軟磁材料的退磁方法
*近在審閱一份“軟磁材料直流磁性能測(cè)量裝置”招標(biāo)技術(shù)要求中看到要求為:“環(huán)形樣品的退磁機(jī)必須采用自耦合50Hz交變等B退磁,且退磁時(shí)間可調(diào)?!睂?duì)此提出相關(guān)質(zhì)疑。
1、 采用耦合50Hz交變退磁是必要條件嗎?
2、 針對(duì)不同的軟磁材料,等B退磁能控制并實(shí)現(xiàn)嗎?
軟磁材料的退磁方法獲得的答復(fù)為:
退磁效果的好壞直接影響軟磁材料測(cè)量結(jié)果,因此根據(jù)國(guó)家檢定規(guī)程JJG354-1984的規(guī)定,對(duì)于疊片或卷繞軟磁環(huán)形樣品,要求采用自耦合50Hz交流退磁,*好為等B退磁。較技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容有一定的修改,但招標(biāo)內(nèi)容沒(méi)有改變。
軟磁材料的退磁方法首先我們?cè)賹W(xué)習(xí)一下JJG354-1984樣品退磁的要求:
1、迭片或卷繞樣品,采用交流50Hz退磁,退磁時(shí)間一般為1-2min,退磁磁場(chǎng)至少應(yīng)大于10倍的矯頑力。
2、實(shí)心樣品采用直流換向退磁,開(kāi)關(guān)換向一次時(shí)間不小于2s。
3、高導(dǎo)磁樣品*好在屏蔽中退磁。
4、樣品退磁后的存放時(shí)間一般為15-30min,在此期間樣品不得有任何微震,否則應(yīng)重新進(jìn)行退磁。
比較下,看看差異,想想看按JJG354-1984操作規(guī)范是如何做到一致性?上世紀(jì)80年代我們的科學(xué)工作者是多么的嚴(yán)謹(jǐn)。只是受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制,實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常難,同時(shí)人為操作偏差會(huì)影響退磁的效果。
軟磁材料的退磁方法下面講講根據(jù)我們?cè)诖艤y(cè)量開(kāi)發(fā)過(guò)程中學(xué)習(xí)并掌握的方法:
首先,由于鐵磁體的磁化狀態(tài)不僅與當(dāng)時(shí)所加的磁場(chǎng)有關(guān),還與其磁化歷史有關(guān),即與磁滯現(xiàn)象和剩余磁化有關(guān)。所以線圈繞制完畢后還必須對(duì)樣品進(jìn)行退磁,以使其回到真正的H=0和B=0的狀態(tài)。以消磁化歷史對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。尤其在測(cè)量弱場(chǎng)下軟磁材料的磁化曲線及初始磁導(dǎo)率時(shí),必須特別注意退磁后起始狀態(tài)的獲得。否則不完善的退磁將會(huì)導(dǎo)致很大的誤差,直接影響初始磁導(dǎo)率的重復(fù)性。
退磁方法目前有熱退磁和周期減幅退磁兩種。
熱退磁的方法就是將樣品加熱到居里溫度以上,然后在無(wú)外場(chǎng)的條件下,緩慢冷卻到室溫。此方法為完全退磁,可以消除應(yīng)力作用。但費(fèi)時(shí)多,且有可能導(dǎo)致樣品中的晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
周期減幅退磁原理為使樣品周期地反復(fù)磁化,同時(shí)逐漸減小磁化場(chǎng)的幅度,一直到零為止,其B值隨著H變化,并非控制等B退磁(在材料磁化曲線不知道的情況下,等B控制是不好實(shí)施的,B是通過(guò)次級(jí)感應(yīng)來(lái)鎖定達(dá)到的,即使在獲得磁化曲線的情況下等B控制退磁也是不現(xiàn)實(shí)的,除非有一臺(tái)類(lèi)似硅鋼磁性能測(cè)量值裝置從高場(chǎng)往低磁鎖定B進(jìn)行測(cè)量來(lái)完成退磁過(guò)程)。周期減幅退磁又可分為換向退磁和低頻交流退磁兩種,低頻交流退磁頻率越低越好(注意并非是指標(biāo)中的“必須采用50Hz自耦合”)。
直接換向退磁是采用磁化電路中的換相開(kāi)關(guān),在不斷換向過(guò)程中是退磁電流從某一個(gè)*大值(一般要求大于材料的10倍Hc)逐步減小到0,這種方法由于機(jī)械零點(diǎn)和磁場(chǎng)控制難滿(mǎn)足材料的退磁波形要求,造成測(cè)試初始磁導(dǎo)率重復(fù)性差,不容易退磁到零。
工頻交流退磁即在樣品上添加一個(gè)低頻交變的磁場(chǎng),并使振動(dòng)幅度從某一個(gè)*大值均勻的減小到零,目前有些企業(yè)采用對(duì)50Hz的交流市電變壓器帶調(diào)壓器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),這是一種很經(jīng)濟(jì)的方法。但是這種方法是不可取的,難以保證控制細(xì)讀要求,不同的操作人員很難控制到同一的退磁方式,在現(xiàn)性較差。如一定要采用該方法,建議采用在交流螺線管插入可**控制移動(dòng)的感應(yīng)鐵芯,并通過(guò)繞制在動(dòng)鐵芯上的感應(yīng)繞組對(duì)退磁樣品進(jìn)行退磁,鐵芯移除螺線管的距離要求達(dá)到1米左右,再將感應(yīng)線圈轉(zhuǎn)90°,然后斷掉交流電。該方法為我們80年代老一代科研工作者所使用的方法,方法和操作非常嚴(yán)謹(jǐn)。
退磁結(jié)果的好壞一般根據(jù)材料的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、厚度和磁滯特性等所決定,軟磁材料的退磁方法由以下幾點(diǎn)因素決定:
1、 退磁磁場(chǎng)的幅值:磁場(chǎng)要求大于10倍Hc;
2、 退磁磁場(chǎng)的頻率:頻率越低越好;
3、 退磁磁場(chǎng)的時(shí)間:過(guò)程持續(xù)越長(zhǎng)越好;
4、 退磁波形的控制:波形越接近材料的勵(lì)磁波形越好。
針對(duì)以上幾個(gè)重要因素,在科技已經(jīng)迅猛發(fā)展的今天,參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作采用微機(jī)控制低頻交流電源進(jìn)行程控退磁,能更好的滿(mǎn)足退磁的要求,并能很好的保證測(cè)試的重復(fù)性和在現(xiàn)性。
1、 采用可程控輸出電流:uA~10A級(jí)別多量程電源(我們采用13檔的電源實(shí)現(xiàn));
2、 采用退磁頻率更低的功率放大器實(shí)現(xiàn):經(jīng)過(guò)對(duì)不同材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,我們將退磁電源的輸出頻率確定為10Hz(保證重復(fù)性、再現(xiàn)性的前提下提高效率);
3、 退磁場(chǎng)通過(guò)**控制輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn),退磁時(shí)間控制為3分鐘;
4、 退磁波形根據(jù)材料的勵(lì)磁波形,即飽和后材料B值變化緩慢,初始時(shí)B值變化快,并參考軟磁材料的瑞利區(qū)進(jìn)行*小電流的輸出控制,退磁磁場(chǎng)控制到瑞利區(qū)以下不少于10個(gè)點(diǎn),*后輸出電流到0。
這些通過(guò)程序控制很容易實(shí)現(xiàn),只是稍微增加了勵(lì)磁程控電源的成本和軟件的設(shè)計(jì),退磁效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出招標(biāo)要求的水平,經(jīng)過(guò)多年為用戶(hù)提供測(cè)試設(shè)備反饋,達(dá)到滿(mǎn)意退磁效果。
附:常用材料的瑞利區(qū)參考范圍:
1、 純鐵:0.8A/m
2、 硅鋼:5A/m
3、 鐵氧體:3A/m
4、 坡莫合金:0.08A/m
5、非晶納米晶:0.08A/m