Статьи

Статьи » Прецизионные магнитомягкие сплавы

Влияние материала вставок якоря на тяговые усилия двухпозиционного поляризованного электромагнита

Наиболее часто применяемые сплавы: 79НМ, 80НХС, 49К2ФА, 49КФ, 16Х в производстве магнитопроводов. Рассмотрены вопросы связанные с применяемостью этих сплавов, их химическим составом, классификация, а так же высокотемпературный отжиг и измерение основных магнитных параметров.

Аннотация

Повышение технических характеристик изделий, имеющих в своем составе детали из электротехнических сталей и прецизионных магнитомягких сплавов, опирается на современные средства моделирования их работы. С достаточной точностью это возможно проводить в среде моделирования Elcut 6.3 Профессиональный, который позволяет выполнять расчеты электрических машин, работающих в постоянных и переменных магнитных полях. Моделирование работы поляризованного электромагнита (ЭМП) с пассивным удержанием штока основано на аналитических данных, полученных при решении осесимметричной задачи магнитостатики в среде Elcut 6.3 Профессиональный, что позволяет установить влияние материала вставок якоря из прецизионных магнитомягких сплавов 27КХ ГОСТ 10160-75 и 49КФ ГОСТ 10160-75 и электротехнической стали 10880 ГОСТ 11036-75 на изменение тяговых усилий и энергопотребление ЭМП.


Рассмотрим конструкцию поляризованного электромагнита. Внутри корпуса 1, находятся две катушки 2, намотанные на каркас 3 и разделенные между собой металлическим кольцом 4. С двух сторон катушки прижимаются фланцами 5. Поскольку корпус, кольцо и фланцы являются частью магнитной системы ЭМП, то они изготавливаются из ферромагнитного металла. Внутри катушек находится якорь, состоящий из штока 6, двух магнитопроводов 7, магнита 8, немагнитных вставок 9 и демпферов 10.

 

Рисунок 1. Поляризованный электромагнит

Работа поляризованного электромагнита заключается в следующем: В отсутствии напряжения на обмотках катушек, якорь находится в крайнем фиксированном положении за счет силы притяжения, создаваемой поляризованным полем магнита NdFeB. При подаче импульса напряжения на обмотки, происходит перемещение якоря из одного крайнего положения в другое под действием созданного катушками магнитного поля, сила которого превышает силу поля поляризации. Так как магнитные параметры магнитов одной марки незначительно отличаются друг от друга, а также в случае, когда нет возможности установить магнит с заданным энергетическим произведением, в конструкцию между магнитом и магнитопроводом установлена вставка из немагнитного материала. Увеличение толщины вставки позволяет увеличить магнитное сопротивление и тем самым уменьшить магнитный поток в воздушном зазоре и в магнитопроводе, что уменьшит силу притяжения якоря. И наоборот, уменьшение толщины вставки приводит к снижению магнитного сопротивления и увеличивается сила притяжения якоря.

Моделирование магнитных материалов в программе ЭЛКАТ осуществляется заданием по точкам основной кривой намагничивания и кривой размагничивания или заданием значениями магнитной проницаемости материалов из магнитомягких сплавов и электротехнических сталей и значениями коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции магнитотвердых материалов. Для определения целесообразности применения в поляризованном электромагните прецизионных магнитомягких сплавов 27КХ и 49КФ ГОСТ 10160-75, а также электротехнической стали 10880 ГОСТ 11036-75 опишем свойста деталей из этих материалов через задание измеренных значений основной кривой намагничивания.

 

Рисунок 2. Основные кривые намагничивания электротехнической стали 10880 ГОСТ 11036-75, стали 3 и прецизионных магнитомягких сплавов 27КХ и 49КФ ГОСТ 10160-75

Для определения целесообразности применения в поляризованном электромагните прецизионных магнитомягких сплавов 27КХ и 49КФ ГОСТ 10160-75, а также электротехнической стали 10880 ГОСТ 11036-75 опишем свойста деталей из этих материалов через задание измеренных значений основной кривой намагничивания.

 

Рисунок 3. Кривая размагничивания высококоэрцитивного магнита Nd2Fe14B отечественного производства

Моделирование усилия удержания якоря осуществляется при выключенном токе в катушках, для этого задается значение полное число ампер-витков = 0 в обеих катушках.

 

Зависимость тягового усилия Fэ от тока I (материал – сталь 3, t=0.5мм)

 

Рисунок 4. Зависимость тяговых усилий Fэ поляризованного электромагнита от положения якоря при токе срабатывания I

 


© Magnetlab.ru - Лаборатория магнитных материалов и измерений 2019 г. При использовании материалов, ссылка на сайт обязательна
Назад