Кто-нибудь разрабатывал соленоиды? (для линейных приводов) Опции

[virtuality]

Доброго времени суток!

Задача стоит интересная. Нужно сделать маломощный линейный привод соленоидного типа.
Под катушку дан цилиндрический корпус диаметром 0,8 см (считай - наружный диаметр катушки - она внутри корпуса будет), длиной 2 см. Ход "поршня" должен быть не менее 1 см. Напряжение планируется 12 вольт.

Возникает вполне понятное желание получить при минимальных размерах макисмальную тягу. Я человек без высшего технического образования, но из курса школы помню, что чем больше витков, чем больше сила тока, тем лучше. Возникают вопросы о конструкции катушки, которые приводят к дилеме:
-чем больше витков - тем больше длина провода а соответствено выше сопротивление и ниже сила тока;
-чем больше витков хочется уместить в одном и том же объеме, тем тоньше провод и больше его сопротивление и ниже сила тока.

Как это все свести к макисмальному КПД. Искал литературу в интернете на эту тему - мало что интересного. ПОскольку экспериментировать не хочется, может быть кто-то посоветует как рассчитать.

Хотя если честно, дело наверное не в рассчетах, меня интересует не цифра обозначающая тягу, а принципы при которых тяга буте максимальной, компромисс между сечением провода, количеством витков и подаваемым током и напряжением.

[Tanya]

Доброго времени суток!

Задача стоит интересная. Нужно сделать маломощный линейный привод соленоидного типа.
Под катушку дан цилиндрический корпус диаметром 0,8 см (считай - наружный диаметр катушки - она внутри корпуса будет), длиной 2 см. Ход "поршня" должен быть не менее 1 см. Напряжение планируется 12 вольт.

Возникает вполне понятное желание получить при минимальных размерах макисмальную тягу. Я человек без высшего технического образования, но из курса школы помню, что чем больше витков, чем больше сила тока, тем лучше. Возникают вопросы о конструкции катушки, которые приводят к дилеме:
-чем больше витков - тем больше длина провода а соответствено выше сопротивление и ниже сила тока;
-чем больше витков хочется уместить в одном и том же объеме, тем тоньше провод и больше его сопротивление и ниже сила тока.

Как это все свести к макисмальному КПД. Искал литературу в интернете на эту тему - мало что интересного. ПОскольку экспериментировать не хочется, может быть кто-то посоветует как рассчитать.

Хотя если честно, дело наверное не в рассчетах, меня интересует не цифра обозначающая тягу, а принципы при которых тяга буте максимальной, компромисс между сечением провода, количеством витков и подаваемым током и напряжением.

Никаких чудес не бывает - магнитное поле зависит от плотности тока в обмотке, котрая ограничивается рассеиваемой мощностью, поэтому Вам нужно выбрать удобное для Вас сопротивление, а по нему сечение.

[SSerge]

Доброго времени суток!

Задача стоит интересная. Нужно сделать маломощный линейный привод соленоидного типа.
Под катушку дан цилиндрический корпус диаметром 0,8 см (считай - наружный диаметр катушки - она внутри корпуса будет), длиной 2 см. Ход "поршня" должен быть не менее 1 см. Напряжение планируется 12 вольт.

Возникает вполне понятное желание получить при минимальных размерах макисмальную тягу.

Тягу в первом приближении оценить легко:
Ежели потянуть за "поршень" с силой F и тем самым заставить его переместиться на расстояние dx,
то будет произведена работа F*dx, а энергия магнитного поля (W) увеличится на величину dW, равную этой самой F*dx.
Энергия поля это интеграл по объёму от B*H/2.
Величина B одинакова в железе и в воздухе, а H = B/(мю*мю0). Так как мю железа много больше единицы достаточно посчитать энергию только в воздушном зазоре площадью S и шириной x.

W = B*B*S*x/(2*мю0);
F = dW/dx = B*B*S/(2*мю0);

Индукция B ограничена насыщением железа.
При B=1Тл и "поршне" диаметром 4мм получается сила порядка 5 Ньютонов, примерно полкилограмма.

А по части выделения тепла в катушке - посмотрите книжки по расчёту трансформаторов.
В первом приближении всё сводится к площади сечения окна для обмотки и допустимой плотности тока в меди, а она - в свою очередь - определяется условиями охлаждения.

Для трансформаторов малой мощности обычно принимают плотность тока от 3 до 5 Ампер на кв.мм (для внутренних обмоток при непрерывной работе), но условия охлаждения для катушки соленоида будут получше, возможно удастся и 10 А/кв.мм получить.