102 – 磁気センサーの磁界解析

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アプリケーションノート・モデルデータ

概要

近年、電子機器や家電製品の高機能化に伴い、機器の扉などの開閉の検出を非接触で行うために磁気センサーが使用されています。磁気センサーを利用した開閉スイッチは、磁石による磁界の大きさに応じて距離を検出し、スイッチを開閉します。設計の際、磁石の種類や配置条件、センサーの感度などの検討が必要になります。
三次元的な配置の違いによる磁界の強度や、他の磁性部品による干渉を考慮するには有限要素法を用いた磁界解析シミュレーションが有用です。
ここでは、磁石に対して水平方向と垂直方向の位置における磁束密度分布を求めています。

磁束密度分布

磁石まわりに生じるZ成分の磁束密度分布を図1、水平距離-Z成分の磁束密度特性を図2、回転角度-θ成分の磁束密度特性を図3に示します。正の値がZ軸プラス方向、負の値がZ軸マイナス方向を示しています。なお、解析では検出素子の体積は無視し、空間座標における磁束密度の値を評価しています。
図1より、垂直方向においては磁束の着磁方向がZ軸マイナス方向のため負の値になっており、水平方向においては逆方向に働いていることがわかります。そのため、図2に示すように、検出素子を水平方向に動かすと初期位置では負の値であった磁束密度が磁石から離れるにつれて正の値に変わり弱まります。また、図3に示すように回転角度15(deg)の範囲では磁束密度の向きは変わらず、θ成分の磁束密度は磁石から離れるにつれて小さくなります。
これにより、磁束密度分布をの詳細な把握と磁束密度の検出範囲を見積もることができます。

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