ZHCABH0A march   2022  – may 2023 TMAG5170 , TMAG5170-Q1 , TMAG5170D-Q1 , TMAG5173-Q1 , TMAG5273

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2磁体选择
    1. 2.1 放置注意事项
    2. 2.2 磁体属性
  6. 3测量非线性
  7. 4机械误差源
  8. 5信号链误差
  9. 6校准方法
  10. 7修订历史记录

磁体属性

除了选择使用径向圆柱进行轴上测量或使用环形磁体进行偏轴测量或平面测量之外,各种其他磁体属性也将影响观察到的磁场。

材料等级

任何磁体的材料等级将直接影响该磁体的 B-H 关系。了解施加的外部 H 场源与任何磁体产生的 B 场之间的关系非常有用。

GUID-20220316-SS0I-NTFZ-QMZT-ZHGD0QZZ22LP-low.svg图 2-3 B-H 曲线示例

当移除用于磁化永磁体所施加的 H 场后,残余 B 场值称为“剩余磁化强度”或 Br。此值应在闭合的磁路中测量,且不等于磁体的表面磁场。表面磁场应在开放的磁路中使用磁力计来测量,将因磁体几何形状而异。对于相同等级的任何大小的磁体,Br 都是恒定的,而磁体产生的表面磁场将取决于该磁体的表面积和磁极长度之间的关系。

任何磁性材料的各种不同等级具有不同的 Br 值,它决定了该磁体产生的磁场强度。考虑尺寸相同的各种等级和材料的磁体的 B 场与距离之间的关系,如图 2-5 所示。如果传感器放在磁体的极化轴旁边,则可以调整范围找到 B 场峰值,该值可在旋转过程中观察到。在本例和以下所有图形中,将使用直径为 6mm、厚度为 3mm 的磁体。

GUID-20220316-SS0I-HV1L-0815-GKZXWQJBDRNT-low.svg图 2-4 磁体和传感器的空气间隙范围
GUID-20220316-SS0I-GTLM-QPV0-WWFZZVX85SPW-low.svg图 2-5 各种磁体材料的磁场振幅峰值与空气间隙距离之间的关系

大小

材料等级中所述,磁体大小会影响任何指定磁体的表面磁通密度和产生的测量磁场。考虑高度和半径相等的各种 N52 级钕磁体的 B 场与距离之间的关系,如图 2-6 所示。

GUID-20220316-SS0I-ZQDL-2TBG-MR0MCW2XKJH8-low.svg图 2-6 各种磁体半径的磁场振幅峰值与空气间隙距离之间的关系

请注意,每个磁体的表面磁场相等,半径更大的磁体在任何空气间隙距离观察到的磁场更大。另外还值得注意的是,在任何距离观察到的磁场与磁体半径之比始终保持恒定。也就是说,使用 1.5mm 半径的磁体在 2mm 处观察到的磁场与使用 6mm 半径的磁体在 8mm 处观察到的磁场相等。

温漂

各种磁性材料对温度变化的响应不同。对于所有磁体,磁场强度将减小某个值,直到某个居里温度,此时磁体内的原子偶极无法再保持磁力校准。各种磁体材料的典型值如表 2-1 中所示

表 2-1 磁性材料温度响应
材质 温漂 (C)
NdFeB -0.12%/C
SmCo -0.04%/C
AlNiCo -0.02%/C
铁氧体 -0.2%/C
对于宽工作温度范围的系统,通常选择 Samarium Cobolt (SmCo) 型磁体,因为这种磁体温漂低,但它们无法提供钕磁体通常所具备的磁场强度。

最后,对于大多数应用,目标是尽可能使用较小的磁体为传感器产生可测量的输入。对于任何系统,能否将磁体安装在旋转轴上以及成本和供货情况可能都是选择磁体时要考虑的主要因素。钕磁体(NdFeB)往往可提供最高的磁场强度,而铁氧体磁体往往成本最低。