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「非接触スイッチの設計（１）」
基本原理について
非接触スイッチの基本原理(1)
N45H (rectangular magnet)
磁石とセンサが近い⇒ON
10.0
Magnetic flux density (mT)
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
磁石とセンサが遠い⇒OFF
1.0
0.0
0
5
10
15
Gap (mm)
20
25
非接触スイッチの基本原理(2)
•
•
磁石とセンサとの距離が変わると、センサに印加される磁束密度が
変化する。
磁束密度の変化をホールＩＣで検出し、ＯＮ/ＯＦＦの信号に変換する。
磁石とセンサが近づいている
⇒Bop以上の磁束が印加さ
れている
⇒ホールＩＣ：ＯＮ
Bop
Brp
磁石とセンサが離れている
⇒Brp以下の磁束が印加さ
れている
⇒ホールＩＣ：ＯＦＦ
非接触スイッチの基本設計(1)
非接触スイッチの設計とは、
– 希望の位置でホールＩＣがＯＮするような、
十分に大きい磁束密度を印加する【全閉状態】
– 希望の位置でホールＩＣがＯＦＦするような、
十分に小さい磁束密度を印加する【開状態】
この2つの条件を満たす、
• 磁石
• センサ
• レイアウト（機構、位置など）
を決定すること。
非接触スイッチの基本設計(2)
①：機械的制約の明確化。
最小センサー磁石距離の確認
【全閉状態】の設計
②：磁石・センサの仮決め
③全閉状態の磁束密度計算とHICの“ON”確認
条件を満たすように、磁石や
センサ位置等を変更
所定位置での磁束密度計算とHICの“OFF”確認
条件を満たすように、磁石や
センサ位置等を変更
周辺磁性体の影響について確認、検討
【開状態】の設計
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「非接触スイッチの設計（２）」
全閉設計について
ホールICを用いた非接触スイッチの設計（１）
“全閉”設計の流れ
（１）機構における、磁石・ホールICの配置確認
磁石とホールICが最も近づく(ON)位置でのZ方向距離。
（２）磁石のサイズ、材質を仮決定
材質（フェライト／ネオジム／SmCo）による特徴確認。
（３）簡易計算による、ホールIC位置での磁束密度
簡易計算シートを利用。
ホールICが確実にONするか；Bopを十分超えているか。
（感度ばらつき・位置ずれ）
（４）ホールIC（感度）、レイアウトなど見直し
変更可能なパラメータは？
ホールICを用いた非接触スイッチの設計（2）
簡易磁気計算
弊社HPよりダウンロードできます。
1) 磁石のサイズを入力
2) 磁石の残留磁束密度Brを入力
3) Z方向距離を入力
4) 測定点の磁束密度が判る
＜別表1＞磁石材質の特性
残留磁束密度　Br
材質
フェライト系 (Ba系、Sr系)
ネオジウム(Ne-Fe-B)系
サマリウム・コバルト(Sm-Co)系
温度係数　ｋｔ
[mT]
300～500
1050～1500
900～1200
[%/℃]
-0.18～-0.20
-0.10～-0.13
-0.03～-0.05
備考
安価
強力
温度特性良好
ダウンロードURL:http://www.asahi-kasei.co.jp/ake/jp/technology/magnet/magnetic_flux_density.html
ホールICを用いた非接触スイッチの設計（3）
磁気設計の例
（条件）機構＝開閉1軸
閉じたとき磁石～HIC印字面の距離(Z方向)＝6.5mm
XY中心一致、開閉軸からの距離＝200mm
磁石サイズ＝4×5×t6mm、材質＝フェライト（Br=400）
⇒ホールIC(EW-650B)が受ける磁束密度は？
4.0
6.0
6.5
0.3
EW-650B
印字面からセンサ面まで＝0.3mm
200.0
ホールICを用いた非接触スイッチの設計（4）
計算結果
B=8.87mT ＠25℃
EW-650Bの特性
常温(25℃)
動作磁束密度　Bop　[mT]
復帰磁束密度　Brp　[mT]
ヒステリシス　Bh　[mT]
min
3.0
2.5
0.5
typ
6.0
5.0
1.1
-30℃～+85℃
max
10.0
9.5
2.5
min
2.0
1.5
0.1
typ
max
6.0
16.0
5.0
15.0
1.1 -
マージンはどの程度考慮するか。
⇒（参考）常温最低感度(max値)の2倍 or ＋(4～5)mT程度。
磁束密度が不足ので、以下の対応を検討する
磁石サイズを大きくする → 7×7×t6mm
材質を変える
→ ネオジム(Br=1200mT)
感度の合うHICを選ぶ → EM-1781(Bopmax=4mT)
Z距離を変える
→ Zgap=4.5mm
“全閉”の設計条件を確認しながら、所定の“開”検知が出来るような設計を行う。
ホールICを用いた非接触スイッチの設計(5)
• 全閉設計時の目標磁束密度
常温最低感度(max値)の2倍 or ＋(4～5)mT程度。
Products Number
Bop@RT
Bop@over temp.
MFD of Design Target
Min
Typ
Max
Min
Typ
Max
AK8788/EM6781
EM1781/1771
1.4
3.0
4.0
1.2
3.0
4.4
8.0
AK8789/EM1791
1.4
2.5
3.2
1.3
2.5
3.5
7.5
EW6672
1.0
1.5
2.3
0.9
1.5
2.9
7.0
EW453
6.5
10
20
(6.5)
(10)
(40)
44
EW463
1
3
6
(1)
(3)
(12)
16
EW450B/650B/750B
3
6
10
(3)
(6)
(16)
20
21
26
33
37
EZ470
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「非接触スイッチの設計（３）」
実際の設計例（スライド①）
機構概要
• スライド機構による開閉検知
初期位置
（全閉）
スライド
（開位置）
Z
Z
X
所定距離移動（スライド）したらHICがOFFとなる
・初期位置（全閉）のホールICと磁石の位置
・磁石のサイズ・材質・着磁方向
を決定する。
Y
スライド開閉の設計(①-1)
①：機械的制約の明確化と最小センサー磁石距離の確認
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：5mm±1mm
スライド開閉の設計(①-2)
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)
– センサ：EM-1781（両極検知）
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
L
W
D
-30℃～+85℃
Min
Typ
Max
1.2
3.0
4.4
0.9
2.2
4.1
0.1
0.8
1.7
厚さ方向着磁
スライド開閉の設計(①-3)
③全閉状態の磁束密度計算とHICの“ON”確認
⇒全閉状態の磁束密度確認（磁気計算）
z
Hx =
Br
4πµ 0

( D − 2 x ) 2 + (W − 2 y ) 2 + 4 z 2 + (W − 2 y )
log

( D − 2 x ) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4 z 2 − (W + 2 y )
Hz =
y
L
x
+ tan −1
D
W
( D + 2 x ) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2 + (W + 2 y ) 

( D + 2 x ) 2 + (W − 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2 − (W − 2 y ) 
Br
4πµ0

( D + 2 x)(W − 2 y )
( D − 2 x)(W − 2 y )
tan −1
+ tan −1
2
2
2

2 z ( D + 2 x) 2 + (W − 2 y ) 2 + 4 z 2
2 z ( D − 2 x) + (W − 2 y ) + 4 z
( D − 2 x)(W + 2 y )
2 z ( D − 2 x) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4 z 2
+ tan −1


2 z ( D + 2 x) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4 z 2 
( D + 2 x)(W + 2 y )

( D − 2 x)(W − 2 y )
( D + 2 x)(W − 2 y )
− tan −1
+ tan −1
2
2
2
2( L + z ) ( D − 2 x) + (W − 2 y ) + 4( L + z )
2( L + z ) ( D + 2 x) 2 + (W − 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2

+ tan −1
( D − 2 x)(W + 2 y )
2( L + z ) ( D − 2 x) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2
(x,y,z)
Hx
( D + 2 x ) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4 z 2 + (W + 2 y ) 
− log

( D + 2 x ) 2 + (W − 2 y ) 2 + 4 z 2 − (W − 2 y ) 

( D − 2 x ) 2 + (W − 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2 + (W − 2 y )
− log
( D − 2 x ) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2 − (W + 2 y )

− log
Hz
+ tan −1


2( L + z ) ( D + 2 x) 2 + (W + 2 y ) 2 + 4( L + z ) 2 
( D + 2 x)(W + 2 y )
スライド開閉の設計(①-4)
• 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
22
20
18
25.00
16
磁束密度Hz(mT)
30.00
20.00
15.00
10.00
5.00
-10.0
-6.5
-3.0
0.00
-8.0
-10.0
7.5
-6.0
-2.0
-4.0
4.0
0.0
4.0
2.0
8.0
0.5
6.0
10.0
-5.00
z
X=0mm
X=1mm
X=2mm
X=3mm
X=4mm
X=5mm
X=6mm
X=7mm
ｙ
14
12
ｘ
10
8
6
4
2
0
-2
0
1
2
3
4
5
6
Y方向位置(mm)
7
8
9
10
スライド開閉の設計(①-5)
③全閉状態の磁束密度計算とHICの“ON”確認
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：ネオジム磁石 3x5ｘ2mm
– センサ位置：磁石中心から概ねφ8の円内であれば
十分ONを検知可能
⇒ 全閉“ON”は問題なし
スライド開閉の設計(①-6)
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
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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。
• 磁石の初期位置から移動したときの磁束密度変化を抽出（ある
いは再計算）して、動作に問題ないか確認する。
スライド開閉の設計(①-7)
④所定位置での磁束密度計算とHICの“OFF”確認
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
72
条件1
B
[mT]
24.79
23.91
22.94
21.91
20.81
19.67
18.50
17.31
16.11
14.92
13.75
12.61
11.51
10.46
9.46
8.51
7.62
6.79
6.03
5.32
4.67
4.08
3.54
3.06
2.62
2.22
1.87
1.55
1.27
1.02
0.80
0.61
0.43
0.28
0.15
0.04
0 06
条件2
開閉
小ｔｙｐ大
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
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↓ ↓ ■ ■
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↓ ↓ ■ ↑
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↓ ↓ ↑ ↑
↓ ● ↑ ↑
↓ ● ↑ ↑
↓ ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
B
[mT]
21.93
21.15
20.30
19.38
18.42
17.41
16.37
15.31
14.26
13.20
12.17
11.16
10.19
9.25
8.37
7.53
6.74
6.01
5.33
4.71
4.14
3.61
3.14
2.71
2.32
1.97
1.65
1.38
1.13
0.91
0.71
0.54
0.38
0.25
0.13
0.03
0 06
開閉
小 typ 大
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ■
↓ ↓ ■ ↑
↓ ↓ ■ ↑
↓ ↓ ■ ↑
↓ ↓ ↑ ↑
↓ ↓ ↑ ↑
↓ ● ↑ ↑
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↓ ● ↑ ↑
↓ ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
● ● ↑ ↑
Z
Z
X
Y
X off=0mm Y off=-1.4mm
10.00
8.00
磁束密度[mT]
スライド
距離
[mm]
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
スライド開閉の設計(①-8)
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)
Y
X off=0mm Y off=-1.4mm
3ｘ5ｘ2 (mm)
2mm方向
1250±50mT(typ)
L
W
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
D
-30℃～+85℃
Min
Typ
Max
1.2
3.0
4.4
0.9
2.2
4.1
0.1
0.8
1.7
【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
【磁気センサー.com】
WEBセミナー
「非接触スイッチの設計（５）」
設計時の注意事項
周辺磁性体の影響(1)
• スピーカー、カメラモジュール、
• 振動モーター
• ヒンジ、金属板、ネジ
磁性材料(部品)
実際の部品を
用いた実測
• アルミ、マグネシウム合金、銅
非磁性材料
影響なし
周辺磁性体の影響(2)
フェライト系ステンレス
(SUS405,430,,)
マルテンサイト系ステンレス
(SUS403,416,,)
オ－ステナイト系ステンレス
(SUS301,304,,)
磁性のあるSUS
非磁性のSUS
しかし。。。
オーステナイト系ステンレスに、
圧延、曲げ、切断などの激しい加工を施すと
磁性を帯びるようになる
SUS材の磁化の影響ついてのシミュレーションは極めて困難なので、
ホールICの近傍にSUS材があるときは実測による影響の見積もりが最も有効です。
レイアウト変更の際の考え方
(1)磁石･センサがヒンジに近いほど開閉角度は、大きくなる
(2)小さな磁石をセンサに近づける方が、ON/OFF検知位置のばらつきは小さ
くなる。
N
S
N
S
(3)磁石の着磁方向を変えると開閉検出位置、ばらつきなどが大きく変わる事
がある。
着磁方向の比較例
1.0
S
N
Z
Z Y
4.0
3.0
1.0
X
X
N
S
5.0
5.0
Zgap= 5mm
Hzの分布
Hzの分布
横方向着磁の磁石をうまく使い分けること
ユニークなON/OFF検知が出来る事がある。
磁石変更（選定）時の注意事項
より大きな磁束密度を得たい時には、同体積の磁石の場合、着磁面
の面積が増える方向に変更するほうが有利
1x1x1
2x1x1
1x1x2
2x2x1
4x2x1
2x2x2
パーミンアンス係数
2.865
1.712
8.161
0.890
0.612
2.400
磁石表面から3mmの
位置での磁束密度
3.35
6.38
5.04
12.16
20.58
18.52
磁石サイズ
パーミアンス係数が小さくなる（着磁方向に薄い形状）と、温度変化に
より不可逆の特性変化が起きる事があるので要注意
磁石変更（選定）時の注意事項
• 磁石材料のB-Hカーブとパーミアンス係数か分かれば、磁石の温
度特性（高温での不可逆減磁）の見当がつけられる。
140℃でも不可逆の
減磁なし
80℃で不可逆の
減磁あり
⇒ 使用温度範囲を考慮して、材料、形状を選定（磁石メーカに相談）す
る事が必要。