国家标准计划《稀土永磁材料高温反向磁场耐久试验方法》由 TC229(全国稀土标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 福建省长汀金龙稀土有限公司 、中国计量科学研究院 、宁波科田磁业有限公司 、赣州富尔特电子股份有限公司 。
| 77 冶金 |
| 77.120 有色金属 |
| 77.120.99 其他有色金属及其合金 |
稀土永磁材料作为已知的磁性能最高一类磁性材料,是现代社会生活和工业生产发展环节中的重要组成部分,在国内稀土永磁的三十多年发展中,广泛应用于风力发电、家用电器、电动汽车以及各类电机领域, 2022年中国稀土永磁材料(钕铁硼+钐钴)产量约为24.60万吨,同比增长8.53%,我国已是全球最大的稀土永磁材料生产基地和应用市场,年产稀土永磁材料占全球80%以上。
由于稀土永磁材料高温温度系数为负值, 虽然在常温下具有明显优越的抗外界磁场干扰和退磁的能力,但实际工况条件下,电机或其它磁性材料载体使用过程不可能永远处在常温条件,当稀土永磁材料在高温且复杂退磁场作用下,若持续时间较长,性能相对低的磁体将会失效,即使使用环境温度再次恢复至常温状态,磁体性能也不能重新恢复,这种条件的发生将会导致整个电机的工作能力下降,严重的则会危及整台设备甚至人生生命安全。
经过试验发现,在实际使用中,造成磁体性能下降的原因主要来源于三个方面:①与磁体充磁方向不一致的外界磁场影响,当稀土永磁受到反向磁场的作用下时,磁体内部会发生畴壁移动和磁化矢量的转动,造成磁体发生退磁,性能下降;②磁体在使用过程中高速运转导致产生涡流发热,或因其它原因导致的受热,由于稀土永磁的矫顽力都是随着温度上升而下降的,在温度升到一定值下,磁体会在反向磁场和自退磁场的共同作用下,发生退磁,性能下降;磁体在长时间的处于退磁临界温度和反向场的服役下,由于分子热运动产生的老化作用,会使用磁体性能下降。
对于电机厂家,可以通过将永磁体装入电机后作整机测试,通过电机测试将永磁体置于不同的温度、反向磁场、不同时间等条件下作验证,但由于电机设计规格较多,每种不同的产品都需要在不同的转子定子中才能完能测试,无法形成统一的行业标准,且电机测试整体存在滞后性,需要经过打样后才能安排,单次电机试验也存在成本较高,敏感性较差的问题。
因些对于稀土永磁体的生产厂家而言,必须建立前端的快速统一的测试能力。
在现有的测试标准中,没有能够针对此三种条件下综合作用对于稀土永磁体的性能影响评价标准。
而对于电机,特别是电动汽车驱动电机而言,磁体在长时间高温度的反向磁场下的抗退磁能力是一项关键能力,目前国内外电动汽车用户对此测试均提出相关要求,但只提出测试的条件,各方测试方法并不统一,测试手法均由磁铁生产方根据自己的理解进行测试,测试中主要存在的问题有:①操作手法不一致:可能由于一些测试先后顺序对测试结果造成严重差异的,比如在测试样品还未完全冷却时取下样品,也可能是对结果影响不大但是需要规范的操作,比如升温和升磁场的先后顺序;②校准问题:对于样品是否达到所需的测试温度的测量,反向磁场是否是协定的磁场大小,测试过程中温度、磁场大小的监控与校准;③测试后的判定方式:测试完以后性能测试的样品是否需要重新充磁,磁通衰减量要求低于3%还是5%等。
④目前各家磁铁的生产厂家均已具备测试能力,但由于各方面的综合原因,在不同条件下测试相同产品可能会存在不同的差异,而此差异也需要通过标准方法确认。
本标准的制定有利于统一稀土永磁材料对抗外磁场测试的方法,有助于①帮忙稀土永磁生产厂家对于自身材料的成品能力检验,以一种更符合工况条件的方式确认成品性能,指导生产改善方向;②帮忙稀土永磁使用厂家更快速确认永磁体装入电机的运转情况,缩小验证周期。
标准范围:适用于稀土铁硼、稀土钴等稀土永磁体在高温反向磁场下耐久的测试。规定了反向磁场耐久测试涉及的测试原理、术语、定义、试验设备、试验步骤、计算方法、实验报告等。 主要技术内容包括: 1、规定了高温反向磁场耐久试验设备装置的组成和要求:磁化装置的输出电流的稳定性要求,磁场的均匀性、稳定性,测试温度的稳定性等。 2、推荐了高温反向磁场耐久试验测试样品的尺寸和对样品的表面状态要求; 3、规定了高温反向磁场耐久试验过程的操作顺序; 4、规定了高温反向磁场耐久试验后的数据处理和计算方法;