霍尔磁路选型工具

输入磁体尺寸、材料牌号与工作温度,直接算出霍尔的动作行程、释放行程与回差;双霍尔磁环方案给出正交相位误差预算,并把误差拆到气隙、贴装、阈值失配与磁环极分度四项上,告诉您公差预算该花在哪。

内核:表面磁荷法 · 与轴线闭式解比对误差小于 0.1% · 适用于无导磁回路的近场工况

器件

仅单极/全极

安装方式

磁体

工况

几何示意

行程结果

动作行程 S_op—mm
释放行程 S_rp—mm
回差 ΔS—mm
全温区行程带—mm

—

行程—磁场曲线

横轴为磁铁到芯片的行程,左远右近。水平虚线为动作阈值 Bop 与释放阈值 Brp,红色圆点为动作行程点,绿色为释放行程点。

SC245X 四档对照

型号Bop 范围(Gs)S_op(mm) S_rp(mm)全温区带(mm)判定

同磁体、同安装条件下换档对比。灵敏度越高的型号动作行程越远,但对外部杂散磁场也更敏感。

器件(两颗同型号)

仅锁存型

感应方式

多极磁环

公差预算

几何示意

正交结果

安装夹角—°机械
两颗间距—mm
气隙磁场峰值—Gs
最坏正交误差—°电角度

—

误差来源分解

误差源误差(°电角度)占比传导机理

两路输出波形

横轴是磁环整圈 360° 机械角。上半是气隙处的磁场判定分量,两条虚线是动作门限 ±Bop;下半是 A / B 两路比较器整形后的数字输出——示波器上测到的就是这两路正交高低电平。一圈含 P 个电周期(2P 个磁极),所以每路一圈内出现 P 个高电平与 P 个低电平,P 越大脉冲越密;两路方波的上升沿落在磁场穿越 ±Bop 的那一刻,理想正交时相差 90° 电角度。

极对数扫描

P安装角(°机械)幅值(Gs) 失配°贴装°气隙° 最坏°两颗间距(mm)判定

极对数是客户最常变动的参数,且同样的机械公差会被放大 P 倍 —— 此表用于直接判定某个磁环方案能否达到目标正交精度。「两颗间距」按 90° 电角对应的弦距计算,小于封装占位宽度时红字标出,表示这两颗器件在该半径上物理上并排放不下。

器件

按类型分组

结构

磁体

结果

判定分量—Gs
室温余量—%
全温区最坏余量—%
室温判定—

—

温度扫描

在公差上限气隙处扫描温度。实线兼任垂直位置,-Bop 方向的红线为计入公差后的最坏阈值。

演示类型

器件

—

磁体

工况

位置关系动画

位置图下方是磁场刻度尺:横轴为判定分量,单位高斯(Gs),色块越深表示磁场越强,正负号表示磁场方向。尺上两条竖线是动作门限 Bop 与释放门限 Brp,白色圆点是磁铁此刻所在位置的实测场值;图中霍尔旁边的色块与刻度尺同一色阶,可直接对照读数。

磁场与输出状态

—

内核为表面磁荷法(B = Br/4π·Σ dA·r⃗/|r|³),与轴线闭式解比对误差小于 0.1%。适用于无导磁回路的近场工况选型估算,不替代带背铁或多极斜极时的三维有限元。

器件参数:SC245X 系列按赛卓规格书 Rev.V1.1 表 9.2 取值(1 mT = 10 Gs);其余型号取自 Notion 霍尔产品库,原厂未标注公差者按 ±10 Gs 通用口径计入。

算例(静态,可直接引用)

下列结果由同一内核在构建期算出,参数与上文工具一致,可直接核对趋势与量级。

接近开关算例

φ10×5 mm 圆柱钕铁硼 42SH,全温区 -40~150 °C,气隙公差下的行程边界。

型号Bop 典型 / 上限 (Gs)安装方式动作行程 (mm)释放行程 (mm)回差 (mm)全温区行程带 (mm)
SC245025 / 35端面正对29.0935.045.9624.14 ~ 36.13
SC2451100 / 120端面正对17.1318.271.1414.88 ~ 19.35
SC2452180 / 200端面正对13.4615.411.9511.98 ~ 14.65
SC2455220 / 250端面正对12.3413.781.4410.84 ~ 13.63
SC245025 / 35平面横掠23.4028.495.0918.91 ~ 29.40
SC2451100 / 120平面横掠7.847.960.117.57 ~ 13.29
SC2452180 / 200平面横掠7.347.640.307.06 ~ 7.53
SC2455220 / 250平面横掠7.147.390.256.81 ~ 7.37

双霍尔正交算例

多极磁环 Ro 20 / Ri 14 / L 6 mm,气隙 2 mm,两颗霍尔同为 SC2943, 贴装公差 ±0.1 mm、气隙偏差 ±0.2 mm、磁环极分度误差 ±1°,目标正交精度 ±10° 电角度。

极对数 P感应方式安装夹角 (°机械)磁场峰值 (Gs)阈值失配 (°)贴装误差 (°)气隙偏差 (°)最坏合计 (°)正交 ±10°
2径向45.0031870.040.521.402.96PASS
2轴向45.0029360.040.671.523.24PASS
4径向22.5032210.071.042.985.09PASS
4轴向22.5030610.091.353.315.75PASS
6径向15.0030630.111.564.987.65PASS
6轴向15.0029150.132.025.949.08PASS
8径向11.2527790.142.087.2410.47FAIL
8轴向11.2525820.172.708.9312.80FAIL
10径向9.0024490.182.609.6213.41FAIL
10轴向9.0021950.223.3712.0316.62FAIL
12径向7.5021180.233.1312.0816.43FAIL
12轴向7.5018200.294.0415.1320.46FAIL

磁体材料温漂

磁体材料Br@20°C (T)Br@150°C (T)降幅最高工作温度
钕铁硼 N421.3001.097-15.6%80 °C
钕铁硼 42SH1.3001.114-14.3%150 °C
钕铁硼 N521.4451.220-15.6%80 °C
铁氧体 Y300.3900.294-24.7%250 °C
铁氧体 Y350.4100.309-24.7%250 °C
钐钴 YXG-26H1.0350.988-4.5%350 °C

算完仍有余量顾虑,或要按您的磁体与结构定制一版参数,把磁体图纸与安装尺寸发来即可。

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