Магниттік полюстер жұптары: тым көп - ысырап, тым аз - жеткіліксіз - инъекциялық құйылған феррит дискілерін таңдау шектеулері қайда?

Таңдау кезінде магниттік кодтау дискілері , жалпы интуиция: полюс жұптарының саны неғұрлым көп болса, ажыратымдылық соғұрлым жоғары болады және өнімділік соғұрлым жақсы болады. Сенсор деңгейінде бұл пайымдау кеңінен жарамды. Бірақ магнит материалы инъекциялық құйылған феррит ретінде бекітілгеннен кейін, жағдай біршама нюансты болады. Инъекциялық құйылған ферриттің магниттік өнімділігінің төбесі, көп полюсті магниттелу процесінің шектері және 'ажырымдама ≠ дәлдік' бірге 'қаншалықты жоғары болса, соғұрлым жақсы' емес таңдау қисығын сызатын оңай ескерілмейтін факт.

Алдымен, алғышартты нақтылаңыз: ажыратымдылық дәлдікке тең емес

TI қолданбалы әдебиеттер қысқаша қатынасты береді: жалғыз Холл ысырмасын пайдаланған кезде бір айналымдағы импульстар магниттің полюс жұптарының санына тең; төртбұрышты декодтау үшін екі Холл ысырмаларын пайдаланған кезде, бір айналымдағы сандар полюстер санынан екі есе көп. 'Бітіру' тұрғысынан полюстер жұптары жүйе шеше алатын ең кішкентай бұрыштық қадамды тікелей анықтайды.

Бірақ ашық бастапқы магниттік кодтаушы жобасының ескертпесі әрбір селектордың назарына лайық: 'Ажыратымдылық != Дәлдік'—2,4 мм полюс қадамында 0,017°/қадам теориялық ажыратымдылықты алуға болады, бірақ бұл қадамдар шеңбер бойымен біркелкі көрсетілмеген. Басқаша айтқанда,  полюстер жұптары 'түлеулердің қаншалықты дәл сызылғанын' емес, 'түлеулердің қаншалықты жақсы екенін' анықтайды.  Бұрыштық қате полюстер қадамының консистенциясынан, магниттелу шекарасының анықтығынан, сенсорды орнату эксцентриктілігінен және магниттің өзінің материалды біркелкілігінен туындайды. Полюс жұптарының өзі бұл қателерді жоймайды; орнына олар полюс жұптарының саны артқан сайын оларды күшейте алады.

Инъекциялық құйылған ферриттің 'магниттік өнімділік төбесі'

Инъекциялық құйылған ферриттің орналасуы анық: ол PA12/PA6 нейлон сияқты полимерлі матрицамен біріктірілген феррит ұнтағынан (әдетте стронций ферриті) инъекциялық құйылған. Оның артықшылығы күрделі пішіндерді біріктірілген қалыптауда, жақсы өлшемдік консистенцияда, коррозияға төзімділігінде және төмен құнында жатыр, бірақ оның магниттік өнімділігі жиі қолданылатын кодтаушы магниттік материалдардың төменгі жағында.

Арнайы деректерге келетін болсақ, инъекциялық құйылған ферриттің қалдық индукциясы Br шамамен  1,7–3,0 кГс , меншікті коэрцивтілігі Hci шамамен  2,3–4,0 кОэ және максималды энергия өнімі BHmax шамамен  1–2,2 МГОэ құрайды . Анықтама үшін, байланыстырылған NdFeB Br әдетте  4,5–7,5 кГс құрайды және BHmax  5–8 MGOe  немесе одан да жоғары болуы мүмкін. Бұл бірдей сенсордың ауа саңылауы мен анықтау шегінде бүркумен құйылған феррит қамтамасыз ете алатын магнит өрісінің 'сигнал күші' NdFeB жүйелеріне қарағанда әлдеқайда әлсіз екенін білдіреді.

Көп полюсті магниттелуден кейінгі беттік магнит өрісінің деректері шектеуді одан әрі көрсетеді: жұқа қабырғалы ішкі диаметрлі бағытталған инжекциялық құйылған феррит көп полюсті магниттік сақиналардың беттік магнит өрісі шамамен  600–1100 Гс құрайды , ал анизотропты агломерацияланған феррит жоғары мәндерге қол жеткізе алады. Полюс жұптарының саны артқан сайын және әрбір жеке полюстің доғасының ені тарылса, магнит өрісін орнату үшін қол жетімді 'аудан' қысқарады, шеттік әсерлер және полюсаралық магнит өрісінің суперпозициясы маңыздырақ болады және сигнал-шуыл арақатынасы одан әрі нашарлайды.  Бұл магнитизатордың тогын реттеу арқылы шешілетін мәселе емес; керісінше, бұл материалдың энергия өнімімен полюс жұптарының санына қойылатын жұмсақ жоғарғы шегі.

Полюс қадамы, қалыңдығы және полюс жұптары арасындағы геометриялық шектеулер

Еуропалық патентте берілген эмпирикалық қатынас өте нұсқау болып табылады: магниттелетін элементтің қалыңдығы  полюс қадамынан шамамен 1,25 есе (±25%) болуы керек;  шамамен 0,3–1,5 мм қалыңдық диапазонына сәйкес келетін полюс қадамының өзі 0,25–1,25  мм . Бұл геометриялық шектеу полюстер жұптарының санын диск диаметріне байланыстырады: берілген диаметр үшін полюс жұптарының саны неғұрлым жоғары болса, полюстер қадамы соғұрлым аз және қажетті магнит қалыңдығы жұқа болады.

Инъекциялық құйылған феррит үшін қабырғаны жұқарту тиімді магнит ағынын одан әрі қысады. Сонымен қатар, полюс қадамы миллиметрден төмен деңгейге дейін қысқарғаннан кейін, магниттелу арматурасының полюстің басы дәлдігі мен магниттік тізбек дизайнына төзімділік терезесі тез тарылады. Өнеркәсіптік материалдар полюстер саны неғұрлым жоғары болса, бір полюсті доғаның ені соғұрлым азырақ және магниттелетін арматура полюстерінің дәлдігі мен магниттік тізбектің дизайнына қойылатын талаптар жоғары екенін анық көрсетеді. сияқты мәселелер  Полюстер ұштарында қанықпау, магнит өрісінің бұрмалануы және полюстер аралық нөлдік позицияның ауысуы  пайда болады.

Бұл нарықтағы инъекциялық құйылған ферритті кодтаудың магниттік сақиналарының жалпы сипаттамаларының  62/64 полюс және 126/128 полюс сияқты позицияларда шоғырланғанын түсіндіреді. шексіз жоғары қарай жиналмай, Бұл позициялар материалдың өнімділігі, магнитизация процесі және құны арасында инженерлік конвергенциядан өткен теңгерім нүктелері болып табылады.

Таңдау логикасы: 'қаншалықты жақсы қажет'-ден 'қаншалықты жоғары жасауға болады' дейін кері жұмыс істеу

Тәжірибелік таңдау жолын өзгерту керек:  алдымен жүйеге шынымен қажет ажыратымдылықты анықтаңыз, содан кейін бүркумен құйылған феррит полюстер-жұп санағында қолданылатын сигнал сапасын қамтамасыз ете алатынын бағалаңыз.

Төмен полюс жұп диапазоны (4–12 полюс):  Бір полюстің доғасының ұзындығы үлкен, ал магнит ағыны жеткілікті, сондықтан бүркумен құйылған ферриттің әлсіз магнит өрісінің жетіспеушілігі геометриялық өлшемдермен өтеледі. Бұл ауқым қатаң ажыратымдылықты қажет етпейтін, бірақ желдеткіш қозғалтқыштары, ақылды су есептегіштері және құрылғының BLDC құрылғылары сияқты төмен баға мен жақсы консистенцияны қажет ететін сценарийлер үшін қолайлы. Бұл қолданбаларда полюс жұптарының рөлі дәл бұрыштық масштабтан гөрі коммутация анықтамасын қамтамасыз ету болып табылады.

Орташа полюс жұп диапазоны (16–32 полюс):  Бұл кодтаушы деңгейіндегі қолданбаларды енгізу шегі. Инъекциялық құйылған феррит әлі де осы диапазонда сигнал-шуыл арақатынасын сақтай алады, бұл оны гуманоидты робот қосқыш кодерлері және кейбір серво қосалқы кері байланыс сияқты орташа ажыратымдылықтағы бұрыштық кері байланыс үшін қолайлы етеді. Таңдау кезінде негізгі тексеру элементі жоғары полюс жұптарының санын ғана емес,  полюс қадамының консистенциясы болып табылады  — полюс қадамының біркелкі таралуы бар 32 полюсті магниттік сақина магниттелу шекаралары бұлыңғыр 64 полюсті магниттік сақинаға қарағанда жақсырақ бұрыштық дәлдікке қол жеткізуі мүмкін.

Жоғары полюс жұп диапазоны (48–64 полюс және одан жоғары):  Инъекциялық құйылған феррит процесс пен материалдың жоғарғы шегіне жақындай бастайды. Бұл диапазон жақсырақ сәйкес келеді  қос жолды дизайнға : негізгі жол жоғары ажыратымдылықтағы қадамдық немесе абсолютті позицияға жауап береді, ал екінші трек айналу санын немесе полюс жұптарын тең санау арқылы дөрекі позиция анықтамасын қамтамасыз етеді. Нарықта бұрыннан бар 62/64-полюсті және 126/128-полюсті қос жолды магниттік сақиналар осы тәсілдің өнімдері болып табылады. Дегенмен, полюс жұптарының саны одан әрі артқанда, беттік өрістің әлсіреуі және бүркумен құйылған ферриттің полюсаралық кедергісі сигнал сапасын төмендететінін ескеру қажет. Осы кезде байланыстырылған NdFeB  әдетте неғұрлым ақылға қонымды таңдау болып табылады .құны жоғары болғанына қарамастан,

Инженерлік енгізуге арналған екі негізгі ескерту

Біріншіден, таңдауды шолуға магниттеу мүмкіндігін қосыңыз.  Магниттік сақина сызбасындағы полюс жұптарының саны жобалық мән болып табылады. Магниттік полюстің нақты таралуының біркелкі болуы және полюсаралық нөлдік позициялардың анық болуы магниттеу қондырғысы мен процесіне байланысты. Полюстер жұптарының санын анықтау алдында магнит жеткізушісінен магниттік полюстер орналасуының сызбасын ғана емес,  өлшенген бет өрісінің таралу қисығын  және  полюстер қадамының консистенциясы деректерін беруін сұрау керек. полюстер-жұп санындағы

Екіншіден, қосарлы жол 'полюстер сандарын жинақтау' үшін төте жол емес.  Қос жолдың мәні жоғары ажыратымдылық пен абсолютті позиция анықтамасын бір уақытта алу үшін бастапқы полюс-жұп санауларының комбинациясын пайдалануда жатыр. Дегенмен, ол екі магниттік жол арасындағы фазаларды теңестіруге және магниттелудің айқаспалы байланысын басқаруға жоғары талаптар қояды. Егер негізгі және қосалқы жолдардың полюс-жұптары дұрыс таңдалмаса (мысалы, бір-біріне тым жақын), копрималдылық әкелетін позицияны шешу артықшылығы сигналдың айқасуымен өтеледі. Қос жолдардың полюсті жұп комбинациясы магнит өндірушісінің біржақты шешімімен емес, декодтау алгоритмімен бірге жобалануы керек.

Таңдаудың мәні  ажыратымдылық талаптары, материал мүмкіндігі, процесс терезесі және құны арасындағы қиылысуды табу болып табылады . Инъекциялық құйылған феррит 'әмбебап магниттік сақина материалы' емес. Ол төменнен орташаға дейінгі полюс жұбы диапазонында үнемді шешімді қамтамасыз етеді; бірақ полюстер жұптарының саны 64-тен асып кеткенде, селекторлар өзінің магниттік өнімділігінің төбесіне адалдықпен қарсы тұруы керек — сигнал сапасының жоғалуын қабылдаңыз немесе энергиясы жоғары материалды жүйеге жүгініңіз.  Полюс жұптары сызғыш болып табылады, бірақ сызғыштағы сызбалардың дәл сызылуы материал мен процестің оларға қолдау көрсете алатындығына байланысты.