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耐退磁檢測

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發(fā)布時間：2025-07-22 23:39:56 更新時間：2025-07-21 23:39:56

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

耐退磁檢測

耐退磁性能是指永磁材料或器件在受到外部不利因素（如高溫、強(qiáng)反向磁場、劇烈振動、溫度循環(huán)等）作用時，抵抗其自身磁性能（尤其是剩磁Br和矯頑力Hc）發(fā)生不可逆衰減的能力。這項(xiàng)性能對于依賴穩(wěn)定磁場工作的設(shè)備至關(guān)重要，例如在電機(jī)（特別是新能源汽車驅(qū)動電機(jī)）、發(fā)電機(jī)、揚(yáng)聲器、磁傳感器、磁力耦合器、磁選設(shè)備以及醫(yī)療成像設(shè)備（如MRI）等領(lǐng)域。磁體的意外退磁會導(dǎo)致設(shè)備性能下降、效率降低、噪音增大甚至完全失效。因此，耐退磁檢測是評估永磁材料質(zhì)量和元器件設(shè)計(jì)可靠性的核心環(huán)節(jié)，貫穿于材料研發(fā)、生產(chǎn)質(zhì)量控制、器件選型及產(chǎn)品壽命評估全過程。

檢測項(xiàng)目

耐退磁檢測的核心是評估磁體在特定應(yīng)力作用前后磁性能的變化情況，主要檢測項(xiàng)目包括：

剩磁保持率 (Remanence Retention Rate)：退磁應(yīng)力作用后剩磁 (Br) 與初始剩磁 (Br_initial) 的百分比 (Br_post/Br_initial * 100%)。這是最直觀衡量耐退磁能力的指標(biāo)。
矯頑力變化率 (Coercivity Change Rate)：退磁應(yīng)力作用后矯頑力 (HcJ 或 HcB) 與初始矯頑力的百分比變化。矯頑力下降表明磁體抵抗反向磁場退磁的能力減弱。
最大磁能積變化率 (BHmax Change Rate)：退磁應(yīng)力作用后最大磁能積 (BH)max 與初始值的百分比變化，綜合反映磁體能量存儲能力的變化。
開路磁通衰減 (Open Circuit Flux Loss)：磁體在開路狀態(tài)下（無外部磁路），經(jīng)退磁應(yīng)力后其表面特定位置磁通密度的絕對衰減量或衰減百分比。
不可逆損失 (Irreversible Loss)：特指在溫度因素作用下，磁體冷卻回室溫后無法恢復(fù)的那部分磁通損失。

檢測儀器

進(jìn)行耐退磁檢測需要一系列專業(yè)儀器，核心設(shè)備包括：

磁滯回線測量儀 (Hysteresisgraph / B-H Tracer)：這是最根本的設(shè)備，用于在施加退磁應(yīng)力前后精確測量磁體的完整磁滯回線，從而得到 Br, HcJ, HcB, (BH)max 等關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)磁體形狀和尺寸，配備相應(yīng)的電磁鐵或超導(dǎo)磁體、以及探測線圈或霍爾探頭。
亥姆霍茲線圈 + 磁通計(jì) (Helmholtz Coil + Fluxmeter)：用于測量磁體在開路狀態(tài)下的總磁通量。將待測磁體置于已知常數(shù)的亥姆霍茲線圈中心，通過磁通計(jì)測量線圈中感應(yīng)電動勢的積分值，計(jì)算總磁通，常用于磁通衰減測試。
高斯計(jì)/特斯拉計(jì) (Gaussmeter/Teslameter)：配備橫向或軸向霍爾探頭，直接測量磁體表面特定點(diǎn)的磁通密度 (B)，用于快速評估開路磁通衰減。
高溫環(huán)境試驗(yàn)箱 (High-Temperature Environmental Chamber)：用于模擬高溫退磁環(huán)境，需具備精確的溫度控制和均勻性。
溫度沖擊試驗(yàn)箱 (Thermal Shock Chamber)：用于進(jìn)行溫度循環(huán)（冷熱沖擊）試驗(yàn)。
振動試驗(yàn)臺 (Vibration Test System)：用于模擬不同頻率、加速度的機(jī)械振動環(huán)境。
反向磁場施加裝置：通常集成在磁滯回線儀中，或使用獨(dú)立的電磁鐵/脈沖磁體，用于施加特定強(qiáng)度的反向直流或脈沖磁場。

檢測方法

耐退磁檢測是模擬實(shí)際工況或加速老化條件下的測試，主要方法有：

高溫暴露法 (High-Temperature Exposure)：
1. 測量磁體初始磁性能（如 Br, HcJ, 開路磁通）。
2. 將磁體置于預(yù)定高溫（如磁體最高工作溫度或更高）的環(huán)境試驗(yàn)箱中，保持規(guī)定時間（數(shù)小時至數(shù)百小時）。
3. 將磁體冷卻至室溫（通常需靜置足夠時間消除溫度滯后影響）。
4. 再次測量磁性能，計(jì)算各項(xiàng)保持率或衰減率。
溫度循環(huán)法 (Thermal Cycling)：
1. 測量初始磁性能。
2. 將磁體在設(shè)定的高溫（T_high）和低溫（T_low）之間進(jìn)行多次循環(huán)（如 -40°C ? +150°C，循環(huán)數(shù)百次）。高低溫轉(zhuǎn)換速率和保溫時間按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
3. 循環(huán)結(jié)束后，恢復(fù)至室溫。
4. 測量最終磁性能，計(jì)算損失。
反向磁場法 (Reverse Magnetic Field)：
1. 測量初始磁性能（通常測磁滯回線）。
2. 將磁體置于能產(chǎn)生均勻反向磁場的裝置（電磁鐵）中。
3. 施加預(yù)定強(qiáng)度（通常接近或略高于磁體標(biāo)稱 HcJ）的反向直流磁場，保持一定時間。
4. 撤去反向場。
5. 再次測量磁性能，計(jì)算退磁百分比（特別是 Br 保持率）。
振動法 (Vibration Test)：
1. 測量初始磁性能（常用開路磁通）。
2. 將磁體固定在振動臺上，按規(guī)定的頻率范圍、加速度幅值、振動方向和時間進(jìn)行掃頻或定頻振動試驗(yàn)。
3. 試驗(yàn)結(jié)束后，測量磁性能，評估振動引起的磁通衰減。
綜合應(yīng)力法 (Combined Stress)：結(jié)合上述兩種或多種應(yīng)力（如高溫+振動、高溫+反磁場）進(jìn)行試驗(yàn)，更貼近實(shí)際嚴(yán)苛工況。

無論采用哪種方法，測試前后磁體的狀態(tài)（溫度、放置方向、測量位置和夾具）必須保持一致，測量環(huán)境（溫度、濕度）也需嚴(yán)格控制。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

耐退磁檢測需遵循相關(guān)的國際、國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保測試的一致性和可比性，常用標(biāo)準(zhǔn)包括：

IEC 60404-5 / GB/T 3217：永磁（硬磁）材料磁性能的測量方法標(biāo)準(zhǔn)，是基礎(chǔ)磁性能測量的核心依據(jù)。
IEC 60068-2-2 / GB/T 2423.2：環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)B：高溫。規(guī)定了高溫試驗(yàn)的條件。
IEC 60068-2-14 / GB/T 2423.22：環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)N：溫度變化。適用于溫度循環(huán)試驗(yàn)。
IEC 60068-2-6 / GB/T 2423.10：環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc：振動（正弦）。規(guī)定了振動試驗(yàn)的方法。
IEC 60404-8-1：磁性材料第8-1部分：單項(xiàng)材料規(guī)范：硬磁材料。其中可能包含特定材料（如釹鐵硼、鐵氧體）的耐溫性能要求。
SAE J1797：永磁體退磁測試程序的推薦規(guī)程。汽車行業(yè)常用。
各公司/行業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)：許多電機(jī)、電聲器件制造商或行業(yè)協(xié)會會制定更具體、更嚴(yán)苛的內(nèi)部耐退磁測試規(guī)范，以滿足其產(chǎn)品的特定可靠性要求。

執(zhí)行檢測時，必須嚴(yán)格按照選定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試樣制備、試驗(yàn)條件（應(yīng)力類型、強(qiáng)度、時間）、測量程序以及數(shù)據(jù)處理方法來操作，并在報(bào)告中明確標(biāo)注所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。