Trys buitinės elektronikos programos, kuriose magnetas lemia produkto sėkmę
Buitinė elektronika nėra ta vieta, kur dauguma magnetų inžinierių tikisi rasti sunkiausių problemų. Pramoniniai servovarikliai turi griežtesnes leistinas nuokrypas, medicinos prietaisams taikomi griežtesni medžiagų reikalavimai, o aviacijos ir kosmoso reikmėms taikoma sudėtingesnė aplinka. Tačiau plataus vartojimo elektronika – ypač išmanieji telefonai, nešiojami įrenginiai ir garso įrenginiai – nustato apribojimus, kurių nėra nė vienoje iš tų kitų kategorijų: ypatingas garsumo jautrumas, milimetrų skalės formos faktorius ir galutinio produkto kainos taškai, kai visas magneto biudžetas matuojamas centais už vienetą.
Šiame straipsnyje dėmesys sutelkiamas į tris konkrečias programas, kuriose magneto specifikacijos ir tiekimo sprendimai turi tiesioginių, išmatuojamų pasekmių gaminio veikimui: OIS kamerų pavaros išmaniuosiuose telefonuose, linijinio rezonanso pavaros (LRA) haptinio grįžtamojo ryšio sistemose ir balso ritės varikliai TWS ausinių tvarkyklėse. Kiekvienas iš jų turi skirtingus dominuojančius apribojimus, o teisingas požiūris vienam yra neteisingas kitiems.
1. OIS kameros pavaros: kodėl N52 ne visada yra atsakymas
Išmaniųjų telefonų fotoaparatų optinis vaizdo stabilizavimas naudoja balso ritės variklį (VCM), kad objektyvo elementą arba vaizdo jutiklį perstumtų į šoną, kompensuodamas rankos drebėjimą fotografuojant. Varomieji magnetai paprastai yra keturi atskiri elementai, išdėstyti aplink objektyvo cilindrą – dvi priešingos poros, kurių kiekviena suteikia judančiam elementui atkuriamą jėgą. Daugumoje konstrukcijų oro tarpas tarp magneto ir ritės yra 0,3–0,5 mm. Stabilizuojama judančioji masė yra 0,5–2 g objektyvo poslinkio OIS ir 2–5 g jutiklio poslinkio OIS.
Norint padidinti srauto tankį, taigi ir pavaros jėgą ribotame oro tarpe, kyla pagunda nurodyti aukščiausią turimą klasę (N52 arba N52H). Daugumos OIS konstrukcijų tai neteisinga dėl konkrečios priežasties: OIS pavaros veikimą riboja ne didžiausia jėga, o tiesiškumas ir histerezė per visą veikimo taktą. Aukštesnio laipsnio magnetas sukuria daugiau jėgos, tačiau taip pat sukuria stipresnę nuo padėties priklausomą sulaikymo jėgą, kai Holo efekto padėties jutiklio skiriamoji geba sąveikauja su magneto krašto lauku. Uždarojo ciklo OIS valdikliams svarbus yra jėgos ir poslinkio tiesiškumas ±100–200 μm, o ne didžiausia jėga. N48 arba N50 su griežtai kontroliuojama briaunų geometrija paprastai lenkia N52 pagal šią metriką, nes mažesnis nuolydis veikimo taške yra tiesiškesnis.
OIS magnetų matmenų tolerancija yra didelė. Įprastas OIS magneto blokas yra 3 mm × 2 mm × 1 mm. Standartinis storio nuokrypis yra ±0,02 mm (20 μm). Įmagnetinimo krypties kampinis išlygiavimas turi būti ±1 laipsnio nuo nurodytos ašies, nes OIS ritės apvijų modeliai yra skirti tam tikram srauto kampui, o dėl šoninio nesutapimo susidaro kryžminė ašies jungtis, kuri pablogina stabilizavimo kokybę. Atvykusi patikra turi apimti ir matmenų patikrinimą, ir įmagnetinimo kampo patikrą – vien vizualinis patikrinimas praleidžia dažniausiai pasitaikantį defektų režimą.
2. Linijinės rezonansinės pavaros: masinio spyruoklinio optimizavimo niekas nepaaiškina
LRA haptic pavaros, naudojamos išmaniųjų telefonų vibracijos įspėjimuose, žaidimų valdikliuose ir nešiojamuose įrenginiuose, veikia iš esmės skirtingai nei OIS pavaros. LRA nukreipia judančią masę (magneto mazgas arba feromagnetinis taikinys, priklausomai nuo konstrukcijos) prieš spyruoklę masės-spyruoklės sistemos rezonansiniu dažniu. Maksimalus išėjimo vibracijos intensyvumas atsiranda tiksliai esant rezonansui; veikiantis 5 Hz išjungtas rezonansas sumažina galią 30–50%, priklausomai nuo pakabos Q koeficiento.
Magneto vaidmuo LRA yra užtikrinti ritės ir magneto sąveikos varomąją jėgą, bet taip pat būti judančios masės dalimi. Esant fiksuotai spyruoklės konstantai ir tiksliniam rezonansiniam dažniui, didėjantis magneto dydis ir masė keičia rezonansinį dažnį žemyn (f=(1/2π) × √(k/m)). 2,5 mm × 2,5 mm × 5 mm LRA formatu – įprastas nešiojamuose įrenginiuose – magneto agregato masė paprastai yra 0,3–0,5 g, o tikslinis rezonansinis dažnis yra 180–230 Hz žemo dažnio „thud“ haptic profiliui arba 280–320 Hz mygtukui ir staigiam spragtelėjimo profiliui.
LRA magnetų klasės pasirinkimą pirmiausia lemia jėgos tankis, o ne temperatūros charakteristikos. Įprastai naudojant LRA magnetai veikia 20–60 laipsnių temperatūroje ir didžiąją gyvenimo dalį praleidžia aplinkos temperatūroje. N52 yra tikrai teisingas pasirinkimas – pritaikymas ribojamas pagal tūrį ir jėgos tankį, o ne temperatūros apribojimą. Apribojimas yra tas, kad N52, esant mažiems matmenims, reikalingas derva surištas arba plonomis plokštėmis sukepintas NdFeB, kurių abiejų įmagnetinimo kreivės charakteristikos skiriasi nuo standartinio blokinio sukepinto NdFeB. Surišto NdFeB BHmax yra 8–12 MGOe, palyginti su . 52 MGOe sukepintoje – tai yra 4–6 energijos produkto sumažėjimas. LRA magnetams, kurių bet koks matmuo mažesnis nei 3 mm, dažnai pasirenkamas sujungtas NdFeB, kad būtų galima pagaminti, nepaisant energijos gaminių nuobaudos, nes sukepinto NdFeB negalima patikimai pagaminti ir įmagnetinti tokiais matmenimis, neprarandant didelio derlingumo.
3. TWS ausinių tvarkyklės: kur magnetinis iškraipymas tampa girdimas
Subalansuotos armatūros ir dinamiškos vairuotojo ausinės priklauso nuo magnetų, tačiau specifikacijų reikalavimai yra pakankamai skirtingi, kad jos iš esmės yra atskiros gaminių kategorijos iš tiekimo perspektyvos.
Dinaminiai vairuotojai naudoja žiedo formos NdFeB magnetą (paprastai 5–10 mm OD, 2–4 mm ID, 1–2 mm storio), kad sukurtų radialinį srauto lauką cilindriniame oro tarpelyje, kuriame yra balso ritė. Išvesties garso slėgio lygis, dažnio atsakas ir tvarkyklės iškraipymo charakteristikos yra visos magneto BH veikimo taško, tarpo lauko vienodumo ir įmagnetinimo nuoseklumo funkcijos. Vartotojų TWS ausinėms, kurių kainų intervalas yra 20–80 USD, N38–N42 klasės standartinė Ni-Cu-Ni danga yra pramonės norma – ekonomiškai efektyvi ir tinkama darbo temperatūros diapazonui (daugiausia 60 laipsnių ausyje).
Dinaminių vairuotojo ausinių veikimą ribojantis gedimo režimas nėra magneto išmagnetinimas (o tai iš esmės neįmanoma, kai veikia N38 ar aukštesnės versijos), – tai magneto netolygumas, sukeliantis asimetrinį srauto pasiskirstymą oro tarpelyje. Asimetriškas tarpo laukas sukelia antrosios harmonikos iškraipymą tvarkyklės išvestyje, kuris girdimas kaip „šiurkštus“ arba „grūdėtas“ žemo dažnio atsako požymis. Specifikacija, kuri tai kontroliuoja, yra srauto vienodumas aplink žiedą, išmatuotas kaip Br kitimas aplink žiedo OD pastoviame aukštyje. Ausinėms, kurių THD yra mažesnis nei 0,5 %, esant 100 dB SPL, reikalingas geresnis nei ±1,5 % žiedo srauto tolygumas. Standartinės gamybos NdFeB žiedai paprastai pasiekia ±2–3 %; norint pasiekti ±1,5 %, reikia kontroliuoti procesą ant įmagnetinimo įtaiso ir 100 % srauto nuskaitymo žiedo lygyje.
Subalansuotos armatūros tvarkyklės naudoja kitokią geometriją – mažą stačiakampį magnetą (paprastai 3 mm × 2 mm × 1 mm arba mažesnį) kaip magnetinės grandinės, kurią sudaro permalloy armatūra, dalį. BA tvarkyklėje esantis magnetas turi turėti nuoseklų koercyvumą, nes armatūros poliarizaciją veikia veikimo taškas, o vairuotojo jautrumas pasikeičia, jei magneto klasė skiriasi įvairiose gamybos partijose. BA tvarkyklėse be Br labai svarbu nurodyti ir minimalų Hcj (vidinę koercyvumą) – standartinės N35 specifikacijos Hcj yra didesnis nei 955 kA/m, tačiau reikalaujant griežtesnio minimalaus 1000 kA/m, surenkamoje tvarkyklėje pagerėja partijos nuoseklumas.
4. Tiekimo svarstymai: kodėl buitinės elektronikos magnetai skiriasi
Šiems trims tikslams visų pirma reikalingi magnetai, kurie yra fiziškai maži, tikslūs ir gaminami dideliais kiekiais. Tai sukuria tiekimo situaciją, kuri skiriasi nuo pramoninio ar EV magnetų pirkimo keliais svarbiais būdais.
Pirma, vieneto ekonomika reikalauja bendrų užsakymų ir Kanban pristatymo, o ne pirkimo pagal projektą. Išmaniųjų telefonų OIS magnetas, naudojamas 100 000 telefonų per mėnesį, yra keturi magnetai viename telefone arba 400 000 vienetų per mėnesį. Kaina 0,05–0,15 USD už vienetą, tai yra 20 000–60 000 USD eilutės elementas per mėnesį. Magnetai turi būti pateikiami suderintomis partijomis (vientisas Br ± 2 % ribose visoje partijoje), kad būtų išvengta gamybos linijos pokyčių. Nepriimtinas pirkimas iš neatidėliotinos rinkos arba mišrių partijų atsargų; Kad linijos derlius būtų nuspėjamas, būtinas atsekamumas iki gamybos partijos.
Antra, plataus vartojimo elektronikos magnetų dangos reikalavimai skiriasi nuo pramoninių. NdFeB sandariame išmaniojo telefono modulyje mato kondensacijos ciklus atliekant temperatūros bandymą (nuo –40 laipsnių iki +85 laipsnių pagal buitinės elektronikos aplinkos specifikaciją) didelės drėgmės aplinkoje. Standartinė Ni-Cu-Ni danga atitinka šį reikalavimą daugeliui modulių. Tačiau vandeniui atsparių telefonų OIS magnetams (IP67/IP68) yra naudinga parileno konforminė danga, viršijanti Ni-Cu-Ni, kuri užtikrina atsparumą korozijai tiesioginio vandens poveikio scenarijuje, nepažeidžiant matmenų tolerancijos.
HIMAGNET gamina mažo formato NdFeB magnetus, skirtus OIS, LRA ir ausinių tvarkyklėms nuo N38 iki N52, įskaitant visų matmenų žiedo, bloko ir lanko geometriją iki 10 mm. Galimas griežtas šlifavimas iki ±0,01 mm ir 100 % srauto nuskaitymo patikra OIS ir BA tvarkyklės programoms. Susisiekite su mumis ir nurodykite savo geometriją, klasę ir mėnesio kiekį, kad gautumėte DFM peržiūrą ir kainodarą.
