MAGNABEND - FUNDAMENTAL DESIGN CONSIDERATIONS
Basic Magnet Design
Machina Magnabend designatus est potens DC magnete officio cycli limitato.
Machina ex III basic partes: -
Magnes corpus quod basem machinae efformat et coil electronico-magnetem continet.
Fibulae talea, quae viam fluxu magnetico inter polos magnetis basim praebet, et per hoc fibulas schedae fabricandae sunt.
Inflexio trabis quae ad anteriorem partem corporis magnetis infixa est et medium praebet ad applicandi vim in workpiece.
Magnet-Corpus Configurationum
De magnete corporeo variae figurae possibilia sunt.
Hic es 2 qui utrumque adhibitum est pro machinis Magnabendensibus:
Lineae elisae rubrae in tractus superne vias fluxas magneticae repraesentant.Nota consilium "U-Type" unum tramitem fluxum habere (1 par polorum) cum consilium "E-Type" habet 2 vias fluxas (2 par polorum).
Magnes Configurationis Comparatio:
Configuratio E-typei efficacior est quam figura U-type.
Ad cuius evidentiam, cur ita sit, consideremus duas delineatas infra.
A sinistra est pars crucis magnetis U-typi et a dextra est magnetis e-typus qui factus est componendo 2 eiusdem U-types.Si uterque magnetis configuratione impellitur spiram cum eadem ampere-vicem, tunc plane duplicata magnetis (E-type) vim habebit bis tantum clamping.Duplici etiam utitur ferro, sed vix amplius filum pro coil!(posito longo coil consilio).
(Parvum filum extra filum tantum opus esset quia 2 duo crura spirae longius distant in consilio "E", sed haec extra minimi fit in longo consilio gyro quali ad Magnabend usus est).
Super Magnabend:
Ad magnetem etiam validiorem conceptus "E" extrui potest, qualis haec figura duplex E:
3-D Exemplar:
Infra est 3-D tractus monstrans fundamentalem dispositionem partium in magnete U-type;
In hoc tractatu Procurator et Tergo poli distincti sunt frusta et claustris ad Core fragmentum affixa.
Quamvis in principio, si possibile sit machinationem magnetis corporis U-typi ex una parte ferri, tunc non posset spiram instituere et sic coilum vulnerari in situ (in corpore magnetis machined. ).
In situ productionis valde optandum est ut seorsim gyros contorquere possit (in speciali priore).Sic machinatio U-typus fabricatam fabricam efficaciter dictat.
E contra consilium E-typei se bene dat corpori magnes machinato ex una parte ferri quod coil prae-factum facile institui potest postquam magnetis corpus machinatum est.Corpus unicum magnetis etiam magnetice melius efficit ut non ullam habeat hiatus constructionem, quae alioqui fluxum magneticum (ac proinde vim clamping) paulo minuat.
(Maxime Magnabends post 1990 adhibita consilio E-type).
Electio Materialis ad Magnet Construction
Magnes corpus et fibulator ex materia ferromagnetica (magnetisable) effici debet.Ferro est materia ferromagnetica longe vilissima et manifesta electio est.Nihilominus variae sunt speciales ferros praesto quae considerari possent.
1) Silicon Steel: Princeps resistivity ferri, qui in tenuibus laminationibus praesto esse solet, ac in AC transformatoribus, AC magnetibus, dispositis etc. Eius proprietates ad Magnabendem DC magnetem non requiruntur.
2) Ferrum molle: Haec materia magnetismum residuum inferiorem exhiberet quae machinae Magnabendae bona esset, sed mollia physice, quae facile destringi et laedi significaret;melius est solvere problema residua magnetismi alio modo.
3) Ferrum dejice : Non tam facile magnetes quam ferrum involutum sed considerari potuit.
4) Steel Type 416 : magnetised non potest tam fortiter quam ferrum et multo pretiosius est (sed potest esse utilis ad tenuem superficiem tutelae capping in corpore magnetis).
5) Stainless Steel Type 316 : Hoc est stannum non magneticum ferri, ideoque omnino non convenit (excepto ut supra in 4°).
6) Medium Carbon Steel, typus K1045 : Haec materia ad magnetis constructionem (et alias machinae partes) egregie apta est.Rationabiliter durum est in conditione suppleta et etiam in machinis bene.
7) Medium Carbon Steel typus CS1020 : Hic chalybeus non tam durus est quam K1045, sed promptior est ac sic utilissimus esse potest ad machinam Magnabendam fabricandam.
Nota quod proprietates principales quae requiruntur sunt:
Princeps satietatem magnetisationis.(Plurimum ferro admixtum saturatum circa 2 Tesla);
Praeparatio utilis sectionis magnitudinum;
Resistentia ad nocumentum incidenti;
Machinability, and
Rationabilis sumptus.
Medium carbonis chalybeum omnibus hisce requisitis bene convenit.Humilis chalybeus carbonis etiam adhiberi potuit, sed minus repugnanti damno incidenti est.Sunt etiam aliae speciales commixtiones, sicut supermendur, quae maiorem satietatem habent magnetisationis, sed non considerandae sunt propter maximos sumptus ferro comparati.
Medium chalybeum tamen magnum exhibet magnetismum residuum, quod satis est ad nocumentum.(Vide sectionem de Magnetismo Residuo).
The Coil
Coil est quod ictum magnetis magnetis fluxum exagitat electro.Eius vis magnetistica tantum productum est numerorum tractuum (N) et coil vena (I).Sic:
N = numerus vices
I. vena = in anfractu.
Aspectus "N" in formula praedicta communem deceptionem ducit.
Late supponitur quod numerus tractuum augens vim magneticam auget, sed plerumque hoc non accidit quia extra vices etiam currentem minuunt, I.
Intellige orbem fixum DC intentione instructum.Si numerus rotarum duplicetur, resistentia ambages quoque duplicabitur (in spiram longam) et sic current dimidiabitur.Effectus rete in NI non est auctum.
Quod revera determinat NI est resistentia per vices.Augere igitur NI crassitudinem filum augeri debet.Valor extra tractuum est quod venam faciunt et ideo potentiam dissipationis in coil.
Excogitatoris meminerit filum METIOR est quod revera vim magnetis spirae determinat.Hic est potissima parameter coil design.
Productum NI saepe ad "ampere vices" refertur.
Quot Ampere vices opus est?
Ferro satietatem magnetisationis circiter 2 Teslae exhibet et hunc modum fundamentalem ponit in quanto vis clamping obtineri potest.
Ex graphe superiore perspicimus vim campi obtinere requisitam densitatem 2 Teslarum circiter viginti millia amperum per metrum per vices.
Nunc, pro typico Magnabendi consilio, via fluxa in chalybe longitudo est circiter 1/5th metri ac propterea postulabit (20,000/5) AT ad satietatem, id est circiter 4,000 AT.
Valde grata est plures habere vices ampere quam haec ut satietatem magnetisatio conservari possit etiam cum hiatus non magneticus (id est officinarum non-ferrum) in magneticum ambitum introducantur.Quamvis extra ampere vices nonnisi magno pretio in potentiam dissipationis vel sumptum aenei vel utriusque acquiri potest.Ita transactio necessaria est.
Consilia Typica Magnabend spiram habent quae 3,800 vices ampere efficit.
Nota hanc figuram non dependens a longitudine machinae.Si idem consilium magneticum applicatur per varias machinas longitudinum, tum dictat machinas longiores pauciores vicissitudines fili crassioris habituri.Venam plus summam trahent, sed eundem productum amps x per vices habebunt, eandemque vim fibulationis (et eandem dissipationis vim) per unitatem longitudinis habebunt.
Officium cyclum
Notio cycli officii est maxima pars consilii electromagneti.Si consilium curriculi plus praebet quam opus est, tunc non optimum est.Plus officium cycli in se significat quod plus filum aeneum opus erit (cum superiori sumptum consequente) et/vel minus promptum erit.
Nota: Superius officium magnetis cycli minorem vim dissipationis habebit, quae significat quod minus energia utetur et sic vilis operandi erit.Sed quia magnes ON est propter breves tantum periodos, tunc industria sumptus operandi esse solet videri minimi momenti.Ita ratio accedendi est, tantam vim habere luxuriae, quantum potes effugere cum terminis anfractus gyri non exurendi.(Accedit hic communis consiliis electromagnetis).
Magnabend designatus est ad officium nominale cyclum circiter 25%.
De more capit tantum 2 vel 3 seconds ad flexuram.Magnes tunc abibit pro amplius 8 ad 10 secundis dum workpiece reponitur et perpendatur parata ad flexuram sequentem.Si 25% cycli officium exceditur, tunc demum magnes nimis calidus erit et scelerum cultrum iter faciet.Magnes lædi non erit, sed per circiter XXX minuta rursus refrigerandi gratia permittendum erit.
Experientia operationalis cum machinis in campo monstravit 25% officium cycli satis congruere pro usoribus typicis.Re quidem vera quidam utentes petierunt libitum excelsum versiones machinae potentiae quae maiorem vim habent in dispendio cycli minoris officii.
Coil Cross-Sectional Area
Area sectionis crucis praesto ad coilum maximam quantitatem filum aenei quod accommodari potest determinabit. Locus in promptu non debet esse plus quam opus est, congruens cum inquisitione vicissim et potentia dissipationis.Amplius spatium spirae providens inevitabiliter magnitudinem magnetis augebit et in ferro (quod totum fluxum reducet) in longiore fluxu longitudinis evenit.
Eadem ratio implicat quodcunque spatium spirae in consilio providetur, semper filum aeneum sit plenum.Si non est plena, significat magnetem geometriam potuisse melius esse.
Magnabend Clamping Force:
Infra lacinia purus per mensuras experimentales adeptus est, sed cum calculis theoricis satis bene convenit.
Vis fibulationis mathematice ex hac formula computari potest:
F = vis in Newtono
B = densitas fluxum magneticum in Teslas
A = area polorum m2
μ0 = magnetica permeabilitas constans, (4π x 10-7).
Ad exemplum 2 teslium fibulationis computabimus pro fluxu densitatis;
Ita F = ½ (2)2 A/µ0
Vim enim in area unitatis (pressurae) "A" in formula excidere possumus.
Sic Pressio = 2/μ0 = 2/(4π x 10-7) N/m2.
Hoc exeunt ad 1,590,000 N/m2.
Hanc ad kilogramme vim convertendi per g dividi potest (9.81).
Sic: Impetus = 162,080 kg/m2 = 16.2 kg/cm2.
Hoc magis consentit cum vi mensurata pro nulla hiatu, supra graphe ostensum est.
Figura haec facile converti potest ad totalem vim clamificationis pro data machina, eam multiplicando per polum machinae aream.Ad exemplar 1250E poli area est 125 (1.4+3.0+1.5) = 735 cm2.
Ita summa, nulla hiatus, vis esset (735 x 16.2) = 11,900 kg vel 11.9 tonnas;de 9.5 tonnas per metrum magnetis longitudinis.
Fluxum densitas et pressio Clamping directe affinia sunt et sub graphide monstrantur:
Practical Clamping Force:
In hac alta vi clamitatio usu tantum semper efficitur, cum opus non est (!), id est cum inflexione ferri tenuium operum.Cum inflexio workpieces non-ferrosa vis minor erit ut in graphe supra demonstratum est, et (parum curiose), minus etiam cum inflexione densitatis ferri officinas erit.Causa est, quia vis solida necessaria est ad flexuram acutam, multo altior quam quae ad flexum radii opus est.Ita fit, ut cum flexura anteriori marginem fibulae procedat leviter elevato, ita permittens officinam ut radium formaret.
Exiguus hiatus aer qui formatus parvam iacturam vim clamiationis facit, sed vis necessaria ad formam radiorum flexionis acrius decidit quam vim magnetis clamiationis habet.Ita res stabilis consequitur et clampbar non dimittit.
Modus autem curvandi quod supra dictum est est quando machina est iuxta suam crassitudinem limitem.Si opusculum etiam crassius examinatur, tunc utique fibulationes tollet.
Hoc schema innuitur, si nasus marginem clampbar paulo magis quam acutum radiatum, tunc aer hiatus crassitudinis inflexionis reducatur.
Imo ita est, et proprie facta Magnabend fibulato ore radiato habebit.(A margine radiata etiam multo minus proclivis ad damnum accidentale cum acuto ore comparatum).
Marginal Modus Inclinate culpa:
Si anfractus in officina densissima tentatur tunc machina non flectat, quia fibulationes simpliciter tollunt.(Forte hoc in dramatico non fit; clampbar modo quiete dimittit).
Si autem curvus onus leviter major est quam capacitas flexionis magnetis, tunc fere id evenit, quod inclinatio ad dicendum erit circa 60 gradus et tunc fibulator incipiet retro labi.In hoc modo deficiendi, magnetis onus indirecte flectenti resistere non potest, frictionem inter fabricam et cubile magnetis creando.
Crassitudo inter defectum propter impedimentum et defectum propter lapsus plerumque non multum interest.
Elevatio defectus debetur workpiece vectis marginem anterioris clampbar sursum.Fibulatio vis in margine anteriore clampbar maxime est quod huic resistit.Clamatio ad marginem postici parum valet, quia prope est ubi fibulator volvitur.Re quidem vera dimidium est totius vi clamiationis quae levare resistit.
E contrario lapsus resistitur vi totali clamificatione sed per frictionem tantum, ut ipsa resistentia dependeat a coëfficiente frictionis inter fabricam et magnetis superficiem.
Nam ferro puro et sicco attritio coefficientis tam alta esse potest quam 0.8, sed si lubricatio adest tunc tam humilis quam 0.2.De more alicubi erit inter tales ut modus marginalis incurvationis defectus plerumque ob illapsum, sed attentat frictiones augere in magnetis superficie, operae pretium non est repertum esse.
Crassitudo Capacitas:
Ad magnetem typum corpus 98mm latum et 48mm altum et cum 3,800 ampere-converso, longitudo curvationis capacitatis plena est 1.6mm.Haec crassitudo ad utrumque schedae ferri et aluminii applicat.Minus fibulatio erit in aluminio schedae sed minus requirit torquem ad flectendum, ita hoc compensat ita ut similem coniecturam det capacitati utriusque generis metalli.
Caveats esse oportet in capacitate dictae flexionis: Praecipuum unum esse quod cedit vis metalli schedae late variari potest.1.6mm capacitas ferrum applicat cum accentus cedente usque ad 250 MPa et ad aluminium cum cedente accentus usque ad 140 MPa.
Crassitudo capacitatis in ferro immaculato circiter 1.0mm est.Haec capacitas signanter minor est quam in plerisque aliis metallis, quia chalybs immaculatus plerumque non magneticus est, et tamen rationabiliter altum cedit accentus.
Aliud elementum est temperatura magnetis.Si magnes incalescere concessum fuerit, resistentia coil erit superior, et hoc vicissim faciet ut minus currentem trahat cum inferiori vi turno inde et inferiore vi clamitanti.(Hic effectus plerumque satis moderatus est et verisimillimum est causare machinam suam specificationibus non occurrere).
Demum capacitas Magnabends crassior fieri potuit, si magnetis sectione transversalis maior facta est.