差按照公式(2)、公式(3)計算： (2) η——磁場分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差；n——永磁體測試點(diǎn)的總數(shù)；i(或j)測試點(diǎn)的順序數(shù)；H;g)——測得的第i或第j點(diǎn)的永磁體表面磁場強(qiáng)度，單位為安培每米(A/m);H——測得的永磁體各點(diǎn)表面磁場強(qiáng)度平均值，單位為安培每米(A/m)。永磁體表面磁場強(qiáng)度平均值按公式(4)計算：H;——測得的第i點(diǎn)的永磁體表面磁場強(qiáng)度，單位為安培每米(A/m);n——永磁體測試點(diǎn)的總數(shù)。永磁體極面為多極性時，選擇相對應(yīng)的特征參數(shù)做相對均勻度分析，特征參數(shù)的相對均勻度和平均值的計算可參照公式(1)和公式(4)。11測試結(jié)果的不確定度獨(dú)立測試多次，磁極的極寬、磁場強(qiáng)度峰值、磁場強(qiáng)度谷值、用戶定制的測量點(diǎn)磁場強(qiáng)度以及通過計算得到