ecosnos.ru |
Главная Микромагнитоэлектроника: направление технологии 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 [ 114 ] 115 116 117 118 119 120 121 122 12000 10000 8000 6000 4000 2000
МЧЭ (d +Lf б) Рис. 7.4. Зависимость параметров магнитного поля плоских и цилиндрических магнитов из сплава Альнико от соотношения их линейных размеров - а; иб - зависимость индукции ПМот расстояния до МЧЭ Рис. 7.5. Индикатриса магнитного поля для плоского магнита из сплава SmCo
25 30 В России наиболее известными производителями постоянных магнитов являются НПО Магнетон (п Владимир), Новочеркасское ПО Магнит , ОКБ 1-го МПЗ (п Москва), завод Электроконтакт (п Кинешма) и др., вьшускающие магниты в соответствии с ГОСТ 17809-72 ( Магниты ), ГОСТ 13598-68 ( Магниты металлокерамические ), ГОСТ 21559-76 ( Магниты редкоземельные ). Зарубежные производители изделий микромагнитоэлектроники используют постоянные магниты более чем 50 фирм. Наиболее известными являются: Sumitomo Special Metals Со, Hitachi Metals Ltd., Suwa Seico Co. (все Япония); Hitachi Magnetics Corp., General Motors, General Magnetic (США), Vacuumschmelse GmbH, Siemens, Valvo (Германия), Plessey Co.Ltd, Mullard Overseas Ltd. (Великобритания); Allevard Ugine, RTS la Radiotechnique-Complex (Франция) и др. В качестве материалов для изготовления постоянных магнитов зарубежными фирмами используются: феррит бария, сплавы альнико, редкоземельные металлы (РЗМ), магнитотвердые материалы, получившие наименование типа Мох , Lodex , Hicorex , Incor , Cunife и др. Например, фирма Honeywell использует магниты более десятка американских фирма в числе которых: Arnold Engineering(KepaMnKa FeBa, Альнико ), General Tire & Rubber (пластик FeBa), Hitachi Magnetics Corp. (керамика FeBa, Альнико , РЗМ), Indiana General (керамика FeBa, Альнико , РЗМ), Temgam Engineering Inc. (пластик FeBa), Crucible Magnetic Div. ( Альнико , РЗМ), ЗМ Company (пластик FeBa), Bovee Engineering Sales Co. Inc. (пластик FeBa, P3M), Ceramic Magnetics (P3M), LNP Согр.(пластик FeBa), TDK Corporation of America (керамика FeBa, P3M). [10] Форма и линейные размеры постоянных магнитов определяют параметры магнитного поля, воздействующего на магниточувствительный элемент изделий микромагнитоэлектроники. На рис. 7.4 в качестве примера приведены характерные зависимости параметров магнитного поля от линейных размеров ПМ, а на рис. 7.5. показана индикатриса магнитного поля для плоского магнита из сплава SmCo. 7.2. Концентраторы магнитного поля Концентраторы магнитного поля используются с целью увеличения ПМП и магнитоприемных устройств. В зависимости от типа ПМП и МЭУ применяются различные конструкции концентраторов МП. Па рис.7.6...7.8, в качестве примера, приведены несколько вариантов конструкций концентраторов, применяемых совместно с тонкопленочньп*а1 магниторезисторами. Ось чувствггельностн -* Подложка Н1 кепамикн Кпицентратпры (1) Проводник (4) !/ \ /1ащн1ценный TWWXtWKf I нагниторезистлры (2) г Активные магинторезнстфры (2) Рис. 7.6. Конструкция бескорпусного тонкопленочного магнитного датчика с встроенными концентраторами, выполненными из ферромагнитной пленки Кон[;ситраторы Рис. 7.7. Конструкция магнитного датчика в DIP -корпусе с встроенными концентраторами, выполненными из ферромагнитной пленки Ось чувствительности При конструировании магнитных систем для изделий микромагнитоэлектроники возможно использование теоремы подобия. Теорема подобия позволяют легко и быстро оценивать различные варианты проектируемых магнитных систем, отличающихся липп. размерами (масштабом). При этом все параметры исходной магнитной системы считаются известньп*а1. Пиже приводятся основные формулировки теоремы подобия. 1. Геометрически подобные магниты имеют магнитные поля одинаковой конфигурации, если картина поля в теле магнита у них одинакова, а магниты изготовлены из одинаковых материалов. 2. При увеличении всех размеров постоянного магнита в п раз напряженности полей в соответственных точках остаются без изменения, а магнитный поток возрастает в раз. 3. При увеличении всех размеров электромагнита (ЭМ) в п раз напряженность полей и индукции в соответственных точках остаются без изменений, а магнитный поток возрастает в раз, если токи питания ЭМ увеличиваются также в п раз. При этом плотность токов уменьшается в п раз, вьщеление тепла возрастает в п раз, теплоотдача возрастет в п раз и условия охлаждения ЭМ улучшаются также в п раз. Числа витков при этом считаются неизменньпии. 4. При увеличении всех размеров электромагнита в п раз условия охлаждения и числа витков обмоток должны оставаться неизменньп*а1, то токи необходимо увеличить в п^ раз. 5. При этом напряженность полей и индукции возрастают в л/п раз (при отсутствии насыщения), а потребляемая мощность ЭМ возрастает в раз. [2] Кпнцсц rpmcip Рис. 7.8.Конструкция магнитного датчика в DIP - корпусе с внешними концентраторами, выполненными из ферромагнитного материала Коэффициент концентрации (F ) для конструкции прибора, приведенной на рис. 7.8, определяется по следующей формуле: (7.2) При разработке магнитоэлектронной аппаратуры наиболее широкое распространение получили концентраторы с использованием стержней из ферромагнитных материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. Обычно используются два стержня, длина которых в 40...50 раз больше их диаметра. Стержни располагаются с двух сторон магниточувствительного элемента параллельно оптимальному направлению магнитного поля. Концы стержней, примьпсаюшие к элементу, и заостряются таким образом, чтобы размеры вершины конуса были равны размерам магниточувствительной площадки используемого преобразователя магнитного поля. Варианты конструкции концентраторов приведены на рис. 7.9. Применение подобных концентраторов в ориентационных магнитных датчиках позволяет увеличивать угловую чувствительность МД в 5...100 раз. 50-200
----Концентратор 1----- Мапштучувутвитдьный aigMgHT ПМП Концентратор 2- Рис. 7.9. Конструкция цилиндрических концентраторов магнитного поля; а - плоского; б - цилиндрического Иногда концентраторы магнитного поля используют с целью улучшения геометрической разрешающей способности МД. Па рис. 7.10 приведена конструкция концентратора магнитного поля, предназначенная для использования в составе высокочувствительного датчика скорости вращения зубчатого колеса. Подобные устройства применяются при контроле скорости вращения мелкозубых шестерен. |