Projet électroaimant (solenoide) bistable

[trisou65]

Bonjour,

Voilà quelques semaines que je suis sur la fabrication d'un solénoïde bistable pour le passage de vitesse séquentielle d'une voiture de course.
Je rencontre quelques souci pour le faire fonctionner avec assez de force. je m'explique.

j'ai fabriqué un support de bobine en imprimante 3d pour pouvoir enrouler mes bobines. Les bobines font un diamètre de 50mm et 70mm de long chacune. j'ai fabriquer un noyau d'un diamètre de 22mm et 70mm de long. j'utilise un fil émaillé de 1,6mm de diamètre et le tout doit fonctionner sur une batterie 12 volts.

Mon problème est au niveau de l'ampérage et de la force. la bobine tire 15 Amp ce qui me convient mais je n'ai qu'une force de 6kg sur mon noyau!

Si j'augmente le diamètre du fil, j'augmenterai cette force mais l'ampérage sera bien trop élevé.

Il y a t'il une solution à l'aide de résistance ou autre pour permettre l'augmentation de la force tout en limitant l'ampérage au maximum 30 amp?

je ne peux pas augmenter la grandeur du solénoïde pour raison que l'espace est assez limité dans une voiture de course.

Merci de vos réponses!
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[harmoniciste]

Bonjour,
Il faudrait avoir la géométrie du circuit magnétique, la course, les matériaux utilisés, etc. Un dessin coté serait utile pour nous faire une opinion.

[trisou65]

Voilà une photo ! Une bobine est ouverte car j ai tester avec moin de fil !

Merci pour votre réponse rapide

[trisou65]

La course que dois parcourir le noyau est de 30mm d un côté et la même chose de l autre

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

c'est très ambitieux pour un simple solénoïde !

dans ce genre d'appli , on préfère un servomécanisme.

[trisou65]

Non sa ce fais ! Mais il y a une astuce que je ne connais pas encore ! Mais je voulais m aventurer à le faire moi même. Mais il est vrai qu il faut une force d'environ 15kg ce qui n est pas simple a trouver dans un solénoïde !!

[Antoane]

Bonjour,

Quelques remarques :
- il n'y a pas vraiment de limitation théorique à la course maximale atteignable par un solénoïde, il suffit de donner à celui-ci la bonne dimension ; en particulier, sans être spécialiste, je dirais qu'il "suffit" d'utiliser une bobine de rayon de l'ordre de la course.
- En première approche et à géométrie de noyau et de bobinage donné, la force atteignable n'est fonction que de la masse de cuivre. Il faut augmenter la section totale de cuivre,i.e. la section de la fenêtre bobinable, ([section du fil]] * [nombre de tours]) pour augmenter la force. Ainsi, chercher à limiter par des moyens externes le courant n'a pas de sens a priori : il faut calculer/choisir le fil (ratio longueur vs. section) de manière à avoir une résistance totale ayant la bonne valeur.
- Ajouter un cannaliseur de flux (i.e. un noyau magnétique autour de la bobine) pourrait fortement améliorer les choses en diminuant la reluctance totale du circuit.

Ce genre de chose se simule assez bien et facilement avec des logiciels d'éléments finis tels que FEMM, qui se commande facilement via Matalb/octave pour faire des optimisations.

Je déplace le fil d’électronique en technologie, il y sera davantage à sa place.

[trisou65]

Merci de votre réponse!

En effet la géométrie du solénoïde défini la course. de toute manière le noyau va traverser la bobine jusqu'à ce que l'axe du noyau arrive dans l'axe de la bobine.
Maintenant après avoir cherché longuement les diamètre de fil et calculer les force etc. avec un tableau excel la bobine teste que j'ai crée correspond parfaitement à mes calcules!

Si j'augmente le diamètre du fils à 2,2mm de diamètre sur mes bobines de 70mm je vais arriver au alentour de 65Amp ce qui est beaucoup trop pour mes relais qui vont gérer ses bobines. mais j'aurai la force nécessaire

la solutions qui faudrait que je teste est d'enrouler par dessus mon fil de 2,2mm un autre fil de plus faible section afin de créer une résistance pour justement garder le voltage mais réduire l'ampérage. je ne sais pas si c'est faisable.

qu'en dites vous?

[Forthman]

quelle épaisseur ton moyeux imprimé ? quelle différence de diamètre entre ton moyeux (22mm) et le diamètre d'enroulement du fil ?

[trisou65]

le diamètre intérieur du moyeu est de 23mm et j'ai une paroi de 1,2mm donc 25,4 extérieur… et la bobine fais 50mm de diamètre exterieur au total.

[Antoane]

Merci de votre réponse!

En effet la géométrie du solénoïde défini la course. de toute manière le noyau va traverser la bobine jusqu'à ce que l'axe du noyau arrive dans l'axe de la bobine.
Maintenant après avoir cherché longuement les diamètre de fil et calculer les force etc. avec un tableau excel la bobine teste que j'ai crée correspond parfaitement à mes calcules!

Si j'augmente le diamètre du fils à 2,2mm de diamètre sur mes bobines de 70mm je vais arriver au alentour de 65Amp ce qui est beaucoup trop pour mes relais qui vont gérer ses bobines. mais j'aurai la force nécessaire

la solutions qui faudrait que je teste est d'enrouler par dessus mon fil de 2,2mm un autre fil de plus faible section afin de créer une résistance pour justement garder le voltage mais réduire l'ampérage. je ne sais pas si c'est faisable.

qu'en dites vous?

En première approximation, la méthode de dimensionnement optimale (i.e. maximisant la force) consiste à choisir de la densité de courant J dans le fil, limitée par des considérations thermiques (effet fusible, détérioration de l'isolant, échauffement à long terme).
Ensuite, on applique :

[harmoniciste]

Bonjour,
Votre flux se referme dans l'air à l'extérieur des solénoîdes, et il faut beaucoup d'ampère-tours pour magnétiser cet espace.
Une culasse constituée d'un tube de fer doux enveloppant l'ensemble réduirait de moitié la longueur d'air à magnétiser et augmenterait sérieusement la traction pour un même courant

[trisou65]

Merci pour votre schéma !! En effet cela va forcément améliorer la chose ! Mais sûrement pas doubler la force. Pour l instant j ai 6kg de pousser mais il m en faudrait en tout 15kg avec un bonne vivacité ! Je pense utiliser la culasse magnétique et augmenter le diamètre du fil ! Penser vous que je puisse bobiner un fil de 2.2mm et par dessus un fil de 1mm pour créer une résistance afin de ne pas avoir trop d'ampérage ? Faut-t-il respecter sens de bobinage à deux fil ?

[harmoniciste]

Simplistement, diminuer de moitié l"entrefer", doit doubler l'intensité du champ magnétique et quadrupler la force. Mais c'est en supposant qu'aucune partie du circuit magnétique n'atteint la saturation (environ 1 Tesla).
Deux sections de fil différent pour une même bobine aura l'inconvénient de localiser la chaleur dégagée dans la section la plus résistive, qui atteindra donc sa limite de température limite plus tôt.
Il ne faut évidemment pas une bobine à deux sens de bobinage: Le flux produit par une partie s'opposant au flux produit par l'autre partie.

[trisou65]

L'entrefer veut dire la distance entre le noyau et la bobine ? Pour la chaleur c est pas vraiment un problème je vais utiliser le solénoïde par impulsion d'environ 0.5seconde donc je pense qu'il ne va pas trop chauffer ! C est pas simple cette histoire !

[Forthman]

c'est pour ça que je posais la question des diamètres (bien que n'y connaissant rien dans les formules données plus haut)
J'ai quelques bobines du même type, et à chaque fois la paroi est très fine (genre 0.5mm) et de préférence en PTFE

[trisou65]

Ok!! Ça serais un bon truc a tester ! J'ai mesuré la force qu'il faut mettre sur le levier de la boîte a vitesse ! On arrive a 20kg... Ça commence à faire beaucoup ! J'ai aussi essayé de connecter deux fil de section differente sans résultat concluant. Je pense qu'il me faut augmenter le diamètre de fil a 2.2mm puis reduire l épaisseur du support de bobine ! J vais arrivé a 45amp de consommation ça me paraît enorme dans une voiture non ?

[trisou65]

Ce que j pourrais aussi essayer est de faire des bobine sans support ! C est à dire enrouler mon fil sur un axe et coller le tout et l emboîter dans un tube mais qui cale la bobine à l exterieur ! Ensuite le noyau serait guidé par une tige de 8mm au deux extrémités du solénoïde...