高精度磁性编码器磁场屏蔽罩
磁性编码器是一种基于磁场变化检测角度、位置和速度的高精度传感器,其工作原理是采用磁阻或霍尔元件对磁性材料的角度或位移变化进行测量。相比光电编码器,磁性编码器具有耐油污、抗振动、结构紧凑等优势,已被广泛应用于伺服电机、机器人关节、数控机床、汽车电子等高端运动控制领域。
然而,磁性编码器对磁场的依赖性也使其成为最易受外部磁场干扰的传感器之一。伺服电机轴端的永磁体漏磁、变频器高频开关产生的交变磁场、大电流母线产生的工频磁场——这些干扰源一旦进入编码器芯片区域,将直接叠加在有用磁信号上,导致角度输出抖动、位置反馈偏差、速度波动加剧,严重时甚至引发伺服系统振荡或误动作。
磁性编码器磁场屏蔽罩正是为解决这一“磁干扰”问题而设计。它采用高磁导率坡莫合金(Co-NETIC® AA级)精密冲压成型,紧密包裹编码器芯片及磁敏感元件。屏蔽罩利用坡莫合金的磁分路原理——为干扰磁场提供一条低磁阻路径,使磁力线优先沿屏蔽罩“绕道而行”而非穿透屏蔽罩干扰编码器芯片。通过物理层面的磁场隔离,屏蔽罩能够显著抑制外部磁场对编码器信号的干扰,确保高精度位置反馈的稳定性与可靠性。屏蔽罩通常设计为罩式或套筒式结构,安装于编码器PCB板或传感器芯片外部,在有限的空间内实现对磁敏感元件的高效磁屏蔽。
对于追求接近零磁场的超高精度编码器应用场景,可采用Co-NETIC® AA级坡莫合金以实现最大衰减
根治外部磁干扰:从物理层面屏蔽电机轴端漏磁、变频器交变磁场、大电流母线工频磁场等多源干扰,不依赖软件滤波或算法补偿——这是最根本、最有效的抗干扰手段
超高磁导率材料:采用Co-NETIC® AA级坡莫合金(80%镍-铁-钼合金),初始磁导率实测≥300,000,是普通钢(μ~200)的上千倍,对微弱杂散磁场的衰减能力极强
完全退火,开箱即用:Co-NETIC® AA以完全退火(Perfection Annealed) 状态供货,无需进一步退火处理,可直接用于磁屏蔽应用
接近零磁场目标:Co-NETIC® AA是追求接近零磁场目标的最优合金选择,特别适用于对磁场环境有严苛要求的高精度编码器
紧凑轻量化设计:专为伺服电机、机器人关节等对空间和重量敏感的场合设计,在有限尺寸内实现最优屏蔽效能
一站式定制服务:可根据编码器芯片封装尺寸、PCB布局、安装方式按图定制,提供从设计评估到加工交付的全流程服务
屏蔽原理:坡莫合金磁屏蔽为干扰磁场提供一条低磁阻路径。当外部干扰磁场遇到坡莫合金屏蔽罩时,由于屏蔽层的磁导率(μ≥80,000)远高于空气(μ₀=1)及周围结构材料,磁力线优先选择通过屏蔽罩构成的低磁阻路径“绕道而行”,而非穿透屏蔽罩进入被保护的编码器芯片区域。这一物理屏蔽效应不依赖于接地——与铜箔等电场屏蔽材料不同,坡莫合金对磁场的屏蔽是材料本身的固有特性。
材料选型:Co-NETIC® AA是一种非取向80%镍-铁-钼合金,具有极高的初始磁导率和极低的矫顽力(≤2.0 A/m)。在低磁通密度环境下,Co-NETIC® AA可提供高初始磁导率和相应的高衰减特性,特别适合编码器等弱磁场测量场景。对于150kHz以下的频带(编码器干扰的主要频段),建议使用Co-NETIC® AA级材料以实现最佳屏蔽效果。
屏蔽效能:Co-NETIC® AA屏蔽罩可有效衰减DC至100kHz频段的外部磁场干扰。实验表明,采用坡莫合金屏蔽罩可将编码器在强干扰环境下的角度输出抖动降至<0.03°。对于追求极致精度的应用,多层嵌套结构可进一步将残余磁场降至<1 μT。