Einführung in die Verriegelungsmagnet-Engineering-Lösung
Ein bistabiler Verriegelungssolenoid ist ein elektromechanischer Aktor, der in zwei mechanischen Zuständen arbeitet und seinen Zustand ohne Energieaufnahme beibehält. Aufgrund dieser Eigenschaften findet dieser Solenoidtyp breite Anwendung in energieeffizienten, kompakten Linearantrieben und anderen Positionierhaltern.
Gleichstrom-Magnetspulen benötigen eine kontinuierliche Stromzufuhr, um die betätigte Position zu halten. Im Gegensatz dazu funktionieren bistabile Magnetspulen üblicherweise durch magnetische Verriegelung der Aktuatorposition nach dem Ende des elektrischen Impulses.
Das zweite elektrische Signal versetzt den Aktor in den anderen Zustand.
Dieses Prinzip bietet zahlreiche Vorteile bei batteriebetriebenen Geräten, Zutrittskontrollsystemen, elektronischen Schlössern, industrieller Automatisierung, medizinischen Geräten, Messgeräten, Sicherheitsvorrichtungen und in vielen anderen Anwendungen, die nur in Momenten der Zustandsänderung eine Stromversorgung benötigen.
Eine technische Lösung für bistabile Verriegelungssolenoiden berücksichtigt Kraftparameter, magnetische Halteleistung, Impulsenergie, Spulendesign, mechanische Belastung, Temperatur, Toleranz, Lebensdauer, Steuerelektronik und Betriebsumgebung. Der folgende Leitfaden beschreibt all diese Punkte.
1. Was ist ein bistabiler Verriegelungssolenoid und wie funktioniert er?
Ein Solenoid dient dazu, elektrische Energie linear in mechanische Energie umzuwandeln.
Durch den durch die Spule fließenden Strom wird ein Magnetfeld erzeugt, das mit dem magnetischen Kreis interagiert und eine Kraft auf den beweglichen Aktor (Anker oder Kolben) ausübt.
Bei einem herkömmlichen Federrückstellmagneten bewirkt das Abschalten der elektrischen Energie, dass die Feder oder eine externe Last den Kolben in seine Ausgangsposition zurückbringt.
Ein bistabiler Verriegelungssolenoid funktioniert jedoch in die entgegengesetzte Richtung.
Es zeigt zwei stabile mechanische Zustände. Sobald der Aktor einen Zustand erreicht hat, hilft das Magnetsystem dabei, diesen Zustand ohne kontinuierlichen Spulenstrom aufrechtzuerhalten.
Das zweite elektrische Signal, das vom Steuerungssystem gesendet wird, ändert den Zustand des Aktuators. Häufig bedeutet dies, die Polarität der Spule entsprechend der Auslegung des Magnetkreises zu ändern.
Das bedeutet, dass der größte Teil der Energie für Positionsänderungen aufgewendet wird.
Und dies ist für den bistabilen Betrieb sehr vorteilhaft, da sich das Gerät die meiste Zeit in einem Zustand befindet und seine Position nur selten ändert.
2. Die Unterschiede zwischen den einfache Verriegelung vs bistabile Verriegelungsmagnete
Ingenieure sollten den Unterschied zwischen bistabilem und monostabilem Betrieb kennen.
Ein monostabiler Solenoid weist nur eine primäre stabile Position auf. Sobald die elektromagnetische Kraft nachlässt, bringt die Federkraft oder eine andere mechanische Kraft den Aktor in diese Position zurück.
Bei einem bistabilen Aktor gibt es zwei stabile Positionen.
Betrachten wir als Beispiel ein elektronisches Schließsystem.
Der erste elektrische Impuls bewegt den Verriegelungsstift in seine Verriegelungsposition. Danach bleibt der Stift auch nach Ende des elektrischen Impulses in dieser Position.
Ein umgekehrter elektrischer Impuls schaltet den Betätigungsmechanismus in die entriegelte Position, die auch nach Ende des elektrischen Impulses beibehalten wird.
Für keine der beiden Positionen ist eine kontinuierliche Stromversorgung erforderlich.
Das ist einer der Gründe, warum bistabile Verriegelungssolenoiden in Geräten mit geringem Stromverbrauch nützlich sind.
Allerdings sollten Konstrukteure bedenken, dass der Aktor seine Position auch bei Stromausfall beibehält.
3. Bestimmung des erforderlichen Hubs
Ein Hub ist der gesamte geradlinige Weg von einer stabilen Position zur anderen.
Für typische AP können einige Millimeter Hub ausreichen, manche Mechanismen benötigen jedoch längere Hübe.
Ingenieure sollten keine unnötigen Reisen anordnen.
Zunehmende Auswirkungen von Schlaganfällen:
Verfügbare Kräfte
Wirkungsgrad des Magnetkreises
Magnetventilabmessungen
Kolbengewicht
Reaktionszeit
Erforderliche elektrische Leistung
Wenn ein Schloss einen Hub von 4 mm benötigt, erhöht die Konstruktion eines längeren Hubs unnötigerweise die Größe oder Effizienz des Magneten.
Bei der Konstruktion eines bistabilen Verriegelungssolenoids sollten die Ingenieure den gesamten mechanischen Mechanismus kennen und den minimalen Hubwert mit den entsprechenden Toleranzen bestimmen.
4. Auswertung der bistabilen Verriegelungsmagnetkraft über den Hub
Ein Magnetventil zeigt üblicherweise keine konstante Kraft während des gesamten Hubs.
Die verfügbare elektromagnetische Kraft hängt von der Position des Kolbens und des magnetischen Luftspalts ab.
Dies kann in jedem Fall dazu führen, dass die Kraftangabe irreführend ist.
Angenommen, die Anwendung erfordert Folgendes:
Hub – 6 mm
Anlaufkraft – 8 N
Zwischenkraft – 12 N
Endkraft – 20 N
In einem solchen Fall, wenn der Magnet nur am Ende des Hubs 20 N liefern kann, aber nicht die zum Anfahren benötigten 8 N, kann er nicht richtig funktionieren.
Daher sollten Ingenieure, wann immer möglich, das Kraft-/Hubdiagramm überprüfen.
Die mechanische Belastung sollte außerdem Folgendes umfassen:
Federkraft
Reibung.
Schwerkraft
Widerstand der Verbindung
versiegeln
mechanische Toleranz
beschleunigend
Kontaminationseffekte
Der ausgewählte bistabile Verriegelungsmagnet sollte in der Lage sein, im gesamten Arbeitsbereich genügend Kraft aufzubringen, nicht nur an einem bestimmten Punkt.
5. Verständnis der magnetischen Haltekraft
Die Betätigungskraft ist nicht gleich der Haltekraft.
Die Betätigungskraft bewegt den Kolben. Die Haltekraft sorgt jedoch dafür, dass die gewünschte Position nach dem Ende des elektrischen Impulses beibehalten wird.
Bei bistabilen Konstruktionen ist das Halteverhalten wahrscheinlich der wichtigste technische Parameter.
Der zum Halten erforderliche Kraftaufwand hängt von der Anwendung ab.
Ein kleiner interner Schaltmechanismus benötigt relativ wenig Haltekraft. Ein schweres Schloss oder ein industrieller Mechanismus hingegen erfordert deutlich mehr.
Ingenieure sollten wissen, ob äußere Lasten, Vibrationen, Stöße, Federn oder mechanische Toleranzen die magnetische Haltekraft überwinden können.
Daher sollte der Magnetkreis des bistabilen Verriegelungssolenoids so ausgelegt sein, dass sowohl die Bewegung als auch die Positionserhaltung berücksichtigt werden.
Dies gilt insbesondere für Sicherheits- oder Schutzprodukte, da die Leistungsvalidierung stets am gesamten Mechanismus durchgeführt werden sollte.
6. Wahl der Betriebsspannung
Übliche Gleichstrom-Betriebsspannungen sind beispielsweise:
3 VDC
5 VDC
6 VDC
9 VDC
12 VDC
24 VDC
Es sind auch andere Spulenspannungen erhältlich.
Die Wahl der Spannung sollte mit der elektrischen Architektur des Produkts abgestimmt sein.
Die Spannung allein ist jedoch kein Kriterium für die Auswahl eines Magnetventils durch Ingenieure.
Wichtige elektrische Parameter sind
Spannung – der Spule zugeführtes Potenzial
Der Spulenwiderstand bestimmt zusammen mit der angelegten Spannung das Stromverhalten.
beeinflusst die elektromagnetische Kraft und den Stromverbrauch
Impulslänge – definiert, wie lange die Spule während der Betätigung erregt wird.
Energie pro Impuls – bestätigt, dass genügend mechanische Arbeit vorhanden ist, um den Übergang zu ermöglichen
Strom- und Impulsenergie sind insbesondere in batteriebetriebenen Systemen von Bedeutung.
7. Optimierung der Impulslänge des bistabilen Verriegelungssolenoids
Einer der wichtigsten technischen Vorteile dieser bistabilen Konstruktion ist, dass die Spule keine kontinuierliche Stromversorgung benötigt, um in einem stabilen Zustand zu bleiben.
Alternativ kann man auch kurze Impulse verwenden, um die Position des Aktuators zu ändern.
Eine Anwendung kann beispielsweise mit Folgendem arbeiten:
Spannung – 12 V Gleichstrom
Impulslänge – 100 ms
Betriebshäufigkeit – 20 Mal pro Tag
Für andere Anwendungen ist eine Impulslänge von 300 ms aufgrund höherer mechanischer Belastung oder längerer Hübe erforderlich.
Die Impulslänge hängt von der Spule, dem Magnetkreis, der mechanischen Last, dem Hub, der Spannung und dem verfügbaren Strom ab.
Ist der Impuls zu kurz, kann es sein, dass der bistabile Verriegelungssolenoid seine Bewegung nicht vollständig ausführt.
Ein längerer Impuls hingegen verschwendet Energie und verursacht übermäßige Hitze.
Bei der Prototypenprüfung sollte eine zuverlässige Impulslänge unter ungünstigsten Bedingungen ermittelt werden, nicht nur ein minimaler Arbeitsimpuls an einem einzelnen Exemplar.
8. Achten Sie auf Verpolung und Treiberelektronik.
Viele bistabile Magnetspulen ändern ihren Zustand durch Umkehrung der Polarität des Stroms durch die Spule.
Das bedeutet, dass die Ansteuerelektronik die Polarität steuern können sollte.
Je nach Produktarchitektur sollten die Ingenieure eine H-Brücke oder eine ähnliche Schaltschaltung verwenden.
Die Auslegung der Antriebselektronik sollte auf Folgendem basieren:
Spulenspannung
Maximalstrom
Impulslänge
Schaltfrequenz
induktiver Prozess
Schutzbedürfnisse
verfügbare Batterie oder Stromversorgung
Besonderes Augenmerk sollte auf induktive Lasten gelegt werden, wenn der Strom abgeschaltet ist.
Ein bistabiler Verriegelungsmagnet und seine Ansteuerelektronik sollten als ein System und nicht als separate Elemente entwickelt werden.
Bei niedrigem Batteriestand oder extrem niedrigen Spannungsbedingungen kann der mechanische Betrieb unzuverlässig sein, wenn die elektrische Antriebselektronik nicht genügend Strom liefern kann.
9. Bewertung des Leistungs- und Energiebedarfs
Bei Anwendungen mit geringem Stromverbrauch ist der Momentanstrom nicht das einzige aussagekräftige Kriterium; Ingenieure sollten auch den Energieverbrauch pro Vorgang berücksichtigen.
Ein bistabiler Aktor kann während einer kurzen Zeitspanne einen relativ hohen Strom verbrauchen, verbraucht aber aufgrund des fehlenden Haltestroms insgesamt nur wenig Energie pro Tag.
Das bedeutet, dass es attraktiv ist für:
Intelligente Türschlösser (batteriebetrieben)
IoT-Geräte
Tragbare Ausrüstung
Elektronische Schließfächer:
Fernbedienungssysteme
Intelligente Stromzähler
Automatisierungen, die den Energiebedarf berücksichtigen
Bei der Auswahl eines bistabilen Verriegelungsmagneten sollten Ingenieure den gesamten täglichen Energieverbrauch, einschließlich der typischen Impulslänge und der Anzahl der Betätigungen, abschätzen.
Darüber hinaus sollten Ingenieure die maximale Batteriespannung und den Innenwiderstand überprüfen. Eine neue Batterie kann gegen Ende ihrer Lebensdauer veränderte Spannungseigenschaften aufweisen.
10. Überprüfen Sie die thermische Leistung des bistabilen Verriegelungsmagneten.
Mit bistabilen Magnetspulen lassen sich die gewünschten thermischen Vorteile erzielen, da diese nur für einen kurzen Zeitraum mit Strom versorgt werden.
Kurze Impulse bedeuten nicht zwangsläufig, dass die Temperatur immer vernachlässigt werden kann.
Die Temperatur wird dann zum Problem, wenn:
Die Impulsdauer ist zu lang.
Die Betriebsfrequenz ist hoch.
Die Spannung überschreitet den Auslegungswert.
Die Umgebungstemperatur ist hoch.
Das Gehäuse des Aktuators ist
Eingeschränkte Kühlung
Der Widerstand der Spulen ist temperaturabhängig.
Daher ist es wichtig, den Aktor bei der höchsten Betriebsfrequenz und Umgebungstemperatur zu testen.
Ein korrekt konstruierter bistabiler Verriegelungsmagnet sollte in jedem Temperaturbereich die erforderliche Betätigungskraft liefern.
11. Reaktionszeit beachten
Schnelle Zustandsänderungen sind manchmal erforderlich, in manchen Fällen sind aber auch langsame Reaktionszeiten und ein leiser Betrieb notwendig.
Die Reaktionszeit kann von folgenden Faktoren abhängen:
Hublänge
Kolbengewicht.
Versorgungsspannung
Eigenschaften der Spulen
Mechanische Beanspruchung
Federspannung (Federkraft)
Reibung (n)
Haltekraft der Magnete
Treiberdesign
Zusätzliche elektrische Energie kann in manchen Situationen hilfreich sein, andererseits kann sie jedoch Stöße, Lärm und Wärmeentwicklung verstärken.
Daher besteht Bedarf an technischer Optimierung.
Wenn es auf höchste Präzision ankommt, sollten sowohl die elektrische als auch die mechanische Zeitmessung durchgeführt werden.
12. Auslegung des bistabilen Verriegelungssolenoids für lange Lebensdauer
Ein Aktor, der 100 Laborzyklen durchlaufen hat, ist nicht unbedingt für die Massenproduktion geeignet.
Es gibt Anwendungen, bei denen die Anzahl der Zyklen Hunderttausende oder sogar Millionen betragen kann.
Der Verschleiß kann an folgenden Stellen auftreten:
Führung des Kolbens
Mechanische Anschläge
Wellen.
Federn
Links
Kontaktflächen
Seitliches Beladen kann zu schwerwiegenden Problemen führen.
Ein bistabiler Verriegelungssolenoid ist normalerweise für axiale Linearbewegungen ausgelegt.
Wenn der Mechanismus des Kunden eine hohe Seitenkraft auf den Kolben ausübt, können die Auswirkungen von Reibung und Verschleiß erheblich zunehmen.
Daher ist eine korrekte mechanische Ausrichtung unerlässlich.
Der Lebensdauertest sollte, soweit möglich, unter den gleichen Bedingungen hinsichtlich Hub, Last, Spannung, Impulsdauer, Frequenz, Temperatur und Montage wie beim Endprodukt durchgeführt werden.
13. Lärm- und mechanische Stoßdämpfung
Durch die Betätigung des Magnetventils kann es zu hörbaren Klickgeräuschen kommen, da der Kolben am Ende des Hubs mit den Anschlägen in Kontakt kommt.
Bei Industrieanlagen mag das akzeptabel sein, nicht aber bei Medizinprodukten, Smart-Home-Produkten, Bürogeräten oder Premium-Zutrittskontrollsystemen.
Die Lärmquellen können sein:
Kolbeneffekt
Stoppwirkung (mechanisch)
Übermaß
Resonanz des Gehäuses
Verknüpfungseffekt
Hochgeschwindigkeitsumschaltung
Um Geräusche zu minimieren, kann es erforderlich sein, eine mechanische Dämpfung einzusetzen, die Spaltmaße zu optimieren, die Kolbengeschwindigkeit zu ändern, die Anschläge zu ändern oder eine Impulssteuerung anzuwenden.
Die Dämpfung sollte jedoch die Fähigkeit des bistabilen Verriegelungssolenoids, die Endposition zu erreichen, nicht beeinträchtigen.
Es besteht also ein Zielkonflikt zwischen Geräuschminimierung und Kraft, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit.
14. Umgebungsbedingungen und Temperaturüberlegungen
Das Betriebsumfeld sollte frühzeitig definiert werden.
Die wichtigen Bedingungen könnten sein:
Niedrigste Temperatur
Höchste Temperatur
Luftfeuchtigkeit
Staub.
Luftfeuchtigkeit
Vibrationen.
Mechanischer Stoß und/oder
Oktober 2023
Schadstoffe
Niedrige Temperaturen können die Eigenschaften von Schmierstoffen und die mechanische Reibung beeinflussen.
Hohe Temperaturen können den Spulenwiderstand und die magnetische Leistung beeinträchtigen.
Staub und Verunreinigungen können die Kolbenbewegung einschränken.
Die vollständige Einhausung bietet einen Großteil des Umweltschutzes bei Außenanwendungen.
Allerdings muss der bistabile Verriegelungssolenoid unter Bedingungen getestet werden, die dem Endprodukt entsprechen.
15. Kundenspezifische vs. standardmäßige bistabile Verriegelungsmagnete
Ein Standardaktuator ist oft der beste Ausgangspunkt, da er den Entwicklungsaufwand, die Werkzeugkosten und die Vorlaufzeit für Prototypen reduzieren kann.
Dennoch kann bei OEM-Anwendungen eine Anpassung erforderlich sein.
Zu den typischen Anpassungsparametern gehören:
Stromspannung
Widerstand der Spule
Strokes
Aktivierungskraft
Haltekraft
Geometrie des Kolbens
Schaftlänge
Gesamtabmessungen
Entlassen
Frühling
Leitungsdrähte
Steckverbinder
16. Anpassungen sollten nur aus klaren technischen Gründen vorgenommen werden.
Wenn beispielsweise der standardmäßige bistabile Verriegelungssolenoid alle Anforderungen erfüllt, außer der Kolbenlänge, dann kann der Austausch des Kolbens wirtschaftlicher sein als die Neukonstruktion der Magnetstruktur.
Eine frühzeitige Zusammenarbeit mit dem Kunden kann zu einer effizienteren Lösung führen.
- Validierung des Designs vor der Serienproduktion
Die technische Validierung sollte mehr als ein einfacher Funktionstest sein.
Je nach Anwendung können die Ingenieure Folgendes testen:
Krafttest: Messen Sie die Kraft an bestimmten Punkten des Hubs.
Haltekraftprüfung: Überprüfen Sie die Stabilität in beiden Zuständen.
Spannungsprüfung: Prüfung bei der niedrigsten, der nominalen und der höchsten zu erwartenden Spannung.
Impulstest: Überprüfen Sie die Funktion über den vorgesehenen Impulsbereich.
Temperaturtest: Leistungsprüfung unter extremen Umweltbedingungen.
Lebensdauertest: Simulation eines Langzeitbetriebs.
Vibrations- und Schocktests: Sie sind für mobile und industrielle Geräte unerlässlich.
Geräuschprüfung: Sie ist für geräuschempfindliche Produkte erforderlich.
Anwendungstest: Testen Sie den Aktor im Endprodukt.
Ein sehr wichtiger Aspekt ist die Prüfung des bistabilen Verriegelungssolenoids in Verbindung mit dem Mechanismus des Kunden, da sich der Aktor nach der Installation möglicherweise anders verhält.
17. Bistabiles Verriegelungsmagnetventil – Wichtige Parameter in der technischen Angebotsanfrage
Bei der Bestellung eines neuen oder kundenspezifischen Magnetventils müssen ausreichend technische Daten bereitgestellt werden, um eine aussagekräftige Bewertung zu ermöglichen.
Nützliche Spezifikationen können Folgendes umfassen:
Anwendung: Elektronisches Schloss
Magnetspulentyp: Bistabile Verriegelung
Spannung: 12 VDC.
Maximal verfügbarer Strom: 1.2 A
Hub: 5 mm
Startkraft: 8 N
Erforderliche Griffkraft: 20 N
Impulslänge: 150-250 ms
Maximale Frequenz: 10 Zyklen pro Minute
Erwartete Lebensdauer: 500,000 Zyklen
Betriebstemperaturbereich: -20 °C ~ 60 °C
Maximale Größe: 35 x 25 x 20 mm
Anforderungen an geringe Geräuschentwicklung
Jährliche Menge: 100,000 Stück
Eine effizientere Konstruktion kann durch die Bereitstellung von CAD-Dateien, Mechanismuszeichnungen, Fotos und Lastinformationen erreicht werden.
Checkliste für die Auswahl von Ingenieuren
Bevor Sie den Entwurf genehmigen, stellen Sie bitte Folgendes sicher:
Der Bedarf an Schlaganfallbehandlungen ist klar definiert.
Für den Arbeitshub ist genügend Kraft vorhanden.
– Die Haltekraft ist in beiden erforderlichen Zuständen ausreichend.
Die Spannung ist mit dem elektronischen System kompatibel.
Der Treiber ist in der Lage, den Spitzenstrom aufzunehmen.
Pulsieren ist der sicherste Weg, sich zu bewegen.
Die Polaritätssteuerung ist korrekt implementiert.
Der Zustand bei niedrigem Batteriestand wird geprüft.
Die Wärmeleistung ist gut.
Die Reaktionszeit erfüllt die Systemanforderungen.
Die mechanische Ausrichtung verhindert eine Überlastung durch seitliche Belastung.
Die Umweltbedingungen werden berücksichtigt.
Lärm ist akzeptabel.
Die Betriebsdauer ist nachgewiesen.
Die Fertigungstoleranz wird berücksichtigt.
Die gesamte Baugruppe wird getestet.
18. Zusammenfassung
Ein bistabiler Verriegelungssolenoid ist eine energieeffiziente Lösung für Anwendungen, die zwei stabile mechanische Positionen und eine geringe Haltekraft erfordern.
Der grundlegende technische Vorteil des bistabilen Solenoids ist einfach: Elektrische Energie wird hauptsächlich zum Ändern des Zustands verwendet, nicht zum Aufrechterhalten desselben.
Für eine erfolgreiche Implementierung des Aktuators ist jedoch weit mehr erforderlich als nur die Auswahl der richtigen Spannung.
Die Ingenieure sollten die Kraft während des gesamten Hubs, die Haltekraft, die Impulsenergie, die Polaritätssteuerung, die Treiberelektronik, die Temperatur, die mechanische Belastung, die Reaktionszeit, die Umgebungsbedingungen und die Lebensdauer bewerten.
Darüber hinaus müssen der Aktor und der Mechanismus des Kunden als ein elektromechanisches System betrachtet werden.
Für OEM-Anwendungen ist es notwendig, Prototypentests unter realistischen Bedingungen durchzuführen.
Die Ingenieure sollten die minimale und maximale Spannung, extreme Temperaturen, mechanische Belastung, Fertigungstoleranzen und die zu erwartende Betriebsfrequenz testen.
Bei sachgemäßer Konstruktion und Validierung bietet die bistabile Technologie eine zuverlässige lineare Betätigung bei reduziertem Stromverbrauch und Energiemanagement.
19: Häufig gestellte Fragen zur bistabilen Verriegelung
Lösungen für Magnetventile
1. Was ist ein bistabiler Verriegelungssolenoid?
Ein bistabiler Verriegelungssolenoid ist ein elektromagnetischer Aktor, der zwei stabile Zustände aufweist.
Es kann die gewählte Position auch nach dem Ende des elektrischen Impulses beibehalten, wodurch die Notwendigkeit eines kontinuierlichen Haltestroms reduziert oder ganz beseitigt wird.
2. Wie funktioniert ein bistabiler Verriegelungssolenoid?
Der Anker bzw. Kolben wird durch das Magnetfeld bewegt, das durch den durch die Spule fließenden elektrischen Strom erzeugt wird.
Durch die magnetische Verriegelung wird die gewählte Position auch nach dem Abschalten der Stromzufuhr beibehalten.
Der Aktor kann durch einen elektrischen Impuls in den anderen stabilen Zustand geschaltet werden.
3. Benötigt ein bistabiler Solenoid eine konstante Stromversorgung?
Generell ist es nicht erforderlich, dass die Spule kontinuierlich mit Strom versorgt wird, um die stabile Position zu halten.
Die Hauptanwendung elektrischer Energie besteht in der Änderung von Aggregatzuständen.
Das genaue Verhalten hängt von der magnetischen und mechanischen Konstruktion des Aktuators ab.
4. Worin besteht der Unterschied zwischen einem bistabilen und einem gewöhnlichen Solenoid?
Ein gewöhnlicher Federrückstellmagnet kehrt normalerweise in die Ruheposition zurück, wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird.
Ein bistabiler Magnet kann sich ohne kontinuierliche Stromzufuhr in einer von zwei stabilen Positionen halten.
5. Warum benötigt man einen bistabilen Verriegelungsmagneten für batteriebetriebene Produkte?
Elektrische Energie wird hauptsächlich bei Zustandsänderungen verbraucht, was zu einem geringeren durchschnittlichen Stromverbrauch bei Anwendungen führt, die lange Zeit in einer Position verharren.
Dies ist nützlich für intelligente Schlösser, tragbare Geräte, IoT-Produkte und andere batteriebetriebene Systeme.
6. Wie wähle ich die richtige Magnetkraft aus?
Sie sollten die Last über den gesamten Hubweg berechnen, einschließlich Federn, Reibung, Schwerkraft, Gestängekräfte und Beschleunigung.
Anschließend werden die Kennlinien der Aktuatorkraft in Abhängigkeit vom Hub beurteilt und die entsprechenden technischen Sicherheitsmargen berücksichtigt.
7. Wie groß ist die Haltekraft des bistabilen Solenoids?
Haltekraft – Die Kraft, die den Aktor nach dem Abschalten der Spulenstromversorgung in seiner verriegelten Position hält.
Sie sollte getrennt von der elektromagnetischen Kraft betrachtet werden, mit der der Kolben bewegt wird.
8. Benötigt ein bistabiler Verriegelungssolenoid eine umgekehrte Polarität?
Viele Konstruktionen verändern den Zustand durch Umkehrung der Strompolarität.
Die Details der Steuerung hängen von der Magnet- und Spulenkonstruktion ab.
Daher sollte die Treiberschaltung für den gewählten Aktor ausgelegt sein.
9. Welche Länge sollte der elektrische Impuls haben?
Die Impulsdauer ist eine Funktion von Spannung, Stromstärke, Hublänge, mechanischer Belastung, Spuleneigenschaften und Magnetdesign.
Es sollte lang genug sein, um den Kolben auch unter ungünstigsten Bedingungen zuverlässig und ohne unnötigen Energieverbrauch und Überhitzung zu bewegen.
Bistabile Magnetspulen sind tatsächlich individuell anpassbar.
Ja.
Parameter wie Spannung, Spulenwiderstand, Hub, Kraft, Haltekraft, Kolbengeometrie, Abmessungen, Montage, Verdrahtung, Anschlüsse usw. können je nach Fertigungsmöglichkeiten und Anwendungsanforderungen individuell angepasst werden.
10. Was sind typische Anwendungsgebiete von bistabilen Verriegelungssolenoiden?
Typische Anwendungsgebiete sind intelligente Schlösser, Zutrittskontrollsysteme, industrielle Automatisierung, medizinische Geräte, elektronische Gehäuse, Messgeräte, Sicherheitsmechanismen, tragbare Geräte und andere elektromechanische Systeme mit geringem Stromverbrauch.
11. Welche Tests sollten Ingenieure vor der Massenproduktion durchführen?
Ingenieure sollten Kraft, Hub, Haltekraft, minimale und maximale Spannungen, Impulsdauer, Temperatur, Lebensdauer, mechanische Ausrichtung, Vibration, Geräuschentwicklung und Umweltverträglichkeit überprüfen.
Die abschließende Prüfung sollte mit dem im Endprodukt montierten Aktor durchgeführt werden.
