продукт
Главная >> Применение >> Типовые примеры >>
Поляризованный электромагнит с прецизионными магнитомягкими сплавами
моделирование катушки плунжерного электромагнита, постоянный магнит, расчет тягового усилия электромагнита
Пример подготовил Чижов Андрей, ЗАО ЦеСИС-НИКИРЭТ.
В поляризованных электромагнитах присутствуют два независимых магнитных потока — рабочий и поляризующий. Первый создается рабочей (или управляющей) обмоткой. Поляризующий поток чаще всего создается постоянными магнитами, иногда дополнительными электромагнитами, и используется для обеспечения наличия притягивающей силы при выключенной рабочей обмотке. В целом действие такого магнита зависит как от величины, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке.
Тип задачи
Осесимметричная задача магнитостатического поля.
Геометрия
Все размеры заданы в миллиметрах.
Дано
Магнит: NdFeB марки N35;
Напряжение питания: 15.. 20 В;
Воздушный зазор в электромагните 3.1±0.15 мм;
Материал магнитопровода:
Cплав 27КХ ГОСТ (10160-75)
Cплав 49КФ ГОСТ (10160-75)
Электротехническая сталь 10880 (ГОСТ 11036-75)
Задание
Определить целесообразность применения в поляризованном электромагните прецизионных магнитомягких сплавов 27КХ и 49КФ и электротехнической стали 10880.
Определить минимальный ток, обеспечивающий тяговое усилие электромагнита 10Н и силу удержания якоря при толщине немагнитной вставки между магнитом и магнитопроводом 0,5мм.
Решение
Для определения тяговых усилий электромагнита, необходимо обвести якорь контуром и создать дополнительную метку «Контур», в которой задать относительную магнитную проницаемость воздуха µ =1.
Поскольку силовые линии магнитного поля замкнуты в электромагните, то внешнюю линию А0 можно начертить на незначительном расстоянии от корпуса, обеспечив при этом свободное перемещение якоря на величину его хода (зазора). Для получения результата в интегральном калькуляторе, предварительно необходимо выделить все детали якоря и контур.
Для определения усилий удержания якоря необходимо выключить ток в катушках, задав значение полное число ампер-витков = 0 в обеих катушках.
Так как магнитные параметры магнитов одной марки могут существенно отличаться друг от друга или нет возможности установить магнит с меньшей энергией, то для этого можно ввести в конструкцию между магнитом и магнитопроводом немагнитный материал, увеличением толщины которого, компенсируется «лишняя» энергия магнита.
Кривую тягового усилия определяем с помощью инструмента LabelMover, задав перемещения якоря.
Результаты:
Тяговые усилия электромагнита с магнитопроводом из рассматриваемых материалов при толщине немагнитной вставки между магнитом и магнитопроводом 0,5мм
| Материал | 27КХ | 49КФ | 10880 | Сталь 3 |
|---|---|---|---|---|
| Сила удержания ярма, Н при I = 0 А | -37.64 | -38.01 | -38.05 | -36.88 |
| Тяговая сила электромагнита, Н при I = 3.0 А | 40.40 | 40.37 | 40.33 | 40.18 |
Тяговое усилие электромагнита для магнитопровода из стали 3 и толщине немагнитной вставки между магнитом и магнитопроводом 0.5мм.
| Ток в обмотках электромагнита, А | 1 | 1.5 | 1.85 | 2 | 2.5 | 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Тяговая сила электромагнита в нулевой точке, Н | -11.35 (электромагнит не работает) | 1.47 (электромагнит способен тянуть только свой якорь) | 10.47 | 14.33 | 27.23 | 40.19 |
Настройки параметров материалов электромагнита и расчёт тяговых усилий
Тяговое усилие электромагнита для магнитопровода из стали 3 и толщине немагнитной вставки между магнитом и магнитопроводом 0.5мм.
