Введение в Специальный магнитный запорный соленоид
Электромеханический запорный соленоид, изготовленный на заказ, представляет собой привод, перемещающий плунжер или якорь и удерживающий его в определенном положении без электропитания. Технология электромагнитного привода с удержанием постоянным магнитом весьма эффективна для таких изделий, где требуется надежное линейное перемещение с низким средним энергопотреблением.
Технология магнитных защелок находит применение в интеллектуальных замках, системах контроля доступа, медицинском оборудовании, промышленной автоматизации, электронных шкафах, измерительных приборах, торговых автоматах, устройствах безопасности и устройствах с батарейным питанием.
Однако стандартные соленоиды из каталога могут не соответствовать требованиям продукции OEM-производителей.
Специально разработанный магнитный запорный соленоид обеспечит лучшую интеграцию, когда новый OEM-продукт требует особых параметров хода, усилия, напряжения, удерживающей силы, формы плунжера, способа монтажа, разъема и габаритов установки.
Разработка нестандартного магнитного запорного соленоида требует тесного сотрудничества инженерного отдела OEM-производителя и производителя соленоида. Необходимо учитывать сочетание механических, электрических, магнитных и производственных аспектов с самого начала проектирования.
Данное руководство охватывает все этапы разработки специализированного магнитного запорного соленоида — от определения технических характеристик и проектирования прототипа до проверки и серийного производства.
1. В каких случаях требуется изготовление на заказ магнитного запорного соленоида?
Во-первых, необходимо рассмотреть стандартный соленоид, поскольку использование готовых конструкций поможет снизить затраты на оснастку, время разработки и риски проекта.
Индивидуальная настройка может быть полезна в тех случаях, когда стандартные продукты не могут обеспечить необходимую функцию.
Типичные причины:
Меньшие требования к монтажному пространству.
Особые требования к инсульту
Более высокая начальная сила
Удельная удерживающая сила
Низкое рабочее напряжение
Ограниченный пиковый ток
Специальная форма поршня
Различные места крепления
Низкие требования к уровню шума
Специальные соединительные провода или разъемы
Требования к высокому сроку службы
Экологическое давление
Например, производитель интеллектуальных замков имеет пространство 30×20×18 мм для привода и ход 5 мм, и ему требуется определенная сила удержания.
Разработка специализированного магнитного запорного соленоида может оказаться более компактной и коммерчески целесообразной по сравнению с перепроектированием всего замка для интеграции более крупного стандартного компонента.
Настройка должна осуществляться как решение инженерной задачи, а не как создание уникального компонента.
2. Начните с подачи полной заявки. Спецификация
Качество конечного исполнительного механизма в значительной степени зависит от качества первоначальных технических характеристик.
Запрос следующего вида:
Нам нужен фиксирующий соленоид на 12 В.
Этого недостаточно для развития инженерных разработок.
Полезная спецификация должна включать в себя:
Применение: Каково назначение фиксирующего соленоида?
Напряжение: Каков номинальный и фактический диапазон напряжения?
Каков максимальный ток, который может выдавать электронное устройство?
Ход поршня: Насколько далеко продвигается поршень?
Сила. Какова сила в разных положениях?
Сила удержания: Какова необходимая сила удержания?
Длительность импульса: Как долго мы можем подавать напряжение на катушку?
Частота: Как часто работает исполнительный механизм?
Жизненный цикл. Сколько циклов должно быть?
Габариты: Каков максимальный размер габаритов, при которых возможна установка?
Условия окружающей среды: Какие температуры, влажность и вибрации ожидаются?
Предоставление чертежей, CAD-моделей, видеороликов о механизмах и информации о нагрузках значительно улучшит процесс проектирования.
На основании этой информации производитель примет решение о возможности модификации существующей платформы или о необходимости разработки новой архитектуры магнитного фиксирующего соленоида.
3. Каков ход и механическое движение магнитного запорного соленоида?
Одним из первых параметров, которые инженеры должны определить, является ход поршня.
Исполнительный механизм должен обеспечивать достаточный ход для надежной работы механизма с учетом производственных допусков. Однако дополнительный ход может привести к увеличению размеров соленоида, оптимизация которого станет более сложной задачей.
Последствия более длинного хода поршня:
Начальная сила
Магнитная эффективность
Размеры катушки
Длина поршня
Время ответа
Спрос на электроэнергию
Следовательно, инженерам-производителям оборудования необходимо определить минимальный ход, требуемый механизмом.
Если изделию требуется 4 мм перемещения, то добавление 10 мм только для обеспечения некоторого запаса может снизить эффективность.
Вместо этого инженерам необходимо систематически анализировать механические допуски.
При разработке магнитного фиксирующего соленоида по индивидуальному заказу необходим анализ как хода, так и механизма его работы.
4. Определите силу в правильном положении при выполнении движения.
Одним из важнейших аспектов проектирования нестандартных соленоидов является то, что силу нельзя определить одним числом без указания положения.
Магнитный воздушный зазор изменяется по мере перемещения поршня. Это означает, что сила, действующая на соленоид, также изменяется.
Например, спецификация приложения может выглядеть следующим образом:
Исходное положение: 8 Н при 2 мм
Средний ход: 12 Н, 3 мм
Конечная позиция 20° северной широты при почти полном обстреле.
Это более полезная информация, чем вопрос о «силе в 20 Н».
Кроме того, инженеры должны учитывать силы, возникающие в результате:
Спрингс.
Сопротивление
тяготение
Механические рычаги.
закрыто
Ускорение
разрегулированность
Производственные допуски
Эти требования могут быть использованы производителем для оптимизации катушки, магнитной цепи, поршня и геометрии.
Затем в ходе испытаний прототипа на зависимость силы от хода будет проверена работоспособность изготовленного на заказ магнитного фиксирующего соленоида в рабочем диапазоне.
5. Рассчитайте необходимую удерживающую силу.
Удерживающая сила является одной из важных характеристик защелкивающего привода.
Сила постоянного магнита поможет удерживать поршень в нужном положении после выключения электрического импульса.
Необходимая удерживающая сила зависит от механизма.
Для небольших внутренних переключателей может потребоваться меньшее усилие удержания. Для запирающего механизма, промышленной защелки или предохранительного устройства потребуется гораздо большее усилие удержания.
Инженеры OEM-производителей должны учитывать следующее:
Механическая нагрузка извне
Пружины отдачи
Вибрации
Механический шок.
Ориентация на продукт
Допуски воздушного зазора
Температура
Жизненный цикл продукта
Чрезмерная сила удержания не всегда приносит пользу.
Если удерживающая сила слишком велика, то для разблокировки или реверсирования механизма может потребоваться больше электрической энергии.
Именно поэтому в хорошо спроектированном магнитном фиксирующем соленоиде всегда соблюдается баланс между стабильностью удержания и надежной работой переключения.
6. Выберите параметры напряжения, тока и катушки магнитного фиксирующего соленоида.
Разработка катушки по индивидуальному заказу предоставляет инженерам OEM-производителей возможность оптимизировать привод в соответствии с фактической электрической системой.
Типичные рабочие напряжения составляют 5 В постоянного тока, 6 В постоянного тока, 12 В постоянного тока и 24 В постоянного тока, хотя возможны и другие значения.
Производитель должен учитывать следующее:
Диапазон напряжения питания
Сопротивление катушки.
Максимальный ток
Диаметр проволоки
Количество витков обмотки
Доступно место для намотки
Длительность импульса
Повышение температуры
Минимальное напряжение батареи особенно важно для устройств, работающих от батарей.
Даже самый надежный исполнительный механизм может стать ненадежным при подключении к новой батарее, поскольку напряжение батареи падает.
Именно поэтому магнитный фиксирующий соленоид необходимо тестировать в фактическом диапазоне рабочих напряжений изделия, а не только при номинальном напряжении.
7. Оптимизация цепи с постоянными магнитами.
Ключ к механизму защелкивания — постоянный магнит.
Но недостаточно просто заменить магнит на более сильный.
Нам необходимо оптимизировать всю магнитную цепь.
Важными факторами являются
Магнитный материал
Размер магнита
Местоположение магнита
Материал поршня
Основной материал
Магнитная цепь
Воздушные пространства
Механические зазоры
Инженеры должны сбалансировать силу электромагнитного воздействия с силой постоянного магнитного удержания.
Важным фактором также является производственный вариатив, поскольку изменения воздушного зазора, магнитного материала или размеров деталей могут влиять на их характеристики.
Именно поэтому специально разработанный магнитный запорный соленоид имеет идеальные габариты для прототипа и соответствует допускам реального серийного производства.
8. Механическая конструкция плунжера и интерфейса.
Поршень преобразует электромагнитное движение в движение, воздействуя на механизм клиента.
Возможные варианты настройки:
Длина вала
Диаметр вала
Каналы
Threading
Плоские поверхности
Конечные формы
шпилька
Механические упоры
Особенности подключения
Интерфейс должен эффективно передавать усилие, избегая чрезмерных боковых нагрузок.
Боковые нагрузки вызывают увеличение трения и износа.
В идеальном мире привод должен перемещаться только в линейном направлении, для которого он был разработан, а любое другое механическое движение должно обеспечиваться внешней направляющей или рычажным механизмом.
Конструкция механического интерфейса магнитного фиксирующего соленоида также должна обеспечивать простоту установки в изделия OEM-производителей.
Эффективная техническая конструкция, но сложная в установке, увеличит время и стоимость производства.
9. Учитывайте шум и воздействие.
Уровень шума является важным параметром для умных замков, медицинского оборудования, офисной техники, товаров для дома и высококачественной бытовой техники.
Часто мы слышим звук работы соленоида, когда поршень ударяется о механический упор.
Возможны следующие способы снижения уровня шума:
Оптимизация скорости поршня
Модификация геометрии упора
Снижение допустимого превышения предела.
Внедрение надлежащего демпфирования
Улучшение механической соосности
Оптимизация электрических импульсов.
Однако чрезмерное снижение силы воздействия может помешать приводу надежно завершить движение.
Именно поэтому приходится идти на компромисс между снижением уровня шума и усилием срабатывания, а также надежностью фиксации.
Если уровень шума для вас важен, укажите измеримое требование в техническом задании на разработку электромагнитного запорного клапана и протестируйте его в окончательной сборке.
10. Создайте прототип магнитного фиксирующего соленоида для проверки.
После завершения процесса анализа технических требований можно было приступать к разработке прототипа.
По возможности, первые образцы следует разрабатывать на основе уже существующей платформы, а не создавать сразу всю производственную оснастку.
Процесс разработки прототипа может состоять из нескольких этапов:
Спецификация приложения → проверка инженерами → первоначальный проект → образец → тестирование → модификация → проверка
Производитель оригинального оборудования (OEM) должен проверить прототип в реальных условиях эксплуатации.
Проблемы, связанные с тем, что одних лишь лабораторных испытаний может быть недостаточно для выявления проблем.
Механическая центровка • пружинные нагрузки
- Резонансное жилье
Ограничения источника питания.
- Температура •
- Пространства для сборки
Команде также следует выяснить причины неудачи, прежде чем вносить многочисленные изменения.
Системный подход к разработке позволил бы создать надежную конструкцию магнитного фиксирующего соленоида и избежать каких-либо переделок.
11. Инженерная проверка и тестирование
Перед началом серийного производства привод необходимо проверить в реальных условиях и в условиях наихудшего сценария.
В ходе тестирования могут быть проведены следующие мероприятия:
Испытание на усилие: проверка усилия привода на требуемом перемещении.
Испытание на удерживающую силу: проверка стабильности работы защелки.
Проверка напряжения: минимальное, номинальное и максимальное напряжение.
Импульсная диагностика. Достоверные пределы длительности импульса.
Температурная проверка: подтверждение работы в пределах номинального диапазона температур.
Испытание на долговечность: эксплуатация исполнительного механизма в течение требуемого срока службы.
Акустические характеристики: проведение или оценка акустических характеристик в соответствии со спецификацией.
Вибрационные испытания: обязательны для автомобильной, мобильной и промышленной отраслей.
Тестирование в реальных условиях: проверка исполнительного механизма в окончательной сборке.
При проверке магнитного запорного соленоида следует по возможности учитывать производственные допуски. Если конструкция способна работать с компонентами, отобранными вручную из числа прототипов, она еще не готова к серийному производству.
12. Проектирование в процессе производства
Специально разработанный исполнительный механизм должен быть спроектирован таким образом, чтобы работать исправно, и изготовлен с соблюдением всех требований к надежности.
Это означает, что инженерным группам необходимо учитывать следующее:
- Наличие материала
- Допуски компонентов •
- Намотка катушки
- Технологии сборки
- Установка магнита·
- Калибровка поршня
- Технологии контроля
- Необходимые инструменты
- Сроки изготовления
- Чрезмерно завышенные требования к допускам могут привести к неоправданному увеличению производственных затрат.
С другой стороны, чрезмерно большие допуски могут привести к неприемлемым колебаниям силы или характеристик удержания.
Проектирование с учетом технологичности производства — это практический компромисс.
В программах массового производства даже небольшие улучшения в процессе сборки существенно снизят стоимость производства магнитного фиксирующего соленоида.
13. Пилотный проект по инструментам и производству
Если конструкция является разумной, может потребоваться изготовление производственной оснастки.
В зависимости от конструкции привода, инструментарий может включать в себя:
Инструменты для штамповки
- Литье под давлением пластикового корпуса
- Держатели намотки
- Монтажные приспособления
Сварочные приспособления
- Измерительные приборы
- Оборудование для функционального тестирования
- Настоятельно рекомендуется провести опытную сборку перед началом полномасштабного производства.
Пилотное производство показало бы, что производственный процесс позволяет стабильно воспроизводить проектные характеристики.
Покупатель должен сравнить опытные образцы с утвержденными инженерными образцами и проверить критически важные параметры, такие как размеры, сопротивление, усилие, ход и удерживающие характеристики.
Этот шаг поможет выявить производственные проблемы до начала массового производства магнитного запирающего соленоида.
14. Внедрить механизмы контроля качества продукции.
«Сосредоточьтесь на характеристиках, влияющих на функциональность, для обеспечения качества массового производства».
В зависимости от конструкции, они могут включать в себя:
Сопротивление катушки •
- Критические размеры
Инфаркт миокарда
- Удар поршня
- Исполнительная производительность
Удержание исполнения
- Изоляция
- Качество провода и разъема.
Графика •
- Качество строительства
- Не все характеристики необходимо проверять с одинаковой частотой или с одинаковой точностью.
Наиболее строгий контроль следует применять к характеристикам, влияющим на функционирование исполнительного механизма.
Производителям оригинального оборудования также необходимо обсудить с производителем вопросы отслеживаемости, контроля партий и процедур обработки несоответствующей продукции.
Когда магнитный запорный соленоид является критически важным компонентом более крупного изделия, его качество должно быть стабильным.
15. Управление изменениями в проектировании
Изменение материала или технологического процесса может повлиять на характеристики без изменения номера детали.
К числу существенных изменений могут относиться:
- Производитель магнитов ·
- Магнитное вещество
- Катушка провода
- Материалы поршней
- Обработка поверхности
*Весна
- Клей.
- Resine Plastica
- Производственный процесс
Покупатели-производители оригинального оборудования должны разработать процедуру уведомления об изменениях в проектировании.
Любые изменения, которые могут повлиять на усилие срабатывания, удерживающее усилие, сопротивление, габариты или срок службы, должны быть проверены до внедрения.
Эффективное управление изменениями в проектировании имеет такое же важное значение для долгосрочного проекта OEM-производителя, как и утверждение образцов.
16. Оцените возможности производителя перед началом массового производства.
Выбор производителя приводов, изготавливаемых на заказ, — это не просто сравнение цен.
Что должны знать покупатели:
- Инженерные возможности •
- Опыт использования аналогичных товаров
- Возможности прототипирования
- Customizability
- Испытательное оборудование
Система качества
- Производственные возможности
- Надежность цепочки поставок
- Управление изменениями
- Коммуникация
– Время выхода на рынок
Структура затрат
* Уточните у поставщика информацию о переходе проекта от этапа изготовления опытных образцов к серийному производству.
Производитель, умеющий проектировать и производить продукцию, сможет свести к минимуму различия в характеристиках между прототипом и серийным образцом.
17. Оцените общую стоимость проекта.
Самая низкая цена на комплектующие не обязательно означает самую низкую стоимость решения.
В общую стоимость проекта могут входить:
- Проектирование
- Аппаратные средства.
- Образцы для прототипирования.
Проверка.
- Себестоимость единицы продукции
- Проверка
- Встречайте
- Инвентаризация на складе
- Несоответствия качества
Претензии по гарантии
- Замена в полевых условиях
Использование более дорогого привода, который проще в сборке и надежен в работе, может снизить общую стоимость изделия.
Электромагнитный запорный клапан следует рассматривать как часть целого OEM-изделия, а не как отдельный приобретаемый компонент.
18. Что должен указать покупатель в запросе предложений (RFQ)?
Укажите подробности запроса коммерческого предложения для более точной оценки стоимости и более эффективной технической коммуникации.
Например:
Изделие: Защелка с магнитным приводом, изготовленная на заказ.
Применение: Умный замок для шкафа
Напряжение: 12 В постоянного тока (G)
Максимально допустимый ток: 1.5 А (пиковое значение)
Ход: 5 мм
Начальная сила: 5 мм, 10 Н
Требуемая удерживающая сила: 25 Н
Длительность импульса: макс. 200 мс
Рабочая температура: от -20 ° C до + 60 ° C
Ожидаемый срок службы: 500 000 циклов.
Максимальные размеры: 32 × 24 × 20 мм
Шум: Предпочтительнее низкий уровень шума.
Годовой спрос: 150 000 шт.
Целевой объем производства: 3 квартал
Приложите чертежи, файлы САПР, загруженные данные и, по возможности, фотографии приложения.
Это позволило бы производителю лучше оценить целесообразность, стоимость, оснастку, сроки поставки и ценообразование производства.
Аннотация: Разработка магнитного фиксирующего соленоида по индивидуальному заказу должна представлять собой полноценный электромеханический инженерный проект, а не просто модификацию катушки и поршня.
Грамотно спроектированные исполнительные механизмы обеспечивают баланс между ходом, усилием привода, силой удержания, напряжением, током, длительностью импульса, свойствами постоянного магнита, механической интеграцией, шумом, температурой и сроком службы.
19. Производственные аспекты также имеют важное значение.
Конструкция привода должна обеспечивать надежный контроль намотки катушки и магнитных компонентов, а также размеров поршня и процесса сборки в условиях серийного производства.
Наиболее эффективный процесс разработки для OEM-заказчиков начинается с детальной спецификации и сотрудничества между разработчиком продукта и производителем соленоидов.
Затем опытные образцы необходимо протестировать в реальных условиях эксплуатации при реалистичных нагрузках, ограничениях по напряжению и окружающей среде.
Проверка проектной документации должна быть завершена на этапе проектирования, а подтверждение проектной документации должно быть проведено в ходе опытно-промышленных испытаний до начала полномасштабного производства.
Четко сформулированные технические характеристики, инженерная проверка и проектирование с учетом технологичности производства, а также строгий контроль качества могут помочь производителям оригинального оборудования разработать исполнительный механизм, который обеспечит надежную работу от первого прототипа до долгосрочного серийного производства.
20. Магнитные фиксирующие соленоиды: что нужно знать покупателям-производителям оригинального оборудования – часто задаваемые вопросы
1. Какая информация мне нужна для заказа электромагнитного запорного клапана, изготовленного на заказ?
Покупатели должны указать: • Область применения • Напряжение • Доступные в настоящее время параметры • Требуемый ход • Сила в соответствующих точках удара • Требуемая удерживающая сила • Длительность импульса • Рабочая частота • Ожидаемый срок службы • Доступные габариты • Диапазон температур • Годовой объем производства. Для оценки поставщиков можно использовать чертежи, файлы САПР и видеоролики о работе механизмов.
2. Минимальный объем заказа для изготовления магнитного запорного соленоида на заказ?
Минимальный объем заказа (MOQ) зависит от уровня индивидуализации, производственного процесса, требований к оснастке и поставщика. Вы можете снизить требования к объему, модифицировав существующую платформу вместо разработки новой конструкции. Рекомендуется запрашивать MOQ отдельно для прототипа, опытного производства и серийного производства.
3. Какова стоимость изготовления оснастки на заказ?
Стоимость оснастки зависит от конструкции. Проект, основанный на модифицированных стандартных компонентах, может вообще не потребовать специальной оснастки. Для штамповки, изготовления пластиковых компонентов, корпусов или специальных процессов сборки потребуются новые пресс-формы, штампы и приспособления. «Попросите поставщиков выделить стоимость оснастки отдельно от цены за единицу продукции, чтобы вы могли сравнить общую стоимость проекта».
4. Сколько времени занимает разработка на заказ?
Сроки выполнения зависят от сложности конструкции, наличия образцов, доступности компонентов и требований к тестированию. Модификация существующей конструкции обычно занимает меньше времени, чем разработка совершенно новой магнитной структуры с нуля. Попросите поставщика предоставить график разработки, включающий инженерную экспертизу, изготовление образцов, внесение изменений, проверку, опытное производство и серийное производство.
5. Как сравнить предложения от разных поставщиков?
Пожалуйста, не забудьте указать цену за единицу товара. Убедитесь, что каждое предложение основано на одинаковых параметрах: напряжение, усилие, ход поршня, удерживающее усилие, срок службы, используемые материалы, испытания, годовой объем производства и требования к качеству. Сравните также стоимость инженерных работ, стоимость оснастки, стоимость образцов, сроки поставки и политику управления изменениями.
6. Какие данные о качестве мне необходимы перед утверждением серийного производства?
Покупателям необходимо искать данные, относящиеся к важным характеристикам продукта. В зависимости от конструкции это могут быть размеры, сопротивление катушки, результаты функциональных испытаний, усилие, удерживающая способность, испытания изоляции и результаты испытаний на долговечность. Пилотные образцы для критически важных OEM-проектов должны быть оценены до утверждения серийного производства.
7. Как снизить стоимость изготовленного на заказ магнитного запорного соленоида?
Если бы вы могли начать с существующей платформы производителя, это помогло бы. Следует избегать чрезмерного хода, высоких требований к усилию, жестких допусков и экзотических материалов, если они не приносят очевидной пользы изделию. Стандартные провода, соединения и элементы крепления также могли бы сэкономить деньги. Если вы обсудите проектирование с учетом технологичности производства на нужном этапе, вы сможете найти дополнительные возможности для экономии еще до начала изготовления оснастки.
8. Как выбрать хорошего производителя магнитных запорных соленоидов?
Помимо себестоимости производства, необходимо оценивать инженерные возможности. Хороший производитель должен уметь проектировать магнитные цепи, катушки, соблюдать механические допуски, проводить испытания на усилие и удерживающее усилие, испытания на долговечность и серийное производство. Покупатели также должны учитывать оперативность разработки прототипов, контроль качества, производственные мощности, управление изменениями, коммуникацию и долгосрочную перспективу.
