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【磁気センサー.com】
WEBセミナー
「非接触スイッチの設計(4)」
実際の設計例(スライド②)
スライド開閉の設計(②-1)
①:機械的制約の明確化と最小センサー磁石距離の確認
基本的条件は
ケース①と同じ
10mm
磁石配置可能エリア
5.0mm
センサ配置可能エリア
基板位置(固定)
–
–
–
–
–
磁石最大寸法(取付空間の制限):10x10x2mm
センサ実装位置:10x10mmの範囲内
使用するセンサ:EM1781希望
磁石表面とセンサ(実装面)までの距離:5.0mm
開閉検知位置:1mm±0.5mm
スライド開閉の設計(②-2)
②:磁石・センサの仮決め
– 磁石
磁石仕様 NdFeB
サイズ(D x W x L)
着磁方向
残留磁束密度(Br)
3x5x2 (mm)
2mm方向
1250±50mT(typ)
L
W
– センサ:EM-1781
動作磁束密度 Bop [mT]
復帰磁束密度 Brp [mT]
ヒステリシス Bh [mT]
常温(25℃)
Min
Typ
Max
1.4
3.0
4.0
1.1
2.2
3.7
0.3
0.8
1.5
厚さ方向着磁
D
-30℃~+85℃
Min
Typ
Max
1.2
3.0
4.4
0.9
2.2
4.1
0.1
0.8
1.7
ケース①と同じなので、全閉時の磁束
密度は十分
スライド開閉の設計(②-3)
④所定位置での磁束密度計算とHICの“OFF”確認
• 磁石から5.15mm離れた場所(センサ感磁面の
位置)でのXY平面内のZ方向磁束密度分布
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
6.0
6.2
6.4
6.6
6.8
7.0
7.2
7.4
7.6
7.6
10.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
6.0
6.2
6.4
6.6
6.8
7.0
7.2
7.4
7.6
7.8
8.0
27.85
27.76
27.49
27.05
26.44
25.68
24.79
23.78
22.67
21.48
20.24
18.96
17.67
16.37
15.09
13.84
12.63
11.47
10.37
9.33
8.36
7.46
6.62
5.85
5.14
4.50
3.91
3.38
2.90
2.47
2.09
1.74
1.44
1.17
0.92
0.71
0.52
0.36
0.21
0.21
-0.55
27.79
27.70
27.43
26.98
26.38
25.62
24.73
23.72
22.62
21.43
20.20
18.92
17.63
16.33
15.06
13.81
12.60
11.45
10.35
9.31
8.34
7.44
6.60
5.83
5.13
4.49
3.90
3.37
2.90
2.47
2.08
1.74
1.43
1.16
0.92
0.71
0.52
0.35
0.21
0.21
-0.55
27.59
27.50
27.23
26.79
26.19
25.44
24.56
23.56
22.46
21.29
20.06
18.79
17.51
16.22
14.95
13.72
12.52
11.37
10.28
9.25
8.29
7.39
6.56
5.80
5.10
4.46
3.88
3.35
2.88
2.45
2.07
1.73
1.42
1.15
0.91
0.70
0.51
0.35
0.21
0.21
-0.55
27.27
27.18
26.91
26.48
25.89
25.15
24.27
23.29
22.20
21.04
19.83
18.58
17.31
16.04
14.79
13.56
12.38
11.25
10.17
9.15
8.20
7.31
6.49
5.73
5.04
4.41
3.83
3.31
2.84
2.42
2.04
1.71
1.40
1.14
0.90
0.69
0.50
0.34
0.20
0.20
-0.55
26.82
26.73
26.47
26.05
25.46
24.74
23.88
22.91
21.84
20.70
19.51
18.28
17.03
15.79
14.56
13.35
12.19
11.07
10.01
9.01
8.07
7.20
6.39
5.65
4.96
4.34
3.77
3.26
2.80
2.38
2.01
1.68
1.38
1.11
0.88
0.67
0.49
0.33
0.19
0.19
-0.55
26.25
26.17
25.91
25.50
24.93
24.22
23.38
22.43
21.39
20.28
19.11
17.91
16.69
15.47
14.26
13.09
11.95
10.85
9.82
8.83
7.92
7.06
6.27
5.54
4.87
4.26
3.70
3.20
2.74
2.33
1.97
1.64
1.35
1.09
0.86
0.65
0.47
0.31
0.17
0.17
-0.55
25.57
25.49
25.24
24.84
24.28
23.59
22.78
21.86
20.85
19.76
18.63
17.46
16.27
15.09
13.91
12.77
11.66
10.59
9.58
8.62
7.73
6.89
6.12
5.40
4.75
4.15
3.61
3.12
2.67
2.27
1.91
1.59
1.31
1.05
0.83
0.63
0.45
0.29
0.16
0.16
-0.55
24.79
24.71
24.47
24.08
23.54
22.88
22.09
21.20
20.22
19.17
18.07
16.94
15.79
14.64
13.51
12.40
11.32
10.29
9.31
8.38
7.51
6.70
5.95
5.25
4.62
4.04
3.51
3.03
2.59
2.20
1.85
1.54
1.26
1.01
0.79
0.60
0.43
0.27
0.14
0.14
-0.56
23.91
23.83
23.60
23.23
22.71
22.07
21.31
20.46
19.51
18.51
17.45
16.36
15.25
14.15
13.05
11.98
10.94
9.95
9.00
8.10
7.26
6.48
5.75
5.08
4.47
3.90
3.39
2.92
2.50
2.13
1.79
1.48
1.21
0.97
0.75
0.56
0.40
0.25
0.12
0.12
-0.56
22.94
22.87
22.65
22.29
21.80
21.19
20.46
19.64
18.74
17.78
16.77
15.72
14.67
13.60
12.56
11.53
10.53
9.58
8.67
7.80
7.00
6.24
5.54
4.89
4.30
3.76
3.26
2.81
2.41
2.04
1.71
1.42
1.15
0.92
0.71
0.53
0.37
0.22
0.10
0.10
-0.56
21.91
21.84
21.63
21.29
20.82
20.24
19.55
18.77
17.91
17.00
16.03
15.04
14.03
13.02
12.02
11.04
10.09
9.17
8.30
7.48
6.71
5.98
5.31
4.69
4.12
3.60
3.12
2.69
2.30
1.95
1.63
1.35
1.09
0.87
0.67
0.49
0.33
0.19
0.07
0.07
-0.56
20.81
20.75
20.55
20.23
19.79
19.24
18.58
17.85
17.04
16.17
15.26
14.32
13.36
12.40
11.45
10.52
9.62
8.75
7.92
7.14
6.40
5.71
5.07
4.47
3.93
3.43
2.98
2.56
2.19
1.85
1.55
1.27
1.03
0.81
0.62
0.45
0.30
0.16
0.05
0.05
-0.57
19.67
19.61
19.43
19.12
18.71
18.19
17.58
16.88
16.12
15.31
14.45
13.56
12.66
11.75
10.86
9.98
9.12
8.30
7.52
6.77
6.08
5.42
4.81
4.25
3.73
3.25
2.82
2.43
2.07
1.75
1.46
1.19
0.96
0.75
0.57
0.40
0.26
0.13
0.02
0.02
-0.57
18.50
18.44
18.27
17.99
17.60
17.11
16.54
15.89
15.18
14.42
13.61
12.78
11.94
11.09
10.25
9.42
8.62
7.84
7.10
6.40
5.74
5.12
4.55
4.01
3.52
3.07
2.66
2.29
1.95
1.64
1.36
1.11
0.89
0.69
0.51
0.36
0.22
0.10
-0.01
-0.01
-0.57
17.31
17.25
17.09
16.83
16.47
16.02
15.49
14.89
14.22
13.51
12.76
11.99
11.20
10.41
9.62
8.85
8.10
7.37
6.68
6.02
5.40
4.82
4.28
3.77
3.31
2.88
2.49
2.14
1.82
1.53
1.26
1.03
0.82
0.63
0.46
0.31
0.18
0.06
-0.04
-0.04
-0.57
16.11
16.06
15.91
15.67
15.34
14.92
14.43
13.87
13.26
12.60
11.91
11.19
10.46
9.72
8.99
8.27
7.57
6.90
6.25
5.63
5.05
4.51
4.00
3.53
3.09
2.69
2.33
1.99
1.69
1.41
1.17
0.94
0.74
0.56
0.40
0.26
0.14
0.03
-0.07
-0.07
-0.58
14.92
14.88
14.74
14.52
14.21
13.83
13.38
12.87
12.30
11.70
11.06
10.39
9.72
9.04
8.36
7.70
7.05
6.42
5.82
5.25
4.71
4.20
3.72
3.28
2.88
2.50
2.16
1.84
1.56
1.30
1.06
0.85
0.67
0.50
0.35
0.21
0.09
-0.01
-0.10
-0.10
-0.58
13.75
13.71
13.59
13.39
13.11
12.76
12.34
11.87
11.36
10.80
10.22
9.61
8.99
8.36
7.74
7.13
6.53
5.95
5.39
4.86
4.36
3.89
3.45
3.04
2.66
2.31
1.99
1.69
1.43
1.18
0.96
0.77
0.59
0.43
0.29
0.16
0.05
-0.05
-0.13
-0.13
-0.58
12.61
12.58
12.46
12.28
12.03
11.71
11.33
10.91
10.43
9.93
9.39
8.84
8.27
7.70
7.13
6.57
6.02
5.48
4.97
4.48
4.02
3.58
3.17
2.79
2.44
2.12
1.82
1.54
1.30
1.07
0.86
0.68
0.51
0.36
0.23
0.11
0.01
-0.08
-0.16
-0.16
-0.58
11.51
11.48
11.38
11.21
10.98
10.69
10.35
9.97
9.54
9.08
8.59
8.09
7.57
7.05
6.53
6.02
5.52
5.03
4.56
4.11
3.68
3.28
2.91
2.56
2.23
1.93
1.65
1.40
1.17
0.96
0.77
0.59
0.44
0.30
0.18
0.06
-0.03
-0.12
-0.20
-0.20
-0.58
10.46
10.43
10.34
10.19
9.98
9.72
9.41
9.07
8.68
8.26
7.83
7.37
6.90
6.43
5.96
5.49
5.03
4.59
4.16
3.75
3.36
2.99
2.64
2.32
2.02
1.74
1.49
1.25
1.04
0.84
0.67
0.51
0.36
0.23
0.12
0.02
-0.07
-0.16
-0.23
-0.23
-0.59
9.46
9.43
9.35
9.21
9.03
8.79
8.52
8.21
7.86
7.49
7.09
6.68
6.26
5.83
5.40
4.98
4.57
4.16
3.77
3.40
3.04
2.71
2.39
2.09
1.82
1.56
1.33
1.11
0.92
0.74
0.57
0.42
0.29
0.17
0.06
-0.03
-0.12
-0.19
-0.26
-0.26
-0.59
8.51
8.49
8.41
8.29
8.13
7.92
7.67
7.39
7.08
6.75
6.39
6.03
5.65
5.26
4.88
4.50
4.12
3.76
3.40
3.06
2.74
2.43
2.15
1.88
1.62
1.39
1.18
0.98
0.80
0.63
0.48
0.34
0.22
0.11
0.01
-0.08
-0.16
-0.22
-0.29
-0.29
-0.59
7.62
7.60
7.54
7.43
7.28
7.10
6.88
6.63
6.35
6.05
5.74
5.41
5.07
4.72
4.38
4.04
3.70
3.37
3.05
2.74
2.45
2.17
1.91
1.67
1.44
1.22
1.03
0.85
0.68
0.53
0.39
0.27
0.15
0.05
-0.04
-0.12
-0.19
-0.26
-0.31
-0.31
-0.59
6.79
6.78
6.72
6.62
6.49
6.33
6.14
5.91
5.67
5.40
5.12
4.83
4.53
4.22
3.91
3.60
3.30
3.00
2.72
2.44
2.18
1.93
1.69
1.47
1.26
1.07
0.89
0.72
0.57
0.43
0.30
0.19
0.09
-0.01
-0.09
-0.16
-0.23
-0.29
-0.34
-0.34
-0.59
6.03
6.01
5.96
5.88
5.76
5.62
5.45
5.25
5.03
4.80
4.55
4.29
4.02
3.75
3.47
3.20
2.93
2.66
2.40
2.16
1.92
1.69
1.48
1.28
1.09
0.91
0.75
0.60
0.46
0.34
0.22
0.12
0.02
-0.06
-0.14
-0.21
-0.27
-0.32
-0.37
-0.37
-0.59
5.32
5.31
5.26
5.19
5.09
4.96
4.81
4.64
4.44
4.24
4.02
3.79
3.55
3.31
3.06
2.82
2.58
2.34
2.11
1.89
1.68
1.47
1.28
1.10
0.93
0.77
0.63
0.49
0.36
0.25
0.15
0.05
-0.04
-0.11
-0.18
-0.24
-0.30
-0.35
-0.39
-0.39
-0.59
4.67
4.66
4.62
4.56
4.47
4.36
4.22
4.07
3.90
3.72
3.53
3.32
3.11
2.90
2.68
2.47
2.25
2.04
1.84
1.64
1.45
1.27
1.10
0.93
0.78
0.64
0.51
0.38
0.27
0.17
0.07
-0.01
-0.09
-0.16
-0.23
-0.28
-0.33
-0.38
-0.41
-0.41
-0.59
4.08
4.07
4.04
3.98
3.90
3.80
3.69
3.56
3.41
3.25
3.08
2.90
2.71
2.52
2.33
2.14
1.95
1.76
1.58
1.41
1.24
1.08
0.92
0.78
0.64
0.51
0.39
0.28
0.18
0.09
0.00
-0.07
-0.14
-0.21
-0.27
-0.32
-0.36
-0.40
-0.44
-0.44
-0.59
3.54
3.53
3.50
3.46
3.39
3.30
3.20
3.08
2.96
2.81
2.66
2.51
2.34
2.18
2.01
1.84
1.67
1.51
1.35
1.19
1.04
0.90
0.76
0.63
0.51
0.40
0.29
0.19
0.10
0.02
-0.06
-0.13
-0.19
-0.25
-0.30
-0.35
-0.39
-0.42
-0.46
-0.46
-0.59
3.06
3.05
3.02
2.98
2.92
2.85
2.76
2.66
2.54
2.42
2.29
2.15
2.01
1.86
1.72
1.57
1.42
1.27
1.13
0.99
0.86
0.73
0.61
0.50
0.39
0.29
0.19
0.10
0.02
-0.05
-0.12
-0.18
-0.24
-0.29
-0.34
-0.38
-0.41
-0.45
-0.47
-0.47
-0.59
2.62
2.61
2.59
2.55
2.50
2.44
2.36
2.27
2.17
2.06
1.95
1.83
1.71
1.58
1.45
1.32
1.19
1.06
0.94
0.81
0.70
0.58
0.48
0.37
0.28
0.19
0.10
0.02
-0.05
-0.12
-0.18
-0.23
-0.28
-0.33
-0.37
-0.41
-0.44
-0.47
-0.49
-0.49
-0.59
2.22
2.22
2.20
2.17
2.12
2.07
2.00
1.92
1.84
1.74
1.64
1.54
1.43
1.32
1.21
1.09
0.98
0.87
0.76
0.65
0.54
0.45
0.35
0.26
0.17
0.09
0.02
-0.05
-0.11
-0.17
-0.23
-0.28
-0.32
-0.36
-0.40
-0.43
-0.46
-0.48
-0.51
-0.51
-0.59
1.87
1.86
1.85
1.82
1.78
1.73
1.68
1.61
1.53
1.45
1.37
1.28
1.18
1.08
0.99
0.89
0.79
0.69
0.59
0.50
0.41
0.32
0.24
0.16
0.08
0.01
-0.06
-0.12
-0.17
-0.23
-0.28
-0.32
-0.36
-0.39
-0.43
-0.45
-0.48
-0.50
-0.52
-0.52
-0.58
1.55
1.55
1.54
1.51
1.48
1.44
1.39
1.33
1.26
1.19
1.12
1.04
0.96
0.87
0.79
0.70
0.61
0.53
0.44
0.36
0.28
0.21
0.13
0.06
0.00
-0.07
-0.12
-0.18
-0.23
-0.28
-0.32
-0.36
-0.39
-0.42
-0.45
-0.48
-0.50
-0.52
-0.53
-0.53
-0.58
1.27
1.27
1.26
1.24
1.21
1.17
1.13
1.08
1.02
0.96
0.90
0.83
0.76
0.68
0.61
0.53
0.46
0.38
0.31
0.24
0.17
0.10
0.04
-0.02
-0.08
-0.14
-0.19
-0.23
-0.28
-0.32
-0.36
-0.39
-0.42
-0.45
-0.47
-0.49
-0.51
-0.53
-0.54
-0.54
-0.58
1.02
1.02
1.01
0.99
0.97
0.94
0.90
0.86
0.81
0.76
0.70
0.64
0.58
0.52
0.45
0.39
0.32
0.25
0.19
0.13
0.07
0.01
-0.05
-0.10
-0.15
-0.20
-0.24
-0.28
-0.32
-0.36
-0.39
-0.42
-0.45
-0.47
-0.49
-0.51
-0.53
-0.54
-0.55
-0.55
-0.57
0.80
0.80
0.79
0.77
0.75
0.73
0.69
0.66
0.62
0.57
0.52
0.47
0.42
0.36
0.31
0.25
0.20
0.14
0.08
0.03
-0.02
-0.07
-0.12
-0.17
-0.21
-0.25
-0.29
-0.33
-0.36
-0.39
-0.42
-0.45
-0.47
-0.49
-0.51
-0.53
-0.54
-0.55
-0.56
-0.56
-0.57
0.61
0.60
0.60
0.58
0.56
0.54
0.51
0.48
0.45
0.41
0.37
0.32
0.28
0.23
0.18
0.13
0.08
0.04
-0.01
-0.06
-0.10
-0.15
-0.19
-0.23
-0.27
-0.30
-0.34
-0.37
-0.40
-0.43
-0.45
-0.47
-0.49
-0.51
-0.52
-0.54
-0.55
-0.56
-0.57
-0.57
-0.57
0.43
0.43
0.43
0.41
0.40
0.38
0.36
0.33
0.30
0.27
0.23
0.19
0.15
0.11
0.07
0.03
-0.01
-0.06
-0.10
-0.14
-0.18
-0.21
-0.25
-0.29
-0.32
-0.35
-0.38
-0.41
-0.43
-0.45
-0.47
-0.49
-0.51
-0.52
-0.54
-0.55
-0.56
-0.57
-0.57
-0.57
-0.56
0.28
0.28
0.28
0.27
0.25
0.24
0.22
0.19
0.17
0.14
0.11
0.08
0.04
0.01
-0.03
-0.06
-0.10
-0.14
-0.17
-0.21
-0.24
-0.27
-0.30
-0.33
-0.36
-0.39
-0.41
-0.44
-0.46
-0.48
-0.50
-0.51
-0.53
-0.54
-0.55
-0.56
-0.57
-0.57
-0.58
-0.58
-0.56
Bop max(4.0mT)以上の領域
Brp min(1.1mT)以下の領域
• 所定位置で“OFF”となるような、磁石の初期位置を見つけ出す。
• 磁気計算の結果からBop maxとBrp minとなる位置が±0.5mm
以内になる位置は見つけられない。
スライド開閉の設計(②-4)
④所定位置での磁束密度計算とHICの“OFF”確認
10.00
磁束密度[mT]
8.00
ケース①の例
6.00
Bop max
4.00
Brp max
Bop min
2.00
Brp min
0.00
4.2
5.8
-2.00
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
スライド距離[mm]
7.0
8.0
9.0
10.0
10.00
±0.5mmでON/OFFさせるた
めにはさらに急峻な磁束密度
変化が必要
磁束密度[mT]
8.00
6.00
Bop max
4.00
Brp max
Bop min
2.00
Brp min
•
レイアウト(Z方向)変更
0.00
4.4
4.9
-2.00
•
磁石の変更
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
スライド距離[mm]
7.0
8.0
9.0
10.0
スライド開閉の設計(②-5)
• ②:磁石・センサの仮決め
– 磁石の着磁方向を変更する
磁石仕様 NdFeB
サイズ(D x W x L)
着磁方向
残留磁束密度(Br)
長さ方向着磁
3x5x2 (mm)
5mm方向
1250±50mT(typ)
L
W
D
– センサ:EM-1771(S極検知)に変更
動作磁束密度 Bop [mT]
復帰磁束密度 Brp [mT]
ヒステリシス Bh [mT]
常温(25℃)
Min
Typ
Max
1.4
3.0
4.0
1.1
2.2
3.7
0.3
0.8
1.5
-30℃~+85℃
Min
Typ
Max
1.2
3.0
4.4
0.9
2.2
4.1
0.1
0.8
1.7
スライド開閉の設計(②-6)
15
12
15.00
z
9
y
10.00
磁束密度[mT]
6
5.00
0.00
5.00
x
3
0
-3
-6
7.5
10.00
4.0
0.5
-10.0
10.0
8.0
4.0
-6.5
6.0
0.0
2.0
-2.0
-6.0
-3.0
-4.0
-8.0
-10.0
15.00
-9
-12
-15
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
Y方向位置[mm]
4
6
8
10
スライド開閉の設計(②-7)
両極検知センサでは誤検知する!
EM-1781:ON
EM-1771:OFF
15
12
EM-1781:OFF
EM-1771:OFF
9
磁束密度[mT]
6
この領域を使って検知
3
0
-3
-6
-9
-12
EM-1781:OFF
EM-1771:OFF
-15
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
Y方向位置[mm]
EM-1781:ON
EM-1771:ON
6
8
10
EM-1781:OFF
EM-1771:OFF
スライド開閉の設計(②-8)
④所定位置での磁束密度計算とHICの“OFF”確認
Z
Z
X
X off=0mm
Y
Y off=1.4mm
10.00
磁束密度[mT]
8.00
6.00
Bop max
4.00
Brp max
Bop min
2.00
Brp min
0.00
0.8
1.3
-2.00
0.0
1.0
2.0
3.0
スライド距離[mm]
4.0
5.0
スライド開閉の設計(②-9)
EM1771が裏向きなので…
磁石の向きに注意!
設計結果まとめ
Z off=5.0mm(実装面)
Z
Z
X
磁石仕様 NdFeB
サイズ(D x W x L)
着磁方向
残留磁束密度(Br)
X off=0mm
Y
Y off=1.4mm
3x5x2 (mm)
5mm方向
1250±50mT(typ)
L
W
EM-1771(S極検知)
動作磁束密度 Bop [mT]
復帰磁束密度 Brp [mT]
ヒステリシス Bh [mT]
常温(25℃)
Min
Typ
Max
1.4
3.0
4.0
1.1
2.2
3.7
0.3
0.8
1.5
D
-30℃~+85℃
Min
Typ
Max
1.2
3.0
4.4
0.9
2.2
4.1
0.1
0.8
1.7
次回は、
「実際の設計例(スライド)」
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