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永磁體磁偏角指磁體磁化方向（極性軸）與其幾何基準(zhǔn)方向（如特定表面或軸線）之間的角度偏差。磁偏角差的產(chǎn)品, 對(duì)應(yīng)的磁力線在目標(biāo)工作位置也會(huì)有偏差，有些在工作面的法向磁場(chǎng)會(huì)減弱（Bz），在工作面內(nèi)磁場(chǎng)會(huì)增強(qiáng)（Bx，By），當(dāng)磁偏角>5°時(shí)，可能會(huì)影響精密磁應(yīng)用的判定結(jié)果，因此需要對(duì)磁偏角的誤差進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，并通過(guò)改進(jìn)制造工藝嚴(yán)格控制偏轉(zhuǎn)角度與波動(dòng)誤差。

磁偏角成為影響精密磁性器件性能的重要影響因素。對(duì)于作為傳感器核心部件的稀土永磁體而言，精確控制其磁矩（Magnet Moment）與磁偏角（θz），對(duì)提供穩(wěn)定磁場(chǎng)源具有重要意義。常規(guī)工藝方法制作的成品磁偏角在0°-7°之間，不同產(chǎn)品的磁偏角要求也不同，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，磁偏角通常在5°以內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)室目前測(cè)試磁偏角的設(shè)備主要有MagCheck， 亥姆霍茲線圈Helmholtz Coil，磁場(chǎng)相機(jī)MagCam，請(qǐng)見(jiàn)下表優(yōu)勢(shì)對(duì)比，具體原理信息請(qǐng)見(jiàn)文末備注。

考慮到設(shè)備的可普及性，本實(shí)驗(yàn)采用3軸亥姆霍茲線圈作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，方便同行業(yè)復(fù)制和落地改善。

通過(guò)對(duì)永磁釹鐵硼材料制造過(guò)程的分析，明確以下過(guò)程中存在造成磁偏角偏差的影響：

◇?成型過(guò)程中的取向度：在壓制成型的過(guò)程中，施加1.8T磁場(chǎng)使得燒結(jié)釹鐵硼磁粉顆粒沿著易磁化方向排列，是控制磁偏角的核心工藝環(huán)節(jié)。

◇?等靜壓和上下料過(guò)程中的取向度干擾：等靜壓過(guò)程中毛坯的密度會(huì)上升，磁粉相對(duì)位置變化，上下料過(guò)程中也會(huì)導(dǎo)致毛坯塊形變。

◇?燒結(jié)過(guò)程中尺寸收縮導(dǎo)致的毛坯形變：由于取向方向有 20%左右收縮率，非取向方向有 5%左右收縮率，這種非均勻的形變也會(huì)影響物理軸的變化。

◇?機(jī)加工過(guò)程中基準(zhǔn)面和加工設(shè)備的垂直度影響：產(chǎn)品燒結(jié)后六個(gè)外表面都會(huì)形變，在長(zhǎng)寬高加工過(guò)程中定位基準(zhǔn)，切割設(shè)備的垂直度也會(huì)影響磁偏角數(shù)據(jù)。

我們對(duì)常規(guī)燒結(jié)毛坯的磁偏角進(jìn)行分析，選取?34x50.7x43.7mm毛坯：

◇?50.7mm是非壓制非取向方向，磨掉0.6mm后，選取前中后3個(gè)位置切片1.73mm，空間坐標(biāo)X1、X2、X3；

◇?43.7mm是毛坯壓制方向，磨掉0.6mm后，選取前中后3個(gè)位置切片6.845mm，空間坐標(biāo)Y1、Y2、Y3，其中?Y3為壓制底面；

◇?34mm是取向方向，磨掉0.6mm后切片1.3mm，總計(jì)20層，空間坐標(biāo)Z1~Z20。

總計(jì)180?個(gè)取樣位置，通過(guò)磁偏角檢測(cè)獲取各點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析磁偏角空間分布特征。

數(shù)據(jù)可視化和推論

50.7mm非壓制非取向方向，無(wú)明顯趨勢(shì)	43.7mm是毛坯壓制方向，Y3-壓制底面磁偏角明顯大于Y1壓制上頂面	34mm是取向方向，中間位置Z10的磁偏角明顯優(yōu)于兩端(Z1/Z20)附近的數(shù)據(jù)

二維等高線圖也呈現(xiàn)類(lèi)似趨勢(shì)

通過(guò)以上數(shù)據(jù)趨勢(shì)，我們計(jì)劃做以下改善：

1.使用各向同性磁材評(píng)估壓制模具內(nèi)取向磁場(chǎng)的垂直度依據(jù)；

2.壓制方向Y尺寸縮小，降低磁粉自重對(duì)于壓制底面取向效果的影響；

3.增加非取向非壓制方向X的尺寸，減少形變梯度；

4.取消等靜壓工序，減少運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)磁偏角的影響。

備注: 三種磁偏角設(shè)備的測(cè)試原理

方法	原理	主要參數(shù)
磁偏角測(cè)試-MagCheck	MagCheck采用基于分析永磁標(biāo)記物產(chǎn)生的準(zhǔn)靜態(tài)磁場(chǎng)的逆向磁檢測(cè)方法。這種分析涉及一個(gè)具有六個(gè)自由度（DOF）的逆問(wèn)題。所需傳感器的最小數(shù)量取決于未確定的自由度數(shù)量。精度要求、傳感器靈敏度、干擾場(chǎng)以及測(cè)量范圍的大小都會(huì)增加所需的傳感器數(shù)量，因此在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)通常使用的傳感器數(shù)量多于最低需要的數(shù)量。作為磁場(chǎng)分析的一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，MagCheck 可以確定磁場(chǎng)的矢量方向。因此，通過(guò)相應(yīng)排列的傳感器可以完整地記錄磁場(chǎng)的三個(gè)空間方向。采用迭代優(yōu)化方法來(lái)解決非線性最小化問(wèn)題，可獲得最佳結(jié)果。在迭代過(guò)程中，通過(guò)誤差評(píng)估函數(shù)將假定的磁參數(shù)（位置、方向和強(qiáng)度）的虛擬測(cè)量值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較并使之一致。	GR&R:6% 測(cè)試時(shí)間：6s 最大產(chǎn)品尺寸：不超過(guò)80mm
磁場(chǎng)相機(jī)-MagCam	MagCam核心是一個(gè)高密度高精度的二維霍爾傳感器陣列，當(dāng)磁鐵放置在傳感器陣列上與Z軸間距呈微小距離時(shí)，陣列能夠同時(shí)測(cè)量磁體表面上方整個(gè)平面上每個(gè)點(diǎn)的磁體矢量Bx、By、Bz。MagCam從表面磁場(chǎng)反演磁化強(qiáng)度矢量，核心算法在于利用測(cè)量得到的整個(gè)平面上的計(jì)算分量Bz分布，利用電磁理論和專(zhuān)有算法反演出磁體表面的等效磁化強(qiáng)度矢量分布，進(jìn)而直接計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)的磁化方向相對(duì)于理想軸向（通常是Z軸）的偏差角度即磁偏角。	GR&R:3% 測(cè)試時(shí)間：20s 最大產(chǎn)品尺寸：12.7*12.7 mm
亥姆霍茲線圈-Helmholtz Coil	當(dāng)一個(gè)帶有磁矩的永磁體在亥姆霍茲線圈內(nèi)移動(dòng)時(shí)，其磁場(chǎng)穿過(guò)線圈產(chǎn)生磁通量變化。依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓的幅值與磁體的磁矩大小成正比。通過(guò)預(yù)先標(biāo)定線圈常數(shù)，即可根據(jù)測(cè)得的感應(yīng)電壓反推出永磁體的磁矩值。采用三軸亥姆霍茲線圈系統(tǒng)，可同時(shí)測(cè)量磁矩在三個(gè)互相垂直方向的磁矩分量，進(jìn)而可以計(jì)算出磁矩方向與幾何軸之間的夾角，即磁偏角。	GR&R: 3%? 測(cè)試時(shí)間: 5s? 最大產(chǎn)品尺寸：由線圈直徑?jīng)Q定，尺寸不超過(guò)30mm

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·?Sintered NdFeB Magnets

·?Bonded NdFeB Magnets

象限磁學(xué)專(zhuān)家通過(guò)對(duì)FEA模擬技術(shù)的運(yùn)用，研發(fā)出磁力計(jì)算器的應(yīng)用程序，幫助用戶計(jì)算常規(guī)形狀磁鐵、軸向磁環(huán)和軸向磁化的圓柱的磁力F值、磁導(dǎo)系數(shù)Pc和消磁因子N等參數(shù)數(shù)值。

磁力計(jì)算應(yīng)用程序可用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，為產(chǎn)品磁力研究自動(dòng)設(shè)定磁計(jì)算過(guò)程。