Introducere în Solenoid de blocare magnetică personalizat
Un solenoid cu blocare magnetică personalizată este un actuator electromecanic care mișcă un piston sau o armătură și o menține într-o anumită poziție fără alimentare electrică. Tehnologia de acționare electromagnetică cu magnet permanent este destul de eficientă pentru produse în care este necesară o mișcare liniară fiabilă cu un consum mediu redus de energie.
Tehnologia de blocare magnetică își găsește aplicații în încuietori inteligente, sisteme de control al accesului, echipamente medicale, automatizări industriale, dulapuri electronice, dispozitive de contorizare, automate de vânzare, dispozitive de siguranță și dispozitive alimentate cu baterii.
Totuși, solenoizii standard din catalog pot să nu îndeplinească cerințele produselor OEM.
Un solenoid cu blocare magnetică personalizat va oferi o integrare mai bună atunci când un produs OEM nou necesită o cursă, o forță, o tensiune, o forță de fixare, o formă a pistonului, un aranjament de montare, un conector și o anvelopă de instalare speciale.
Dezvoltarea unui solenoid cu blocare magnetică personalizată necesită o cooperare strânsă între departamentul de inginerie OEM și producătorul solenoidului. Combinația aspectelor mecanice, electrice, magnetice și de fabricație trebuie luată în considerare încă de la începutul proiectării.
Ghidul include toți pașii dezvoltării solenoidului cu blocare magnetică personalizată - de la specificații și proiectarea prototipului până la validare și producția de masă.
1. Când este un solenoid cu blocare magnetică personalizat?
În primul rând, trebuie luat în considerare solenoidul standard, deoarece utilizarea unor modele predefinite va ajuta la reducerea costurilor de scule, a timpului de dezvoltare și a riscurilor proiectului.
Personalizarea poate fi benefică în cazurile în care produsele standard nu pot oferi o caracteristică esențială.
Motivele tipice sunt
Necesar mai mic de spațiu de instalare
Cerințe speciale pentru accident vascular cerebral
Forță inițială mai mare
Forță specifică de fixare
Tensiune de funcționare scăzută
Curent de vârf limitat
Formă specială a pistonului
Diferite locuri de montare
Cerințe reduse de zgomot
Fire sau conectori speciali
Cerință ridicată de durată de viață a ciclului de viață
Presiunile mediului
De exemplu, un producător OEM de încuietori inteligente are un spațiu de 30×20×18 mm pentru actuator și o cursă de 5 mm și necesită o forță de fixare specifică.
Dezvoltarea unui solenoid cu zăvoare magnetică personalizată ar putea fi mai compactă și mai rezonabilă din punct de vedere comercial în comparație cu reproiectarea întregii încuietori pentru a integra componenta standard mai mare.
Personalizarea trebuie efectuată ca o soluție la o problemă inginerească și nu ca crearea unei componente unice.
2. Începeți cu o aplicație completă specificație
Calitatea actuatorului final depinde în mare măsură de calitatea specificațiilor inițiale.
Cerere de genul:
Avem nevoie de un solenoid cu blocare de 12V.
nu este suficient pentru dezvoltarea ingineriei.
Specificația utilă trebuie să includă:
Aplicație: Care este scopul solenoidului de blocare?
Tensiune: Care este intervalul de tensiune nominală și reală?
Care este curentul maxim pe care îl poate emite electronica?
Accident vascular cerebral: Cât de departe merge pistonul?
Forță. Ce forță în diferite poziții?
Forța de susținere: Care este forța de susținere necesară?
Durata impulsului: Cât timp putem declanșa bobina?
Frecvență: Cât de des funcționează actuatorul?
Ciclul de viață. Cât număr de cicluri ar trebui să existe?
Dimensiuni: Care este anvelopa maximă care poate fi instalată?
Mediu: Ce temperatură, umiditate sau vibrații sunt așteptate?
Furnizarea de desene, modele CAD, videoclipuri cu mecanisme și informații despre sarcină va îmbunătăți semnificativ procesul de proiectare.
Pe baza acestor informații, producătorul va decide dacă este posibilă modificarea platformei existente sau dacă este necesar să dezvolte o nouă arhitectură a solenoidului cu zăvoare magnetică.
3. Care sunt cursa și mișcarea mecanică a solenoidului cu blocare magnetică personalizată?
Unul dintre primii parametri pe care inginerii trebuie să îi determine este cursa.
Actuatorul trebuie să ofere o cursă suficientă pentru a acționa mecanismul într-un mod fiabil, ținând cont de toleranțele de fabricație. Însă o cursă suplimentară poate duce la un solenoid mai mare, care este mai dificil de optimizat.
Consecințele unei curse mai lungi:
Forța inițială
Eficiență magnetică
Dimensiunile bobinei
Lungimea pistonului
Timpul de răspuns
Cererea de energie electrică
Prin urmare, inginerii OEM trebuie să determine cursa minimă necesară mecanismului.
Dacă produsul necesită o mișcare de 4 mm, atunci o mișcare de 10 mm doar pentru a oferi o oarecare marjă poate reduce eficiența.
În schimb, inginerii trebuie să analizeze sistematic toleranțele mecanice.
În dezvoltarea unui solenoid cu zăvoare magnetică personalizat, este necesară analiza atât a cursei, cât și a mecanismului.
4. Definiți forța la poziția corectă a cursei
Unul dintre cele mai importante aspecte ale proiectării solenoizilor personalizati este că forța nu poate fi determinată ca un singur număr fără poziție.
Întrefierul magnetic se modifică pe măsură ce pistonul se mișcă. Aceasta înseamnă că și forța solenoidului se modifică.
De exemplu, specificația aplicației ar putea fi
Poziția de pornire: 8 N la 2 mm
Cursă medie: 12 N, 3 mm
Poziție finală 20 N la cuplare aproape completă
Este o informație mai utilă decât să ceri o „forță de 20 N”.
În plus, inginerii trebuie să ia în considerare forțele generate de:
Springs.
Rezistență
gravitație
Pârghii mecanice.
Operații Închise
Accelerarea
nealiniere
Toleranțe de fabricație
Aceste cerințe pot fi utilizate de producător pentru a optimiza bobina, circuitul magnetic, pistonul și geometria.
Apoi, testarea prototipului forță în funcție de cursă va verifica performanța solenoidului de blocare magnetică personalizat în intervalul de lucru.
5. Calculați forța de susținere necesară
Forța de menținere este una dintre caracteristicile importante ale unui actuator de zăvoare.
Forța magnetului permanent va ajuta la menținerea pistonului în poziția necesară după ce impulsul electric este oprit.
Forța de fixare necesară depinde de mecanism.
Întrerupătoarele interne mici pot necesita o forță de prindere mai mică. Un mecanism de blocare, un zăvor industrial sau un dispozitiv de siguranță vor necesita o forță de prindere mult mai mare.
Inginerii OEM trebuie să ia în considerare următoarele:
Sarcină mecanică din exterior
Arcuri de recul
vibraţiile
Șoc mecanic.
Orientarea produsului
Toleranțe la golurile de aer
Temperatura
Ciclul de viață al produsului
Forța excesivă de prindere nu este întotdeauna benefică.
Dacă forța de fixare este prea mare, atunci poate fi necesară mai multă energie electrică pentru a debloca sau inversa mecanismul.
De aceea, într-un solenoid cu blocare magnetică bine proiectat există întotdeauna un echilibru între stabilitatea menținerii și performanța fiabilă de comutare.
6. Alegeți parametrii de tensiune, curent și bobină ai solenoidului cu blocare magnetică
Proiectarea personalizată a bobinei oferă inginerilor OEM oportunitatea de a optimiza actuatorul în funcție de sistemul electric real.
Tensiunile de funcționare tipice sunt 5 V CC, 6 V CC, 12 V CC și 24 V CC, deși sunt posibile și alte valori.
Producătorul trebuie să ia în considerare următoarele:
Gama tensiunii de alimentare
Rezistența bobinei.
Curentul maxim
Diametrul firului
Numărul de înfășurări în spire
Spațiu de înfășurare disponibil
Durata pulsului
Creșterea temperaturii
Tensiunea minimă a bateriei este deosebit de importantă pentru produsele alimentate cu baterii.
Actuatorul perfect poate deveni nesigur atunci când este conectat la o baterie nouă, pe măsură ce tensiunea bateriei scade.
De aceea, solenoidul cu blocare magnetică trebuie testat la intervalul real de tensiuni de funcționare pentru produs, nu doar la tensiunea nominală.
7. Optimizați circuitul magnetic permanent
Magnetul permanent este cheia acțiunii de blocare.
Dar nu este suficient să schimbi magnetul cu unul mai puternic.
Trebuie să optimizăm întregul circuit magnetic.
Factorii importanți sunt
Material magnetic
Dimensiunea magnetului
Locația magnetului
Materialul pistonului
Material de bază
Circuit magnetic
Spații aeriene
Distanțe mecanice
Forța de acționare electromagnetică trebuie echilibrată de către ingineri cu forța de fixare magnetică permanentă.
Variația procesului de fabricație este, de asemenea, importantă, deoarece modificările spațiului de aer, ale materialului magnetic sau ale dimensiunilor piesei pot influența performanța.
De aceea, solenoidul cu blocare magnetică personalizată este conceput pentru dimensiuni ideale ale prototipului și toleranțe reale de producție în masă.
8. Proiectarea mecanică a pistonului și a interfeței
Pistonul transformă mișcarea electromagnetică în mecanismul clientului.
Opțiunile posibile de personalizare sunt
Lungimea arborelui
Diametrul arborelui
Canale
Filetat
Suprafețe plane
Formulare finale
Pin
Opritoare mecanice
Caracteristici de conectare
Interfața trebuie să transfere forța într-un mod eficient, fără sarcini laterale excesive.
Sarcinile laterale provoacă o creștere a frecării și a uzurii.
Într-o lume ideală, actuatorul ar trebui să se miște doar în direcția liniară pentru care a fost proiectat, iar orice altă mișcare mecanică ar trebui să fie asigurată de un ghidaj sau o legătură externă.
Interfața mecanică a unui solenoid cu blocare magnetică ar trebui, de asemenea, să fie proiectată pentru a permite o instalare ușoară în produsele OEM.
Un design tehnic eficient, dar complicat de instalat, va crește timpul și costurile de fabricație.
9. Luați în considerare zgomotul și impactul
Zgomotul este un parametru important pentru încuietorile inteligente, echipamentele medicale, echipamentele de birou, produsele rezidențiale și echipamentele de larg consum.
Adesea auzim sunetul solenoidului care funcționează atunci când pistonul atinge opritorul mecanic.
Sunt posibile următoarele metode de control al zgomotului:
Optimizarea vitezei pistonului
Modificarea geometriei opritorului
Reducerea gardului peste limită
Incorporarea unei amortizări adecvate
Îmbunătățirea alinierii mecanice
Optimizarea impulsurilor electrice.
Totuși, reducerea prea mare a impactului poate împiedica actuatorul să finalizeze mișcarea în mod fiabil.
De aceea, trebuie să faceți un compromis între reducerea zgomotului și forța de acționare și fiabilitatea blocării.
Dacă zgomotul este important pentru dumneavoastră, specificați o cerință măsurabilă în specificația de dezvoltare a solenoidului cu blocare magnetică personalizată și testați-o în ansamblul final.
10. Creați un prototip personalizat de solenoid cu blocare magnetică pentru validare
După finalizarea procesului de analiză a cerințelor tehnice, a putut fi începută dezvoltarea prototipului.
Ori de câte ori este fezabil, primele mostre ar trebui dezvoltate pe baza platformei deja existente, mai degrabă decât să se dezvolte imediat întregul sistem de producție.
Procesul de dezvoltare a prototipului poate consta în mai mulți pași:
specificația aplicației → revizuire de către ingineri → proiectare inițială → eșantion → testare → modificare → validare
Producătorul de echipamente originale (OEM) ar trebui să valideze prototipul în produsul real.
Probleme legate de: testele pe stand ar putea să nu dezvăluie
Aliniere mecanică • sarcini de arc de
- Carcasă rezonantă
Limitările sursei de alimentare.
- Temperatură •
- Spații libere pentru asamblare
Echipa ar trebui, de asemenea, să identifice motivele eșecului înainte de a face numeroase modificări.
O abordare sistematică a dezvoltării ar duce la un design fiabil al solenoidului cu blocare magnetică și ar evita orice reproiectare.
11. Verificare și testare inginerească
Înainte de producția de masă, actuatorul trebuie validat în condiții realiste și în cele mai defavorabile cazuri.
Testarea ar putea implica:
Test de forță: testarea forței de acționare pe cursa necesară
Testul forței de fixare: testarea stabilității performanței de blocare.
Test de tensiune: tensiune minimă, nominală și maximă.
Testarea impulsurilor. Limite fiabile ale duratei impulsurilor.
Test de temperatură: verificarea funcționării în intervalul de temperatură nominal.
Testarea duratei de viață: funcționarea actuatorului pe durata de viață necesară.
Performanță acustică: conducerea sau evaluarea performanței acustice conform specificațiilor.
Testarea vibrațiilor: o necesitate pentru aplicațiile auto, mobile și industriale.
Test de aplicație: testarea actuatorului în ansamblul final.
Validarea unui solenoid cu blocare magnetică ar trebui să țină cont de toleranțele de producție ori de câte ori este posibil. Atunci când proiectul este capabil să funcționeze cu componente prototip selectate manual, acesta nu este încă pregătit pentru producția de serie.
12. Proiectare de fabricație
Actuatorul personalizat trebuie să fie proiectat să funcționeze corect și fabricat fiabil.
Aceasta implică faptul că echipele de inginerie trebuie să ia în considerare:
- Disponibilitatea materialului
- Toleranța componentelor •
- Înfășurarea bobinei
- Tehnologii de asamblare
- Instalarea magnetului ·
- Calibrarea pistonului
- Tehnologii de inspecție
- Instrumente necesare
- Timpul de producție
- Cerințele excesive de toleranță ar putea duce la o creștere inutilă a costurilor de fabricație.
Pe de altă parte, toleranțele prea laxe pot duce la variații inacceptabile ale forței sau ale performanței de fixare.
Proiectarea pentru producție este un compromis practic.
Pentru programele de volum mare, chiar și mici îmbunătățiri în procesul de asamblare ar reduce substanțial costul de producție al solenoidului cu zăvoare magnetică.
13. Program pilot de scule și producție
Dacă designul este rezonabil, ar putea fi necesare sculele de producție.
Sculele pot include, în funcție de designul actuatorului:
Instrumente de ștanțare
- Turnarea prin injecție a carcasei din plastic
- Suporturi pentru înfășurare
- Dispozitive de asamblare
Tije de sudura
- Calibre de inspecție
- Echipament de testare funcțională
- O recomandare puternică pentru o construcție pilot înainte de producția la scară largă.
Producția pilot ar demonstra că procesul de fabricație ar putea produce în mod constant proiectul ingineresc.
Cumpărătorul trebuie să compare unitățile pilot cu mostrele tehnice aprobate și să examineze parametrii critici, cum ar fi dimensiunile, rezistența, forța, cursa și performanța de fixare.
Acest pas ar fi util pentru a identifica problemele de fabricație înainte de producția în masă a solenoidului cu blocare magnetică.
14. Stabilirea controalelor calității producției
„Concentrați-vă pe trăsăturile care au impact asupra funcției pentru calitatea producției de masă.”
În funcție de design, acestea pot include:
Rezistența bobinei •
- Dimensiuni critice
Infarct miocardic
- Cursa pistonului
- Performanța de acționare
Performanța de menținere
- Izolație
- Calitatea firului și a conectorului
Grafică •
- Calitatea Construcțiilor
- Nu toate caracteristicile trebuie inspectate la aceeași frecvență sau cu aceeași precizie.
Cele mai rigide controale ar trebui aplicate caracteristicilor care au impact asupra funcționării actuatorului.
De asemenea, producătorii de echipamente originale (OEM) trebuie să discute cu producătorul despre trasabilitate, controlul loturilor și procedurile pentru produsele neconforme.
Când solenoidul cu blocare magnetică este componenta critică a unui produs mai mare, calitatea trebuie să fie consistentă.
15. Managementul schimbărilor inginerești
Schimbarea materialului sau a procesului ar putea afecta performanța fără a modifica codul piesei.
Schimbările majore ar putea include:
- Producător de magneți ·
- Substanță magnetică
- Sârmă bobină
- Materiale pentru piston
- Tratament de suprafață
*Primăvara
- Adeziv.
- Rășină plastică
- Procesul de producție
Cumpărătorii OEM trebuie să stabilească un proces pentru notificarea modificărilor de inginerie.
Orice modificare care ar putea afecta forța de acționare, forța de fixare, rezistența, dimensiunile sau durata de viață trebuie verificată înainte de implementare.
O bună gestionare a schimbărilor inginerești este la fel de importantă pentru proiectul OEM pe termen lung ca aprobarea eșantionului.
16. Evaluați capacitatea producătorului înainte de producția de masă
Alegerea unui producător de actuatoare personalizate înseamnă mai mult decât simpla comparare a ofertelor.
Ce ar trebui să știe cumpărătorii:
- Capacitate inginerească •
- Experiență cu produse similare
- Capacități de prototipare
- personalizare
- Echipament de test
Sistem de calitate
- Capacitate de fabricație
- Fiabilitatea lanțului de aprovizionare
- Managementul schimbării
- Comunicarea
– Timpul de lansare pe piață
Structura costurilor
Întrebați furnizorul despre tranziția proiectului lor de la mostre tehnice la producție de volum.
Un producător care știe cum să proiecteze și să fabrice ar putea minimiza diferențele de performanță dintre prototip și producție.
17. Evaluați costul total al proiectului
Cea mai mică ofertă pentru componente nu este neapărat soluția cu cel mai mic cost.
Costul total al proiectului ar putea include:
- Inginerie de proiectare
- Hardware.
- Prototipare de mostre.
Verificare. ·
- Cost unitar
- Verifica
- Întâlni
- Inventarul stocurilor
- Eșecuri de calitate
Reclamații în garanție
- Câmp înlocuibil
Utilizarea unui actuator mai scump, mai ușor de asamblat și cu funcționare fiabilă, ar putea reduce costul total al produsului.
Solenoidul cu blocare magnetică trebuie tratat ca parte a produsului OEM complet și nu ca o componentă distinctă achiziționată.
18. Ce ar trebui să includă un cumpărător într-o cerere de ofertă?
Detalii cerere de ofertă pentru o ofertă mai precisă și o comunicare tehnică mai bună.
De exemplu:
Produs: Actuator magnetic personalizat cu blocare
Aplicație: Încuietoare inteligentă pentru dulap
Tensiune: 12 V CC (G)
Curent maxim disponibil: 1.5 A vârf
Cursa: 5 mm
Forță la pornire: 5 mm, 10 N
Forță de prindere necesară: 25N
lungimea impulsului: max. 200 msec
Temperatura de funcționare: -20 ° C până la + 60 ° C
Durată de viață așteptată: 500 000 de cicluri
Dimensiuni maxime: 32 × 24 × 20 mm
Zgomot: Preferabil zgomot redus
Cerere anuală: 150,000 buc.
Producție țintă: T3
Includeți desene, fișiere CAD, date încărcate și fotografii ale aplicației, dacă este posibil.
Acest lucru ar permite producătorului să evalueze mai bine fezabilitatea, costul, sculele, timpul de execuție și prețul de producție.
Rezumat: Proiectarea personalizată a unui solenoid cu blocare magnetică trebuie să fie un proiect complet de inginerie electromecanică, nu o modificare a bobinei și a pistonului.
Actuatoarele bine proiectate sunt echilibrate între cursă, forță de acționare, forță de menținere, tensiune, curent, durata impulsului, proprietățile magnetului permanent, integrare mecanică, zgomot, temperatură și durata de viață.
19. Considerațiile legate de fabricație sunt la fel de importante.
Actuatorul trebuie proiectat astfel încât înfășurarea bobinei și a componentelor magnetice, precum și dimensiunile pistonului și procesul de asamblare, să poată fi controlate în mod fiabil în producția de volum.
Cel mai eficient proces de dezvoltare pentru cumpărătorii OEM este cel care începe cu specificațiile detaliate și colaborarea dintre proiectantul de produs și producătorul de solenoizi.
Apoi, eșantioanele prototip trebuie testate în mecanismul real sub sarcini, limite de tensiune și medii realiste.
Validarea proiectării trebuie finalizată în timpul fazei de inginerie, iar verificarea proiectării trebuie să aibă loc în timpul producției pilot înainte de începerea producției la scară largă.
Specificațiile tehnice corecte ale aplicațiilor, validarea inginerească și proiectarea pentru fabricație, precum și controlul calității disciplinar, ar putea ajuta producătorii de echipamente originale (OEM) să proiecteze un actuator personalizat care să ofere performanțe fiabile de la primul prototip până la producția de masă pe termen lung.
20. Solenoizi cu blocare magnetică: Ce trebuie să știe cumpărătorii OEM – Întrebări frecvente
1. De ce informații am nevoie pentru a comanda un solenoid cu blocare magnetică personalizat?
Cumpărătorii trebuie să specifice: • Aplicație • Tensiunea • disponibilă în prezent. • Cursa necesară • Forța în punctele corespunzătoare de lovire • Forța de menținere necesară Durata impulsului • Frecvența de funcționare * Durata de viață estimată • Dimensiuni disponibile • Interval de temperatură • Volumul anual. Puteți utiliza desene, fișiere CAD și videoclipuri cu mecanisme pentru a evalua furnizorii.
2. Cantitate minimă de comandă pentru solenoidul cu blocare magnetică personalizat?
MOQ-ul depinde de nivelul de personalizare, procesul de fabricație, cerințele de scule și furnizor. Puteți reduce cerințele de volum prin modificarea platformei existente în loc să dezvoltați un design nou. Se recomandă să solicitați separat MOQ-ul pentru prototip, producția pilot și producția de masă.
3. Care este costul sculelor personalizate?
Costul sculelor depinde de design. Un proiect bazat pe componente standard modificate ar putea să nu necesite nicio scule speciale. Ștanțarea personalizată, componentele din plastic, carcasele sau procesele speciale de asamblare ar necesita matrițe, matrițe și dispozitive de fixare noi. „Cereți furnizorilor să detalieze costurile sculelor din prețul unitar, astfel încât să puteți compara costul total al proiectului.”
4. Cât durează dezvoltarea personalizată?
Timpul de livrare depinde de complexitatea designului, de sculele pentru mostre, de disponibilitatea componentelor și de cerințele de testare. Modificarea designului existent este de obicei mai rapidă decât proiectarea unei structuri magnetice complet noi de la zero. Solicitați furnizorului să vă furnizeze programul de dezvoltare care include revizuirea inginerească, mostre, revizii, validare, producție pilot și producție de masă.
5. Cum se compară ofertele de la diferiți furnizori?
Vă rugăm să rețineți prețul unitar. Verificați dacă fiecare ofertă se bazează pe aceleași cerințe de tensiune, forță, cursă, forță de fixare, durată de viață, materiale, testare, volum anual și calitate. Comparați, de asemenea, onorariile de inginerie, costurile sculelor, costurile mostrelor, termenele de livrare și politicile de control al modificărilor.
6. De ce date privind calitatea am nevoie înainte de a aproba producția de masă?
Cumpărătorii trebuie să caute datele relevante pentru caracteristicile importante ale produsului. Acestea pot include dimensiunile, rezistența bobinei, rezultatele testelor funcționale, forța, performanța de prindere, testarea izolației și rezultatele testelor de durată de viață, în funcție de design. Mostrele pilot de producție pentru proiectele OEM critice ar trebui evaluate înainte de aprobarea volumului.
7. Cum se poate reduce costul solenoidului cu blocare magnetică personalizat?
Ar fi util să porniți de la platforma existentă a producătorului. Cursele excesive, cerințele mari de forță, toleranțele strânse și materialele exotice ar trebui evitate atunci când nu aduc beneficii clare produsului. Firele, conexiunile și caracteristicile de montare standard ar putea, de asemenea, economisi bani. Dacă discutați despre proiectarea pentru fabricație la momentul potrivit, puteți obține economii suplimentare înainte de a instala sculele.
8. Cum să alegi un producător bun de solenoizi cu blocare magnetică?
Evaluați capacitatea inginerească pe lângă costul de producție. Un producător bun ar trebui să știe cum să proiecteze circuitul magnetic, bobina, toleranțele mecanice, testarea forței și a forței de susținere, testarea duratei de viață și producția de volum. Cumpărătorii trebuie să ia în considerare și capacitatea de reacție a prototipului, controlul calității, capacitatea de producție, managementul schimbării, comunicarea și perspectiva pe termen lung.
