使用磁通计和亥姆霍兹线圈测量永磁体特性

      概括

      用磁通计和亥姆霍兹线圈测量磁矩是测试永磁材料的一种简便方法。 其他值，如工作磁通密度 (Bd)、工作场强 (Hd)、矫顽力 (Hc)、剩余磁通密度 (Br) 和最大能量积 (BHmax) 可以从测量的力矩值中导出。 虽然这种方法不如滞后测量准确，但测量过程简单，数值有用且可靠，设备成本也大大降低。

      进行力矩测量

      Lake Shore 的 480 型磁通计和亥姆霍兹线圈的特点简化了测量过程。 480 型磁通计在通电时自动从线圈连接器中的 PROM 中检索线圈电阻和亥姆霍兹常数。 只需要两个通量计设置：量程和单位选择，单位为 MOMENT = weber·cm。

      当与 Helmholtz 线圈一起使用时，当磁铁放置在线圈之间与线圈轴对齐并旋转 180 度或撤回时，磁通计会提供测试样品的磁矩值。480 型可轻松进行磁矩测量 单次样品提取、带样品旋转的双次提取或样品在线圈内旋转。 可靠的测量更多地取决于始终如一地遵守记录的测试程序和操作员对测量方法的舒适度，而不是选择更好的测试方法。 记录此值以用于后续计算。 磁通计和亥姆霍兹线圈也可以与非磁性样品夹具一起使用，以确保连续测试样品的一致性。

FH-6 Helmholtz Coil

      反冲磁导率和磁导系数值

      除了测得的磁矩值外，后续计算还需要被测磁体的反冲磁导率（mrec）和磁导系数（Bd/Hd）值。 反冲磁导率可从磁铁供应商规格表中获得。 磁导系数是磁体几何形状（例如长度和直径）的函数。 特定磁体的特定磁导系数可以从已发布的方程式或图表中获得； 例如，参见 Rollin J. Parker 的永磁学进展（John Wiley and Sons，1990 年）。 这些公式中使用的磁性长度并不总是磁铁的物理长度。 对于恒定的横截面，可以假设高矫顽力磁体、磁长度和物理长度相等。 对于铝镍钴磁铁，磁性长度约为磁铁物理长度的 70%。

      图 1 是以下公式的图形表示：

图 1：第二象限

      导出本征通量密度

      永磁体测试中感兴趣的磁矩通常定义为每单位体积磁体的固有磁通密度。 基于磁矩测量和测量的磁体体积，可以计算固有磁通密度 Bdi。

      计算矫顽力（直线近似）

      如果磁体材料在第二象限中表现出明显的拐点，则该值将不准确。

      例子

      27 级钕铁硼磁铁的实际测量值和计算值如下所示。 对于 0.226 立方厘米的磁铁体积，磁铁的直径为 0.375 英寸，长为 0.125 英寸。

      供应商值是：

      基于 0.333 的长径比，渗透系数为 0.861。

      使用 480 型磁通计和 FH-6 亥姆霍兹线圈，测量样品的磁矩：

      设计和制造亥姆霍兹线圈

      Lake Shore 的 Helmholtz 线圈易于使用，并包含工厂校准。对于首选本地制造线圈组的应用，此处包含构造、缠绕和校准 Helmholtz 线圈的设计参数。 最终盘管直径通常由可用材料决定。对于超过 4 英寸的盘管直径，工程塑料非常昂贵。一些重型 PVC 排水管可以采用双盘管形式。 图 2 说明了与线圈和测试样本大小相关的设计规则。

图 2：亥姆霍兹线圈设计规则

      可以使用以下公式计算或测量本地制造线圈的亥姆霍兹线圈常数 K。 当线圈正常缠绕时，计算值的精度为5%至10%。亥姆霍兹常数以韦伯·厘米每伏·秒表示，可以减少到厘米； 480 型磁通计设计用于以厘米为单位输入亥姆霍兹线圈常数。