Hogyan használják a gyűrűs mágneseket érzékelőkben és mágneses szerelvényekben?

Amikor már dolgozott mágneses érzékelőkkel, gyorsan rájön, hogy a mágnes több mint egy egyszerű alkatrész – ez a döntő tényező egy olyan érzékelő között, amely hosszú távon is megőrzi pontosságát, és egy olyan között, amely már néhány ezer ciklus után elkezd eltérni a pontosságától.

A gyűrűmágnesek gyakori választásnak számítanak ezekben az alkalmazásokban, és jó okkal. De a megfelelő beszerzésük – különösen gyártáshoz szükséges anyagok beszerzésekor – többet igényel, mint egy adatlapról kiválasztani a méretet.

Láttam már mérnököket, akik papíron megtervezték a tökéletes gyűrűmágnest, de integrációs problémákba ütköztek, mert a mágnesezési minta nem egyezett az érzékelő kiolvasási logikájával. Nézzük át...gyűrűmágneses megoldások érzékelőkhöz

 

Gyors felvétel

Ideális jeladókhoz és helyzetérzékelőkhöz
Pontos mágnesezési szabályozást igényel
A méretek befolyásolják a rendszer pontosságát
Gyakran egyedi gyártású összeszerelésekhez

 

Miért használnak gyűrűmágneseket az érzékelőkben?

Első pillantásra egy gyűrűmágnes egyszerűnek tűnik. De az üreges közepe mindent megváltoztat.

Stabil mágneses mező

Íme egy átfogalmazott változat, amely megőrzi az eredeti jelentést, de a szerkezetet és a megfogalmazást megváltoztatja:

A tömör korongmágnesekhez képest a gyűrűmágnesek kiválóbb szabályozhatóságot és kiszámíthatóságot biztosítanak a mágneses térben. Központi furatuk lehetővé teszi az egyenletes fluxuseloszlást, ami alapvető tulajdonság a Hall-effektusú érzékelők és a stabil, megismételhető kimenetet igénylő magnetorezisztív alkatrészek esetében.

A forgójeladókban például egy többpólusú gyűrűmágnes váltakozó észak-déli pólusokat generál a kerülete körül. Az érzékelő ezeket az átmeneteket olvassa le a szöghelyzet meghatározásához. Ha a mező egyenetlen, a jeladó elveszíti a pontosságát.

Kompakt integráció

Az érzékelőegységekben mindig szűkös a hely. Egy gyűrűs mágnessel közvetlenül a tengelyre illeszthető, miközben továbbra is marad hely más alkatrészeknek. Nem csak plusz anyagot adsz hozzá, hanem a mágnest beépíted a mechanikus szerkezetbe.

Pontosan ezért használják a gyűrűs mágneseket mindenhol – az autókban található fojtószelep-helyzetérzékelőktől az ipari szervomotorokig. Megoldják az elhelyezési problémát anélkül, hogy a teljes összeszerelést újra kellene tervezni.

Amikor egy alkalmazás megbízható teljesítményt igényel kompakt térben, az érzékelőkhöz használt gyűrűmágneses megoldások gyakran a legpraktikusabb választást jelentik.

Gyakori alkalmazások

A gyűrűmágnesek több helyen jelennek meg, mint a legtöbben gondolnák. Íme néhány, ahol a specifikációk valóban számítanak.

Kódolók

A mágneses útmérőkben a gyűrűs mágnesek alakítják a forgó mozgást digitális jelekké. A mágnest jellemzően több póluspárral mágnesezik, és az érzékelő a mágnes forgása közben számlálja az átmeneteket.

A kihívás itt a mágnesezési pontosság. Ha a pólusok nincsenek egyenletesen elosztva, az útmérő felbontása csökken. Nagy pontosságú alkalmazásokhoz egyedi mágnesező szerelvényekre van szükség – nem pedig polcról leemelhető nyersdarabokra.

Automatizálási rendszerek

Az automatizált összeszerelő sorokban gyűrűs mágneseket használnak pozíció-visszacsatoló rendszerekben, robotcsatlakozókban és még mágneses biztonsági kapcsolókban is. Ezek a környezetek könyörtelenül hatnak rájuk. A rezgés, a hőmérséklet-ingadozások és a közeli berendezésekből származó kóbor mágneses mezők mind befolyásolhatják a teljesítményt.

Voltak ügyfeleink, akik a hagyományos gyűrűmágneseket nagy koercitivitásúakra cserélték, csak hogy rendszereiket stabilan tartsák a hegesztőberendezések közelében. Ez egyike azoknak a részleteknek, amelyek a prototípus fázisban nem jelennek meg, de nagy léptékben kritikussá válnak.

Amikor egyszerűbb axiális mezőkövetelményekről van szó,hengeres mágneses alkalmazásokgyakran használják, különösen kisebb érzékelőkben, ahol nincs szükség gyűrűs konfigurációra.

Főbb specifikációk

Amikor érzékelőkhöz való gyűrűmágnesekről beszélünk, a három dimenzió minden másnál fontosabb.

Külső átmérő / belső átmérő / vastagság

A külső átmérő határozza meg a mágneses anyag mennyiségét. A belső átmérő befolyásolja, hogyan rögzül a mágnes a tengelyhez. A vastagság pedig befolyásolja a térerősséget az érzékelő érzékelési távolságában.

A nehézséget a tűrések jelentik. Egy belső átmérőjén kissé eltolódó gyűrűmágnes nem illeszkedik megfelelően a tengelyre. Ha laza, ütést okoz. Ha túl szoros, fennáll a mágnes repedésének veszélye az összeszerelés során. Precíziós alkalmazásokhoz jellemzően ±0,05 mm-es tűréshatárokat adunk meg, és a gyártás jóváhagyása előtt tolómérővel ellenőrizzük a mintákat.

Mágnesezés

Ide megy a mérnöki munka nagy része.

A gyűrűmágnesek különböző módon mágnesezhetők:
- Axiális: pólusok a sík felületeken
- Átmérő iránya: észak-déli irányban az átmérőn keresztül
-Többpólusúváltakozó pólusok a kerület mentén

Jeladók esetében a többpólusú mágnesezés szabványos. A pólusszámnak azonban meg kell egyeznie az érzékelő felbontásával. Egy 32 pólusú gyűrű nem fog működni egy olyan érzékelővel, amely fordulatonként 16 átmenetet vár, hacsak nem módosítja a firmware-t vagy a jelkondicionálást.

Olyan projekteket is láttunk már, amelyek késedelmet szenvedtek, mert a mágnesezési irány nem egyezett az érzékelő orientációjával. Ez egy egyszerű részlet, de könnyű figyelmen kívül hagyni, amikor a méretekre és a húzóerőre koncentrálunk.

 

Gyártási szempontok

A szenzoregységekhez való gyűrűmágnesek rendelése egészen más tészta, mint a gyártócsarnokokba való tartómágnesek beszerzése. A hibatűrés sokkal szigorúbb, és a meghibásodás költsége általában jelentősen magasabb.

Prototípus valós munkakörülmények között

Mindig azt javasoljuk, hogy a mágnesmintákat az érzékelőházban, a kiolvasó elektronikával együtt tesztelje. Egy gyűrűmágnes, amely a munkapadon jól működik, másképp viselkedhet, ha acél szerelőlapok vagy tápkábelek közelébe szerelik.

Adja meg egyértelműen a mágnesezési mintázatot

Egy méretezett rajz nem elég. Meg kell határozni a pólusok számát, a pólusok irányát és a megengedett szöghibát. Ha ezek nincsenek dokumentálva, akkor teret engedsz az értelmezésnek – és itt keletkeznek az eltérések.

Gondoljon a hőmérsékletre korán

A szabványos gyűrűmágnesek általában N35SH vagy hasonló magas hőmérsékletű minőségre váltanak, amint a környezeti hőmérséklet meghaladja a 80°C-ot. Ha az érzékelő motor közelében vagy motortérben van felszerelve, az N42, amely prototípusgyártáshoz megfelelő volt, gyártási szintű terhelés alatt meghibásodhat.

Tedd fel a megfelelő kérdéseket

Egy jó mágnesbeszállító rákérdez az érzékelő típusára, a rögzítési módra és az üzemi környezetre. Ha nem, az intő jel. Voltak olyan gyártók, akik azt mondták nekünk, hogy „ez csak egy gyűrűs mágnes”, amíg át nem néztük az alkalmazást, és rá nem jöttünk, hogy többpólusú mágnesezésre van szükségük ±2 fokos pontossággal.

 

Néhány dolog, amire érdemes figyelni

Kezelés és tárolás
A gyűrűmágnesek – különösen a nagyobb átmérőjűek – meglepően erősek tudnak lenni. Láttunk már őket több méter távolságból összepattanni, ami kárt okozott mind a mágnesekben, mind a közelben lévőkben. A gyártási mennyiségek esetében érdemes megtervezni, hogyan fogják kezelni és mágnesezni őket az összeszerelés után.

Bevonatválasztás
A nikkelbevonat tipikus választás, de ha az érzékelőegység nedvességnek, sós permetnek vagy tisztítószereknek van kitéve, valószínűleg epoxi vagy gumi bevonatokra lesz szüksége. Ezt egy korrodált tétel cseréje után fedeztük fel – mindössze hat hónappal a kültéri automatizálási környezetben történő használat után.

Mágnesezés az összeszerelés után
Többpólusú gyűrűk esetén néha jobb a mágnest a szerelvénybe való beszerelés után mágnesezni. Ez elkerüli a szállítás során fellépő igazítási problémákat, és biztosítja, hogy a pólusok pontosan ott legyenek, ahol lenniük kell az érzékelőhöz képest.

 

Záró gondolatok

A gyűrűmágnesek egy érzékelőegység apró részét képezik, de nem árucikk. A megbízhatóan működő és a terepen meghibásodó érzékelő közötti különbség gyakran azon múlik, hogy mennyire jól lett megtervezve a mágnes – és hogy a gyártási folyamat valóban azt hozta-e, amit terveztek.

Ha gyártáshoz szerzi be a szükséges anyagokat, szánjon időt a mágnesezési minták tesztelésére, a méretek ellenőrzésére, és a mágnes minőségének az üzemi környezethez való illesztésére. Az előzetes erőfeszítés már az első alkalommal megtérül, amikor egy tételt helyszíni hibák nélkül szállít.