ELCUT
Новый подход
к моделированию полей

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.

Геометрия поляризованного электромагнита

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.

  • Видео:
  • Скачать файлы задачи

    Сертификаты ELCUT по ГОСТ, СП, ИСО, СанПиН