Линейный двигатель

[av-master]

Товарищи. может кто легко с этим справится. а то я пока вникну пол года пройдет.
собственно нужно заменить пружину на соленоид.
Тут неоднократно утверждали о прямом воздействии на неодим, собственно на это и расчитываю
пружина:
Усредненная жесткость - 0.99 (какихто едениц)
Длина 169мм
Остаточная деформация % - 0.6
Полное сжатие - 104 мм
Усилие полного сжатия 10 кг

собственно нужно соленоидом вытолкнуть сердечник не хуже пружины, видимо даже сильнее с учетом увеличеной массы (на массу неодимового сердечника)

ограничено все это диаметром мм 20 - 23
потом сердечник надо втянуть, но там усилия уже нет и он легко втянется ИМХО.

собственно Ваше мнение ?

[zap]

В конце хода от соленоида будет работать только маленький кусочек.
Если использовать обмотку такого толстого диаметра как у Вас, придётся заталкивать в соленоид гигантские токи, чтобы хоть какой-то выталкивающий момент был, потому что там только пара-тройка витков работать будет.
Либо удлиннять соленоид (чтобы в конце хода сердечник на солидную часть ещё был внутри), либо уменьшать сечение чтобы в конце ходы было хотя бы сотня активных витков. Напряжение питания соленоида какое, 220В?
Движение нужно равномерное, или всё равно какое, как у пружины?

[av-master]

движение как у пружины (в конце хода она тоже хреновенько давит имхо). питание от липо 3-4 банки 1100-5000мА/ч 30-40С

[zap]

Ну, при сечении 2.5мм² сопротивление Вашей обмотки будет около 30 мОм.
При напряжении 14.4В это даст ток порядка 480А
Чтобы ток был нормальный, скажем, 30А, надо чтобы сопротивление было около 0.5 ом.
Я взял известные параметры эмалированных проводов (сечение, диаметр с эмалью) и посчитал сопротивление обмотки радиусом 20мм и длиной 170мм при использовании эмалированного провода разного сечения, виток к витку.
По всему выходит, что надо мотать в один слой проводом диаметром где-то 0.63-1мм, виток к витку.

[av-master]

ну если батарейка 5А * 30С = 150А то можно и на такой ток ориентироваться. транзистор 400А потянет при 2мОм.
как бы силу посчитать при таком токе ? вообще наверное нужен какойто баланс по сечению, току и заполнению.

Грубо говоря эта "хрень" должна толкать поршень насоса пневматического пистолета.

[zap]

А, поршень насоса
Если стоит задача максимизировать силу, тогда надо брать максимально возможный диаметр.
С другой стороны, максимальный диаметр ограничивается током, который способна отдать батарея.
Поэтому выбирайте диаметр исходя из максимального тока батареи.
Задача максимально резкого старта, как я понимаю, не стоит. Значит напряжение нет смысла увеличивать.
Добавил на график максимальный ток (исходя из напряжения батареи 14.4В) и коэффициент силы (ток умноженный на кол-во витков). Сила будет прямо пропорциональна xF.

[nikvic]

Грубо говоря эта "хрень" должна толкать поршень насоса пневматического пистолета.

Стал быть, нужно поиметь около 10Дж за время около 1/1000сек.
Такие штучки делают с помощью конденсаторов неприличного размера в темах  типа railgun 


http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=34345

Никаких магнитов - нужны безмагнитные схемы.

[us__007]

wiki пушка Гаусса

[nikvic]

wiki пушка Гаусса

Как рацуха для замены пружины???? 

А вот лебёдочку вставить для сжатия пружины - вполне

[av-master]

Да причем здесь гаус ? нужно толкать поршень. тот в свою очередь толкнет воздух. а тот пластиковый шарик. нужно 120-130м/с ок 1000 выстрелов в мин.

[av-master]

вот еще нашел (спасибо за подсказку о дульной энергии в джоулях).
вес шара 0.1 - 0.3 грамма, (реально существуют и 0.4+
скорость в м/с . получаем энергию шара. минус КПД всей системы ну 50% имеем: в среднем 2.5Дж на шаре т.е. надо 5 Дж выдавить для гарантированного результата.
||| | 0.20 g | 0.25 g | 0.28 g | 0.30 g
100 | 1,00 J | 1,25 J | 1,44 J | 1,50 J
110 | 1,21 J | 1,51 J | 1,69 J | 1,81 J
120 | 1,44 J | 1,80 J | 2,01 J | 2,16 J
130 | 1,69 J | 2,11 J | 2,36 J | 2,53 J
140 | 1,96 J | 2,45 J | 2,74 J | 2,94 J
150 | 2,25 J | 2,81 J | 3,15 J | 3,37 J
160 | 2,56 J | 3,20 J | 3,58 J | 3,84 J
170 | 2,89 J | 3,61 J | 4,04 J | 4,33 J

Сейчас вся эта кухня работает так: на поршне имеются зубы в зацеплении с шестерней (неполной. через редуктор от моторчика вращение передается этой шестерне. она оттягивает поршень и взводит пружину. когда начинается беззубый участок поршень отпускается и пружина выстреливает.... как-то так.
собственно когда жмеш на курок начинает вращаться мотор оттягивать поршень задержки и прицельность просто убийственно улетают. не говоря о том что шар пока долетит 2 секунды проходит. еще и шары 6 мм. я так понял лупят очередями иначе не подстрелишь никого ))). если выстрел начать сразу с удара по поршню уже будет поинтересней. особенно для снайперов и пистолетов. Для остальных только повышение надежности ( так как зубы на поршнях "сьедает" очень быстро.

[av-master]

значится 1Дж = 1Вт*с т.е 5 Дж= 5Вт*с = 500Вт*0.01с и т.д..
батарейка у нас к примеру 12Вольт *150А ~1800Вт. т.е ~0,0025сек можно рассчитывать. еще можно конденсаторами подпереть.

[zap]

Блин, таки надо стрелять.
А я сначала так и понял что гауссган, а потом прочитал ещё раз и показалось что поршень насоса, который пневматику заряжает... там скорость большая не нужна, а нужна только сила.
Ну тогда батарею конденсаторов, их заряжать от акка, далее контактором замыкаем на катушку с проводом как можно бОльшего диаметра (см. графики) и вперёд...
Но провод лучше брать эмалированный (самый толстый какой найдёте), потому как у провода в пластиковой изоляции куча места тратится на саму изоляцию.

[av-master]

  получил магниты 10 на 40 и 10 на 20 по несколько штук. N52 намагничивание.  Впервые почувствовал настоящую силу магнитов )) 
В понедельник отдам студентам пусть тренируются )) главное чтоб пальцы целы остались )) 

[av-master]

Студенты отчитались. хреново стреляет ((
30 Витков ф1мм от БП 3А 30Вольт. вообще еле вылетает сердечник.
надо наверное корпус из металла сочинять (сжать и замкнуть поле) и витки увеличивать ( раз в 10 ) 

[zap]

3А это вообще ниочём.
Надо ток увеличивать, а не напряжение.
Возьмите конденсаторы 10000 мкф на 6.3В.
Выставите напряжение 5В.
Зарядите и резко (мощным рубильником) подключите к обмотке.
В качестве электронного контактора можно использовать десяток параллельно соединённых низковольтных мосфетов, у них сопротивления канала низкие.
Если предположить, что провода у Вас где-то 1 метр, то его сопротивление составляет примерно 15 мОм.
Соответственно, начальный ток будет 333 ампера.
Вот мосфетов надо нагородить столько, чтобы выдержали.
Ёмкость конденсатора посчитайте исходя из дульной энергии, энергии запасаемой в конденсаторе и ожидаемого КПД.

[us__007]

В качестве коммутатора можно использовать мощный тиристор.

[zap]

Тиристоры бесполезны на низких мощностях. Падение на тиристоре составляет где-то от вольта до двух. При таком падении выделяемая на тиристоре тепловая мощность составит сотни ватт! Да он просто вспыхнет как спичка.

[mevial]

А что за глупая идея про выталкивание сердечника? Сердечник надо втягивать, тогда повышение давления(сопротивления движению) у нас будет компенсироваться увеличением момента, а в самом начале нам большое усилие и не нужно вовсе. Будет работать в разы лучше пружины, и тратить значительно меньше энергии.

Спойлер

Во блин, запатентовать надо.

[av-master]

Патентовать безполезно )) куча соленоидов так и работает ))
а вот конструктивно мне удобнее выталкивать. Вообщем нужны опыты и опыты.

ключик надо всего 1 но вот такой http://search.digikey.com/us/en/products/IRF7739L2TR1PBF/IRF7739L2TR1PBFTR-ND/2202207

[zap]

При притягивании надо вовремя отрубить ток, иначе начнёт работать уже на торможение.
А ещё лучше - поменять направление, тогда сначала будет притягивать а потом переключится на выталкивание.
Но нужны мгновенные переключения.

Я правильно понимаю, что имеется в виду магнитный поршень, толкающий немагнитный шарик?

[zap]

ключик надо всего 1 но вот такой http://search.digikey.com/us/en/products/IRF7739L2TR1PBF/IRF7739L2TR1PBFTR-ND/2202207

160 ампер всего держит, правда если импульс короткий, то не помрёт.
Но вообще параллельное подключение большого количества дешёвых мосфетов лучше тем, что сопротивление таки будет меньше за счёт запараллеливания кучи ножек и дорожек.

[av-master]

Импульсный у него >1000А.
Гдето были у Вас расчеты энергии конденсатора. не могу вспомнить где ))

[mevial]

При притягивании надо вовремя отрубить ток, иначе начнёт работать уже на торможение.
А ещё лучше - поменять направление, тогда сначала будет притягивать а потом переключится на выталкивание.
Но нужны мгновенные переключения.

Я правильно понимаю, что имеется в виду магнитный поршень, толкающий немагнитный шарик?

Как я понял тут человек страйкбольную электрическую пневматику(пружина оттягивается электродвигателем) пытается переделать на прямой линейный привод. Вы правильно понимаете.
С переключением тока - согласен, но тут по-любому будет электронное управление, т.к. поршень ещё и откатить надо для нового заряда(пробегала фраза про 1000 выстрелов в минуту).

Патентовать безполезно )) куча соленоидов так и работает ))
а вот конструктивно мне удобнее выталкивать. Вообщем нужны опыты и опыты.

Патентовать я имел в виду в пневматике.
Выталкиать вам конечно удобнее, но про эффективность Zap уже писал.
PS: А чего бы катушку на цилиндре не намотать?

[av-master]

Как много всего интересного хочется сделать ппц )) времени зараза не хватает.
ладно. надо завертеть Зарядку. потом будет небольшой перерыв можно будет пару дней побаловаться.
Пока просто иногда отвлекаюсь на эту ересь )) чтобы не двинуться от мозгового штурма Зарядки ))

На втягивание очень перспективно работать. без сердечника индуктивность катушки ниже. и скорость наростания тока повыше должна быть.

Для пневматики дульная энергия нужна побольше.
Для страйка предел 5Дж.

[zap]

Из педивикии, энергия, запасённая в конденсаторе:

Отсюда чтобы запасти энергию в 5 джоулей при 5 вольтах нужны конденсаторы ёмкостью 0.4 фарады помноженное ещё на потери КПД (скажем, 90%), то есть ~4 фарады
Хм, фигово.
Тогда надо повышать напряжение. Сажем, возьмём конденсаторы на 25 вольт. Заряжаться будем от лития 6S.
Тогда ёмкость конденсаторов нужна 0.016 фарад. Плюс потери 90% - 0.16 фарады. Или 160000 микрофарады.
Ё-моё.
Придётся брать ионисторы, конденсаторы не тянут.
И надо нарисовать график вес конденсатора против запасаемой энергии. Сдаётся мне, здесь есть какая-то точка оптимума.
Вычислить оптимальное напряжение, а потом уже выбрать соответствующий диаметр провода, чтобы не получить слишком большие токи.

[mevial]

Из педивикии, энергия, запасённая в конденсаторе:

Отсюда чтобы запасти энергию в 5 джоулей при 5 вольтах нужны конденсаторы ёмкостью 0.4 фарады помноженное ещё на потери КПД (скажем, 90%), то есть ~4 фарады
Хм, фигово.
Тогда надо повышать напряжение. Сажем, возьмём конденсаторы на 25 вольт. Заряжаться будем от лития 6S.
Тогда ёмкость конденсаторов нужна 0.016 фарад. Плюс потери 90% - 0.16 фарады. Или 160000 микрофарады.
Ё-моё.
Придётся брать ионисторы, конденсаторы не тянут.
И надо нарисовать график вес конденсатора против запасаемой энергии. Сдаётся мне, здесь есть какая-то точка оптимума.
Вычислить оптимальное напряжение, а потом уже выбрать соответствующий диаметр провода, чтобы не получить слишком большие токи.

А вы думали в гауссах просто так напряжение 500+В? На 500В даже с учётом никакого кпд нужно всего 400мкф(хотя тоже та ещё бобина). А у ионисторов, насколько я помню, с токоотдачей не всё гладко.

[av-master]

Или тупой повышающий прямоход с дросселем с зазором.
или вообще линейный двухфазный двигатель  с магнитами кубиками 7 на 7 на 7 мм.

[ZxV]

то что нарисовано в первом сообщении (одна катушка и один магнит)
в требуемые габариты-ход-усилие вписать нельзя
если кому интересно подобные конструкции (одна фаза) гуглите по "voice coil motor"
тока они оптимальны для коротких ходов
с увеличением хода у коил-моторов резко растут габариты и масса

в такие габариты и ход можно будет вписаться если это будет линейный синхронный двигатель
тоесть многофазная конструкция
но синхронному двигателю нужен контроллер
а также желательна  обратная связь по положению (без нее надо перезакладываться по тяге процентов на 50-т)
10кг длительного усилия с таких габаритов все равно не снимеш
но при пулянии шариков как я понимаю двигатель не включен постоянно
при кратковременном включении может и получится приблизится к 10кг

ну и в подобных задачах
прямой привод по массе и стоимости не конкурент двигателю вращения с передачей
прямые привода хороши для своих специфических задач
поэтому в заводской конструкции и стоит "моторчик" шестерня и рейка
готовый линейный двигатель по габаритам близкий к требуемому
будет продоваться за  цену порядка 200-600$

[av-master]

ZxV  +
Отлично.
Довольно достойные агрегаты есть.
http://www.h2wtech.com/Pages/Voice-Coil-Linear-Actuators.aspx

Кстати. никто не встречал линейных асинхронников чтоли ? поидее весьма интересный агрегат должен быть )) одной обмоткой магнитим кусок  направляющей или вала или оси. второй сдвигаем...  Хотя смысл магнитить если я уже взял магнит ))