稀土永磁材料磁矩（磁偏角）測量比對實驗
我國是稀土資源大國，稀土儲存量居世界首位，無論是SmCo系或NdFeB系稀土永磁材料的研發(fā)和應用都具有優(yōu)良的優(yōu)勢。隨著對稀土永磁體品質要求的不斷提高，控制好稀土永磁材料的磁力矩M和主軸磁偏角θz，將對提供穩(wěn)定磁場源作為稀土永磁組件作為傳感器的核心部件，具有重要的意義。
能準確測量軸向充磁稀土永磁材料的磁力矩M和主軸磁偏角θz，可以為后期開發(fā)傳感器提供很大的保障，主要涉及領域有手機微型電機用磁鋼、汽車測速傳感器磁鋼、石油勘探用磁鋼、霍爾傳感器磁鋼等。
生產高品質的磁鋼是企業(yè)生存和創(chuàng)造高額利潤的途徑之一，目前國內外用戶不單一關心材料的BH特性，同時關心材料的磁矩一致性，主軸磁偏角是否控制的在允許的范圍內，這樣的磁鋼需求會隨著高新永磁磁路器件的設計而不斷提高，利潤相對普通磁鋼高出許多。磁矩參數已經逐步成為了一個國際之間進行傳遞的檢驗標準，同時添加磁偏角測量后，對磁鋼在檢驗生產企業(yè)制造工藝過程中的取向、切割等環(huán)節(jié)有極其重要的意義。
為滿足行業(yè)用戶的測試需求，華鳴儀器與2013年推出FE-2100AM永磁材料主軸磁偏角測量裝置，滿足對永磁器件磁力矩M和主軸磁偏角θz的測量，為用戶滿足優(yōu)異要求產品測量保駕護航。
二、國內外研究現狀和發(fā)展趨勢
傳統型的磁矩測量和磁偏角測量設備，*早可以上溯到上世紀90年代，有報到過的美國LDJ公司（被Laboratorio Elettrofisico合并）生產的“矢量磁矩測試系統”和德國Brockhaus公司的產品，2010年后比較杰出的是德國matesy公司采用磁阻矩陣設計的新型磁偏角測試系統，以及湖南省永逸科技有限公司和寧波興隆磁性技術有限公司為代表的產品，國內兩家企業(yè)還是采用傳統的線圈法測量。
傳統型磁偏角測量設備均是采用磁通計配置三維亥姆霍茲線圈進行設計的，原理簡單、可溯源性強。但由于對磁通計和測試線圈的要求很高，在磁通計控制漂移、測量亥姆霍茲線圈定標和線圈正交安裝上要求較高，同時由于非主軸分量磁矩很低，對磁通計分辨率要求較高，這些是做好傳統型磁偏角測試設備需要解決的問題。同時對測試環(huán)境的要求也很高（環(huán)境磁場不能有波動）。
德國matesy公司采用磁阻矩陣測試原理很好的解決了磁通計漂移的控制問題，同時對環(huán)境磁場的細微波動并不敏感，使得測試重復性得以大幅度提高。如果采用旋轉法進行測量，很好的解決幾何結構定位偏差，測試磁矩M和主軸磁偏角θz將得到上乘的解決，值得大力推廣和應用。
國內目前還沒有相關的磁偏角測試設備的檢定標準，給測試設備**度的仲裁帶來一定難度，相關部門應該在這方面進行一些投入和研發(fā)，或與設備企業(yè)聯合，發(fā)揮各自優(yōu)勢盡快推出相關標準設備和可靠性測試標準設備。湖南省永逸科技有限公司在致力于產品不斷提高的過程中，習慣性的做法一直是不斷的與行業(yè)中同行設備進行測試比對，通過測試數據找差距（或差異），獲得正確的評估和判斷，提高產品性能，從而達到對自身生產產品的正確判斷和評估。
三、中外設備的比對
就永磁材料磁偏角測試設備測試準確度和重復性（再現性）情況，我們先后與Brockhaus、寧波興隆、Laboratorio Elettrofisico設備進行過相關樣品的測試比對，對采用傳統型線圈測試方法制造的設備同行有較**的了解，FE-2100AM主軸磁偏角測量系統在同行中有一定的優(yōu)勢，2013年Matesy GmbH的Hendryk Richert也曾稱贊過我們的傳統型磁偏角測試設備是行業(yè)中*好的設備之一。本月杭州永磁集團有限公司測試任務擴大，原有的matesy測試設備不能滿足測試的需求，有幸讓我們提供FE-2100AM磁偏角測量系統。安裝、培訓工作和配合用戶驗收順利完成，同時針對目前沒有相關機構進行裝置檢定，雙方提出采用杭州永磁集團有限公司的matesy德國設備與華鳴儀器磁測量實驗室的FE-2100AM測試設備進行樣品測試比對，這項工作的進行將對雙方都有益處。共選取樣品15只，進行相關比較工作的進行。
樣品系列一、材料Sm2Co17，尺寸：7mm×4.5mm×18mm，充磁18mm方向。
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編號 |
杭州永磁 |
華鳴儀器 |
角度偏差 |
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1 |
1.16° |
1.268° |
+0.108° |
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2 |
1.42° |
1.535° |
+0.115° |
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3 |
1.58° |
1.640° |
+0.06° |
|
4 |
0.98° |
0.968° |
-0.012° |
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5 |
1.64° |
1.650° |
+0.01° |
樣品系列二、材料Sm2Co17，尺寸：D6.9mm×H4.3mm，充磁4.3mm方向。
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編號 |
杭州永磁 |
華鳴儀器 |
角度偏差 |
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1 |
3.35° |
3.315° |
-0.035° |
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2 |
0.69° |
0.723° |
+0.033° |
|
3 |
0.8° |
0.825° |
+0.025° |
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4 |
2.07° |
2.15° |
+0.08° |
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5 |
2.96° |
2.95° |
-0.01° |
樣品系列三、材料Sm2Co17，R8.35mm(150°扇形)×H5mm，充磁5mm方向。
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編號 |
杭州永磁 |
華鳴儀器 |
角度偏差 |
|
1 |
0.86° |
0.848° |
-0.012° |
|
2 |
0.89° |
0.833° |
-0.057° |
|
3 |
0.58° |
0.61° |
+0.03° |
|
4 |
0.65° |
0.653° |
+0.03° |
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5 |
0.67° |
0.64° |
-0.03° |
非常欣喜，比對測試結果吻合度相當高，遠遠超過以往與同行業(yè)產品的比對。這次比對方法中，杭州永磁集團有限公司采用樣品在matesy設備測試臺面上兩處不同位置測試結果取平均值辦法提供，華鳴儀器采用樣品旋轉90°測試一次數據共四次取平均值提供（見下表），設備測試不確定度0.2°（局限與臺面正交精度和樣品表面正交度因素）。
***樣品系列三FE-2100AM實際測試數據：
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編號 |
0°方向 |
90°方向 |
180°方向 |
360°方向 |
平均值 |
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1 |
0.93° |
1.00° |
0.72° |
0.74° |
0.848° |
|
2 |
0.71° |
0.95° |
0.95° |
0.72° |
0.833° |
|
3 |
0.70° |
0.47° |
0.64° |
0.63° |
0.61° |
|
4 |
0.81° |
0.53° |
0.76° |
0.51° |
0.653° |
|
5 |
0.76° |
0.77° |
0.52° |
0.51° |
0.64° |
FE-2100AM測試隨機測試不確定度±0.2°基本在上表中可以體現出來，如果用戶需要獲得樣品的準確偏差角度，建議采用旋轉樣品測試4次取平均值的方法進行，獲取的角度偏差更接近樣品的偏差。