Всем привет!

Еще в детстве мечтал строить роботов, но жизнь сложилась так, что работаю программистом.
Сейчас потихоньку проектирую робота, где в качестве приводов решил попробовать втяжные электромагниты.
Почему электромагниты - их можно изготовить вручную и без станков, быстрое время срабатывания, низкая стоимость материалов для них.

Несколько фоток того, что сделал за два дня:

Простая однослойная катушка:


Трехслойная катушка:


Пятислойная катушка "пирамидкой":


"Сердечники" из скрепок:


Трубки для катушек:


Тестировал все три катушки с прямым и П-образным сердечниками из скрепок, питание от пальчиковой батареи 1.5 Вольта, проволока взята из статора неработающего пылесоса, диаметр 1 мм, лаковая изоляция, алюминий.

Тестировал так:
- поворачивал катушку вертикально и включал питание,
- затем вставлял снизу сердечник в работающую катушку, чтобы он сам себя удерживал магнитным полем.

Наблюдения:
1. Прямой сердечник слабее, чем П-образный.
2. Самая сильная - катушка с "пирамидкой" в 5 слоев, после нее катушка в 3 слоя, а самая слабая - простая, однослойная.
3. Все три катушки могут удержать только скрепки, на вес побольше уже не реагируют (стальной болт 3 мм диаметром, даже не двигается).

Теперь вопросы:

1. Действительно ли П-образный сердечник лучше, чем прямой?
А что, если сделать вообще замкнутый сердечник? (делал из двух скрепок, вообще не реагирует на включение магнитного поля).

2. Насколько важен выбор металла для катушки и диаметр проволоки?
Алюминий сильно хуже меди?
Если я правильно понимаю, нужно брать проволоку с самым маленьким сопротивлением, а значит лучше медь и желательно сечением побольше?

3. Существуют ли другие типы электромагнитов с подвижным сердечником, кроме втяжного?
Была такая мысль - на обычный магнит одевается катушка, подается питание и сердечник стремится выйти из катушки (отталкивание одноименных полюсов). Или на одном сердечнике две катушки, одна двигается, а другая стационарная.

4. Какой металл лучше использовать для сердечника?
Если я правильно понимаю, нужно использовать из доступных металлов тот, у которого магнитная проницаемость лучше?
Из воспоминаний детства запомнился опыт с электромагнитом и там рекомендовали отжечь сердечник на огне, зачем?

5. Есть ли какой-нибудь онлайн-сервис для простого расчета электромагнита?
Как пример, такая форма:



В поисках онлайн-сервиса для расчета встречал упоминания о программах FEMM и Ansoft Maxwell, может есть какая-нибудь программа\скрипт\сервис проще, только для расчета характеристик электромагнита, как на рисунке выше?
Если кто-то подскажет формулу для расчета параметров по форме выше (какая сила будет у электромагнита с заданными параметрами), я мог бы к форме выше прикрутить функционал, может кому тоже пригодится.

Заранее спасибо!

С уважением,
Виктор

1. Не знаю, что подразумевается под "прямым" сердечником, но в электромагнитах используется форма сердечника, в котором при втягивании сердечника образуется замкнутая цепь для магнитного потока. Зазор между подвижной и неподвижной частями - ход электромагнита. Чем больше ход, тем меньше втягивающая сила.
2. Изготавливают катушки из любого провода. Алюминий используют значительно реже. Встречал только в мощных.
3. Существуют. Одна из разновидностей - линейный двигатель, принцип которого описал сам.
4. Для сердечников используют железо с максимальной магнитной проницаемостью. По соотношению цена/качество лучшее мягкая низкоуглеродистая сталь. По старым советским обозначениям типа СТ3.
5. Софтов не встречал, да и не искал. А расчет достаточно сложная и муторная штука.
Могу добавить, что тестирование и наблюдения проведены для катушки БЕЗ сердечника. Раскурочь какой-нибудь электромагнитный клапан и посмотри, как устроен. Можно в инете надыбать конструкцию электромагнитного пускателя. Основное понятно будет.

vem566, огромное спасибо!
Все просто и понятно

Для расчетов скачал книгу "Физическое моделирование электромагнитных механизмов" Пеккер И.И., попытаюсь сейчас рассчитать нужный электромагнит.

Удачи!

А зачем вам электромагниты? Возьмите лучше примерно такое: http://www.autogas-torg.by/index.php?productID=1014 Можно и двухпроводный такой же.



Стоят копейки. Продаются в любом автомобильном магазине. Развивают приличное усилие. Ход сантиметров 3-5.

da-nie, интересный механизм, спасибо!