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”招標技術要求中看到要求為：“環形樣品的退磁機必須采用自耦合50Hz交變等B退磁，且退磁時間可調。”對此提出相關質疑。

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退磁能控制并實現嗎？

軟磁材料的退磁方法獲得的答復為：

退磁效果的好壞直接影響軟磁材料測量結果，因此根據國家檢定規程JJG354-1984的規定，對于疊片或卷繞軟磁環形樣品，要求采用自耦合50Hz交流退磁，*好為等B退磁。較技術要求標準內容有一定的修改，但招標內容沒有改變。

軟磁材料的退磁方法首先我們再學習一下JJG354-1984樣品退磁的要求：

1、迭片或卷繞樣品，采用交流50Hz退磁，退磁時間一般為1-2min，退磁磁場至少應大于10倍的矯頑力。

2、實心樣品采用直流換向退磁，開關換向一次時間不小于2s。

3、高導磁樣品*好在屏蔽中退磁。

4、樣品退磁后的存放時間一般為15-30min，在此期間樣品不得有任何微震，否則應重新進行退磁。

比較下，看看差異，想想看按JJG354-1984操作規范是如何做到一致性？上世紀80年代我們的科學工作者是多么的嚴謹。只是受當時技術條件限制，實現起來非常難，同時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我們在磁測量開發過程中學習并掌握的方法：

首先，由于鐵磁體的磁化狀態不僅與當時所加的磁場有關，還與其磁化歷史有關，即與磁滯現象和剩余磁化有關。所以線圈繞制完畢后還必須對樣品進行退磁，以使其回到真正的H=0和B=0的狀態。以消磁化歷史對測量結果的影響。尤其在測量弱場下軟磁材料的磁化曲線及初始磁導率時，必須特別注意退磁后起始狀態的獲得。否則不完善的退磁將會導致很大的誤差，直接影響初始磁導率的重復性。

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，可以消除應力作用。但費時多，且有可能導致樣品中的晶粒結構發生變化。

周期減幅退磁原理為使樣品周期地反復磁化，同時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控制是不好實施的，B是通過次級感應來鎖定達到的，即使在獲得磁化曲線的情況下等B控制退磁也是不現實的，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，在不斷換向過程中是退磁電流從某一個*大值（一般要求大于材料的10倍Hc）逐步減小到0，這種方法由于機械零點和磁場控制難滿足材料的退磁波形要求，造成測試初始磁導率重復性差，不容易退磁到零。

工頻交流退磁即在樣品上添加一個低頻交變的磁場，并使振動幅度從某一個*大值均勻的減小到零，目前有些企業采用對50Hz的交流市電變壓器帶調壓器的方式來實現，這是一種很經濟的方法。但是這種方法是不可取的，難以保證控制細讀要求，不同的操作人員很難控制到同一的退磁方式，在現性較差。如一定要采用該方法，建議采用在交流螺線管插入可**控制移動的感應鐵芯，并通過繞制在動鐵芯上的感應繞組對退磁樣品進行退磁，鐵芯移除螺線管的距離要求達到1米左右，再將感應線圈轉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，方法和操作非常嚴謹。

退磁結果的好壞一般根據材料的磁導率、電導率、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、  退磁磁場的時間：過程持續越長越好；

4、  退磁波形的控制：波形越接近材料的勵磁波形越好。

針對以上幾個重要因素，在科技已經迅猛發展的今天，參考相關標準制作采用微機控制低頻交流電源進行程控退磁，能更好的滿足退磁的要求，并能很好的保證測試的重復性和在現性。

1、  采用可程控輸出電流：uA~10A級別多量程電源（我們采用13檔的電源實現）；

2、  采用退磁頻率更低的功率放大器實現：經過對不同材料的實驗結果比較，我們將退磁電源的輸出頻率確定為10Hz（保證重復性、再現性的前提下提高效率）；

3、  退磁場通過**控制輸出電流來實現，退磁時間控制為3分鐘；

4、  退磁波形根據材料的勵磁波形，即飽和后材料B值變化緩慢，初始時B值變化快，并參考軟磁材料的瑞利區進行*小電流的輸出控制，退磁磁場控制到瑞利區以下不少于10個點，*后輸出電流到0。

 這些通過程序控制很容易實現，只是稍微增加了勵磁程控電源的成本和軟件的設計，退磁效果遠遠超出招標要求的水平，經過多年為用戶提供測試設備反饋，達到滿意退磁效果。

     附：常用材料的瑞利區參考范圍：

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