角度测量与安装
杂散场 / Stray field
靶磁铁以外叠加到芯片上的磁场,会改变合成磁场方向
是什么
芯片只能测到感应点处的总磁场,分不清哪一部分来自靶磁铁。电机绕组与永磁转子的漏磁、抱闸线圈、大电流线缆、相邻的其他磁铁、被磁化的钢件,乃至地磁场,都会作为杂散场叠加进来。
它怎么变成角度误差
一个与靶磁场垂直的均匀干扰场,会把合成方向拧过一个角度,误差约为 arctan(B干扰 / B靶):干扰场是靶磁场的 2% 时,角度误差约 1.1°。
由此可以得出最直接的对策:提高芯片处的靶磁场强度,同样的干扰带来的误差成比例下降。
电机电流相关的干扰随负载变化,堵转、急加速时最严重,并且往往与电角度、电流方向相关,表现为结构化的周期误差,而不是随机噪声。
怎么抗
差分(梯度)感应:在几个位置感应磁场并相减,均匀的外部干扰场被大部分抵消。它对远处来的均匀场有效,对紧贴芯片、空间变化剧烈的近场干扰效果会打折。
多对极磁环:均匀干扰造成的电角度误差折算到机械角后缩小为 1/p,前提是干扰场远小于磁环工作场。
布局与屏蔽:拉开与干扰源的距离、让大电流线缆远离感应点。导磁屏蔽罩要离靶磁铁足够远,否则会吸走靶磁场、自身被磁化后反而变成新的干扰源。
怎么排查
保持同一转速,分别在电机不通电(外部拖动)与带载运行下测量角度误差。误差随电流、负载明显变化,或与电角度、扇区锁定,说明问题在电磁环境,不在芯片精度。
要点提示
评估杂散场影响时,看的是干扰场与靶磁场的比值,而不是干扰场的绝对值。靶磁场越强,同样的干扰越不明显。
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
磁编码器直接测磁场,对杂散场天然没有办法
差分感应、提高靶场强、多对极与布局设计都是成熟手段,杂散场容限可以设计和验证。
02
加一圈铁皮就屏蔽了
距离不当的导磁罩会改变靶磁场分布,还可能被磁化。屏蔽方案要连同靶磁场一起仿真或实测。
03
台架上精度合格,装到整机也一样
台架通常没有电机电流、抱闸与大电流线缆,整机的杂散场只有在带载运行时才会出现。
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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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