Մագնիսական բևեռների զույգեր. չափից շատը վատնում է, շատ քիչն է անբավարար.

Ընտրելիս մագնիսական կոդավորիչ սկավառակներ , ընդհանուր ինտուիցիան հետևյալն է. որքան մեծ է բևեռների զույգերի թիվը, այնքան բարձր է լուծումը և այնքան լավ կատարումը: Սենսորային մակարդակում այս դատողությունը լայնորեն վավեր է: Բայց երբ մագնիսական նյութը ամրացվում է որպես ներարկման ձևավորված ֆերիտ, իրավիճակը դառնում է ավելի նրբերանգ: Ներարկման ձևավորված ֆերիտի մագնիսական կատարողականության առաստաղը, բազմաբևեռ մագնիսացման գործընթացի սահմանները և հեշտությամբ անտեսվող այն փաստը, որ 'լուծաչափը ≠ ճշգրտությունը' միասին նկարում են ընտրության կոր, որը պարզապես 'որքան բարձր, այնքան լավ' չէ:

Նախ, հստակեցրեք մի նախադրյալ. լուծումը հավասար չէ ճշգրտությանը

TI-ի կիրառական գրականությունը տալիս է հակիրճ փոխհարաբերություն. մեկ Hall սողնակ օգտագործելիս մեկ պտույտի իմպուլսները հավասար են մագնիսի բևեռային զույգերի թվին. քառակուսային ապակոդավորման համար Hall-ի երկու սողնակ օգտագործելու դեպքում հաշվարկները մեկ հեղափոխության համար երկու անգամ ավելի են, քան բևեռների թիվը: «Ավարտումների» տեսանկյունից բևեռների զույգերը ուղղակիորեն որոշում են ամենափոքր անկյունային քայլը, որը համակարգը կարող է լուծել:

Բայց բաց կոդով մագնիսական կոդավորիչի նախագծի հիշեցումն արժանի է յուրաքանչյուր ընտրիչի ուշադրությանը. 'Resolution != Ճշգրտություն'—դուք կարող եք ստանալ 0,017°/քայլ տեսական լուծում 2,4 մմ բևեռի հարթության վրա, բայց այս քայլերը հավասարաչափ չեն գծագրված շրջագծի շուրջ: Այլ կերպ ասած,  բևեռների զույգերը որոշում են «որքան լավ են աստիճանավորումները», ոչ թե «որքան ճշգրիտ են գծագրված աստիճանավորումները»:  Անկյունային սխալը առաջանում է բևեռի բարձրության հետևողականությունից, մագնիսացման սահմանների հստակությունից, սենսորների տեղադրման էքսցենտրիկությունից և բուն մագնիսի նյութական միատեսակությունից: Բևեռների զույգերն իրենք չեն վերացնում այդ սխալները. փոխարենը, նրանք կարող են ուժեղացնել դրանք, քանի որ բևեռների զույգերի թիվը մեծանում է:

Ներարկման ձևավորված ֆերիտի 'մագնիսական կատարողական առաստաղը'

Ներարկման ձևավորված ֆերիտի դիրքը պարզ է. այն ներարկման ձևավորված է ֆերիտի փոշուց (սովորաբար ստրոնցիումի ֆերիտից)՝ համակցված պոլիմերային մատրիցով, ինչպիսին է նեյլոնե PA12/PA6: Դրա առավելությունները կայանում են բարդ ձևերի ինտեգրված ձուլման, լավ ծավալային հետևողականության, կոռոզիոն դիմադրության և ցածր գնի մեջ, սակայն դրա մագնիսական կատարումը ցածր մակարդակի վրա է սովորաբար օգտագործվող կոդավորիչ մագնիսական նյութերի մեջ:

Հատուկ տվյալների առումով, ներարկման ձևավորված ֆերիտի մնացորդային ինդուկցիոն Br-ը մոտավորապես  1,7–3,0 կԳ է , ներքին հարկադրանքը Hci մոտ  2,3–4,0 kOe է , իսկ առավելագույն էներգիայի արտադրանքը՝ BHmax, մոտ  1–2,2 MGOe ։ Հղման համար՝ կապված NdFeB-ի Br-ը սովորաբար  4,5–7,5 կԳ է , իսկ BHmax-ը կարող է հասնել  5–8 MGOe  կամ նույնիսկ ավելի բարձր: Սա նշանակում է, որ նույն սենսորային օդի բացվածքի և հայտնաբերման շեմի տակ մագնիսական դաշտի 'ազդանշանի ուժը', որը կարող է ապահովել ներարկման ձևավորված ֆերիտը, ակնհայտորեն ավելի թույլ է, քան NdFeB համակարգերը:

Բազմաբևեռ մագնիսացումից հետո մակերևութային մագնիսական դաշտի տվյալները ցույց են տալիս սահմանափակումը. բարակ պատի ներքին տրամագծով կողմնորոշված ​​ներարկման-ձուլված ֆերիտի բազմաբևեռ մագնիսական օղակների մակերեսային մագնիսական դաշտը կազմում է մոտ  600–1100 Gs , մինչդեռ անիզոտրոպ սինտերֆերիտը կարող է հասնել ավելի բարձր արժեքների: Քանի որ բևեռների զույգերի թիվը մեծանում է, և յուրաքանչյուր առանձին բևեռի աղեղի լայնությունը նեղանում է, մագնիսական դաշտը հաստատելու համար հասանելի 'տարածքը' փոքրանում է, եզրերի էֆեկտները և միջբևեռային մագնիսական դաշտի սուպերպոզիցիան դառնում են ավելի նշանակալի, և ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը ավելի է վատանում:  Սա խնդիր չէ, որը կարելի է լուծել մագնիսատորի հոսանքը կարգավորելով. ավելի շուտ, դա փափուկ վերին սահման է, որը պարտադրվում է նյութի էներգիայի արտադրանքի կողմից բևեռների զույգերի քանակի վրա:

Երկրաչափական սահմանափակումներ բևեռների քայլի, հաստության և բևեռների զույգերի միջև

Եվրոպական արտոնագրում տրված էմպիրիկ կապը բավականին ուսանելի է. մագնիսացվող տարրի հաստությունը պետք է լինի մոտ  1,25 անգամ բևեռի բարձրությունից  (±25%), որը համապատասխանում է մոտ 0,3–1,5 մմ հաստության միջակայքին; բևեռի քայլն ինքնին  0,25–1,25 մմ է : Այս երկրաչափական սահմանափակումը կապում է բևեռների զույգերի քանակը սկավառակի տրամագծի հետ. տվյալ տրամագծի համար որքան մեծ է բևեռների զույգերի թիվը, այնքան փոքր է բևեռների քայլը և այնքան բարակ է պահանջվող մագնիսի հաստությունը:

Ներարկման ձևավորված ֆերիտի դեպքում պատի նոսրացումը ավելի է սեղմում արդյունավետ մագնիսական հոսքը: Միևնույն ժամանակ, երբ բևեռի բարձրությունը փոքրանում է մինչև միլիմետրային մակարդակ, արագորեն նեղանում է մագնիսացնող սարքի բևեռի գլխի ճշգրտության և մագնիսական շղթայի ձևավորման հանդուրժողականության պատուհանը: Արդյունաբերական նյութերը հստակորեն նշում են, որ որքան մեծ է բևեռների քանակը, այնքան փոքր է միաբևեռ աղեղի լայնությունը, և այնքան բարձր են պահանջները մագնիսացնող սարքի բևեռի գլխի ճշգրտության և մագնիսական շղթայի ձևավորման համար: այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են  բևեռների ծայրերում պակաս հագեցվածությունը, մագնիսական դաշտի աղավաղումը և միջբևեռային զրոյական դիրքի տեղաշարժը : Այնուհետև կհայտնվեն

Սա բացատրում է, թե ինչու շուկայում ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտային կոդավորիչի մագնիսական օղակների ընդհանուր բնութագրերը կենտրոնացած են այնպիսի դիրքերում, ինչպիսիք են  62/64 բևեռները և 126/128 բևեռները , այլ ոչ թե անորոշ ժամանակով վերև կուտակված: Այս դիրքերը հավասարակշռության կետեր են, որոնք արդեն ենթարկվել են ինժեներական կոնվերգենցիային նյութի կատարողականի, մագնիսացման գործընթացի և արժեքի միջև:

Ընտրության տրամաբանություն. աշխատեք հետընթաց՝ 'որքան լավ է անհրաժեշտ' մինչև 'որքան բարձր կարելի է անել'

Գործնական ընտրության ուղին պետք է հակադարձվի.  նախ որոշեք այն լուծումը, որն իսկապես անհրաժեշտ է համակարգին, այնուհետև գնահատեք, թե արդյոք ներարկման ձևավորված ֆերիտը կարող է ապահովել օգտագործելի ազդանշանի որակը բևեռների զույգերի հաշվարկում:

Ցածր բևեռային զույգ միջակայք (4–12 բևեռ).  Մեկ բևեռի աղեղի երկարությունը մեծ է, և մագնիսական հոսքը բավարար է, ուստի ներարկման ձևավորված ֆերիտի թույլ մագնիսական դաշտի թերությունը փոխհատուցվում է երկրաչափական չափերով: Այս տեսականին հարմար է այնպիսի սցենարների համար, որոնք չեն պահանջում խիստ լուծում, բայց պահանջում են ցածր գնով և լավ հետևողականություն, ինչպիսիք են օդափոխիչի շարժիչները, խելացի ջրաչափերը և սարքերի BLDC-ները: Այս հավելվածներում բևեռների զույգերի դերն ավելի շատ կոմուտացիոն հղում ապահովելն է, քան ճշգրիտ անկյունային սանդղակը:

Միջին բևեռային զույգ միջակայք (16–32 բևեռ).  սա կոդավորիչի մակարդակի հավելվածներ մուտքագրելու շեմն է: Ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտը դեռ կարող է պահպանել ազդանշան-աղմուկ օգտագործելի հարաբերակցությունն այս տիրույթում, ինչը հարմար է այն միջին լուծաչափի անկյունային արձագանքների համար, ինչպիսիք են մարդանման ռոբոտի համատեղ կոդավորիչները և որոշ սերվո օժանդակ արձագանքներ: Ընտրության ընթացքում հիմնական ստուգման կետը  բևեռների բարձրության հետևողականությունն է  , քան պարզապես բևեռների զույգերի ավելի մեծ քանակի հետևանքը. 32 բևեռ մագնիսական օղակը բևեռների հարթության միատեսակ բաշխմամբ կարող է հասնել ավելի լավ անկյունային ճշգրտության, քան 64 բևեռ մագնիսական օղակը, որը լղոզված է մագնիսացման սահմաններով:

Բևեռների զույգերի ավելի բարձր միջակայք (48–64 բևեռ և բարձր).  Ներարկման ձևավորված ֆերիտը սկսում է մոտենալ գործընթացի և նյութի վերին սահմաններին: Այս տիրույթն ավելի հարմար է  երկուղու նախագծման համար . հիմնական ուղին պատասխանատու է բարձր լուծաչափի աստիճանական կամ բացարձակ դիրքի համար, մինչդեռ երկրորդական ուղին ապահովում է պտույտների հաշվարկ կամ կոպիտ դիրքի հղում՝ բևեռների զույգերի հաշվառմամբ: Շուկայում արդեն հասանելի 62/64 բևեռ և 126/128 բևեռ երկկողմանի մագնիսական օղակները այս մոտեցման արտադրանքն են: Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ երբ բևեռների զույգերի թիվը էլ ավելի է մեծանում, մակերևութային դաշտի թուլացումը և ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտի միջբևեռային միջամտությունը կնվազեցնեն ազդանշանի որակը: Այս պահին  կապակցված NdFeB-ը սովորաբար ավելի ողջամիտ ընտրություն է , չնայած դրա ավելի բարձր արժեքին:

Երկու հիմնական հիշեցում ինժեներական իրականացման համար

Նախ, ընտրության վերանայման մեջ ներառեք մագնիսացման հնարավորությունը:  Մագնիսական օղակի գծագրության վրա բևեռների զույգ հաշվարկը դիզայնի արժեք է: Արդյոք իրական մագնիսական բևեռների բաշխումը միատեսակ է և արդյոք միջբևեռների զրոյական դիրքերը պարզ են, կախված է մագնիսացնող սարքից և գործընթացից: Նախքան բևեռների զույգերի թիվը որոշելը, մագնիս մատակարարին պետք է խնդրել տրամադրել  մակերևութային դաշտի չափված բաշխման կորը  և  բևեռների քայլի հետևողականության տվյալները  բևեռների զույգերի հաշվարկում, այլ ոչ թե սոսկ մագնիսական բևեռների դասավորության սխեմա:

Երկրորդը, dual-track-ը դյուրանցում չէ 'stacking bele counts'-ի համար:  Dual-track-ի արժեքը կայանում է նրանում, որ օգտագործելով coprime բևեռների զույգերի համակցությունը` միաժամանակ բարձր լուծաչափ և բացարձակ դիրքի հղում ստանալու համար: Այնուամենայնիվ, այն ավելի մեծ պահանջներ է դնում երկու մագնիսական ուղիների միջև փուլային հավասարեցման և մագնիսացման խաչմերուկի կառավարման վրա: Եթե ​​հիմնական և երկրորդական գծերի բևեռների զույգերի հաշվարկը սխալ ընտրված են (օրինակ՝ միմյանց շատ մոտ), ապա դիրքի լուծման առավելությունը, որը բերվում է համապրիմալիզմի կողմից, կփոխհատուցվի ազդանշանի հաղորդման միջոցով: Երկուղիների բևեռային զույգ համադրությունը պետք է մշակվի վերծանման ալգորիթմի հետ միասին, այլ ոչ թե միակողմանիորեն որոշվի մագնիս արտադրողի կողմից:

Ընտրության էությունը  լուծումների պահանջների, նյութական կարողությունների, գործընթացի պատուհանի և արժեքի միջև խաչմերուկ գտնելն է : Ներարկման միջոցով ձևավորված ֆերիտը «համընդհանուր մագնիսական օղակի նյութ» չէ: Այն ապահովում է բարձր ծախսարդյունավետ լուծում ցածր և միջին բևեռների զույգերի միջակայքում; բայց երբ բևեռների զույգերի թիվը գերազանցում է 64-ը, ընտրիչները պետք է ազնվորեն դիմագրավեն դրա մագնիսական կատարողականի առաստաղը. կա՛մ ընդունեն ազդանշանի որակի կորուստը, կա՛մ դիմեն ավելի բարձր էներգիայի արտադրանք ունեցող նյութական համակարգին:  Բևեռների զույգերը քանոն են, բայց արդյո՞ք քանոնի վրա գծագրերը ճշգրիտ են գծված, կախված է նրանից, թե նյութը և գործընթացը կարող են աջակցել դրանց: