CN101815428A - 励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法 - Google Patents

励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，包括以下步骤：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。该方法能够快速有效地查找干扰源，提高屏蔽设计效率。

Description

励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法
技术领域
本发明涉及励磁系统传感器屏蔽设计技术及有限元仿真技术领域，特别涉及一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法。
背景技术
目前，励磁系统传感器的抗干扰设计主要依靠设计人员的经验及试凑的方法。
在现有的设计过程中，并没有有效的方法来进行充分的理论论证，尤其在干扰源的查找上无法实现快速有效的查找，设计人员通常会采用全方位的抗干扰设计，导致屏蔽效率低，材料浪费严重，安装困难等问题。
霍尔传感器本身由敏感部位，对于电磁干扰有较强的响应，这在安装的过程中通常不被注意到，但生产厂商在出厂时并未直接指出，或者传感器本身的特性决定了传感器存在个体差异，因此，寻找到受干扰敏感部位，并确定合理的安装面，可以减少干扰强度并提高屏蔽设计的效率，即为本领域技术人员所欲研究的方向所在。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，以解决在励磁系统传感器屏蔽设计中，理论支持不足，设计效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，该方法的霍尔传感器只安装于单个母线排上，所述的霍尔传感器周围空间(0cm-50cm)内无其他母线排，其包括以下步骤：
步骤S1：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤S2：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤S3：调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
其中，在步骤S1中，是将所述霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置。
其中，在步骤S1中，当霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置时，是分别将所述霍尔传感器的一个平面的四条边接近干扰母线，总计有12种放置位置。
为了达到上述目的，本发明还提供一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，该方法是在霍尔传感器周围0-50cm空间范围内有一组或一组以上的母线排，其包括以下步骤：
步骤SS1：利用有限元软件对空间范围内励磁系统母线建立二维仿真模型；
步骤SS2：找到霍尔传感器所在的位置，建立一截面PATH1，该截面尺寸与所述霍尔传感器检测截面实际长度相同；
步骤SS3：依据受干扰霍尔传感器所检测到的电流值，在霍尔传感器所在母线排上通入相应数值的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
步骤SS4：根据励磁系统母线排实际工作情况，选择其中一个母线排单独通入实际工作时的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
步骤SS5：比较两次记录的磁通总量数值，如果数值相差不超过20％，则可确定该母线排为主要干扰源，转至步骤SS6，如果数值相差超过20％，则选择其它母线排，重复步骤SS4-SS5；
步骤SS6：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤SS7：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤SS8：调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
其中，在步骤SS6中，是将所述霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置。
其中，在步骤SS6中，当霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置时，是分别将所述霍尔传感器的一个平面的四条边接近干扰母线，总计有12种放置位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：发明励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，解决了现有励磁系统霍尔传感器受电磁干扰无法正常工作时干扰源难以快速确定，以及抗干扰设计过程中不能合理选择霍尔传感器安装面的问题，该方法能够快速有效地查找干扰源，提高屏蔽设计效率，为霍尔传感器抗干扰设计及验证提供指导。本发明还采用有限元软件建立励磁系统模型，通过磁通值比对的方法，查找对霍尔传感器产生干扰的主要母线排，从而为屏蔽设计提供参考；采用多方位变化测试的方法，确定霍尔传感器的干扰敏感部位，从而通过选择安装面，达到初步屏蔽的效果。该方法可以为励磁系统传感器屏蔽设计提供指导。
附图说明
图1为本发明励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的流程图；
图2A至图2D为本发明霍尔传感器垂直于干扰母线排放置的示意图；
图2E为本发明霍尔传感器平行于干扰母线排放置的示意图；
图2F为本发明霍尔传感器90度转向情况下的示意图；
图3为本发明励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的流程图；
图4是以本发明的方法建立励磁系统母线排二维仿真模型的示意图；
图5为本发明建立的截面PATH1的示意图。
附图标记说明：1-霍尔传感器；a、b、c、d、e、f-平面。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
本发明提供一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其分为两种情况，第一种情况：霍尔传感器只安装于单个母线排上，霍尔传感器周围空间范围内(0cm-50cm)无其他母线排；第二种情况：霍尔传感器周围空间范围内(0cm-50cm)有一组或一组以上母线排，因此，首先判断霍尔传感器周围母线排位置属于以下哪种情况。
如图1所示，为本发明励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的流程图，在第一种情况时，本发明的励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法包括以下步骤：
步骤S1：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤S2：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤S3：调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
其中，在上述步骤S1中，是将所述霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置。
由于上述是按照垂直、平行、90度转向三种情况放置，并且在垂直情况下将霍尔传感器每一个平面的四条边接近干扰母线排，因此，在垂直情况下有四种放置位置，同理，在平行和90度转向这两种情况各分别有四种放置位置，因此，一共设置12种放置位置，下面详细说明这12种放置方式。
图2A至图2D为本发明霍尔传感器垂直于干扰母线排放置的示意图，本发明的霍尔传感器1共有六个平面，分别设为a平面、b平面、c平面、d平面、e平面、f平面。霍尔传感器垂直于干扰母线排的放置方式是将a平面、b平面、c平面、d平面分别接近干扰母线排，如图2A是将a平面的四条边接近干扰母线排；图2B是将b平面的四条边接近干扰母线；图2C是将c平面的四条边接近干扰母线；图2D是将d平面的四条边接近干扰母线。将上述霍尔传感器1的a平面、b平面、c平面、d平面分别接近干扰母线，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值，这样得到了垂直情况下的四种干扰数值。
如图2E所示，本发明霍尔传感器平行于干扰母线排放置的示意图；在平行于母线排放置的情况下，是将a平面、c平面、e平面、f平面的四条边分别接近干扰母线排(图2E是将f平面的四条边分别接近干扰母线排的示意图，将a、c、e平面接近干扰母线排的示意图与图2E类似，在此并不详细说明)，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值，这样得到了平行情况下四种放置位置情况的干扰数值。
如图2F所示，为本发明霍尔传感器90度转向情况下的示意图；在霍尔传感器90度转向这种情况下，是将b平面、d平面、e平面、f平面的四条边分别接近干扰母线排(图2F是将f平面的四条边分别接近干扰母线排的示意图，将b、d、e平面接近干扰母线排的示意图与图2F类似，在此并不详细说明)，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值，这样得到了90度转向情况下四种放置位置情况的干扰数值。
由上述可知，按照垂直、平行、90度转向三种放置位置情况，分别使霍尔传感器一个平面的四条边接近干扰母线排，由于在上述每种情况下分别有四个面接近干扰母线，因此，总计有12种放置位置，分别在上述12种放置位置的情况下进行测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流值，测量后，比较对应上述12种放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰源敏感部位，该部位应该远离干扰源。然后再调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
上述的励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法是霍尔传感器只安装于单个母线排上，霍尔传感器周围0-50cm空间范围内无其他母线排。
如图3所示，为本发明励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的流程图，在第二种情况时，即霍尔传感器周围0-50cm空间范围内有一组或一组以上母线排，本发明的励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法包括以下步骤：
步骤SS1：利用有限元软件对空间范围内励磁系统母线建立二维仿真模型；
步骤SS2：找到霍尔传感器所在的位置，建立一截面PATH1，该截面尺寸与所述霍尔传感器检测截面实际长度相同；
步骤SS3：依据受干扰霍尔传感器所检测到的电流值，在霍尔传感器所在母线排上通入相应数值的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
步骤SS4：根据励磁系统母线排实际工作情况，选择其中一个母线排单独通入实际工作时的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
步骤SS5：比较两次记录的磁通总量数值，如果数值相差不超过20％，则可确定该母线排为主要干扰源，转至步骤SS6，如果数值相差超过20％，则选择其它母线排重复步骤SS4-SS5；
步骤SS6：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤SS7：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤SS8：调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
其中，在上述步骤SS6中，是将所述霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置。
由于上述是按照垂直、平行、90度转向三种情况放置，并且在垂直情况下将霍尔传感器每一个平面的四条边接近干扰母线排，因此，在垂直情况下有四种放置位置，同理，在平行和90度转向这两种情况各分别有四种放置位置，因此，一共设置12种放置位置，下面详细说明这12种放置方式。
以下举一具体实施例进行详细说明各个步骤：
如图4所示，其是以本发明的方法建立励磁系统母线排二维仿真模型的示意图；该方法是霍尔传感器周围50cm空间范围内有一组或一组以上母线排，如图所示，该励磁系统霍尔传感器周围共有三根母线排，其分别为图中的1号母线排、2号母线排及3号母线排。其中，由图可以得知，2号母线排为霍尔传感器周围平行于1号母线排的母线排，3号母线排为霍尔传感器周围垂直于1号母线排的母线排。
在步骤SS1中，是利用有限元软件对空间范围内励磁系统母线建立二维仿真模型；如图4可以看出，励磁系统母线排均为垂直或平行关系，按照励磁系统母线排实际位置建立模型，空间范围内存在三条母线排，1号与2号平行，3号垂直于1号2号母线排，若空间范围内再增加母线排，则可按照相互间平行与垂直的关系，增加模型中的母线排；
在步骤SS2中：在已经建立的励磁系统母线排模型中，找到霍尔传感器所在的位置，并建立一个测试截面PATH1用于读取空间磁通总量，如图5所示，截面尺寸与霍尔传感器检测截面的实际长度相同；
在步骤SS3中：依据受干扰霍尔传感器所检测到的电流值，在霍尔传感器所在母线排上通入相应数值的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量，如图4励磁系统模型中，霍尔传感器安装在1号母线排上，实际工作时保护电流为200A，则在模型中对1号母线排单独加载200A电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
在步骤SS4中：根据励磁系统母线排实际工作情况，选择其中一个母线排(非霍尔传感器所在母线排)单独通入实际工作时的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量，如图4励磁系统模型中，霍尔传感器安装在1号母线排上，2号母线排实际工作时电流为1000A，则在模型中对2号母线排单独加载1000A电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
在步骤SS5中：比较两次记录的磁通总量数值，如果数值基本相同则可确定该母线排为主要干扰源，转至步骤SS6，如果数值差异较大则选择其它母线排重复步骤SS4-SS5，如图4示例中2号母线排通入1000A电流在PATH1上的磁通总量与1号母线排上通200A电流在PATH1上的磁通总量相近，此时可判断2号母线排为主要干扰源；
步骤SS6：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，将霍尔传感器信号线连接、但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤SS7：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤SS8：调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
其中，步骤SS6至SS8与步骤S1-S3相同，在此不详加论述。
综上所述，本发明励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，解决了现有励磁系统霍尔传感器受电磁干扰无法正常工作时干扰源难以快速确定，以及抗干扰设计过程中不能合理选择霍尔传感器安装面的问题，该方法能够快速有效地查找干扰源，提高屏蔽设计效率，为霍尔传感器抗干扰设计及验证提供指导。
本发明还采用有限元软件建立励磁系统模型，通过磁通值比对的方法，查找对霍尔传感器产生干扰的主要母线排，从而为屏蔽设计提供参考；采用多方位变化测试的方法，确定霍尔传感器的干扰敏感部位，从而通过选择安装面，达到初步屏蔽的效果。该方法可以为励磁系统传感器屏蔽设计提供指导。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其特征在于，该方法的霍尔传感器只安装于单个母线排上，所述的霍尔传感器周围0cm-50cm空间内无其他母线排，其包括以下步骤：
步骤S1：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将所述霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录所述霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤S2：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤S3：调整线路，重新安装所述霍尔传感器至合理安装位置，使所述霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
2.根据权利要求1所述的一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其特征在于，在步骤S1中，是将所述霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置。
3.根据权利要求2所述的一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其特征在于，在步骤S1中，当霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置时，是分别将所述霍尔传感器的一个平面的四条边接近干扰母线，总计有12种放置位置。
4.一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其特征在于，该方法是在霍尔传感器周围0-50cm空间范围内有一组或一组以上的母线排，其包括以下步骤：
步骤SS1：利用有限元软件对空间范围内励磁系统母线建立二维仿真模型；
步骤SS2：找到霍尔传感器所在的位置，建立一截面PATH1，该截面尺寸与所述霍尔传感器检测截面实际长度相同；
步骤SS3：依据受干扰霍尔传感器所检测到的电流值，在霍尔传感器所在母线排上通入相应数值的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
步骤SS4：根据励磁系统母线排实际工作情况，选择其中一个母线排单独通入实际工作时的电流，求解后记录通过PATH1的磁通总量；
步骤SS5：比较两次记录的磁通总量数值，如果数值相差不超过20％，则可确定该母线排为主要干扰源，转至步骤SS6，如果数值相差超过20％，则选择其它母线排，重复步骤SS4-SS5；
步骤SS6：在励磁系统正常工作即干扰源存在的情况下，连接霍尔传感器信号线，但不固定到安装位置上，将霍尔传感器以多种放置位置接近所述干扰母线排，分别在上述不同位置情况下进行试验测试，并记录霍尔传感器检测到的干扰电流数值；
步骤SS7：比较对应上述放置位置情况的干扰电流数值，找到最大的干扰电流数值，则在该最大的干扰电流数值所对应的放置位置下，靠近干扰母线排的一侧即为霍尔传感器受干扰敏感部位，该部位应该远离干扰源；
步骤SS8：调整线路，重新安装霍尔传感器至合理安装位置，使霍尔传感器受干扰敏感部位远离干扰源。
5.根据权利要求4所述的一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其特征在于，在步骤SS6中，是将所述霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置。
6.根据权利要求5所述的一种励磁系统霍尔传感器的电磁干扰源及其安装面的确定方法，其特征在于，在步骤SS6中，当霍尔传感器按照垂直、平行、90度转向三种情况放置时，是分别将所述霍尔传感器的一个平面的四条边接近干扰母线，总计有12种放置位置。
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