永磁體磁偏角指磁體磁化方向（極性軸）與其幾何基準方向（如特定表面或軸線）之間的角度偏差。磁偏角差的產品, 對應的磁力線在目標工作位置也會有偏差，有些在工作面的法向磁場會減弱（Bz），在工作面內磁場會增強（Bx，By），當磁偏角>5°時，可能會影響精密磁應用的判定結果，因此需要對磁偏角的誤差進行檢測和評估，并通過改進制造工藝嚴格控制偏轉角度與波動誤差。
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），對提供穩定磁場源具有重要意義。常規工藝方法制作的成品磁偏角在0°-7°之間，不同產品的磁偏角要求也不同，在實際生產過程中，磁偏角通常在5°以內。
實驗室目前測試磁偏角的設備主要有MagCheck， 亥姆霍茲線圈Helmholtz Coil，磁場相機MagCam，請見下表優勢對比，具體原理信息請見文末備注。
| 設備 | 磁偏角測試-MagCheck | 磁場相機-MagCam | 亥姆霍茲線圈-HH coil |
原理 |
空間磁場擬合→磁矩矢量 |
表面磁場反演→局部磁化方向 |
磁矩在空間三軸的分量→磁矩方向 |
測試位置 |
整體平均磁偏角 |
表面磁偏角分布 |
整體平均磁偏角 |
測試重復性-GR&R |
6% |
3% |
3% |
測試時長 |
6s |
20s |
5s |
| 被測產品最大尺寸 | 方塊磁鐵：最大不超過80mm | 12.7x12.7?mm | 由線圈直徑決定，尺寸不超過30mm |
考慮到設備的可普及性，本實驗采用3軸亥姆霍茲線圈作為實驗設備，方便同行業復制和落地改善。
通過對永磁釹鐵硼材料制造過程的分析，明確以下過程中存在造成磁偏角偏差的影響：
◇?成型過程中的取向度：在壓制成型的過程中，施加1.8T磁場使得燒結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節。
◇?等靜壓和上下料過程中的取向度干擾：等靜壓過程中毛坯的密度會上升，磁粉相對位置變化，上下料過程中也會導致毛坯塊形變。
◇?燒結過程中尺寸收縮導致的毛坯形變：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影響物理軸的變化。
◇?機加工過程中基準面和加工設備的垂直度影響：產品燒結后六個外表面都會形變，在長寬高加工過程中定位基準，切割設備的垂直度也會影響磁偏角數據。
我們對常規燒結毛坯的磁偏角進行分析，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個位置切片1.73mm，空間坐標X1、X2、X3；
◇?43.7mm是毛坯壓制方向，磨掉0.6mm后，選取前中后3個位置切片6.845mm，空間坐標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20層，空間坐標Z1~Z20。
總計180?個取樣位置，通過磁偏角檢測獲取各點數據，進而分析磁偏角空間分布特征。
數據可視化和推論
50.7mm非壓制非取向方向，無明顯趨勢 |
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的磁偏角明顯優于兩端(Z1/Z20)附近的數據 |
 |
 |
 |
二維等高線圖也呈現類似趨勢
XZ?平面 |
YZ?平面 |
XY?平面 |
|
|
|
通過以上數據趨勢，我們計劃做以下改善：
1.使用各向同性磁材評估壓制模具內取向磁場的垂直度依據；
2.壓制方向Y尺寸縮小，降低磁粉自重對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，減少運轉過程中對磁偏角的影響。
備注: 三種磁偏角設備的測試原理
方法 |
原理 |
主要參數 |
|
磁偏角測試-MagCheck
|
MagCheck采用基于分析永磁標記物產生的準靜態磁場的逆向磁檢測方法。這種分析涉及一個具有六個自由度（DOF）的逆問題。所需傳感器的最小數量取決于未確定的自由度數量。精度要求、傳感器靈敏度、干擾場以及測量范圍的大小都會增加所需的傳感器數量，因此在實際應用中，系統通常使用的傳感器數量多于最低需要的數量。作為磁場分析的一項優勢，MagCheck 可以確定磁場的矢量方向。因此，通過相應排列的傳感器可以完整地記錄磁場的三個空間方向。采用迭代優化方法來解決非線性最小化問題，可獲得最佳結果。在迭代過程中，通過誤差評估函數將假定的磁參數（位置、方向和強度）的虛擬測量值與實際測量值進行比較并使之一致。 |
GR&R:6% 測試時間：6s 最大產品尺寸：不超過80mm |
|
磁場相機-MagCam
|
MagCam核心是一個高密度高精度的二維霍爾傳感器陣列，當磁鐵放置在傳感器陣列上與Z軸間距呈微小距離時，陣列能夠同時測量磁體表面上方整個平面上每個點的磁體矢量Bx、By、Bz。MagCam從表面磁場反演磁化強度矢量，核心算法在于利用測量得到的整個平面上的計算分量Bz分布，利用電磁理論和專有算法反演出磁體表面的等效磁化強度矢量分布，進而直接計算出每個點的磁化方向相對于理想軸向（通常是Z軸）的偏差角度即磁偏角。 |
GR&R:3% 測試時間：20s 最大產品尺寸：12.7*12.7 mm |
|
亥姆霍茲線圈-Helmholtz Coil 
|
當一個帶有磁矩的永磁體在亥姆霍茲線圈內移動時，其磁場穿過線圈產生磁通量變化。依據法拉第電磁感應定律，線圈中產生感應電壓。感應電壓的幅值與磁體的磁矩大小成正比。通過預先標定線圈常數，即可根據測得的感應電壓反推出永磁體的磁矩值。采用三軸亥姆霍茲線圈系統，可同時測量磁矩在三個互相垂直方向的磁矩分量，進而可以計算出磁矩方向與幾何軸之間的夾角，即磁偏角。 |
GR&R: 3%? 測試時間: 5s? 最大產品尺寸：由線圈直徑決定，尺寸不超過30mm |
Access NdFeB Permanent Magnet Material Property Datasheets?(前往NdFeB磁性材料性能的超鏈接)
象限磁學專家通過對FEA模擬技術的運用，研發出磁力計算器的應用程序，幫助用戶計算常規形狀磁鐵、軸向磁環和軸向磁化的圓柱的磁力F值、磁導系數Pc和消磁因子N等參數數值。
磁力計算應用程序可用于產品開發階段，為產品磁力研究自動設定磁計算過程。