Из какой стали изготавливают сердечники электромагнитов или магнитопроводы?
сердечники электромагнитов собирают из пластин электротехнической стали! Каждая пластинка меньше миллиметра, каждая пластинка изолированна от другой. Делается это с той целью, что бы уменьшить токи Фуко (из за этого силовой трансформатор гудит — вибрация плохо скрепленных пластин)
смотря для каких Вам целей это нужно!
Продаётся везде! Можно разобрать электродвигатель не большой, на такой сердечник намотана обмотка возбуждения
Как сделать мощный электромагнит
Как самому собрать надёжный электромагнит из подручных материалов — теория и практика.
Электромагнит – это магнит, который работает (создаёт магнитное поле) только при протекании через катушку электрического тока. Чтобы сделать мощный электромагнит, нужно взять магнитопровод и обмотать его медной проволокой и просто пропустить ток по этой проволоке. Магнитопровод начнет намагничиваться катушкой и начнет притягивать железные предметы. Хотите мощный магнит – поднимайте напряжение и ток, экспериментируйте. А чтобы не мучится и не собирать магнит самому, можно просто достать катушку с магнитного пускателя (они бывают разные, на 220В/380В). Достаете эту катушку и внутрь вставляем кусок любой железяки (например, обычный толстый гвоздь) и включаем в сеть. Вот это будет по-настоящему не плохой магнит. А если у вас нет возможности достать катушку с магнитного пускателя, то сейчас рассмотрим, как сделать электромагнит самому.
Для сборки электромагнита вам понадобятся проволока, источник постоянного тока и сердечник. Теперь берем наш сердечник и мотаем медную проволоку на него (лучше виток витку, а не в навал – увеличится коэффициент полезного действия). Если хотим сделать мощный электро магнит, то мотаем в несколько слоев, т.е. когда намотали первый слой, переходим во второй слой, а потом мотаем третий слой. При намотке учитывайте, что то, что вы намотаете, эта катушка имеет реактивное сопротивление, и при протекании через эту катушку будет проходить меньший ток при большом реактивном сопротивлении. Но тоже учитывайте, нам нужен и важен ток, потому, что мы будем током намагничивать сердечник, который служит в качестве электро магнита. Но большой ток сильно будет нагревать катушку, по которой протекает ток, так что соотнесите эти три понятия: сопротивление катушки, ток и температура.
При намотке провода выберите оптимальную толщину медной проволоки (где-то 0,5 мм). А можете и поэкспериментировать, учитывая, что чем меньше сечение проволоки, тем больше будет реактивное сопротивление и соответственно ток протекать будет меньший. Но если вы будите мотать толстым проводом (примерно 1мм), было бы не плохо, т.к. чем толще проводник, тем сильнее магнитное поле вокруг проводника и плюс ко всему будет протекать больший ток, т.к. реактивное сопротивление будет меньше. Так же ток будет зависеть и от частоты напряжения (если от переменного тока). Так же стоит сказать пару слов о слоях: чем больше слоев, тем больше магнитное поле катушки и тем сильнее будет намагничивать сердечник, т.к. при наложении слоев магнитные поля складываются.
Хорошо, катушку намотали, и сердечник внутрь вставили, теперь можно приступить к подаче напряжения на катушку. Подаем напряжение и начинаем увеличивать его (если у вас блок питания с регулировкой напряжения, то плавно поднимайте напряжение). Следим при этом чтобы наша катушка не грелась. Подбираем напряжение такое, чтобы при работе катушка была слегка теплой или просто теплой – это будет номинальный режим работы, а так же можно будет узнать номинальный ток и напряжение, замерив на катушке и узнать потребляемую мощность электромагнита, перемножив ток и напряжение.
Если вы собираетесь включать от розетки 220 вольт электромагнит, то вначале обязательно измерьте сопротивление катушки. При протекании через катушку тока в 1 Ампер сопротивление катушки должно быть 220 ом. Если 2 Ампера, то 110 Ом. Вот как считаем ТОК=напряжение/сопротивление= 220/110= 2 А.
Все, включили устройство. Попробуйте поднести гвоздик или скрепку – она должна притянуться. Если плохо притягивается или очень плохо держится, то домотайте слоев пять медной проволки: магнитное поле увеличится и сопротивление увеличится, а если сопротивление увеличится, то номинальные данные электро магнита изменятся и нужно будет перенастроить его.
Если хотите увеличить мощность магнита, то возьмите подковообразный сердечник и намотайте провод на две стороны, таким образом получится манит-подкова состоящий из сердечника и 2-ух катушек. Магнитные поля двух катушек сложатся, а значит, магнит в 2 раза будет работать мощнее. Большую роль играет диаметр и состав сердечника. При малом сечении получится слабый электромагнит, хоть если мы и подадим высокое напряжение, а вот если увеличим сечение сердечка, то у нас выйдет не плохой электромагнит. Да если еще сердечник будет из сплава железа и кобальта (этот сплав характеризуется хорошей магнитной проводимостью), то проводимость увеличится и за счет этого сердечник будет лучше намагничиваться полем катушки.
Тема: Магнитопроводы и сердечники электромагнитных устройств
Магнитопровод электротехнического изделия (устройства) – магнитная система электротехнического изделия (устройства) или совокупность нескольких ее частей в виде отдельной конструктивной единицы.
Сердечник электротехнического изделия (устройства) – ферромагнитная деталь, на которой или вокруг которой расположена обмотка электротехнического изделия (устройства).
Магнитный стержень электротехнического изделия (устройства) – сердечник электротехнического изделия (устройства), имеющий форму призмы или цилиндра.
Электротехническое изделие (устройство) – изделие (устройство), предназначенное для производства, преобразования, распределения, передачи и использования электрической энергии или для ограничения возможности ее передачи.
Магнитная цепь – совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны при помощи понятий магнитодвижущей силы, магнитного потока, магнитных потенциалов.
Индуктивная катушка – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности.
Ярмо электротехнического изделия (устройства) – часть магнитной системы электротехнического изделия (устройства), на которой или вокруг которой обмотка не расположена.
Магнитопроводы и сердечники электромагнитных устройств
Сердечник – это изделие из ферромагнитного материала. Совместно с обмотками сердечники широко используются в устройствах промышленной электроники, автоматики, измерительной, вычислительной техники: трансформаторах, дросселях, реакторах, элементах магнитной памяти и т.д.
Основное назначение магнитопровода и сердечника – быть путем, по которому замыкается магнитный поток. Сердечник также является конструктивным элементом, на котором размещается обмотка.
По конструктивному исполнению сердечники (магнитопроводы) делят на три основных типа (рисунок 1):
Броневой магнитопровод получил такое название потому, что железо как броней механически защищает обмотки, расположенные на среднем стержне.
Рисунок 1 Виды сердечников
Все магнитопроводы должны иметь:
высокую магнитную проницаемость;
незначительную коэрцитивную силу;
стабильные магнитные характеристики в рабочем диапазоне температур и во времени;
минимальные потери на гистерезис, рассеивание и вихревые токи;
устойчивость к посторонним механическим воздействиям.
Достоинствами стержневых магнитопроводов являются:
простота технологии намотки;
сравнительно высокая степень симметрии обмоток;
более высокая устойчивость по сравнению с броневыми магнитопроводами в отношении внешних полей и наводок;
малые индуктивности рассеяния и емкости;
меньший расход меди.
Изделия со стержневыми магнитопроводами по сравнению с броневыми (при прочих равных условиях) создают значительно меньшее внешнее поле. Это позволяет располагать их ближе друг к другу, не опасаясь магнитной связи. Высоковольтные электромагнитные устройства предпочтительнее выполнять на сердечниках стержневого типа.
Изделия с тороидальными магнитопроводами обладают следующими преимуществами:
наилучшим использованием материала, обусловленным высокой магнитной проницаемостью;
наибольшей устойчивостью к внешним электромагнитным воздействиям;
возможностью одновременного снижения индуктивности рассеяния и собственной емкости (при чередующихся секциях) с увеличением числа секций;
практически полным отсутствием внешнего поля рассеяния при условии достаточно большого числа чередующихся секций или равномерным распределением обмоток по всей окружности магнитопровода.
К числу основных недостатков тороидальных магнитопроводов относятся:
сложность технологии намотки;
высокая стоимость изготовления электромагнитных сборочных единиц;
существенное снижение магнитной проницаемости при наличии подмагничивающего поля.
Электромагнитные устройства, выполненные на магнитопроводе броневого типа (например, ШЛ), отличаются следующими основными достоинствами:
высокой степенью заполнения окна магнитопровода обмоточным проводом;
частичной защитой обмотки магнитопроводом от механических воздействий;
простотой изготовления (одна катушка).
К недостаткам изделий с броневым магнитопроводом можно отнести:
относительно большие индуктивности рассеяния и значения собственной емкости;
большую чувствительность к внешним электромагнитным воздействиям;
малую степень симметрии обмоток;
относительно большой расход провода (увеличенный диаметр среднего витка).
В зависимости от вида магнитного материала (лист, лента, проволока, полоса, литье, порошок и т.д.), практически определяющего технологию производства, магнитопроводы классифицируются на (Рисунок 2):
пластинчатые (рисунок 2, а, б);
ленточные (рисунок 2, в) ;
прессованные (литые, рисунок 2, а).
Пластинчатые магнитопроводы и сердечники собираются из отдельных пластин встык или внахлест. Сборка определяет взаимную ориентацию пластин и тип исполнения 1 и 2.
Пластины магнитопроводов изготовляются, как правило, методом безотходной штамповки из листовой или ленточной электротехнической стали и других видов электромагнитных материалов, покрытых оксидной пленкой или слоем изоляционного лака для уменьшения потерь на вихревые токи. При штамповке значительно ухудшаются электромагнитные свойства сталей: уменьшается магнитная проницаемость, увеличивается коэрцитивная сила. Для их восстановления применяется предварительный отжиг, вызывающий рекристаллизацию материала.
При сборке встык все пластины составляются вместе и собираются одинаково. Магнитопровод состоит из двух частей, которые соединяются вместе. Это облегчает сборку и разборку трансформатора или другого элемента и позволяет получить воздушные зазоры, необходимые для нормальной работы, например, дросселя низкой частоты. Но при такой сборке требуются достаточно мощные крепежные детали, чтобы обеспечить необходимую механическую прочность всей конструкции.
При сборке внахлест пластины чередуются так, чтобы у соседних пластин разрезы были с разных сторон. При этом уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода, обеспечивается механическая прочность, но увеличивается трудоемкость сборки электромагнитного устройства.
В случае тонкого магнитного материала удобнее и дешевле оказываются «витые сердечники», навиваемые из стальной ленты необходимой толщины. Их часто называют ленточными.
Ленточные магнитопроводы и сердечники применяются в различных электромагнитных устройствах РЭА и АСС промышленного и бытового назначения. Наиболее часто ленточные магнитопроводы применяются в однофазных трансформаторах, дросселях фильтров, дросселях насыщения, многофункциональных электронно-магнитных трансформаторах и в других элементах аппаратуры. Ленточные магнитопроводы стали наиболее распространенной в последнее время конструкцией сердечника для трансформаторов питания. Это объясняется тем, что наборные сердечники неудобны с технологической точки зрения.
При изготовлении разрезных ленточных магнитопроводов разрезание является одной из ответственных операций, отклонение режимов которой может привести к появлению короткозамкнутых витков и потерям на вихревые токи. Разрезание магнитопроводов осуществляется различными способами: фрезерованием, абразивным кругом, электроискровой обработкой.
Ленточная конструкция наряду с лучшим использованием материала дает возможность применять тонкие магнитные материалы. В связи с этим в миниатюрных трансформаторах широкое распространение получили ленточные сердечники с уширенным ярмом, сердечники кабельного типа, сердечники с распределенным зазором (рисунок 3).
Пластинчатые и ленточные магнитопроводы представлены на рисунке 4. Верхний ряд – пластинчатые магнитопроводы: а) стержневой; б)броневой; в) тороидальный (кольцевой). Средний ряд – ленточные магнитопроводы: а) стержневой; б) броневой с горизонтальным разрезом; в) броневой с вертикальным разрезом; г) тороидальный (кольцевой). Нижний ряд — магнитопроводы и сердечники с немагнитным зазором: а) пластинчатый стержневой; б) пластинчатый броневой; в) ленточный броневой; г) ленточный тороидальный (кольцевой).
Прессованные (литые) магнитопроводы и сердечники имеют сложный технологический процесс и носят такое название чисто условно. Область применения изделий из ферритов и магнитодиэлектриков чрезвычайно широка.
Магнитный сердечник и способ его изготовления
Использование: в электротехнике, для устройств автоматики, электроники и т. п. Сущность изобретения: сердечник состоит из отрезка проволоки, имеющего три слоя. Внутренний и внешний слои представляют собой соответственно магнитомягкую и магнитотвердую фазы, а дополнительный слой — фазу, величина коэрцитивной силы которой больше величины коэрцитивной силы магнитомягкой фазы, но меньше величины коэрцитивной силы магнитотвердой фазы. Соотношение свойств этих фаз таково, что в съемной катушке, нанесенной на такой сердечник, можно получать однополярные импульсы напряжения в симметричном перемагничивающем поле напряженностью 30-40 Э, или двухполярные импульсы напряжения повышенной амплитуды, если увеличить симметричное перемагничивающее поле до 50-80 Э. Особенностью способа изготовления такого сердечника является скручивание отрезка проволоки, находящегося над натяжением, усилие которого меньше предела упругости материала проволоки, только в одном направлении до появления на наружной поверхности проволоки признаков пластической деформации. 2 с.п.ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к магнитным элементам, используемым в устройствах автоматики, электроники и вычислительной техники, например бесконтактным переключателям, бесконтактным датчикам первичной информации в запирающих устройствах, счетчикам, кнопкам, для концевиков и т.д.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитное устройство и способ его изготовления.
Указанное магнитное устройство, выполненное в виде однородной по химическому составу магнитной проволоки, имеющей внешнюю и сердцевидную части и обладающей возможностью намагничиваться во внешнем магнитном поле вдоль ее оси и находиться в состоянии совпадения, когда направления намагниченностей внешней и сердцевинной частей совпадают, и в обратном состоянии, когда они противоположны. Причем коэрцитивная сила внешней части больше коэрцитивной силы сердцевинной части. Коэрцитивная сила сердцевинной части такова, что в отсутствии внешнего магнитного поля сохраняется состояние совпадения, причем относительные свойства сердцевинной и внешней частей выбраны так, что переключение устройства из обратного состояния в состояние совпадения посредством перемагничивания сердцевинной части происходит быстрее, чем наоборот.
При перемагничивании устройства асимметрическим полем, имеющим напряженность Н-20 и Н+150 Э, вырабатывается асимметричный импульс. При использовании отрезка проволоки длиной 30 мм и воспринимающей катушки с 925 витками провода на нагрузке 1000 Ом один импульс составляет более 1,5 В и имеет длительность приблизительно 20 мкс при половинной амплитуде, другой — 125 мВ и 60 мкс. При перемагничивании устройства симметричным полем напряженностью Н+150 — -160 Э получаются двуполярные импульсы амплитудой 550 мВ и длительностью приблизительно 40 мкс при половинной амплитуде.
Недостатками известного устройства являются необходимость создания асимметрического и строго заданной напряженности магнитного поля для получения импульса большой амплитуды, причем только одного направления, а также маленькая амплитуда импульсов, возникающих в симметричном перемагничивающем поле, причем очень большой напряженности.
Недостатками способа изготовления магнитного устройства по прототипу является его многооперативность, а также длительный многовариантный процесс скручивания (несколько этапов, многоцикличность, различное натяжение).
Техническим результатом изобретения является создание скачкообразно перемагничивающегося сердечника с импульсными свойствами, обеспечивающими упрощение конструкции и схемотехнических решений изделий, а также упрощение технологии его изготовления.
На фиг.1, 2 представлен характер перемагничивания фаз материала проволоки, из которого выполнено устройство.
В табл.1 и 2 представлены результаты экспериментов, иллюстрирующие примеры конкретной реализации изобретения, и соотношение параметров, где D — диаметр проволоки, мм; Р — нагрузка, кг; — угол скрутки, об/мин; /y— относительное напряжение упругости при растяжении.
В изобретении скачкообразно перемагничивающийся сердечник представляет собой отрезок проволоки однородного химического состава Fe-Co-V сплава длиной 8-30 мм, диаметром 0,2-0,4 мм. В результате специальной обработки у сердечников имеются слои в виде трех магнитных фаз с различными магнитными свойствами.
На фиг.1 показана типичная полная петля гистерезиса сердечника, получаемая в полях напряженностью 250 Э. На петле четко видны различия в характере перемагничивания этих фаз: 1-ая фаза (магнитомягкая) в сердцевине (1), 2-ая фаза для дополнительного (среднего) слоя (2) и 3-я фаза (магнитожесткая) — для внешнего слоя (3).
Форма петли гистерезиса сердечника свидетельствует о том, что величина коэрцитивной силы среднего слоя находится между величинами этой силы внутреннего и внешнего слоев сердечника.
Как видно из фиг.1, скачкообразное перемагничивание имеет фаза 2 материала — проволоки, образующая дополнительный (средний) слой элемента.
На фиг.2 показана частная петля гистерезиса, получаемая в полях, обеспечивающих скачкообразное перемагничивание фазы (2) дополнительного (среднего) слоя только в одну сторону.
В соответствии с этими особенностями петель гистерезиса предлагаемого сердечника, импульсы напряжения, возникающие в считывающей катушке, могут быть двухполярными при перемагничивании по петле фиг.1 в симметричном поле, или однополярным — при перемагничивании по петле фиг.2, также в симметричном поле.
П р и м е р. Сердечник из проволоки однородного железо-кобальт-ванадиевого сплава длиной 30 мм, диаметром 0,3 мм имеет скачкообразный характер двухполярного перемагничивания в симметричном переменном магнитном поле напряженностью 80 Э. Импульсы напряжения, возникающие в съемной катушке, надетой на него и имеющей 925 витков, на сопротивлении нагрузки 1 кОм имеют амплитуду 2 В, длительность 20 мкс на уровне половины амплитуды и не зависят от скорости изменения перемагничивающего поля. В симметричном переменном магнитном поле напряженностью 40 Э в тех же условиях возникают однополярные импульсы напряжения амплитудой 1,5-2,0 В, длительностью 20 мкс.
В изобретении скачкообразно перемагничивающийся сердечник изготавливают следующим образом: Проволоку из железо-кобальт-ванадиевого сплава диаметром 0,2-0,4 мм скручивают в одну сторону на 1-1,5 оборота/мм при одновременном растяжении с усилием 10-20 кг/мм 2 , не превышающим предела упругости материала проволоки (см. табл. 1, 2). При этом обеспечиваются упругое растяжение материала проволоки в дополнительном (среднем) слое и пластическая деформация внешнего слоя элемента.
Полученную заготовку разрезают на отрезки длиной 8-30 мм (сердечники) и в зависимости от требуемых свойств проводят (или не проводят) термо- или термомагнитный отжиг.
Режим изготовления сердечника.
Проволока железо-кобальт-ванадиевого сплава диаметром 0,3 мм подвергается растяжению с усилием 14 кг/мм 2 и одновременному скручиванию в одну сторону один оборот на 1 мм со скоростью 1 об/с.
Нагартованную таким образом проволоку разрезают на сердечники длиной 9 мм. Далее их укладывают на постоянный магнит и помещают в печь. Термомагнитную обработку проводят при 240 о С в течение 2 ч.
1. Магнитный сердечник, выполненный в виде отрезка проволоки из однородного по химическому составу магнитного материала и имеющий внутренний и внешний слои, представляющие собой соответственно магнитомягкую и магнитотвердую фазы материала проволоки, отличающийся тем, что между указанными слоями находится дополнительный слой в виде фазы, величина коэрцитивной силы которой больше величины коэрицитивной силы магнитомягкой фазы, но меньше величины коэрцитивной силы магнитотвердой фазы.
2. Способ изготовления магнитного сердечника, согласно которому в отрезке проволоки из однородного по химическому составу магнитного материала создают слои в виде его различных магнитных фаз путем скручивания отрезка, находящегося под натяжением, отличающийся тем, что натяжение осуществляют с усилием, меньшим предела упругости материала проволоки, а скручивание производят в одном направлении до появления на внешней поверхности проволоки признаков пластической деформации.