耐退磁检测
耐退磁性能是指永磁材料或器件在受到外部不利因素(如高温、强反向磁场、剧烈振动、温度循环等)作用时,抵抗其自身磁性能(尤其是剩磁Br和矫顽力Hc)发生不可逆衰减的能力。这项性能对于依赖稳定磁场工作的设备至关重要,例如在电机(特别是新能源汽车驱动电机)、发电机、扬声器、磁传感器、磁力耦合器、磁选设备以及医疗成像设备(如MRI)等领域。磁体的意外退磁会导致设备性能下降、效率降低、噪音增大甚至完全失效。因此,耐退磁检测是评估永磁材料质量和元器件设计可靠性的核心环节,贯穿于材料研发、生产质量控制、器件选型及产品寿命评估全过程。
检测项目
耐退磁检测的核心是评估磁体在特定应力作用前后磁性能的变化情况,主要检测项目包括:
- 剩磁保持率 (Remanence Retention Rate):退磁应力作用后剩磁 (Br) 与初始剩磁 (Br_initial) 的百分比 (Br_post/Br_initial * 100%)。这是最直观衡量耐退磁能力的指标。
- 矫顽力变化率 (Coercivity Change Rate):退磁应力作用后矫顽力 (HcJ 或 HcB) 与初始矫顽力的百分比变化。矫顽力下降表明磁体抵抗反向磁场退磁的能力减弱。
- 最大磁能积变化率 (BHmax Change Rate):退磁应力作用后最大磁能积 (BH)max 与初始值的百分比变化,综合反映磁体能量存储能力的变化。
- 开路磁通衰减 (Open Circuit Flux Loss):磁体在开路状态下(无外部磁路),经退磁应力后其表面特定位置磁通密度的绝对衰减量或衰减百分比。
- 不可逆损失 (Irreversible Loss):特指在温度因素作用下,磁体冷却回室温后无法恢复的那部分磁通损失。
检测仪器
进行耐退磁检测需要一系列专业仪器,核心设备包括:
- 磁滞回线测量仪 (Hysteresisgraph / B-H Tracer):这是最根本的设备,用于在施加退磁应力前后精确测量磁体的完整磁滞回线,从而得到 Br, HcJ, HcB, (BH)max 等关键参数。根据磁体形状和尺寸,配备相应的电磁铁或超导磁体、以及探测线圈或霍尔探头。
- 亥姆霍兹线圈 + 磁通计 (Helmholtz Coil + Fluxmeter):用于测量磁体在开路状态下的总磁通量。将待测磁体置于已知常数的亥姆霍兹线圈中心,通过磁通计测量线圈中感应电动势的积分值,计算总磁通,常用于磁通衰减测试。
- 高斯计/特斯拉计 (Gaussmeter/Teslameter):配备横向或轴向霍尔探头,直接测量磁体表面特定点的磁通密度 (B),用于快速评估开路磁通衰减。
- 高温环境试验箱 (High-Temperature Environmental Chamber):用于模拟高温退磁环境,需具备精确的温度控制和均匀性。
- 温度冲击试验箱 (Thermal Shock Chamber):用于进行温度循环(冷热冲击)试验。
- 振动试验台 (Vibration Test System):用于模拟不同频率、加速度的机械振动环境。
- 反向磁场施加装置:通常集成在磁滞回线仪中,或使用独立的电磁铁/脉冲磁体,用于施加特定强度的反向直流或脉冲磁场。
检测方法
耐退磁检测是模拟实际工况或加速老化条件下的测试,主要方法有:
- 高温暴露法 (High-Temperature Exposure):
- 测量磁体初始磁性能(如 Br, HcJ, 开路磁通)。
- 将磁体置于预定高温(如磁体最高工作温度或更高)的环境试验箱中,保持规定时间(数小时至数百小时)。
- 将磁体冷却至室温(通常需静置足够时间消除温度滞后影响)。
- 再次测量磁性能,计算各项保持率或衰减率。
- 温度循环法 (Thermal Cycling):
- 测量初始磁性能。
- 将磁体在设定的高温(T_high)和低温(T_low)之间进行多次循环(如 -40°C ↔ +150°C,循环数百次)。高低温转换速率和保温时间按标准规定。
- 循环结束后,恢复至室温。
- 测量最终磁性能,计算损失。
- 反向磁场法 (Reverse Magnetic Field):
- 测量初始磁性能(通常测磁滞回线)。
- 将磁体置于能产生均匀反向磁场的装置(电磁铁)中。
- 施加预定强度(通常接近或略高于磁体标称 HcJ)的反向直流磁场,保持一定时间。
- 撤去反向场。
- 再次测量磁性能,计算退磁百分比(特别是 Br 保持率)。
- 振动法 (Vibration Test):
- 测量初始磁性能(常用开路磁通)。
- 将磁体固定在振动台上,按规定的频率范围、加速度幅值、振动方向和时间进行扫频或定频振动试验。
- 试验结束后,测量磁性能,评估振动引起的磁通衰减。
- 综合应力法 (Combined Stress):结合上述两种或多种应力(如高温+振动、高温+反磁场)进行试验,更贴近实际严苛工况。
无论采用哪种方法,测试前后磁体的状态(温度、放置方向、测量位置和夹具)必须保持一致,测量环境(温度、湿度)也需严格控制。
检测标准
耐退磁检测需遵循相关的国际、国家或行业标准,确保测试的一致性和可比性,常用标准包括:
- IEC 60404-5 / GB/T 3217:永磁(硬磁)材料磁性能的测量方法标准,是基础磁性能测量的核心依据。
- IEC 60068-2-2 / GB/T 2423.2:环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温。规定了高温试验的条件。
- IEC 60068-2-14 / GB/T 2423.22:环境试验 第2部分:试验方法 试验N:温度变化。适用于温度循环试验。
- IEC 60068-2-6 / GB/T 2423.10:环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)。规定了振动试验的方法。
- IEC 60404-8-1:磁性材料 第8-1部分:单项材料规范:硬磁材料。其中可能包含特定材料(如钕铁硼、铁氧体)的耐温性能要求。
- SAE J1797:永磁体退磁测试程序的推荐规程。汽车行业常用。
- 各公司/行业内部标准:许多电机、电声器件制造商或行业协会会制定更具体、更严苛的内部耐退磁测试规范,以满足其产品的特定可靠性要求。
执行检测时,必须严格按照选定标准中规定的试样制备、试验条件(应力类型、强度、时间)、测量程序以及数据处理方法来操作,并在报告中明确标注所依据的标准。
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号:241520345370
有效期至:2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号:CNAS L22006
有效期至:2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号:ISO9001-2024001
有效期至:2027年12月31日