Miten rengasmagneetteja käytetään antureissa ja magneettikokoonpanoissa?

Kun on työskennellyt magneettiantureiden kanssa, huomaa nopeasti, että magneetti on enemmän kuin yksinkertainen osa – se on ratkaiseva tekijä sen välillä, pitääkö anturi tarkkuutensa pitkään vai alkaako se ajautua pois toiminnasta jo muutaman tuhannen syklin jälkeen.

Rengasmagneetit ovat yleinen valinta näissä sovelluksissa, ja hyvästä syystä. Mutta niiden oikeanlainen valitseminen – varsinkin tuotantoa varten hankittaessa – vaatii enemmän kuin koon valitsemisen datalehdestä.

Olen nähnyt insinöörien suunnittelevan täydellisen rengasmagneetin paperille, mutta törmänneen integrointiongelmiin, koska magnetointikuvio ei vastannut anturin lukulogiikkaa. Käydäänpä läpi...rengasmagneettiratkaisut antureille

 

Nopea ote

Ihanteellinen enkoodereille ja asentoantureille
Vaatii tarkkaa magnetoinnin säätöä
Mitat vaikuttavat järjestelmän tarkkuuteen
Usein mittatilaustyönä kokoonpanoja varten

 

Miksi rengasmagneetteja käytetään antureissa

Ensi silmäyksellä rengasmagneetti näyttää yksinkertaiselta. Mutta tuo ontto keskusta muuttaa kaiken.

Vakaa magneettikenttä

Tässä on uudelleenmuotoiltu versio, joka säilyttää alkuperäisen merkityksen, mutta muuttaa rakennetta ja sanamuotoa:

Kiinteisiin kiekkomagneetteihin verrattuna rengasmagneetit tarjoavat magneettikentän ylivoimaisen hallinnan ja ennustettavuuden. Niiden keskireikä mahdollistaa tasaisen vuon jakautumisen, mikä on olennainen ominaisuus Hall-ilmiöantureissa ja magnetoresistiivisissä komponenteissa, jotka vaativat vakaita ja toistettavia lähtöjä.

Esimerkiksi pyörivissä enkoodereissa moninapainen rengasmagneetti tuottaa vuorotellen pohjois-eteläsuuntaisia ​​navoja kehänsä ympärille. Anturi lukee näitä siirtymiä kulma-asennon määrittämiseksi. Jos kenttä on epätasainen, enkooderisi menettää tarkkuuttaan.

Kompakti integrointi

Anturikokoonpanoissa on aina vähän tilaa. Rengasmagneetin voi asentaa suoraan akselille, mutta muille osille jää silti tilaa. Et lisää vain ylimääräistä materiaalia – rakennat magneetin mekaaniseen rakenteeseen.

Juuri siksi rengasmagneetteja käytetään kaikkialla – autojen kaasuläpän asentoantureista teollisuuden servomoottoreihin. Ne ratkaisevat sijoitusongelman vaatimatta koko kokoonpanon täydellistä uudelleensuunnittelua.

Kun sovellus vaatii luotettavaa suorituskykyä kompaktissa tilassa, rengasmagneettiratkaisut antureille ovat usein käytännöllisin valinta.

Yleisiä sovelluksia

Sormusmagneetteja näkyy useammissa paikoissa kuin useimmat ihmiset ymmärtävät. Tässä on muutamia, joissa ominaisuuksilla on oikeasti merkitystä.

Enkooderit

Magneettikoodereissa rengasmagneetit muuttavat pyörimisliikkeen digitaalisiksi signaaleiksi. Tyypillisesti magneetti on magnetoitu useilla napapareilla, ja anturi laskee siirtymät magneetin pyöriessä.

Haasteena on magnetoinnin tarkkuus. Jos navat eivät ole tasaisin välein, enkooderin resoluutio laskee. Tarkkoja sovelluksia varten on kyse räätälöidyistä magnetointilaitteista – ei valmiista aihioista.

Automaatiojärjestelmät

Automatisoiduilla kokoonpanolinjoilla rengasmagneetteja käytetään asennonpalautejärjestelmissä, robottiliitoksissa ja jopa magneettisissa turvakytkimissä. Nämä ympäristöt ovat anteeksiantamattomia. Tärinä, lämpötilanvaihtelut ja lähellä olevien laitteiden hajaantuneet magneettikentät voivat kaikki vaikuttaa suorituskykyyn.

Asiakkaamme ovat vaihtaneet vakiorengasmagneetit korkean koersitiivisuuden omaaviin versioihin pitääkseen järjestelmänsä vakaina hitsauslaitteiden lähellä. Tämä on yksi niistä yksityiskohdista, jotka eivät näy prototyyppivaiheessa, mutta joista tulee kriittisiä skaalautuvasti.

Kun kyseessä ovat yksinkertaisemmat aksiaalikentän vaatimukset,sylinterimäisten magneettien sovelluksetkäytetään myös usein, erityisesti pienemmissä antureissa, joissa rengaskonfiguraatiota ei tarvita.

Tärkeimmät tekniset tiedot

Kun puhumme antureiden rengasmagneeteista, kolme ulottuvuutta on tärkeämpää kuin mikään muu.

Ulkohalkaisija / Sisähalkaisija / Paksuus

Ulkohalkaisija määrää magneettisen materiaalin määrän. Sisähalkaisija vaikuttaa siihen, miten magneetti kiinnittyy akseliin. Ja paksuus vaikuttaa kentänvoimakkuuteen anturin tunnistusetäisyydellä.

Hankalaksi asian tekee toleranssit. Sisähalkaisijaltaan hieman vinossa oleva rengasmagneetti ei istu kunnolla akselilla. Jos se on löysällä, se aiheuttaa pyörimisvirheen. Jos se on liian tiukalla, magneetin halkeamisriski on olemassa kokoonpanon aikana. Tarkkuussovelluksiin määrittelemme tyypillisesti toleranssit jopa ±0,05 mm:iin asti, ja tarkistamme näytteet jarrusatuloilla ennen tuotannon hyväksymistä.

Magnetisaatio

Suurin osa insinöörityöstä menee juuri tähän.

Rengasmagneetteja voidaan magnetoida eri tavoin:
- Aksiaalinen: navat tasaisilla pinnoilla
- Halkaisijan suunta: pohjois-eteläsuunnassa halkaisijan poikki
-Moninapainen: vuorottelevat navat kehän ympäri

Enkoodereissa moninapainen magnetointi on standardi. Mutta napojen lukumäärän on vastattava anturin resoluutiota. 32-napainen rengas ei toimi anturin kanssa, joka odottaa 16 siirtymää kierrosta kohden, ellet säädä laiteohjelmistoa tai signaalinmuokkausta.

Olemme myös nähneet projektien viivästyvän, koska magnetisaatiosuunta oli vinossa anturin orientaation kanssa. Se on yksinkertainen yksityiskohta, mutta se on helppo unohtaa, kun keskitytään mittoihin ja vetovoimaan.

 

Valmistukseen liittyvät näkökohdat

Anturikokoonpanojen rengasmagneettien tilaaminen on eri asia kuin tuotantotilojen pidikemagneettien hankkiminen. Virhetoleranssi on paljon tiukempi, ja vikaantumisen kustannukset ovat yleensä huomattavasti korkeammat.

Prototyyppi todellisissa työolosuhteissa

Suosittelemme aina testaamaan magneettinäytteitä varsinaisessa anturikotelossa varsinaisen lukemaelektroniikan kanssa. Rengasmagneetti, joka toimii hyvin pöydällä, saattaa käyttäytyä eri tavalla, kun se asennetaan teräksisten kiinnityslevyjen tai virtakaapeleiden lähelle.

Määrittele magnetisaatiokuvio selkeästi

Mittapiirustus ei riitä. Sinun on määriteltävä napojen lukumäärä, napojen suuntaus ja sallittu kulmapoikkeama. Jos näitä ei dokumentoida, jätät tulkinnanvaraa – ja juuri siinä kohtaa syntyy epäsuhtaisuutta.

Ota lämpötila huomioon ajoissa

Tavalliset rengasmagneetit siirtyvät yleensä N35SH- tai vastaaviin korkean lämpötilan luokkiin, kun ympäristön lämpötila ylittää 80 °C. Jos anturi on asennettu moottorin lähelle tai moottoritilaan, prototyyppien valmistukseen riittävä N42 voi vikaantua tuotantotason rasituksessa.

Kysy oikeat kysymykset

Hyvä magneettitoimittaja kysyy anturityypistä, kiinnitystavasta ja käyttöympäristöstä. Jos he eivät kysy, se on varoitusmerkki. Valmistajat ovat sanoneet meille, että "se on vain rengasmagneetti", kunnes kävimme sovelluksen läpi ja ymmärsimme, että he tarvitsevat moninapamagnetoinnin ±2 asteen tarkkuudella.

 

Muutamia asioita, joihin kannattaa kiinnittää huomiota

Käsittely ja varastointi
Rengasmagneetit – etenkin suuremmat halkaisijat – voivat olla yllättävän vahvoja. Olemme nähneet niiden napsahtavan yhteen useiden metrien päästä, vahingoittaen sekä magneetteja että lähellä olevia. Tuotantomäärien osalta kannattaa suunnitella, miten niitä käsitellään ja magnetoidaan kokoonpanon jälkeen.

Pinnoitevaihtoehdot
Nikkelipinnoitus on tyypillinen valinta, mutta jos anturikokoonpano altistuu kosteudelle, suolasumulle tai puhdistuskemikaaleille, tarvitset todennäköisesti epoksi- tai kumipinnoitteita. Havaitsimme tämän vaihdettuamme syöpyneen erän – vain kuuden kuukauden käytön jälkeen ulkoautomaatioympäristössä.

Magnetointi kokoonpanon jälkeen
Moninapaisten renkaiden magnetointi on joskus parempi tehdä vasta magneetin asentamisen jälkeen. Tämä välttää kohdistusongelmia kuljetuksen aikana ja varmistaa, että navat ovat täsmälleen oikeassa kohdassa anturiin nähden.

 

Loppuajatukset

Rengasmagneetit ovat pieni osa anturikokoonpanoa, mutta ne eivät ole hyödyke. Luotettavasti toimivan anturin ja kentällä vikaantuvan anturin välinen ero riippuu usein siitä, kuinka hyvin magneetti on määritelty – ja siitä, vastasiko valmistusprosessi todella suunniteltua tulosta.

Jos hankit materiaalia tuotantoon, käytä aikaa magnetisaatiokuvioiden testaamiseen, mittojen tarkistamiseen ja magneetin laadun sovittamiseen käyttöympäristöösi. Alkuperäinen vaiva kannattaa heti ensimmäisellä kerralla, kun lähetät erän ilman kenttävikoja.