MA600 磁铁如何选型

一、MA600介绍

MA600是一款高精度,高带宽的磁角度传感器,采用MPS专用的SpinaxisTM 技术,直接检测外部磁场角度,并且基于TMR技术,进一步提高了精度和动态特性。MA600安装方式支持轴装和侧装,侧装时通过BCT补偿及用户校准,可以实现线性度(INL)<0.1°。

二、磁铁的选择

角度传感器性能有两个关键指标,分别是输出角度的分辨率和线性度。分辨率取决于磁场强度,磁场强度越大,分辨率越高,我们的磁编有磁场强度要求,比如MA600的磁场强度范围为20mT-80mT,尽量保证磁场强度在该范围内,以达到更好的性能。线性度取决于磁铁的形状和尺寸,磁铁越大越厚,线性度受安装的机械公差影响越小。因此一个正规厂商生产,磁场强度足够大,励磁合理的磁铁是设计是否成功的前提条件。

一般情况下,磁铁材料建议选择磁积能更大的钕铁硼或者钐钴材料,而铁氧体,软磁材料磁积能较小,磁力较弱。磁铁的形状以圆形为主,尺寸往往受到机械结构的限制,理论上,实心磁铁比空心圆环磁铁要更好,励出来的磁场不容易畸变,内外径差越小,磁铁越薄,磁场畸变往往会越厉害,角度检测的误差就会越大。在实际应用时,在机械尺寸允许的情况,尽可能选择尺寸较大,厚度较厚,高度较高的磁铁为优。励磁方向绝大数情况下选择径向励磁。

三、基于在线磁计算工具进行磁铁选型

应用场景:磁编安装方式为侧装,输出角度精度要求0.2度,选用MA600。要求磁铁为环形磁铁,径向充磁。

第1步:磁铁尺寸确认

举例:电机出轴直径为6mm,整机结构限制磁铁外径最大16mm,那么可以确定:
磁环内径:ID=6mm,外径<16mm,初步选用高度H=3mm的磁铁。

第2步:磁铁材料确认

常用的磁铁材料有烧结钕铁硼(NdFeB)和钐钴材料(SmCo),这两种磁铁的剩磁范围为0.9T-1.4T,钕铁硼是最便宜也最常用的材料,N35级的钕铁硼室温下剩磁为1.2T,高温150°C的场景,N35的剩磁减小为1T。钐钴磁铁的热性能相对来说更稳定,150°C下剩磁相比常温只减小3%-4%。
image

在该例中,我们选用烧结钕铁硼,剩磁为1.2T。

第3步:磁编安装位置确认

假设z=0mm, r=2mm

第4步:打开在线磁计算工具验证磁场强度是否满足M600要求

在线磁计算工具: MPS - Magnetic Simulation Tool

① 选择磁铁的安装位置:轴装或者侧装。我们选择side-shaft。

② 选择磁铁,我们选择Cylinder with hole

③ 参数配置,包括磁铁的剩磁,磁铁的高度,内径,外径,以及MA600相对磁铁的安装位置。

代入上述数据: ID=6mm,OD=16mm,H=3mm,Br=1.2T,z=0mm, r=2mm


④ 启动仿真

仿真结果结果显示磁场强度为68.7mT,满足MA600要求。用户可以根据需求灵活修改磁铁尺寸及安装位置,重新进行仿真选型。

⑤ 最后可以输出report,汇总仿真数据及结果,根据结果确认磁铁形状及磁编安装位置。

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