一种烧结钕铁硼永磁体在工作温度下拐点位置的检测方法技术

一种烧结钕铁硼永磁体在工作温度下拐点位置的检测方法，按如下步骤进行：计算出烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的磁性能，其中工作温度的范围为１２０℃～１８０℃；根据设定的烧结钕铁硼永磁体的拐点，及计算得到的磁性能，求解烧结钕铁硼永磁体的工作点，并得到硅钢片的垫放方法和数量；测量烧结钕铁硼永磁体常温下的表面磁密；将烧结钕铁硼永磁体放在高温箱内加热至试验温度；试验结束后，测量烧结钕铁硼永磁体在与实验前一致的温度下的磁性能，判断烧结钕铁硼永磁体是否发生退磁；重复试验得到烧结钕铁硼永磁体在工作温度下拐点所处的范围。本检测方法不需要贵重的永磁体检测设备，不受到钕铁硼永磁体尺寸限制，成本低、易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种材料性能的检测方法，具体涉及一种烧结钕铁硼永磁体在工作温度下拐 点位置的检测方法。
技术介绍
稀土永磁材料由于其高性能受到人们的青睐。钕铁硼永磁材料NdFeB的组成元素钕Nd在 稀土中含量是钐的十几倍，铁Fe、硼B的价格较便宜。所以钕铁硼永磁材料工业和民用中的 电气设备中迅速得到推广和应用。永磁材料的磁性能剩余磁通密度一在对温度的敏感性很大， 尤其是永磁材料在高温下使用时磁损失较大。因此实际应用时，要根据实测退磁曲线换算到 工作温度时的计算剩磁密度，以此作为计算的基值。由于有的永磁体的工作温度很高，特别 是在电机中，通常会达到120'C 18(TC。所以有必要对系统永磁体的热稳定性进行研究。目 前，对于永磁体拐点的检测，基本上都是以用稀土永磁无损检测系统。如中国计量科学研 究院磁性研究室研制的NIM-10000H稀土永磁无损检测系统；德国科伦磁物理公司的磁滞回线 测试仪。、但是这些仪器目前只能检测标准形状的样品或者通过更换极头电磁铁来满足不同尺 寸样品的测量，而且价格昂贵，只有少数生产厂购买，对于永磁体的用户来说，无法自己检 测永磁体的性能。本检测方法通过检测烧结钕铁硼永磁体的拐点位置就可以确定烧结钕铁硼 永磁体能否适用。不需要贵重的永磁体检测设备，不受到烧结钕铁硼永磁体尺寸的限制，即 任何尺寸都可以检测，成本低、易实现，为永磁电机的推广解决关键问题。
技术实现思路
为了解决目前永磁体拐点的检测仪器只能检测标准形状的样品或者通过更换极头电磁铁 来满足不同尺寸样品的测量，而且价格昂贵的问题，本专利技术提供一种烧结钕铁硼永磁体在工 作温度下拐点位置的检测方法。本专利技术采取如下方法进行检测A、设定常温下的烧结钕铁硼永磁体磁性能剩余磁通密度一Br，及GB/T 13560-2000烧结 钕铁硼永磁材料中规定的辅助磁性能典型值一温度系数aBr。用公式(l)计算出烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的磁性能，其中工作温度的范围为120 。C 180'C。<formula>formula see original document page 4</formula> (1) 其中《"一工作温度在G时的剩余磁通密度； 5t。一室温t。时的剩余磁通密度；工作温度；室温；OBr—剩余磁通密度温度系数，0&的取值为-0.12%/1(,其中X/K是单位，其中K是热力学单 位开尔文。B、 根据设定的烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的拐点，及计算得到的烧结钕铁硼永磁体 在工作温度下的磁性能，计算烧结钕铁硼永磁体的工作点，计算方法采用有限元法即ANSOFT 公司的Maxwell 2D软件，通过改变硅钢片数量改变烧结钕铁硼永磁体的工作点，以保证烧结 钕铁硼永磁体的工作点略高于用户要求的拐点，从而得到硅钢片的垫放方法和数量。C、 测量烧结钕铁硼永磁体常温下的表面磁密，应当选择至少一个位置进行测量，并对测 量位置进行标记，保证烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的试验后测量的是同一位置，烧结钕 铁硼永磁体的中心位置必须测量。烧结钕铁硼永磁体的中心位置磁密最低，在磁路中的工作 点最低，最容易退磁。D、 将烧结钕铁硼永磁体放在高温箱内加热至试验温度，试验温度和硅钢片的垫放方法及 数量，都与有限元软件计算时相同。试验样品在工作温度下暴露的持续时间从高温箱指示的 温度达到稳定时算起，试验持续时间为2小时。应保证同一硅钢片上只能有一块烧结钕铁硼 永磁体进行试验。E、 试验结束后，测量烧结钕铁硼永磁体在常温下的磁性能，测量时的温度和测量位置应 与试验前一致。比较试验前后的测量数据，判断烧结钕铁硼永磁体是否发生退磁。如果退磁 说明烧结钕铁硼永磁体的实际拐点高于试验时的工作点；反之烧结钕铁硼永磁体的实际拐点 低于试验时的工作点，满足用户要求。 'F、 根据试验结果调节硅钢片数量，重复试验即可得到烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的 拐点所处的范围。本专利技术依据的原理如下退磁曲线为磁滞回线的第二象限部分，它是永磁材料的基本特 性曲线。其表示的是磁通密度与磁场强度间的关系。如图1和图2中的曲线在"。永磁电机 运行时受到的作用退磁磁场强度是反复变化的。当对己充磁的永磁体施加退磁磁场强度时， 磁通密度沿图1中的退磁曲线戊尸下降。如果在下降到P点时消去外加退磁磁场，则磁密并 不沿退磁曲线恢复，而是沿着另一近似直线PR曲线上升。若,再施加退磁磁场强度，则磁密沿 着新的同样近似直线PR曲线下降。该直线成为回复线。就是说，具有图l所示退磁曲线的永磁体，在施加退磁磁场后，磁性能不可恢复。烧结钕铁硼永磁材料在常温或者较低温度下， 退磁曲线为一直线。但在温度较高的情况下，如图2所示退磁曲线的上半部分为直线，下半 部分开始拐弯，开始拐弯的点称为拐点又称为膝点。当烧结钕铁硼永磁体工作点高于拐点k 时，回复线与退磁曲线的直线段重合，烧结钕铁硼永磁体性能可恢复，但当烧结钕铁硼永磁 体工作点低于拐点k时，新的回复线RP不再与退磁曲线重合，同样造成永磁体性能不稳定。 因此确定拐点a;对于烧结钕铁硼永磁体的应用很重要。烧结钕铁硼永磁体作为一个发出磁 通的源，与外界形成一个闭合的磁路，将烧结钕铁硼永磁体以外的磁路成为外磁路，相应的，外磁路中存在一个磁导」S，存在着磁通^n，可得到主磁导线Jf/(0m)。主磁导线与A坐标中退磁曲线的交点就是烧结钕铁硼永磁体的工作点，如图3所示，该点对应的纵坐标所对应的磁通为0m。在电机中，外磁路中存在退磁磁动势Fa，当施加这个&时，烧结钕铁硼永磁体的工作点将会有所降低。根据以上思想，可设置如图4所示的烧结钕铁硼永磁体磁路结构，通过改变外磁路的磁导，调节永磁体的工作点。 磁路为永磁体至硅钢片至空气至硅钢片回到永磁体。本检测方法通过检测烧结钕铁硼永磁体的拐点位置就可以确定烧结钕铁硼永磁体能否适用，不需要贵重的永磁体检测设备，不受到烧结钕铁硼永磁体尺寸的限制，成本低、易实现，为永磁电机的推广解决关键问题。附图说明图1永磁体的完全为弧线的退磁曲线； 图2永磁体的上半部为直线的退磁曲线； 图3电机负载时的等效磁路图解；图4本试验中的磁路结构示意图，其中l一永磁体，2—硅钢片，3—空气； 图5利用Maxwell 2D有限元软件分析得到的磁力线仿真图； 图6烧结钕铁硼永磁体的磁化方向宽度和磁化方向长度(单位mm); 图7烧结钕铁硼永磁体的轴向长度(单位mm); 图8烧结钕铁硼永磁体表面的测量位置。具体实施例方式本专利技术采取如下方法进行检测我们使用以上方法对一种烧结钕铁硼永磁体进行了拐点的测量，烧结钕铁硼永磁体的尺 寸如图6和图7所示其中烧结钕铁硼永磁体轴向长度为/ivP32.5mm;磁化方向宽度为6M=33mm;磁化方向长度为AM=3ram。A、 烧结钕铁硼永磁体常温下的磁性能^=1.197 T，根据公式^ = ^。[1-^ 可以计算得到，在15(TC时烧结钕铁硼永磁体的磁性能A二1.016T。计算和试验时我们使用 的硅钢片为dw470。B、 根据本试验步骤A计算得到的烧结钕铁硼永磁体的磁性能，使用ANSOFT公司的 Maxwell 2D软件计算烧结钕铁硼永磁体的工作点，首先对烧结钕铁硼永磁体上下各垫一片硅 钢片和只在下面垫一片硅钢片两种情况进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结钕铁硼永磁体在工作温度下拐点位置的检测方法，其特征在于按如下步骤进行：Ａ、计算出烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的磁性能，其中工作温度的范围为１２０℃～１８０℃；Ｂ、根据设定的烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的拐点，及计算得到的烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的磁性能，采用有限元法计算烧结钕铁硼永磁体的工作点，并通过改变硅钢片数量来改变烧结钕铁硼永磁体的工作点，得到硅钢片的垫放方法和数量；Ｃ、测量烧结钕铁硼永磁体常温下的表面磁密，选择至少一个位置进行测量，并对测量位置进行标记；Ｄ、将烧结钕铁硼永磁体放在高温箱内加热至试验温度，试验温度和硅钢片的垫放方法及数量，都与有限元软件计算时相同，试验样品在工作温度下暴露的持续时间从高温箱指示的温度达到稳定时算起，试验持续时间为２小时；Ｅ、试验结束后，测量烧结钕铁硼永磁体在与试验前一致的温度下的磁性能，判断烧结钕铁硼永磁体是否发生退磁；Ｆ、根据试验结果调节硅钢片数量，重复试验得到烧结钕铁硼永磁体在工作温度下的拐点所处的范围。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐任远，孙宁，陈丽香，刘超，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]