永磁材料静态磁性能的测量

1. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 永磁材料静态磁性能的测量 实验指导书 2013年6月4日

2. 一、引言

3. 永磁材料在传统工业和新兴产业中有着广泛的应用永磁材料在传统工业和新兴产业中有着广泛的应用 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering

4. 二、定义与分类 定义：具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。又称硬磁材料。 永磁材料的磁滞回线 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering

5. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 分类：分为金属永磁材料和铁氧体永磁材料，金属永磁材料又包括铝镍钴、钐钴、钕铁硼永磁材料等。

6. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 磁化过程 磁体在外场作用下，从磁中性状态到饱和状态的过程。铁磁性、亚铁磁性磁化曲线为复杂函数关系。

7. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 壁移过程 畴转过程

8. 磁化和反磁化都是通过畴壁位移和磁畴磁矩转动来实现磁化和反磁化都是通过畴壁位移和磁畴磁矩转动来实现

9. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 初始磁化曲线和磁滞回线是表示物质铁磁性的最基本曲线。 从未磁化到饱和磁化的这段磁化曲线称为材料的初始磁化曲线； 磁滞回线表示外加磁场（H）变化一周期所产生的磁化强度（M）和磁感应强度（B）的变化，即M-H曲线或B-H曲线。 矫顽力：使剩磁(Mr/Br)消失的反向磁场大小。

10. 矫顽力Hcb 内禀矫顽力Hcj 饱和磁化强度Ms或饱和磁感应强度Bs 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 饱和磁化强度Ms或饱和磁感应强度Bs:当磁体受到足够强度的外磁场作用时，所述磁矩矢量和基本上不再随外磁场增加而增加。

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12. 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering 三、实验目的 静态磁性能是在直流磁场磁化下的磁特性。具体来说，静态磁特性指的是磁性材料在直流磁场磁化下的基本磁化曲线、磁滞回线及其所定义的各种参数，如剩磁、矫顽力、磁导率、最大磁能积等。 测量的量可归结为测量材料的内场Hi和磁化强度M以及磁感应强度B 。

13. 四、实验原理 本实验是基于电磁感应原理。电磁感应法是以法拉弟电磁感应定律为基础，是一种最基本的测量方法。即改变磁场，或改变被测样品与磁场（或线圈）之间的相对位置，使探测线圈的磁通量发生变化，从而检测探测线圈上的感应电动势。根据法拉第电磁感应定律，当线圈所交链的磁通Φ发生变化时，线圈中将产生感应电动势e，感应电动势的大小与线圈内磁通链的变化率成正比。 上式对时间积分得 由上式可以看出，若能测出感应电动势对时间的积分，便可求出磁感应强度B。 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering

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15. 五、实验内容及步骤 （1） 开机：依次打开总电源、永磁测试电源，预热30分钟，若测试矫顽力大于600 kA/m的永磁样品，则打开充磁机电源； （2）打开电脑及永磁测试软件PERMA； （3）用数显卡尺测试样品尺寸（长宽、内外径或直径），并根据样品尺寸选择测试线圈，并将其连接到磁通计上，等待10分钟后对磁通计进行校准； （4）在“Parameter”栏中的“specimen material”栏中选择测试材料的种类，并在“specimen area”栏中输入材料尺寸； （5）必要时用充磁机对样品进行充磁处理； 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering

16. （6）点击“measurement”栏中的相应的测试磁滞回线选项，在弹出的界面中输入样品的信息，如测试次数、样品号等；（6）点击“measurement”栏中的相应的测试磁滞回线选项，在弹出的界面中输入样品的信息，如测试次数、样品号等； （7）在弹出的测试界面上，点击“Start”，分别进行磁通计漂移补偿，将材料放置在下极头中部（若样品充磁后测试的，则要把充磁时向上的方向向下放置），再将测试线圈套在样品周围； （8）旋下上极头，闭合磁路，点击“确定”开始测试，结束后保存测试结果； （9）关机：关闭软件，关闭电脑，关闭永磁测试电源和总电源。 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering

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18. 六、实验报告要求 • 写出实验目的、内容及步骤，设计表格记录实验过程中的数据。 • 要求测量永磁材料的内禀矫顽力HCJ、矫顽力HCB、剩磁Br、最大磁能积(BH)max，并记录数据。 • 绘制不同永磁材料样品的退磁曲线。 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering

19. 七、思考题 • 退磁曲线上内禀矫顽力HCJ和矫顽力HCB的定义及区别； • 描述一个铁磁性样品的反磁化过程 材料科学与工程实验教学中心 Experimental Teaching Center for Materials Science and Engineering