แอปพลิเคชั่นเครื่องใช้ไฟฟ้าสามรายการโดยที่ข้อมูลจำเพาะแม่เหล็กเป็นตัวกำหนดความสำเร็จของผลิตภัณฑ์
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไม่ใช่จุดที่วิศวกรแม่เหล็กส่วนใหญ่คาดหวังว่าจะพบปัญหาที่ยากที่สุด เซอร์โวมอเตอร์อุตสาหกรรมมีพิกัดความเผื่อที่เข้มงวดมากขึ้น อุปกรณ์ทางการแพทย์มีข้อกำหนดด้านวัสดุที่เข้มงวดมากขึ้น และการใช้งานด้านการบินและอวกาศก็มีสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมากขึ้น แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค โดยเฉพาะสมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ และอุปกรณ์เครื่องเสียง กำหนดข้อจำกัดที่ไม่ปรากฏในหมวดหมู่อื่นๆ เหล่านั้น ได้แก่ ความไวของระดับเสียงที่รุนแรง ฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดมิลลิเมตร และราคาของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ซึ่งงบประมาณแม่เหล็กทั้งหมดวัดเป็นหน่วยเซนต์ต่อหน่วย
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การใช้งานเฉพาะสามประการที่การตัดสินใจด้านคุณสมบัติของแม่เหล็กและการจัดหาการจัดหามีผลที่ตามมาโดยตรงและวัดได้สำหรับประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์: ตัวกระตุ้นกล้อง OIS ในสมาร์ทโฟน ตัวกระตุ้นแบบเรโซแนนซ์เชิงเส้น (LRA) ในระบบตอบรับแบบสัมผัส และมอเตอร์คอยล์เสียงในไดรเวอร์หูฟัง TWS แต่ละคนมีข้อจำกัดที่โดดเด่นที่แตกต่างกัน และแนวทางที่ถูกต้องสำหรับฝ่ายหนึ่งนั้นผิดสำหรับอีกฝ่าย
1. ตัวกระตุ้นกล้อง OIS: ทำไม N52 จึงไม่ใช่คำตอบเสมอไป
ระบบป้องกันภาพสั่นไหวแบบออปติคอลในกล้องสมาร์ทโฟนใช้มอเตอร์วอยซ์คอยล์ (VCM) เพื่อเลื่อนชิ้นเลนส์หรือเซ็นเซอร์ภาพไปด้านข้าง เพื่อชดเชยการสั่นของมือระหว่างการถ่ายภาพ แม่เหล็กขับเคลื่อนมักเป็นชิ้นแยกสี่ชิ้นที่จัดเรียงไว้รอบๆ กระบอกเลนส์ - สองคู่ที่อยู่ตรงข้ามกัน โดยแต่ละชิ้นจะทำหน้าที่คืนแรงให้กับชิ้นส่วนที่กำลังเคลื่อนที่ ช่องว่างอากาศระหว่างแม่เหล็กและขดลวดคือ 0.3–0.5 มม. ในการออกแบบส่วนใหญ่ มวลที่เคลื่อนที่จะถูกทำให้เสถียรคือ 0.5–2 กรัม สำหรับ OIS การเปลี่ยนเลนส์ และ 2–5 กรัม สำหรับ OIS การเปลี่ยนเซ็นเซอร์
สิ่งล่อใจคือการระบุเกรดสูงสุดที่มีอยู่ (N52 หรือ N52H) เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของฟลักซ์สูงสุด และแรงกระตุ้นของแอคชูเอเตอร์ในช่องว่างอากาศที่จำกัด สิ่งนี้ผิดสำหรับการออกแบบ OIS ส่วนใหญ่ด้วยเหตุผลเฉพาะ: ประสิทธิภาพของแอคชูเอเตอร์ OIS ไม่ได้ถูกจำกัดด้วยแรงสูงสุด แต่ด้วยความเป็นเส้นตรงและฮิสเทรีซิสตลอดจังหวะการทำงาน แม่เหล็กเกรดที่สูงกว่าจะสร้างแรงได้มากกว่า แต่ยังสร้างแรงย้อนตามตำแหน่งที่แรงกว่าด้วย เมื่อความละเอียดของเซ็นเซอร์ตำแหน่งเอฟเฟกต์ Hall โต้ตอบกับสนามขอบแม่เหล็ก สำหรับตัวควบคุม OIS แบบวงปิด สิ่งที่สำคัญคือความเป็นเส้นตรงของแรงเทียบกับการกระจัดข้าม ±100–200μm ไม่ใช่แรงสูงสุด โดยทั่วไปแล้ว N48 หรือ N50 ที่มีรูปทรงของขอบที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวดจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่า N52 ในหน่วยเมตริกนี้ เนื่องจากการไล่ระดับสีที่ต่ำกว่าที่จุดปฏิบัติงานจะเป็นเส้นตรงมากกว่า
ความคลาดเคลื่อนมิติสำหรับแม่เหล็ก OIS นั้นรุนแรง บล็อกแม่เหล็ก OIS ทั่วไปคือ 3 มม. × 2 มม. × 1 มม. ความทนทานต่อความหนา ±0.02 มม. (20μm) เป็นมาตรฐาน การจัดตำแหน่งเชิงมุมของทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กต้องอยู่ภายใน ±1 องศาของแกนที่ระบุ เนื่องจากรูปแบบการพันของคอยล์ OIS ได้รับการออกแบบมาสำหรับมุมฟลักซ์เฉพาะ และการวางแนวที่ไม่ตรงด้านข้างทำให้เกิดการมีเพศสัมพันธ์ข้ามแกนซึ่งทำให้คุณภาพความเสถียรลดลง การตรวจสอบที่เข้ามาต้องรวมทั้งการตรวจสอบมิติและการตรวจสอบมุมแม่เหล็ก - การตรวจสอบด้วยภาพเพียงอย่างเดียวจะพลาดโหมดข้อบกพร่องที่พบบ่อยที่สุด
2. ตัวกระตุ้นแบบเรโซแนนซ์เชิงเส้น: การเพิ่มประสิทธิภาพมวล-สปริงที่ไม่มีใครอธิบายได้
ตัวกระตุ้นระบบสัมผัส LRA - ใช้ในการแจ้งเตือนด้วยการสั่นสะเทือนของสมาร์ทโฟน ตัวควบคุมเกม และอุปกรณ์สวมใส่ - ทำงานบนหลักการที่แตกต่างจากตัวกระตุ้น OIS โดยพื้นฐาน LRA ขับเคลื่อนมวลที่กำลังเคลื่อนที่ (ส่วนประกอบแม่เหล็กหรือเป้าหมายที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ขึ้นอยู่กับการออกแบบ) กับสปริงที่ความถี่เรโซแนนซ์ของระบบแมสสปริง ความเข้มของการสั่นของเอาท์พุตสูงสุดเกิดขึ้นที่เสียงสะท้อนทุกประการ การใช้งานการปิดเสียงสะท้อน 5Hz จะลดเอาต์พุตลง 30–50% ขึ้นอยู่กับปัจจัย Q ของระบบกันสะเทือน
บทบาทของแม่เหล็กใน LRA คือการให้แรงผลักดันสำหรับปฏิกิริยาระหว่างขดลวดและแม่เหล็ก แต่ยังเป็นส่วนหนึ่งของมวลที่เคลื่อนที่ด้วย สำหรับค่าคงที่สปริงคงที่และความถี่เรโซแนนซ์เป้าหมาย การเพิ่มขนาดแม่เหล็กและมวลจะเลื่อนความถี่เรโซแนนซ์ลง (f=(1/2π) × √(k/m)) ในรูปแบบ LRA 2.5 มม. × 2.5 มม. × 5 มม. ซึ่งพบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ มวลของส่วนประกอบแม่เหล็กโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.3–0.5 กรัม และความถี่เรโซแนนซ์เป้าหมายคือ 180–230 Hz สำหรับโปรไฟล์ระบบสั่น "thud" ความถี่ต่ำ หรือ 280–320 Hz สำหรับโปรไฟล์ "คลิก" ที่คมชัดที่ใช้ในแทร็กแพดและปุ่ม
การเลือกเกรดสำหรับแม่เหล็ก LRA นั้นขับเคลื่อนโดยความหนาแน่นของแรงเป็นหลัก ไม่ใช่ประสิทธิภาพของอุณหภูมิ แม่เหล็ก LRA ทำงานที่อุณหภูมิ 20–60 องศาในการใช้งานปกติ และใช้ชีวิตส่วนใหญ่ที่อุณหภูมิแวดล้อม N52 เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องอย่างแท้จริงที่นี่ การใช้งานมีการจำกัดปริมาตรและจำกัดความหนาแน่นของแรง ไม่จำกัดอุณหภูมิ ข้อจำกัดคือ N52 ในขนาดที่เล็กต้องใช้ NdFeB เผาผนึกด้วยเรซินหรือแผ่นบาง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้มีลักษณะเส้นโค้งแม่เหล็กที่แตกต่างจาก NdFeB เผาบล็อกมาตรฐาน NdFeB ที่ถูกผูกมัดมี BH สูงสุด 8–12 MGOe เทียบกับ . 52 MGOe สำหรับการเผาผนึก - ปัจจัยที่ลดลง 4–6 ของผลิตภัณฑ์พลังงาน สำหรับแม่เหล็ก LRA ที่มีขนาดต่ำกว่า 3 มม. ในทุกมิติ NdFeB ที่ถูกพันธะมักจะถูกเลือกสำหรับความสามารถในการผลิตแม้จะมีการปรับลดผลิตภัณฑ์พลังงานก็ตาม เนื่องจาก NdFeB ที่ถูกเผาไม่สามารถผลิตและถูกทำให้เป็นแม่เหล็กได้อย่างน่าเชื่อถือในขนาดเหล่านั้นโดยไม่สูญเสียผลผลิตอย่างมีนัยสำคัญ
3. ไดรเวอร์หูฟัง TWS: เมื่อความผิดเพี้ยนของแม่เหล็กกลายเป็นเสียง
หูฟังแบบ Balanced Armature และไดรเวอร์ไดนามิกต่างก็อาศัยแม่เหล็ก แต่ข้อกำหนดด้านข้อมูลจำเพาะนั้นแตกต่างกันมากพอที่จะแยกหมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ออกจากมุมมองของการจัดหา
ไดรเวอร์ไดนามิกใช้แม่เหล็ก NdFeB รูปทรงวงแหวน (โดยทั่วไปคือ OD 5–10 มม., ID 2–4 มม., หนา 1–2 มม.) เพื่อสร้างสนามฟลักซ์แนวรัศมีในช่องว่างอากาศทรงกระบอกซึ่งมีคอยล์เสียงอยู่ ระดับความดันเสียงเอาต์พุต การตอบสนองความถี่ และลักษณะการบิดเบือนของไดรเวอร์ล้วนเป็นฟังก์ชันของจุดปฏิบัติการ BH ของแม่เหล็ก ความสม่ำเสมอของสนามช่องว่าง และความสม่ำเสมอของการทำให้เกิดแม่เหล็ก สำหรับหูฟัง TWS ทั่วไปในช่วงราคา 20–80 ดอลลาร์ เกรด N38–N42 ในการเคลือบ Ni-Cu-Ni มาตรฐานถือเป็นบรรทัดฐานของอุตสาหกรรม ซึ่งมีความคุ้มทุนและเพียงพอสำหรับช่วงอุณหภูมิการทำงาน (สูงสุด 60 องศาในหู)
โหมดความล้มเหลวที่จำกัดประสิทธิภาพสำหรับหูฟังไดร์เวอร์ไดนามิกไม่ใช่การลดอำนาจแม่เหล็ก (ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นไปไม่ได้ในสภาวะการทำงานสำหรับ N38 หรือสูงกว่า) - เป็นแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการกระจายฟลักซ์ที่ไม่สมมาตรในช่องว่างอากาศ ช่องช่องว่างที่ไม่สมมาตรทำให้เกิดการบิดเบือนฮาร์โมนิกที่สองในเอาต์พุตของไดรเวอร์ซึ่งสามารถได้ยินได้เป็นอักขระ "หยาบ" หรือ "หยาบ" ในการตอบสนองความถี่ต่ำ ข้อมูลจำเพาะที่ควบคุมสิ่งนี้คือความสม่ำเสมอของฟลักซ์รอบวงแหวน โดยวัดจากการแปรผันของ Br รอบ OD ของวงแหวนที่ความสูงคงที่ สำหรับหูฟังที่มีเป้าหมายต่ำกว่า 0.5% THD ที่ 100dB SPL จำเป็นต้องมีความสม่ำเสมอของฟลักซ์ของวงแหวนที่ดีกว่า ±1.5% โดยทั่วไปวงแหวน NdFeB การผลิตมาตรฐานจะได้ ±2–3%; การบรรลุผล ±1.5% จำเป็นต้องมีการควบคุมกระบวนการบนฟิกซ์เจอร์แม่เหล็กและการตรวจสอบฟลักซ์สแกน 100% ที่ระดับวงแหวน
ตัวขับกระดองสมดุลใช้รูปทรงที่แตกต่างกัน - แม่เหล็กสี่เหลี่ยมขนาดเล็ก (โดยทั่วไปคือ 3 มม. × 2 มม. × 1 มม. หรือเล็กกว่า) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรแม่เหล็กที่มีกระดองเปอร์มัลลอย แม่เหล็กในไดรเวอร์ BA ต้องมี coercivity ที่สอดคล้องกันมากต่อล็อต เนื่องจากโพลาไรเซชันของกระดองได้รับผลกระทบจากจุดปฏิบัติการ และความไวของไดรเวอร์จะเปลี่ยนไปหากเกรดแม่เหล็กแตกต่างกันระหว่างชุดการผลิต สำหรับไดรเวอร์ BA การระบุ Hcj ขั้นต่ำ (ความบังคับที่แท้จริง) นอกเหนือจาก Br เป็นสิ่งจำเป็น - ข้อมูลจำเพาะ N35 มาตรฐานมี Hcj มากกว่าหรือเท่ากับ 955 kA/m แต่การขอขั้นต่ำที่เข้มงวดมากขึ้นที่ 1000 kA/m จะปรับปรุงความสอดคล้องระหว่างแบตช์ในไดรเวอร์ที่ประกอบ
4. ข้อควรพิจารณาในการจัดหา: เหตุใดแม่เหล็กสำหรับผู้บริโภคจึงแตกต่างในการซื้อ
การใช้งานทั้งสามประการข้างต้นล้วนต้องการแม่เหล็กที่มีขนาดเล็ก มีมิติที่แม่นยำ และผลิตในปริมาณมาก สิ่งนี้สร้างสถานการณ์การจัดหาที่แตกต่างจากการซื้อแม่เหล็กอุตสาหกรรมหรือ EV ในรูปแบบที่สำคัญหลายประการ
ประการแรก เศรษฐศาสตร์หน่วยจำเป็นต้องมีคำสั่งซื้อแบบครอบคลุมและการส่งมอบคัมบัง แทนที่จะซื้อแบบโครงการต่อโครงการ แม่เหล็ก OIS ของสมาร์ทโฟนที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือ 100,000 เครื่องต่อเดือนคือแม่เหล็ก 4 อันต่อโทรศัพท์หนึ่งเครื่อง หรือ 400,000 ชิ้นต่อเดือน ราคา 0.05–0.15 ดอลลาร์ต่อชิ้น ซึ่งเป็นรายการโฆษณาที่ 20,000–60,000 ดอลลาร์ต่อเดือน แม่เหล็กจะต้องมาถึงล็อตที่ตรงกัน (Br สม่ำเสมอภายใน ±2% ของล็อต) เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงในสายการผลิต การซื้อจากตลาดสปอตหรือสินค้าคงคลังแบบล็อตผสมไม่เป็นที่ยอมรับ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบย้อนกลับไปยังชุดการผลิตเพื่อให้สามารถคาดการณ์ผลผลิตของสายการผลิตได้
ประการที่สอง ข้อกำหนดในการเคลือบสำหรับแม่เหล็กอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคแตกต่างจากอุตสาหกรรม NdFeB ในโมดูลสมาร์ทโฟนแบบปิดผนึก มองเห็นรอบการควบแน่นในระหว่างการทดสอบอุณหภูมิ (–40 องศาถึง +85 องศาตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมของเครื่องใช้ไฟฟ้า) ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง การเคลือบ Ni-Cu-Ni มาตรฐานผ่านข้อกำหนดนี้สำหรับโมดูลส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม แม่เหล็ก OIS ในโทรศัพท์กันน้ำ (IP67/IP68) ได้ประโยชน์จากการเคลือบแบบพาริลีนเหนือ Ni-Cu-Ni ซึ่งให้ความต้านทานการกัดกร่อนในสถานการณ์การสัมผัสน้ำโดยตรง โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความทนทานต่อมิติ
HIMAGNET ผลิตแม่เหล็ก NdFeB รูปแบบขนาดเล็กสำหรับการใช้งาน OIS, LRA และไดรเวอร์หูฟังในเกรดตั้งแต่ N38 ถึง N52 รวมถึงรูปทรงวงแหวน บล็อก และส่วนโค้งที่ต่ำกว่า 10 มม. ในทุกขนาด การเจียรที่มีความทนทานต่ำถึง ±0.01 มม. และการตรวจสอบฟลักซ์สแกน 100% มีให้ใช้งานสำหรับการใช้งานไดรเวอร์ OIS และ BA ติดต่อเราเพื่อแจ้งรูปทรงเรขาคณิต เกรด และปริมาณรายเดือนของคุณเพื่อตรวจสอบและราคาของ DFM
