Hej,
Jag behöver bygga en stark elektromagnet (solenoid) och tänkte använda mig av en kolv av permanentmagneter samt linda en spole runt ett rör där kolven kan röra sig i. Tanken är att komma upp i en kraft av 500 newton med hjälp av 12 V och därför behövs det ju en hel del ampere.
Jag har klurat ut att fler varv i spolen skapar större magnetfält, men jag har svårt att förstå hur tjock tråd jag skall använda. Målsättningen är att få R=1 ohm så jag kan lasta den med runt 10 A vilket troligtvis blir tillräckligt.
ELFA har en fin PDF angående data på koppartrådar http://www.elfa.se/pdf/55/05516000.pdf vilken säkert är vettig men jag förstår inte riktigt. Kan någon räta ut mina frågetecken och ge mig några saftiga formler att bita i?
/ dlt
Stark elektromagnet
-
JimmyAndersson
- Inlägg: 26571
- Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
- Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
- Kontakt:
Testa veva en 40-50 m koppartråd runt ditt rör... Det står väldigt enkelt exempelvis på wikipedia.org. Det enda man behöver veta är remanensen för din magnet, vilket jag ovan antagit vara NdFeB (1,2 T), andra kräver längre tråd.
Hur grov kabel går inte att säga utan att säga vilken typ av magnet mm. Dessutom har du inte sagt något om hur långt det ska röra sig, eller hur stort det ska vara i allmänhet.
Hur grov kabel går inte att säga utan att säga vilken typ av magnet mm. Dessutom har du inte sagt något om hur långt det ska röra sig, eller hur stort det ska vara i allmänhet.
Tjena, tack för svaret Millox. Kan du skicka en länk till wikipedia där exempel står? Neodynmagneter hade jag tänkt att använda mig av, precis som du säger. Tanken är att den skall röra sig max 10 mm, samt att cylindern skall sticka ut på båda sidor av spolen för att maximera magnetfältet, i övrigt har jag inga designkrav.
Det jag funderar på är hur många ampere man faktiskt kan köra genom en tråd, det borde ju inte spela någon roll hur lång den är, dock diametern. Jag vill ju inte skapa en brödrost, eller riskera att bränna lacken på koppartråden.
Det jag funderar på är hur många ampere man faktiskt kan köra genom en tråd, det borde ju inte spela någon roll hur lång den är, dock diametern. Jag vill ju inte skapa en brödrost, eller riskera att bränna lacken på koppartråden.
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_field
Där står allt man behöver veta.
Räkna med en 3 A / mm2 (jävla windows, hur fan får man till ett upphöjt-till-två-tecken?!) för en koppartåt.
Vad ska du med det till egentligen? Kan vara bra att speca bättre, 500 N är ändå rätt mycket och det kan bli komplicerat att ordna till utan järn mm.
Där står allt man behöver veta.
Räkna med en 3 A / mm2 (jävla windows, hur fan får man till ett upphöjt-till-två-tecken?!) för en koppartåt.
Vad ska du med det till egentligen? Kan vara bra att speca bättre, 500 N är ändå rätt mycket och det kan bli komplicerat att ordna till utan järn mm.
Jag skall styra en ventil som har en stark återgångsfjäder på 250N. Därför dubblar jag det för att få något att börja med. En annan tanke är att göra en magnetventil som jobbar med 250N åt båda hållen, men det är väl inte heller helt enkelt, då måste jag väl göra två stycken efter varandra med motsatt polaritet.
M.v.h.
Daniel
M.v.h.
Daniel
Um, kan du inte kapa av lite av fjädern då så den blir lättare?
Alternativa lösningar är att köra med ett vanligt rc-servo, finns tillräckligt kraftfulla på ebay när du bara behöver den gånglängden.
Annars hade jag tagit en CO-skruvdragare för billiga pengar och en mutter och en bit gängstång. Vrid gängstången i skruvdragaren och fäst muttern i din ventil. Ett kopparrör eller liknande går att limma vid muttern och få bra resultat.
Alternativa lösningar är att köra med ett vanligt rc-servo, finns tillräckligt kraftfulla på ebay när du bara behöver den gånglängden.
Annars hade jag tagit en CO-skruvdragare för billiga pengar och en mutter och en bit gängstång. Vrid gängstången i skruvdragaren och fäst muttern i din ventil. Ett kopparrör eller liknande går att limma vid muttern och få bra resultat.
Um, så du vill designa "lite snabbt" en elektromagnetisk skakare på 1 kW (varför finns det inte stora siffror som det finns stora bokstäver). Det är en 5 p kurs i 4:an på Chalmers E180-program.
Googla på electromagnetic shaker så kanske det kommer upp en färdig lösning. Att göra nått utan laminerad järnkärna, eller med sintrad kärna, är nog hopplöst, och att hitta nån sån kärna färdig är nog ungefär också hopplöst. Hade du berättat det här direkt hade jag sluppit sitta och tänka en massa utan bara berätta direkt vad du ska googla på.
Skriv en exakt kravspec med samtliga dimensioner och cad-ritningar; krav på dynamik och respons; elektriska prestanda och egenskaper hos det kontrollerade systemet samt övrig info som kan tänkas vara av intresse (omgivning, sterilitetskrav, bakgrundsinfo, applikationsbeskrivning mm) så ska jag iaf rimlighetsbedöma det åt dig. Det arbetet du lägger ner på kravspecen får du absolut igen när du ska ut och leta efter en färdig produkt som klarar kraven, och du får tänkt genom exakt vad du är ute efter.
Googla på electromagnetic shaker så kanske det kommer upp en färdig lösning. Att göra nått utan laminerad järnkärna, eller med sintrad kärna, är nog hopplöst, och att hitta nån sån kärna färdig är nog ungefär också hopplöst. Hade du berättat det här direkt hade jag sluppit sitta och tänka en massa utan bara berätta direkt vad du ska googla på.
Skriv en exakt kravspec med samtliga dimensioner och cad-ritningar; krav på dynamik och respons; elektriska prestanda och egenskaper hos det kontrollerade systemet samt övrig info som kan tänkas vara av intresse (omgivning, sterilitetskrav, bakgrundsinfo, applikationsbeskrivning mm) så ska jag iaf rimlighetsbedöma det åt dig. Det arbetet du lägger ner på kravspecen får du absolut igen när du ska ut och leta efter en färdig produkt som klarar kraven, och du får tänkt genom exakt vad du är ute efter.
Kan inte annat än hålla med Millox - ett snabbt rörlig system är tex bashögtalare med väldigt tajta magnetiska slingor och lågresistiva spolar
Om magneten eller spolen är rörlig del är egalt ur dragförmågasynpunkt - men väldigt viktigt när det gäller rörlig massa i fram och återgående rörliga system - det är vikten som är din fiende och käkar upp stor del av din dragkraft om det skall röra sig fram och åter i 200 Hz. Det spelar ingen roll om det avser enkel enstaka manöver som skall vara klar inom 2.5 ms eller om det darrar fram och tillbaka hela tiden. det är av viktskäl som högtalare har fåvarviga spolar och stora magneter, istället för mångvarviga spolar och rörlig magnet.
Med BL-faktor[1] 10 (vilket innebär någon kilo magnet i högtalarsammanhang ) så orkar en sådan dra runt 1 kg per ampere, vilket skulle innebära 50 ampere för dina 50 kg
Skall du klara dig på 10 Ampere så måste du bygga ett system med BL-faktor på 50 och dessutom med 10 mm rörelse - vilket nästan kommer innebär att du måste transportera grejorma på en pall pga. järnkärne och magnetvikten...
En lösning är kanske att skaffa lämplig baselement med lämplig linjär slaglängd av 10 mm att slakta och bygga om - gäller bara att hitta driver med BL-faktor av 50 då typ 15"-18" högtalare kanske ligger på runt 20-30, och då pratar vi om högtalaran med dom FETA magneterna bak
oavsett hur du bygger själv eller köper så blir det ganska mastiga 'klumpar' och med 200 Hz krav så måste den rörliga vikten vara mycket låg i någon 10-tal gram-domän... om inte all dragkraft skall gå åt till just att accelerera och bromsa den rörliga delen vid 200 Hz.
---
Lång slaglängd är det jobbiga då det magnetiska flödet per area minskar snabbt med ökad luftgap och/eller breddade magnetiska polskor för bibehållen BL-värde över hela rörelselängden - annars är det inte så svårt att bygga hållmagnet ala potcore eller EI-kärna med stor hållkraft vid liten ström (typ sådana hållmagneter som håller upp brandörrar eller lyfter hela bilar på skrot) - så länge magnet och ankare är ihopsatta men helt annan sak med 50 kg dragkraft på ankaret med 10 mm luftgapavstånd...
[1]
Klassiska F =BIL, där BL är resulterande 'black boxing' av magnetsystemets alla detaljer i form av area, magnetisk styrka, luftgap, flöde, ledningslängd i magnetfält etc. och man får med känd BL-värde en enkel relation av hur mycket dragkraft man får vid en viss strömstyrka.
BL-faktorn är konstant på tex högtalare (vid små konrörelser) då magnetpolskorna inte ändrar avstånd, medans för tex EI-hållmagnet så ändrar sig BL groteskt mycket med avståndet mellan 'E' och 'I', speciellt sista 1/10-dels mm till helt sluten ferromagnetisk kretslopp utan luftgap. Det är också därför också luftgapet mellan rotor och stator i elmotor hålls till ett minimum i området 1/10-delar av mm då det direkt påverkar motorns vridmoment för en given strömstyrka.
BL-faktorn kallas också ibland för motorkonstanten.
Om magneten eller spolen är rörlig del är egalt ur dragförmågasynpunkt - men väldigt viktigt när det gäller rörlig massa i fram och återgående rörliga system - det är vikten som är din fiende och käkar upp stor del av din dragkraft om det skall röra sig fram och åter i 200 Hz. Det spelar ingen roll om det avser enkel enstaka manöver som skall vara klar inom 2.5 ms eller om det darrar fram och tillbaka hela tiden. det är av viktskäl som högtalare har fåvarviga spolar och stora magneter, istället för mångvarviga spolar och rörlig magnet.
Med BL-faktor[1] 10 (vilket innebär någon kilo magnet i högtalarsammanhang ) så orkar en sådan dra runt 1 kg per ampere, vilket skulle innebära 50 ampere för dina 50 kg
Skall du klara dig på 10 Ampere så måste du bygga ett system med BL-faktor på 50 och dessutom med 10 mm rörelse - vilket nästan kommer innebär att du måste transportera grejorma på en pall pga. järnkärne och magnetvikten...
En lösning är kanske att skaffa lämplig baselement med lämplig linjär slaglängd av 10 mm att slakta och bygga om - gäller bara att hitta driver med BL-faktor av 50 då typ 15"-18" högtalare kanske ligger på runt 20-30, och då pratar vi om högtalaran med dom FETA magneterna bak
oavsett hur du bygger själv eller köper så blir det ganska mastiga 'klumpar' och med 200 Hz krav så måste den rörliga vikten vara mycket låg i någon 10-tal gram-domän... om inte all dragkraft skall gå åt till just att accelerera och bromsa den rörliga delen vid 200 Hz.
---
Lång slaglängd är det jobbiga då det magnetiska flödet per area minskar snabbt med ökad luftgap och/eller breddade magnetiska polskor för bibehållen BL-värde över hela rörelselängden - annars är det inte så svårt att bygga hållmagnet ala potcore eller EI-kärna med stor hållkraft vid liten ström (typ sådana hållmagneter som håller upp brandörrar eller lyfter hela bilar på skrot) - så länge magnet och ankare är ihopsatta men helt annan sak med 50 kg dragkraft på ankaret med 10 mm luftgapavstånd...
[1]
Klassiska F =BIL, där BL är resulterande 'black boxing' av magnetsystemets alla detaljer i form av area, magnetisk styrka, luftgap, flöde, ledningslängd i magnetfält etc. och man får med känd BL-värde en enkel relation av hur mycket dragkraft man får vid en viss strömstyrka.
BL-faktorn är konstant på tex högtalare (vid små konrörelser) då magnetpolskorna inte ändrar avstånd, medans för tex EI-hållmagnet så ändrar sig BL groteskt mycket med avståndet mellan 'E' och 'I', speciellt sista 1/10-dels mm till helt sluten ferromagnetisk kretslopp utan luftgap. Det är också därför också luftgapet mellan rotor och stator i elmotor hålls till ett minimum i området 1/10-delar av mm då det direkt påverkar motorns vridmoment för en given strömstyrka.
BL-faktorn kallas också ibland för motorkonstanten.
Bra och uttömmande svar, xxargs. Jag inser att jag har ett svårt problem framför mig. Mina andra alternativ är hydraulik och pneumatik, men jag misstänker att jag får andra problem med det. Har klurat en del de senaste dagarna och insett att mina 12V inte kommer lösa problemet. Tänker därför gå upp i spänning till några hundra volt så att amperen går ner och inte bränner upp allting.
Att bygga 500 newton magnet enligt din beskrivning bli ganska dyrt, tyvärr, såvida inte kraften skall vara väldigt kortvarig.
Om du använder en FeNeB magnet som väger ca 10g och kostar 25 kr kan man få en eller två N vid en konstuktion a la bashögtalare så för 500N behöver man nog sisådär ett kilo FeNeB till ett kostnad på åtskilliga tusen kronor.
För stora apparater är det bättre att magnetisera med ström. Den erfoderliga effekten minskar med apparatens storlek.
Tillämpliga formler:
Kraft:
F[Newton] = BIL, [ Tesla, Ampere, Meter ]
Magnetisering:
Flödestäthet [Tesla] = u0*I/L [4pi e-7, Ampere, Meter], där L är luftgapets längd och I är strömmen gånger antalet varv. Järnets permeabilitet kan nästan antas vara oändlig, men mättning inträder vid ca 2 T.
Exempel: En mm luftgap och en ström på 1000 Ampere ger ca 1.2 Tesla.
Givetvis måste järnets form vara sådant att fältet inte kan läcka alltför mycket, vilket i praktiken är ett problem. Tänk på en boll. En boll har optimal form.
Koppartåden blir varm och måste kylas. Det behövs en kraftig fläkt eller vattenkylning för kontinuerlig drift.
Om du har tjock eller tunn tråd har ingen betydese för effektbehovet, men påverkar givetvis relationen spänning/ström.
Som xxargs påpekar så är det mycket lättare att bygga en hållmagnet med kort slaglängd.
En hållmagnet som "lyfter" 50 Kg är inget som helst problem bara polarean är mer än 4 kvadratcentimeter.
Om du använder en FeNeB magnet som väger ca 10g och kostar 25 kr kan man få en eller två N vid en konstuktion a la bashögtalare så för 500N behöver man nog sisådär ett kilo FeNeB till ett kostnad på åtskilliga tusen kronor.
För stora apparater är det bättre att magnetisera med ström. Den erfoderliga effekten minskar med apparatens storlek.
Tillämpliga formler:
Kraft:
F[Newton] = BIL, [ Tesla, Ampere, Meter ]
Magnetisering:
Flödestäthet [Tesla] = u0*I/L [4pi e-7, Ampere, Meter], där L är luftgapets längd och I är strömmen gånger antalet varv. Järnets permeabilitet kan nästan antas vara oändlig, men mättning inträder vid ca 2 T.
Exempel: En mm luftgap och en ström på 1000 Ampere ger ca 1.2 Tesla.
Givetvis måste järnets form vara sådant att fältet inte kan läcka alltför mycket, vilket i praktiken är ett problem. Tänk på en boll. En boll har optimal form.
Koppartåden blir varm och måste kylas. Det behövs en kraftig fläkt eller vattenkylning för kontinuerlig drift.
Om du har tjock eller tunn tråd har ingen betydese för effektbehovet, men påverkar givetvis relationen spänning/ström.
Som xxargs påpekar så är det mycket lättare att bygga en hållmagnet med kort slaglängd.
En hållmagnet som "lyfter" 50 Kg är inget som helst problem bara polarean är mer än 4 kvadratcentimeter.
Komplettering till mitt tidigare inlägg.
Om man kan få till en effektiv vattenkylning, så att spolen badar i strömmande vatten, så kan man gå upp med strömtätheten till 50 eller 100 A/mm2.
Det betyder att en "500N bashögtalare" kanske inte behöver mer än 50 eller 100g FeNeB.
Å andra sidan krävs en hög effekt, ca 500 W. Vid 12V alltså bortåt 50A.
Mer FeNeB, mindre ström.
Om man kan få till en effektiv vattenkylning, så att spolen badar i strömmande vatten, så kan man gå upp med strömtätheten till 50 eller 100 A/mm2.
Det betyder att en "500N bashögtalare" kanske inte behöver mer än 50 eller 100g FeNeB.
Å andra sidan krävs en hög effekt, ca 500 W. Vid 12V alltså bortåt 50A.
Mer FeNeB, mindre ström.
