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)。”對此提出相關(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量結(jié)果，因此根據(jù)國家檢定規(guī)程JJG354-1984的規(guī)定，對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)容沒有改變。

軟磁材料的退磁方法首先我們再學(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)起來非常難，同時(shí)人為操作偏差會影響退磁的效果。

軟磁材料的退磁方法下面講講根據(jù)我們在磁測量開發(fā)過程中學(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)。以消磁化歷史對測量結(jié)果的影響。尤其在測量弱場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，然后在無外場的條件下，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是通過次級感應(yīng)來鎖定達(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，除非有一臺類似硅鋼磁性能測量值裝置從高場往低磁鎖定B進(jìn)行測量來完成退磁過程）。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關(guān)，在不斷換向過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)和磁場控制難滿足材料的退磁波形要求，造成測試初始磁導(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，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50Hz的交流市電變壓器帶調(diào)壓器的方式來實(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，并通過繞制在動(dòng)鐵芯上的感應(yīng)繞組對退磁樣品進(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、  退磁磁場的幅值：磁場要求大于10倍Hc；

2、  退磁磁場的頻率：頻率越低越好；

3、  退磁磁場的時(shí)間：過程持續(xù)越長越好；

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，能更好的滿足退磁的要求，并能很好的保證測試的重復(fù)性和在現(xiàn)性。

1、  采用可程控輸出電流：uA~10A級別多量程電源（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)過對不同材料的實(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、  退磁場通過**控制輸出電流來實(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)過多年為用戶提供測試設(shè)備反饋，達(dá)到滿意退磁效果。

     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