Introduction à la Solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé
Un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure est un actionneur électromécanique qui déplace un piston ou une armature et le maintient dans une position précise sans alimentation électrique. La technologie d'actionnement électromagnétique avec maintien par aimant permanent est particulièrement efficace pour les produits nécessitant un mouvement linéaire fiable et une faible consommation d'énergie.
La technologie de verrouillage magnétique trouve son application dans les serrures intelligentes, les systèmes de contrôle d'accès, les équipements médicaux, l'automatisation industrielle, les armoires électroniques, les appareils de comptage, les distributeurs automatiques, les dispositifs de sécurité et les appareils fonctionnant sur batterie.
Cependant, les solénoïdes standard du catalogue peuvent ne pas répondre aux exigences des produits OEM.
Un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure assurera une meilleure intégration lorsqu'un nouveau produit OEM nécessite une course, une force, une tension, une force de maintien, une forme de piston, un agencement de montage, un connecteur et un espace d'installation spécifiques.
La mise au point d'un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure exige une étroite collaboration entre le bureau d'études du constructeur et le fabricant du solénoïde. Dès les premières étapes de la conception, il est essentiel de prendre en compte l'ensemble des aspects mécaniques, électriques, magnétiques et de fabrication.
Ce guide comprend toutes les étapes du développement d'un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure, depuis la spécification et la conception du prototype jusqu'à la validation et la production en série.
1. Quand un solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé est-il utilisé ?
Il convient tout d'abord de considérer le solénoïde standard, car l'utilisation de modèles prêts à l'emploi permettra de réduire les coûts d'outillage, le temps de développement et les risques du projet.
La personnalisation peut s'avérer avantageuse dans les cas où les produits standard ne peuvent pas fournir une fonctionnalité essentielle.
Les raisons typiques sont
Besoins en espace d'installation réduits
exigences particulières en matière d'AVC
Force initiale plus élevée
force de maintien spécifique
Basse tension de fonctionnement
Courant de crête limité
Forme spéciale du piston
Différents emplacements de montage
exigences de faible niveau sonore
fils conducteurs ou connecteurs spéciaux
Exigence de durée de vie élevée
Pressions environnementales
Par exemple, un fabricant de serrures intelligentes OEM dispose d'un espace de 30×20×18 mm pour l'actionneur et d'une course de 5 mm et nécessite une force de maintien spécifique.
Le développement d'un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure pourrait s'avérer plus compact et commercialement plus raisonnable que la refonte de l'ensemble de la serrure pour y intégrer le composant standard plus volumineux.
La personnalisation doit être réalisée comme une solution à un problème d'ingénierie et non comme la création d'un composant unique.
2. Commencez par une demande complète spécification
La qualité de l'actionneur final dépend fortement de la qualité du cahier des charges initial.
Demande du type :
Nous avons besoin d'un solénoïde de verrouillage 12V.
ne suffit pas au développement de l'ingénierie.
La spécification utile doit inclure :
Application : Quel est le rôle du solénoïde de verrouillage ?
Tension : Quelle est la plage de tension nominale et réelle ?
Quelle est l'intensité maximale que ces appareils électroniques peuvent fournir ?
Course : Jusqu'où va le piston ?
Force. Quelle force exercer selon les différentes positions ?
Force de maintien : Quelle est la force de maintien nécessaire ?
Durée d'impulsion : Combien de temps peut-on activer la bobine ?
Fréquence : À quelle fréquence l'actionneur fonctionne-t-il ?
Cycle de vie. Combien de cycles devrait-il y avoir ?
Dimensions : Quelle est l'enveloppe maximale pouvant être installée ?
Environnement : Quelles sont les températures, l'humidité ou les vibrations prévues ?
La fourniture de dessins, de modèles CAO, de vidéos sur les mécanismes et d'informations sur les charges améliorera considérablement le processus de conception.
Sur la base de ces informations, le fabricant décidera s'il est possible de modifier la plateforme existante ou s'il est nécessaire de développer une nouvelle architecture pour le solénoïde de verrouillage magnétique.
3. Quelle est la course et le mouvement mécanique du solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé ?
L'un des premiers paramètres que les ingénieurs doivent déterminer est la course.
L'actionneur doit offrir une course suffisante pour assurer le bon fonctionnement du mécanisme, compte tenu des tolérances de fabrication. Cependant, une course excessive peut engendrer un solénoïde plus volumineux et donc plus difficile à optimiser.
Conséquences d'un AVC plus long :
Force initiale
Efficacité magnétique
Dimensions de la bobine
Longueur du piston
Temps de réponse
Demande d'énergie électrique
Par conséquent, les ingénieurs des équipementiers doivent déterminer la course minimale requise par le mécanisme.
Si le produit nécessite un mouvement de 4 mm, ajouter 10 mm pour prévoir une marge de sécurité risque de réduire son efficacité.
Les ingénieurs doivent donc analyser les tolérances mécaniques de manière systématique.
Pour développer un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure, l'analyse de la course et du mécanisme est nécessaire.
4. Définir la force à la position de course correcte
L'un des aspects les plus importants de la conception de solénoïdes sur mesure est que la force ne peut être déterminée par un seul nombre sans connaître la position.
L'entrefer magnétique varie lorsque le piston se déplace. Par conséquent, la force exercée par le solénoïde varie également.
Par exemple, les spécifications de l'application pourraient être
Position de départ : 8 N à 2 mm
Course moyenne : 12 N, 3 mm
Position finale 20 N à engagement quasi complet
Cette information est plus utile que de demander « une force de 20 N ».
De plus, les ingénieurs doivent tenir compte des forces générées par :
Ressorts.
aux rayures
Gravitation
Leviers mécaniques.
Fermé
Accélérer
Désalignement
Tolérances de fabrication
Ces exigences peuvent être utilisées par le fabricant pour optimiser la bobine, le circuit magnétique, le piston et la géométrie.
Ensuite, les tests de force en fonction de la course du prototype permettront de vérifier les performances du solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé dans sa plage de fonctionnement.
5. Calculer la force de maintien requise
La force de maintien est l'une des caractéristiques importantes d'un actionneur de verrouillage.
La force de l'aimant permanent aidera à maintenir le piston dans la position requise après l'arrêt de l'impulsion électrique.
La force de maintien requise dépend du mécanisme.
Les petits interrupteurs internes peuvent nécessiter une force de maintien moindre. Un mécanisme de verrouillage, un loquet industriel ou un dispositif de sécurité exigera une force de maintien bien plus importante.
Les ingénieurs des équipementiers doivent prendre en compte les éléments suivants :
Charge mécanique extérieure
Ressorts de rappel
Vibrations
Choc mécanique.
Orientation produit
Tolérances d'entrefer
Température
Cycle de vie du produit
Une force de maintien excessive n'est pas toujours bénéfique.
Si la force de maintien est trop importante, il faudra peut-être davantage d'énergie électrique pour déverrouiller ou inverser le mécanisme.
C’est pourquoi, dans un solénoïde de verrouillage magnétique bien conçu, il existe toujours un équilibre entre la stabilité du maintien et la fiabilité de la commutation.
6. Choisissez les paramètres de tension, de courant et de bobine du solénoïde de verrouillage magnétique
La conception de bobines sur mesure offre aux ingénieurs des équipementiers la possibilité d'optimiser l'actionneur en fonction du système électrique réel.
Les tensions de fonctionnement typiques sont de 5 V CC, 6 V CC, 12 V CC et 24 V CC, bien que d'autres valeurs soient possibles.
Le fabricant doit prendre en compte les éléments suivants :
Plage de tension d'alimentation
Résistance de la bobine.
courant maximum
Diamètre du fil
Nombre de spires
Espace d'enroulement disponible
Durée de pouls
Hausse de la température
La tension minimale de la batterie est particulièrement importante pour les produits alimentés par batterie.
Un actionneur parfaitement fonctionnel peut devenir peu fiable lorsqu'il est connecté à une batterie neuve, car la tension de cette dernière diminue.
C’est pourquoi le solénoïde de verrouillage magnétique doit être testé dans la plage réelle des tensions de fonctionnement du produit, et non pas seulement à la tension nominale.
7. Optimiser le circuit magnétique permanent
L'aimant permanent est la clé du mécanisme de verrouillage.
Mais il ne suffit pas de remplacer l'aimant par un aimant plus puissant.
Nous devons optimiser l'ensemble du circuit magnétique.
Les facteurs importants sont
Matériel magnétique
Taille de l'aimant
Emplacement de l'aimant
Matériau du piston
Matériel de base
Circuit magnétique
Espaces aériens
jeux mécaniques
Les ingénieurs doivent équilibrer la force d'actionnement électromagnétique avec la force de maintien magnétique permanente.
Les variations de fabrication sont également importantes, car les changements d'entrefer, de matériau magnétique ou de dimensions des pièces peuvent influencer les performances.
C’est pourquoi le solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure est conçu pour des dimensions de prototype idéales et des tolérances de production en série réelles.
8. Conception mécanique du piston et de l'interface
Le piston convertit le mouvement électromagnétique en mécanisme client.
Les options de personnalisation possibles sont :
Longueur de l'arbre
Diamètre de l'arbre
Canaux de prix
Threading
Surfaces planes
Formes finales
Pin
Butées mécaniques
Fonctionnalités de connexion
L'interface doit transférer la force de manière efficace, sans charges latérales excessives.
Les charges latérales entraînent une augmentation du frottement et de l'usure.
Dans un monde idéal, l'actionneur ne devrait se déplacer que dans la direction linéaire pour laquelle il a été conçu, et tout autre mouvement mécanique devrait être assuré par un guide ou une liaison externe.
L'interface mécanique d'un solénoïde de verrouillage magnétique doit également être conçue pour permettre une installation facile dans les produits OEM.
Une conception technique efficace, mais complexe à installer, augmentera les délais et les coûts de fabrication.
9. Tenir compte du bruit et de l'impact
Le bruit est un paramètre important pour les serrures intelligentes, les équipements médicaux, les équipements de bureau, les produits résidentiels et les équipements grand public haut de gamme.
On entend souvent le bruit du solénoïde qui se met en marche lorsque le piston atteint la butée mécanique.
Les méthodes de contrôle du bruit suivantes sont possibles :
Optimisation de la vitesse du piston
Modification de la géométrie d'arrêt
Réduction du jeu au-delà de la limite
Intégration d'un amortissement approprié
Amélioration de l'alignement mécanique
Optimisation des impulsions électriques.
Cependant, une réduction excessive de l'impact peut empêcher l'actionneur de mener à bien le mouvement de manière fiable.
C’est pourquoi il faut faire des compromis entre la réduction du bruit, la force d’actionnement et la fiabilité du verrouillage.
Si le bruit est important pour vous, spécifiez une exigence mesurable dans le cahier des charges de développement du solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé et testez-la dans l'assemblage final.
10. Créer un prototype de solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé pour validation
Une fois le processus d'examen des exigences techniques achevé, le développement du prototype pourrait commencer.
Dans la mesure du possible, les premiers prototypes devraient être développés sur la base de la plateforme existante plutôt que de développer immédiatement l'ensemble de l'outillage de production.
Le processus de développement d'un prototype peut comporter plusieurs étapes :
Spécifications de l'application → examen par les ingénieurs → conception initiale → échantillon → tests → modification → validation
Le fabricant d'équipement d'origine (OEM) doit valider le prototype dans le produit final.
Problèmes liés au fait que les tests en laboratoire seuls pourraient ne pas révéler
Alignement mécanique • charges de ressort de
- Logement résonant
Limitations de l'alimentation électrique.
- Température •
- espaces de dégagement pour l'assemblage
L'équipe devrait également identifier les raisons de l'échec avant d'apporter de nombreux changements.
Une approche systématique du développement permettrait de concevoir un solénoïde de verrouillage magnétique fiable et d'éviter toute réingénierie.
11. Vérification et essais d'ingénierie
Avant la production en série, l'actionneur doit être validé dans des conditions réalistes et dans le pire des cas.
Les tests pourraient impliquer :
Essai de force : test de la force d'actionnement sur la course requise
Test de force de maintien : test de la stabilité du mécanisme de verrouillage.
Test de tension : tension minimale, nominale et maximale.
Test du pouls. Limites de durée d'impulsion fiables.
Test de température : vérification du fonctionnement dans la plage de température nominale.
Test de durée de vie : fonctionnement de l’actionneur pendant la durée de vie requise.
Performances acoustiques : réalisation ou évaluation des performances acoustiques conformément au cahier des charges.
Les essais de vibration : indispensables pour les applications automobiles, mobiles et industrielles.
Test d'application : test de l'actionneur dans l'assemblage final.
La validation d'un solénoïde de verrouillage magnétique doit tenir compte des tolérances de production chaque fois que cela est possible. Si la conception est compatible avec des composants prototypes sélectionnés manuellement, elle n'est pas encore prête pour la production en série.
12. Conception de fabrication
L'actionneur sur mesure doit être conçu pour fonctionner correctement et fabriqué de manière fiable.
Cela implique que les équipes d'ingénierie doivent prendre en compte :
- Disponibilité du matériel
- Tolérance des composants •
- Enroulement de la bobine
- Technologies d'assemblage
- Installation de l'aimant·
- Calibrage du piston
- Technologies d'inspection
- Outils nécessaires
- Temps de production
- Des exigences de tolérance excessives pourraient entraîner une augmentation inutile des coûts de fabrication.
En revanche, des tolérances trop larges peuvent entraîner des variations inacceptables de la force ou des performances de maintien.
La conception pour la fabrication est un compromis pratique.
Pour les programmes à grand volume, même de petites améliorations du processus d'assemblage permettraient de réduire considérablement le coût de production du solénoïde de verrouillage magnétique.
13. Projet pilote d'outillage et de fabrication
Si la conception est raisonnable, l'outillage de production pourrait être nécessaire.
L'outillage peut comprendre, selon la conception de l'actionneur :
Outils d'estampage
- Moulage par injection du boîtier en plastique
- supports de bobine
- Matériel de montage
gabarits de soudage
- jauges d'inspection
- Équipement de test fonctionnel
- Il est fortement recommandé de réaliser un prototype avant de passer à la production à grande échelle.
La production pilote permettrait de démontrer que le processus de fabrication pouvait reproduire de manière constante la conception technique.
L'acheteur doit comparer les unités pilotes avec les échantillons d'ingénierie approuvés et examiner les paramètres critiques, tels que les dimensions, la résistance, la force, la course et les performances de maintien.
Cette étape permettrait de déceler les problèmes de fabrication avant la production en série du solénoïde de verrouillage magnétique.
14. Mettre en place des contrôles de qualité de la production
« Concentrez-vous sur les caractéristiques qui influent sur la fonction pour une qualité de production de masse. »
Selon le modèle, ils pourraient inclure :
Résistance de la bobine •
- Dimensions critiques
Infarctus Du Myocarde
- Coup de piston
- Performance d'actionnement
Performance de la société
- Acoustique
- Qualité du fil et du connecteur
Graphiques •
- Qualité de construction
- Il n'est pas nécessaire de contrôler toutes les caractéristiques à la même fréquence ni avec la même précision.
Les contrôles les plus rigoureux doivent être appliqués aux caractéristiques qui influent sur le fonctionnement de l'actionneur.
Les équipementiers doivent également discuter avec le fabricant des procédures de traçabilité, de contrôle des lots et de gestion des produits non conformes.
Lorsque le solénoïde de verrouillage magnétique est le composant essentiel d'un produit plus vaste, sa qualité doit être constante.
15. Gestion des modifications techniques
Un changement de matériau ou de procédé pourrait avoir un impact sur les performances sans pour autant modifier la référence de la pièce.
Les principaux changements pourraient inclure :
- Fabricant d'aimants ·
- substance magnétique
- Fil de bobine
- Matériaux des pistons
- Traitement de surface
*Printemps
- Adhésif.
- Résine Plastica
- Le processus de production
Les acheteurs OEM doivent établir une procédure de notification des modifications techniques.
Toute modification susceptible d'affecter la force d'actionnement, la force de maintien, la résistance, les dimensions ou la durée de vie doit être vérifiée avant sa mise en œuvre.
Une bonne gestion des modifications techniques est tout aussi essentielle à la réussite à long terme d'un projet OEM que l'approbation des échantillons.
16. Évaluer les capacités du fabricant avant la production en série
Choisir un fabricant d'actionneurs sur mesure, c'est bien plus que comparer des devis.
Ce que les acheteurs doivent savoir :
- Capacités d'ingénierie •
- Expérience avec des produits similaires
- Capacités de prototypage
- Personnalisation
- Equipement de test
Système de qualité
- Capacité de fabrication
- Fiabilité de la chaîne d'approvisionnement
- La Gestion du changement
- Communication
– Délai de mise sur le marché
La structure des coûts
* Interrogez le fournisseur sur la transition de son projet, des prototypes d'ingénierie à la production en série.
Un fabricant maîtrisant la conception et la fabrication pourrait minimiser les différences de performance entre le prototype et le produit final.
17. Évaluer le coût total du projet
Le devis le plus bas pour un composant n'est pas forcément la solution la moins coûteuse.
Le coût total du projet pourrait inclure :
- Ingénierie de conception
- Matériel.
- Échantillons de prototypage.
Vérification. ·
- Coût unitaire
- Vérifiez
- Bienvenue chez
- Inventaire
- défauts de qualité
Réclamations au titre de la garantie
- Remplaçable sur le terrain
L'utilisation d'un actionneur plus coûteux, mais plus facile à assembler et plus fiable, pourrait réduire le coût total du produit.
Le solénoïde de verrouillage magnétique doit être considéré comme faisant partie intégrante du produit OEM complet et non comme un composant acheté séparément.
18. Que doit inclure un acheteur dans une demande de devis ?
Veuillez fournir les détails de la demande de devis pour un devis plus précis et une meilleure communication technique.
Par exemple :
Produit : Verrouillage par actionneur magnétique sur mesure
Application : Serrure intelligente pour armoire
Tension : 12 V CC (G)
Courant maximal disponible : 1.5 A crête
Course : 5 mm
Force initiale : 5 mm, 10 N
Force de maintien requise : 25 N
Durée d'impulsion : max. 200 ms
Température de fonctionnement: -20 ° C à + 60 ° C
Durée de vie prévue : 500 000 cycles
Dimensions maximales : 32 × 24 × 20 mm
Bruit : Préférez un faible niveau sonore
Demande annuelle : 150 000 pièces.
Objectif de production : T3
Incluez, si possible, les dessins, les fichiers CAO, les données chargées et des photographies de l'application.
Cela permettrait au fabricant de mieux évaluer la faisabilité, le coût, l'outillage, le délai de livraison et le prix de production.
Résumé : La conception sur mesure d'un solénoïde à verrouillage magnétique doit constituer un projet d'ingénierie électromécanique complet, et non une simple modification de la bobine et du piston.
Les actionneurs bien conçus offrent un équilibre entre la course, la force d'actionnement, la force de maintien, la tension, le courant, la durée d'impulsion, les propriétés de l'aimant permanent, l'intégration mécanique, le bruit, la température et la durée de vie.
19. Les considérations de fabrication sont tout aussi importantes.
L'actionneur doit être conçu de manière à ce que l'enroulement de la bobine et des composants magnétiques, ainsi que les dimensions du piston et le processus d'assemblage, soient contrôlables de manière fiable en production de masse.
Le processus de développement le plus efficace pour les acheteurs OEM est celui qui commence par une spécification détaillée et une collaboration entre le concepteur du produit et le fabricant de solénoïdes.
Ensuite, les prototypes doivent être testés dans le mécanisme réel, sous des charges, des limites de tension et des environnements réalistes.
La validation de la conception doit être effectuée pendant la phase d'ingénierie, et la vérification de la conception doit avoir lieu pendant la production pilote avant le début de la production à grande échelle.
Des spécifications d'application de qualité, une validation technique, une conception en vue de la fabrication et un contrôle qualité rigoureux pourraient aider les équipementiers à concevoir un actionneur sur mesure offrant des performances fiables, du premier prototype jusqu'à la production de masse à long terme.
20. Électrovannes de verrouillage magnétique : ce que les acheteurs OEM doivent savoir – FAQ
1. De quelles informations ai-je besoin pour commander un solénoïde de verrouillage magnétique sur mesure ?
Les acheteurs doivent préciser : • Application • Tension • Disponible actuellement • Course requise • Force aux points de frappe appropriés • Force de maintien requise • Durée d’impulsion • Fréquence de fonctionnement • Durée de vie prévue • Dimensions disponibles • Plage de température • Volume annuel. Vous pouvez utiliser des schémas, des fichiers CAO et des vidéos de démonstration du mécanisme pour évaluer les fournisseurs.
2. Quantité minimale de commande pour un solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé ?
La quantité minimale de commande (MOQ) dépend du niveau de personnalisation, du processus de fabrication, des besoins en outillage et du fournisseur. Il est possible de réduire les volumes requis en modifiant une plateforme existante plutôt qu'en développant un nouveau modèle. Il est recommandé de demander la MOQ séparément pour le prototype, la production pilote et la production en série.
3. Quel est le coût de l'outillage sur mesure ?
Le coût de l'outillage dépend de la conception. Un projet basé sur des composants standard modifiés peut ne nécessiter aucun outillage spécifique. L'emboutissage sur mesure, les composants en plastique, les boîtiers ou les procédés d'assemblage spéciaux exigeraient de nouveaux moules, matrices et dispositifs de fixation. « Demandez aux fournisseurs de détailler les coûts d'outillage par rapport au prix unitaire afin de pouvoir comparer le coût total du projet. »
4. Combien de temps prend le développement sur mesure ?
Le délai de livraison dépend de la complexité de la conception, de l'outillage de prototypage, de la disponibilité des composants et des exigences de test. Modifier une conception existante est généralement plus rapide que de concevoir une structure magnétique entièrement nouvelle. Demandez au fournisseur de vous fournir le calendrier de développement incluant la revue technique, les échantillons, les révisions, la validation, la production pilote et la production en série.
5. Comment comparer les devis de différents fournisseurs ?
Veuillez tenir compte du prix unitaire. Vérifiez que chaque devis est basé sur la même tension, la même force, la même course, la même force de maintien, la même durée de vie, les mêmes matériaux, les mêmes essais, le même volume de production annuel et les mêmes exigences de qualité. Comparez également les honoraires d'ingénierie, les coûts d'outillage, les coûts des échantillons, les délais de livraison et les politiques de gestion des modifications.
6. De quelles données de qualité ai-je besoin avant d'approuver la production en série ?
Les acheteurs doivent rechercher les données relatives aux caractéristiques importantes du produit. Celles-ci peuvent inclure les dimensions, la résistance de la bobine, les résultats des tests fonctionnels, la force, la tenue au maintien, les tests d'isolation et les résultats des tests de durée de vie, selon la conception. Les échantillons de production pilote destinés aux projets OEM critiques doivent être évalués avant l'approbation de la production en série.
7. Comment réduire le coût du solénoïde de verrouillage magnétique personnalisé ?
Partir de la plateforme du fabricant existant serait un avantage. Il convient d'éviter les courses excessives, les exigences de force élevées, les tolérances serrées et les matériaux exotiques s'ils n'apportent pas de bénéfice évident au produit. L'utilisation de câbles, de connexions et de systèmes de montage standardisés permettrait également de réaliser des économies. En abordant la conception en vue de la fabrication au moment opportun, il est possible de dégager des économies supplémentaires avant même la mise en place de l'outillage.
8. Comment choisir un bon fabricant de solénoïdes de verrouillage magnétique ?
Outre le coût de production, il est essentiel d'évaluer les compétences techniques. Un bon fabricant doit maîtriser la conception des circuits magnétiques, des bobines, les tolérances mécaniques, les tests de force et de maintien, les tests de durée de vie et la production en série. Les acheteurs doivent également prendre en compte la réactivité face aux prototypes, le contrôle qualité, la capacité de production, la gestion du changement, la communication et la vision à long terme.
