Elektromagnetische relais, als fundamentele elektrische componenten in industriële besturings- en automatiseringssystemen, werken op een elektromagnetisch conversiemechanisme. Met betrekking tot de vraag of de kern van een elektromagnetisch relais een permanente magneet moet zijn, concludeert analyse vanuit het perspectief van elektromagnetische principes en structureel ontwerp duidelijk dat de zachte ijzeren spoelkern van een traditioneel elektromagnetisch relais geen permanente magneet kan gebruiken; in plaats daarvan moet het een elektromagnetische kern gebruiken die is gemaakt van zachte magnetische materialen om regelbare magnetisatie en snelle demagnetisatie te bereiken.
Elektromagnetische relais genereren of elimineren een magnetisch veld door de stroom door de spoel te schakelen, waardoor het anker wordt geactiveerd en zo de contacten worden gesloten of geopend. Als voor de rechte spoelkern een permanente magneet zou worden gebruikt, zou het magnetische veld permanent aanwezig zijn, waardoor het onmogelijk wordt om de aan- of afwezigheid van magnetisme door middel van stroom te controleren, en zou het relais zijn kernfunctie van 'controleerbaar schakelen' verliezen. Daarom moet bij structureel ontwerp de kern van een elektromagnetisch relais goede zachtmagnetische eigenschappen bezitten, in plaats van hardmagnetische of permanente magneeteigenschappen.
Technische kernvereisten voor relaiskernmaterialen
Ten eerste moet het materiaal van de relaiskern tot een zacht magnetisch systeem behoren. Zachtmagnetische materialen zijn materialen die snel kunnen worden gemagnetiseerd onder een aangelegd magnetisch veld en snel kunnen worden gedemagnetiseerd nadat het magnetische veld is verwijderd. Deze materialen worden gekenmerkt door een hoge permeabiliteit, lage coërciviteit en extreem lage remanentie. Typische toepassingen zijn onder meer siliciumstaalplaten en hoog-zuiver elektrisch puur ijzer. Voor zachte magnetische ijzeren kernen voor relais helpt een hoge permeabiliteit (doorgaans groter dan 5000 μ) de efficiëntie van het magnetische circuit te verbeteren, de excitatiestroom te verminderen en zo het energieverbruik en de warmteontwikkeling te verminderen.
Ten tweede moet de remanentie op een extreem laag niveau worden gecontroleerd. Als het koud-puur ijzeren kernmateriaal een aanzienlijke remanentie heeft, zoals bij het gebruik van gewoon staal of harde magnetische materialen, kan het magnetische veld niet volledig worden geëlimineerd nadat de stroom is uitgeschakeld. Het anker kan mogelijk niet op betrouwbare wijze worden gereset, waardoor het contact blijft hangen of vertraging ontstaat. Dit fenomeen is bijzonder gevoelig bij industriële stuurrelais. Daarom moet de materiaalkeuze voor de ijzeren kern voor industriële stuurrelais voldoen aan de eis van lage remanentie (doorgaans minder dan 0,1T).
Bovendien is het gebruik van permanente magneten ten strengste verboden. Eenmaal gemagnetiseerd bezitten permanente magneten een in wezen stabiel magnetisme dat niet verandert bij variaties in de spoelstroom. Dit is in tegenspraak met de ontwerplogica van elektromagnetische relais, die afhankelijk zijn van stroom om het magnetische veld te controleren. Het introduceren van permanente magneten in de ijzeren kernstructuur van het relais zou de bestuurbaarheid van het elektromagnetische aandrijfsysteem in gevaar brengen, waardoor het relais niet de-spanning verliest en vrijkomt zoals verwacht.
Typische materiaalsystemen en technologievergelijking
In de praktijk gebruiken zuivere ijzeren kernen voor elektriciens doorgaans hoog-zuiver elektrisch puur ijzer of gespecialiseerde zachte magnetische legeringen. Vanwege hun lage gehalte aan onzuiverheden en stabiele magnetische eigenschappen worden ze veel gebruikt in precisierelaisstructuren. Deze materialen kunnen, na koud bewerken of warmtebehandeling, uitstekende hysteresisluskarakteristieken bereiken.
Daarentegen zijn gewone stalen staven, permanente magneten of koper ongeschikt voor gebruik als stalen relaiskernen. Hoewel staal een hoge mechanische sterkte heeft, lijdt het aan een hoog hystereseverlies en een aanzienlijke remanentie, waardoor het niet voldoet aan de snelle responsvereisten van relais; koper daarentegen is vrijwel niet-magnetisch en kan geen effectief magnetisch circuit vormen.
Wat de verwerkingstechnologie betreft, worden de DT4C Relay Iron Core Cold Forging- en Cold Forging Relay Core-processen geleidelijk mainstream. Koude kop- of koudsmeedtechnieken kunnen de maatconsistentie en oppervlaktedichtheid verbeteren, de spanningsconcentratie tijdens daaropvolgende verwerking verminderen en de oorspronkelijke magnetische eigenschappen van het materiaal behouden. Voor Pure Iron Relay Cores en vergelijkbare producten zijn een goede controle van het koudvervormen en het daaropvolgende spanningsverlichtende uitgloeien cruciaal om stabiele magnetische eigenschappen te garanderen.
Structureel ontwerp en coördinatie van ondersteunende componenten
Het magnetische circuit van een elektromagnetisch relais omvat niet alleen het koude hoofdlichaam van de relaiskern, maar ook de spoel en de magnetisch geleidende structuur. De kern en de spoel van de relaisspoel vormen samen een compleet magnetisch circuitsysteem, en hun geometrie, luchtspleetgrootte en nauwkeurigheid van de ankerpassing beïnvloeden allemaal de aantrekkingscurve en de vrijgavekarakteristieken. Hoewel hulpcomponenten zoals de kernpin en relaispin klein van formaat zijn, spelen ze een cruciale rol bij het sluiten van magnetische circuits en mechanische positionering.
Bij het ontwerp van zachte magnetische ijzeren kernen voor relais moet rekening worden gehouden met de volgende factoren:
1. Het afstemmen van de permeabiliteit en verzadigingsfluxdichtheid op het aantal spoelwindingen;
2. Controle van restmagnetisme om resterende aantrekkingskracht na stroomuitval te voorkomen;
3. Oppervlakteruwheid en maattoleranties om de nauwkeurigheid van de montage te garanderen;
4. Anti-oxidatie- en anti-corrosiebehandeling om de betrouwbaarheid op lange- termijn te verbeteren.
In industriële besturingstoepassingen moeten relais bestand zijn tegen frequente schakelingen. Als de interne spanning van het Pure Iron Core-materiaal niet volledig wordt vrijgegeven, zal dit leiden tot schommelingen in de magnetische prestaties. Daarom wordt gloeien bij massaproductie meestal gecombineerd met andere processen om de microstructuur te stabiliseren en de consistentie ervan te garanderenZachte magnetische ijzeren kernenvoor relais tijdens langdurig gebruik-.
Veelgestelde vragen
1. Welk materiaal wordt gebruikt voor een Cold Heading Pure Iron Core?
De meeste zijn vervaardigd uit elektrisch puur ijzer, DT4 puur ijzer of zachte magnetische legeringen, omdat deze materialen een hoge permeabiliteit en een laag restmagnetisme bieden.
2. Wat is het verschil tussen DT4C-relaiskern en gewone stalen kern?
DT4C-relaiskernen bieden aanzienlijk betere magnetische prestaties, een lager restmagnetisme en een stabieler schakelgedrag dan gewone koolstofstalen kernen.
3. Kan de spoelkern voor elektromagnetisch relais worden aangepast?
Ja. Het kan worden aangepast op basis van afmetingen, magnetische eigenschappen, vereisten voor oppervlaktebehandeling en montagestructuren.
neem contact met ons op
Voor informatie over de materiaalkeuze van de relaiskern of om Pure Iron Core-oplossingen aan te passen, kunt u contact met ons opnemen voor professionele technische ondersteuning.
