Per què el nucli de relé d'un electroimant de corrent continu està fet de ferro pur, mentre que el nucli d'un electroimant de corrent continu està fet de làmines d'acer de silici?

En el disseny de dispositius electromagnètics, l'elecció del material del nucli determina directament les propietats magnètiques, el consum d'energia i l'augment de la temperatura. Ja sigui en sistemes de corrent continu o alterna, les pèrdues d'energia en el circuit magnètic s'origina principalment de dos tipus: pèrdues de corrent de Foucault i pèrdues per histèresi.

 

Per tant, en diferents condicions de funcionament, la selecció de material per al nucli electroimant requereix una anàlisi sistemàtica tenint en compte la freqüència dels canvis de camp magnètic, el tipus de corrent i els requisits de gestió tèrmica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per als electroimants de corrent continu, el camp magnètic és generalment un camp magnètic estable o que canvia lentament amb una taxa de canvi de flux baixa, de manera que les pèrdues de corrent de Foucault i d'histèresi són insignificants. En aquestes condicions, l'enfocament del disseny es desplaça cap a les característiques de permeabilitat i saturació magnètica. El ferro pur, a causa de la seva alta permeabilitat i baixa coercivitat, pot establir i alliberar camps magnètics ràpidament, el que el converteix en una opció de material ideal i àmpliament utilitzat en nuclis de ferro pur i diverses estructures d'accionament de precisió. A més, el ferro pur té unes excel·lents característiques de resposta magnètica, cosa que el converteix en un material bàsic per a actuadors electromagnètics d'alta-sensibilitat (com ara relés).

 

En canvi, el camp magnètic d'un electroimant de CA es troba en un estat d'altern{0}}alta freqüència. El canvi continu del flux magnètic genera llaços significatius de corrents de Foucault dins del nucli, donant lloc a una pèrdua de calor addicional. Mentrestant, les pèrdues per histèresi també augmenten significativament amb l'augment de la freqüència. Per reduir les pèrdues, normalment s'utilitza una estructura laminat de xapa d'acer de silici d'alta-resistència, que divideix el nucli en múltiples làmines aïllants per suprimir eficaçment els camins de corrent de Foucault. Aquest tipus d'estructura és habitual en nuclis d'acer de relé o components magnètics impulsats per AC-i és una solució estàndard de reducció de pèrdues en el camp de l'enginyeria elèctrica.

 

En el funcionament real dels electroimants de corrent continu, fins i tot amb pèrdues teòricament baixes, el nucli encara pot experimentar escalfament. Aquest problema prové principalment de les pèrdues de coure a les bobines conductores que es condueixen al nucli, així com de les pèrdues addicionals de corrent de Foucault que apareixen gradualment en condicions d'operació d'alta-freqüència o d'impuls de pols. Especialment en aplicacions de commutació d'alta-freqüència, com ara estructures de nucli de ferro de relé, el problema d'acumulació de calor és més pronunciat. Per tant, l'escalfament del nucli no només està relacionat amb els materials, sinó que també està estretament relacionat amb el disseny general del sistema electromagnètic.

 

Per abordar el problema de l'escalfament central dels electroimants de corrent continu, l'enginyeria normalment implica l'optimització des de múltiples dimensions. En primer lloc, es redueixen les pèrdues de coure optimitzant el disseny de la bobina (reduint la densitat de corrent i optimitzant la distribució de les espires). En segon lloc, els camins de dissipació de calor es milloren mitjançant el disseny estructural, com ara augmentar l'àrea de dissipació de calor o utilitzar materials estructurals amb millor conductivitat tèrmica. A més, es poden introduir circuits magnètics auxiliars d'imants permanents per reduir els requisits de corrent d'excitació. En algunes aplicacions-de gamma alta, com ara Core for Electromagnetic Relay, l'estabilitat tèrmica es millora encara més mitjançant materials compostos o tractaments superficials.

 

Pel que fa al ferro pur, la seva fabricació i selecció de materials també tenen requisits estrictes. Com a material magnètic suau típic, el ferro pur ha de tenir una puresa elevada (baix carboni, baixes impureses), una microestructura uniforme i una bona mecanització. Els materials utilitzats habitualment inclouen ferro pur industrial o materials de la sèrie DT4, sent el nucli de ferro DT4C un exemple típic. Aquests materials es caracteritzen per una alta permeabilitat, pèrdues baixes i un bucle d'histèresi estret, cosa que els fa adequats per a relés d'alt rendiment-i sistemes electromagnètics de precisió. A més, durant la fabricació, processos com la forja en fred poden millorar significativament la densitat del material i la resistència mecànica. Per exemple, en el procés de forja en fred DT4C Relay Iron Core, millora eficaçment la consistència de la propietat magnètica i la precisió dimensional.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A més, el control de l'estrès i el recuit són crucials durant el processament de nuclis de ferro pur. L'enduriment per treball redueix significativament les propietats magnètiques; El recuit és necessari després de l'estampació o la forja en fred per restaurar la permeabilitat magnètica. Això és especialment crític en components estructurals d'alta-precisió, com ara components magnètics en miniatura com els pins centrals o els pins de relé, on l'estabilitat del rendiment afecta directament la velocitat de resposta global i la fiabilitat del dispositiu.

 

Des del punt de vista de l'aplicació, els materials de ferro pur magnètic suau s'utilitzen àmpliament en relés, vàlvules solenoides i equips de control industrial. Especialment en escenaris que requereixen una alta resposta, els nuclis de ferro magnètic suau per a relés i els nuclis de relé de ferro pur s'han convertit en opcions principals a causa de les seves excel·lents propietats de magnetització i desmagnetització. Simultàniament, en els sistemes d'automatització industrial, productes com els nuclis de ferro per a relés de control industrial exigeixen encara més la consistència del material i l'estabilitat del lot.

 

 

Amb la tendència contínua cap a freqüències més altes, una major eficiència i una major fiabilitat en els sistemes electromagnètics, la importància dels materials bàsics i dels processos de fabricació és cada cop més destacada. Des del bàsicElectricista Nuclis de ferro pura nuclis de relé de forja en fred d'alta-precisió, diferents aplicacions exigeixen diferents exigències sobre el rendiment del material. Per al camp de relés i actuadors electromagnètics, oferim una gamma de nuclis de ferro magnètic suau per a relés i solucions personalitzades, que inclouen capacitats de fabricació completes, des de la selecció de materials i la forja en fred fins a l'optimització del tractament tèrmic, complint amb els estrictes requisits de rendiment i fiabilitat dels components electromagnètics-de gamma alta.