「マグナベンド」コイル設計の計算をチェックしてほしいとよく言われます。これにより、いくつかの基本的なコイル データを入力すると、自動計算を実行できるこの Web ページを思いつくようになりました。
このページの計算を実行する JavaScript プログラムについて、同僚の Tony Grainger に感謝します。
コイル計算プログラム
以下の計算シートは、「Magnabend」コイル用に設計されていますが、整流 (DC) 電圧で動作する任意のマグネット コイルで機能します。
計算シートを使用するには、コイル入力データ フィールドをクリックして、コイルの寸法とワイヤ サイズを入力します。
Enter キーを押すか、別の入力フィールドをクリックするたびに、計算結果セクションが更新されます。
これにより、コイル設計のチェックや新しいコイル設計の実験が非常に迅速かつ簡単になります。
入力データ フィールドにあらかじめ入力されている数値は単なる例であり、1250E Magnabend フォルダーの典型的な数値です。
例の番号を独自のコイル データに置き換えます。ページを更新すると、例の数値がシートに戻ります。
(独自のデータを保持したい場合は、ページを更新する前に保存または印刷してください)。
推奨されるコイル設計手順:
提案するコイルの寸法と意図する供給電圧を入力します。(例: 110、220、240、380、415 ボルト AC)
ワイヤ 2、3、4 をゼロに設定してから、ワイヤ 1 の直径の値を推測し、結果のアンペア ターン数を記録します。
目標の AmpereTurns が達成されるまで Wire1 の直径を調整します。たとえば、約 3,500 ～ 4,000 AmpereTurns です。
または、Wire1 を適切なサイズに設定してから Wire2 を調整して目標を達成するか、Wire1 と Wire2 の両方を適切なサイズに設定してから Wire3 を調整して目標を達成することもできます。
次に、コイル加熱 (電力消費) を見てください*。高すぎる場合 (コイルの長さ 1 メートルあたり 2 kW 以上)、AmpereTurns を減らす必要があります。または、電流を減らすためにコイルにさらに多くのターンを追加することができます。コイルの幅または深さを増やすか、または充填率を増やすと、プログラムは自動的に巻き数を追加します。
最後に、標準ワイヤ ゲージの表を参照して、ステップ 3 で計算した値と等しい合計断面積を持つワイヤを選択します。
* 消費電力は AmpereTurns に非常に敏感であることに注意してください。二乗効果です。たとえば、AmpereTurns を 2 倍にした場合 (巻線スペースを増やさずに)、消費電力は 4 倍になります!
AmpereTurns を増やすとワイヤ (またはワイヤ) が太くなり、巻数を増やして補償できない限り、ワイヤが太くなると電流と消費電力が大きくなります。より多くの巻数は、より大きなコイルおよび/またはより良い充填率を意味します。
このコイル計算プログラムを使用すると、これらすべての要因を簡単に試すことができます。
ノート：
(1) 電線サイズ
このプログラムは、コイルに最大 4 本のワイヤを提供します。複数のワイヤの直径を入力すると、プログラムは、すべてのワイヤが 1 本のワイヤであるかのように一緒に巻かれ、巻き始めと巻き終わりで結合されていると想定します。（つまり、ワイヤは電気的に並列です）。
(2 線の場合はバイファイラー巻き、3 線の場合はトリファイラー巻きと呼ばれます)。
(2) パッキング率は、フィル ファクターとも呼ばれ、銅線が占める巻線スペースのパーセンテージを表します。これは、ワイヤの形状 (通常は円形)、ワイヤの絶縁層の厚さ、コイルの外側の絶縁層 (通常は電気ペーパー) の厚さ、および巻き方の影響を受けます。巻き方には、ごちゃまぜ巻き（ワイルド巻きともいう）とレイヤー巻きとがある。
寄せ集めコイルの場合、充填率は通常 55% から 60% の範囲になります。
(3) 事前に入力された例の数値 (上記参照) から得られるコイル電力は 2.6 kW です。この数値はかなり高いように見えるかもしれませんが、Magnabend マシンのデューティ サイクルはわずか約 25% です。したがって、多くの点で、マシンの使用方法にもよりますが、平均消費電力はその数値の 4 分の 1 にすぎず、通常はそれ以下になると考える方がより現実的です。
ゼロから設計する場合、全体の消費電力は考慮すべき非常に重要なパラメータです。高すぎるとコイルが過熱し、損傷する可能性があります。
Magnabend マシンは、長さ 1 メートルあたり約 2kW の電力損失で設計されました。25% のデューティ サイクルでは、これは長さ 1 メートルあたり約 500W に相当します。
磁石がどれだけ熱くなるかは、デューティサイクルに加えて多くの要因に依存します。まず、磁石の熱慣性と、それが接触しているもの (スタンドなど) は、自己発熱が比較的遅いことを意味します。長期間にわたり、磁石の温度は、周囲温度、磁石の表面積、さらには塗装の色によっても影響を受けます!(たとえば、黒色は銀色よりも熱をよく放射します)。
また、磁石が「マグナベンド」マシンの一部であると仮定すると、曲げられているワークピースは、磁石にクランプされている間に熱を吸収し、熱をいくらか運び去ります。いずれにせよ、磁石はサーマルトリップ装置で保護する必要があります。
(4) プログラムではコイルの温度を入力できるため、コイル抵抗とコイル電流への影響を確認できます。熱線は抵抗が高いため、コイル電流が減少し、その結果、磁化力 (AmpereTurns) も減少します。効果はかなり大きいです。
(5) プログラムは、コイルが銅線で巻かれていることを前提としています。これは、マグネット コイルのワイヤの最も実用的なタイプです。
アルミニウム ワイヤも可能ですが、アルミニウムは銅よりも抵抗率が高く (銅の 1.72 と比較して 2.65 オーム メートル)、効率の悪い設計につながります。アルミ線の計算が必要な場合はご連絡ください。
(6) 「マグナベンド」板金フォルダー用のコイルを設計している場合、および磁石本体が合理的に標準的な断面サイズ (たとえば 100 x 50mm) である場合、おそらく約 の磁化力 (アンペアターン) を目指すべきです。 3,500 ～ 4,000 アンペア ターン。この数値は、機械の実際の長さとは無関係です。より長いマシンでは、AmpereTurns で同じ値を達成するために、より太いワイヤ (またはより多くのストランド) を使用する必要があります。
特にアルミニウムのような非磁性材料をクランプしたい場合は、さらに多くのアンペアターンが良いでしょう.
ただし、磁石の全体的なサイズと磁極の厚さが一定の場合、より多くのアンペア ターンを得るには、より高い電流と、より高い電力損失、およびその結果としての磁石内の加熱の増加を犠牲にするしかありません。より低いデューティ サイクルが許容される場合は問題ないかもしれません。それ以外の場合は、より多くの巻数に対応するために大きな巻線スペースが必要であり、それはより大きな磁石 (またはより薄い極) を意味します。
(7) たとえば、磁気チャックを設計している場合は、はるかに高いデューティ サイクルが必要になります。(アプリケーションによっては、おそらく 100% のデューティ サイクルが必要になる場合があります)。その場合、より細いワイヤを使用し、おそらく 1,000 アンペア ターンの磁化力用に設計します。
上記のメモは、この非常に用途の広いコイル計算プログラムで何ができるかを示すためのものです。
標準ワイヤ ゲージ:
従来、ワイヤ サイズは次の 2 つのシステムのいずれかで測定されていました。
標準ワイヤ ゲージ (SWG) またはアメリカン ワイヤ ゲージ (AWG)
残念ながら、これら 2 つの規格のゲージ番号は互いに完全に一致しておらず、これが混乱の原因となっています。
今日では、これらの古い基準を無視して、ワイヤの直径をミリメートルで表すのが最善です。
以下は、マグネット コイルに必要となる可能性のあるワイヤを含むサイズの表です。
太字のワイヤ サイズは、最も一般的に在庫されているサイズですので、それらのいずれかを選択することをお勧めします。
たとえば、Badger Wire、NSW、オーストラリアでは、以下のサイズの軟銅線を在庫しています。
0.56、0.71、0.91、1.22、1.63、2.03、2.6、3.2mm
ご質問やご意見がございましたら、私に連絡してください。
投稿時間: 2022 年 10 月 12 日