角度测量与安装
离轴 / Off-axis
芯片不在转轴中心,从磁铁或磁环侧面读取磁场
是什么
离轴(也称旁轴、侧轴)指芯片放在磁铁或磁环的外缘附近,读取切向、径向或轴向的磁场分量,适用于中空轴、穿轴走线以及轴端被占用的机械结构。
离轴位置上的磁场轨迹不是理想圆:两路分量的幅值与相位一般不相等,还叠加谐波,直接做反正切会得到一圈内周期性起伏的角度误差,需要经过校正才能达到与在轴接近的线性度。
为什么要用离轴
中空关节、电机后端要留出刹车与走线空间、旋钮与操作杆结构件占住中心线——这些场合在轴无解,只能离轴。
离轴还可以配合多对极磁环使用:芯片读到的是电角度,机械一圈对应多个周期,适合直接给电机换向提供电角度。
误差从哪来
几何误差:读取半径为 r、偏心量为 δ 时,机械角误差约为 δ/r 弧度量级,读取半径越小越敏感;换算到电角度还要乘极对数。
磁场梯度:离轴位置的磁场随位置变化陡,轴跳动、轴向窜动都会直接变成幅值与相位变化。
杂散场:离轴结构离电机、抱闸等干扰源往往更近,差分抗扰的前提(干扰场均匀)也更容易被破坏。
怎么装
按手册推荐的相对位置固定读取半径与轴向高度,尽量靠近磁环以提高场强;结构件要能长期保持这个位置,不随温度与负载变化。装配完成后在最终结构里做一次校准。
要点提示
离轴对偏心的敏感度明显高于在轴,同样的装配公差带来的角度误差更大。规格表里在轴与离轴的 INL 通常分别给出,比较时不要混用。
常见误区
每条标题是常听到的说法,下方是工程上的实际情况。
01
离轴天生不可靠
离轴与在轴是两种误差模型,不是两个可靠性等级。真正要管住的是偏心量、跳动与杂散场,这些是可以设计和校正的。
02
在轴的校准参数可以直接用于离轴
两者的误差形式不同,混用模型可能越校越差。支架倾斜时还会出现半圈像在轴、半圈像离轴的中间状态,要按实测数据选择校正方式。
03
离轴测出来比在轴差,就是离轴原理的问题
先排查外因:附近被磁化的钢件、导磁支架、结构松动、测试台联轴器,都会让离轴结果变差。
相关系列
正文涉及的原理与指标,在这些产品系列上用得到。
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