螺线管类型

主要有两类螺线管：

旋转

线性

线性螺线管的应用范围包括家用器具、售货机、门锁、自动换币机、断路器、泵、医疗器械、汽车传送系统、邮资机等，不一而足。 

旋转螺线管的应用范围包括机床、激光器、照片冲洗、媒体存储器、医疗器械、分拣机、消防门闭门器、  、邮资机等，同样不胜枚举。

螺线管以高效率、适当的价格和高可靠性而著称于世，是非常好的替代致动产品，几乎在所有可想像的工业中都有应用。

配合组件设计螺线管时需考虑的八个重要因素

• 冲程
• 力或扭矩
• 电压
• 电流/功率
• 负载循环
• 温度
• 工作时间/速度
• 环境
• 交流/直流
• 使用寿命

冲程 - 应用螺线管时，应使冲程尽可能短，以使尺寸、重量和功率消耗最小。

力 - 适用于线性螺线管产品。起始力通常比终止力更重要。  建议采用 1.5 的安全系数。例如，需要 3 磅力的应用应当采用至少提供 4.5 磅力的螺线管。  采用平面冲头设计时，力与气隙的平方成反比。  气隙是指磁路中允许电枢无干扰移动且允许磁通量以最小阻力（磁阻）流通的空间。

要确定对力或扭矩的要求，需要考虑下列几个因素：

• 移动的实际负载
• 回位弹簧力或扭矩
• 摩擦负载
• 温升
• 负载循环
• 螺线管的方位对重力关系  （根据螺线管安装方式的不同，螺线管的重量应加上或减去冲头的重量。）
  
  

在线性螺线管中，所用冲头的形状可以改变所提供力的大小。  中到长冲程应用使用锥面冲头。  有效气隙的变化是实际冲程的分数。  短冲程应用使用平面冲头。  分级锥面冲头可以提供各种各样的冲程  （中到长），取决于分级角度。这对于高保持力要求非常有利。

扭矩 – 适用于旋转产品。  起始扭矩通常比终止扭矩更重要。  建议采用 1.5 的安全系数。例如，需要 3 磅扭矩的应用应当采用至少提供 4.5 磅扭矩的螺线管。  Ledex? 旋转螺线管所产生的扭矩与冲程总长度成反比。  冲程越长，扭矩输出越低。 冲程越短，扭矩输出越高。

电压 – 电压源决定适当的螺线管中需使用的线圈绕组。  常见直流电源的额定电压为 6、2、24、36 和 48 VDC。  交流与直流螺线管 – 家用器具中最常使用交流螺线管。  在过去，当整流成直流的费用很高时，一般会规定使用交流螺线管。 交流螺线管需要的骤增功率通常是同等直流螺线管的两倍。 因此，现在越来越多的应用选用直流螺线管。

电流/功率 – 直流螺线管所产生的力与线圈绕组的匝数 (N) 和电流 (I) 乘积的平方成正比。  这就确定了安培匝数 NI。 螺线管线圈要求必须与电源相匹配。

负载循环 – 应用的负载循环是“开启时间”与一个完整循环的总时间（开启时间加上关闭时间）的比值。  负载循环通常表示为百分数或分数（50%、100% 等）。 负载循环更简化的表述是称小于 100% 负载循环的螺线管为“间歇式”，称等于 100% 负载循环的螺线管为“连续式”。  所有间歇负载螺线管（小于 100% 负载循环）还必须有一个最大允许的“开启时间”，以免过热导致线圈烧坏。  “开启时间”不得超过线圈的功率耗散限制。 适当的热吸收和/或附加冷却措施能够提高热耗散，从而允许更广的负载循环范围。  必须格外注意所提供的最大“开启时间”数据和负载循环计算，以免损坏螺线管。  例如，开启时间为 1 小时、关闭时间为 3 小时的应用，其计算所得的负载循环为 25%，但这并不现实。同样为 25% 负载循环，但更现实的螺线管应用可能是开启时间为 1 秒、关闭时间为 3 秒。

温度 – 必须考虑螺线管所处环境的温度和工作时螺线管自身的发热。  线圈电阻随温度变化而变化，这会影响力输出。  自身加热温度由负载循环决定。  20º C 以上时，温度每增加 1¡，额定电阻便增加 0.39%，从而会减少力或扭矩的输出。  有多种方法可以补偿温度限制：

• 指定 C 级线圈
• 指定外模成型线圈
• 使用 E 型旋转螺线管，而不使用 S 型
• 以某一功率水平致动，然后降低保持功率水平（拾取后保持）
• 使用保持螺线管
• 使用多绕组螺线管
• 间歇而非连续工作
• 使用更大的螺线管
• 使用散热片
• 增加冷却风扇

螺线管工作温度的限制因素是所用磁导线的绝缘材料。 绝缘等级：

• B 级 - 130º C
• F 级 - 155º C
• H 级 - 180º C
• C 级 - 220º C

典型的螺线管保持通电状态需要 10% 的正常电流。 为此，可使用下列方法之一：

• 电阻器机械保持
• 电容器放电和电阻器保持
• 电路晶体管化保持
• 脉冲宽度调制
• 拾取后保持  
• 双电压
• 多线圈

工作时间/速度 – 影响时间和速度的因素包括负载质量、可用功率（瓦特）和冲程。  断电也有重要作用；断电受气隙、线圈抑制、冲头或电枢回位机制及残余磁力的影响。

• 气隙是指磁路中允许电枢无干扰移动且允许磁通量以最小阻力（磁阻）流通的空间。 气隙越小，激励线圈产生的磁场减弱所花的时间也越长。这导致较长的断电时间。
• 为了确保切换元件的安全，有必要使用电子保护元件来减少线圈电流中断所导致的尖峰脉冲。 线圈抑制往往会增加螺线管的断电时间。
  
  
• 由于螺线管仅在一个方向上有作用力，因此必须有某种回复力（如重力或弹簧）将螺线管带回起始位置（断电位置）。 这样螺线管就准备好进行下一次操作。
  
  
• 通电后，螺线管的两个气隙表面就成为磁体的南极和北极。 螺线管关闭后，磁极之间仍然存在很小但可测量的磁吸引力，称为残余磁力。 对螺线管部件进行超高温退火处理或者增加气隙大小可减弱残余磁力。
  
  

环境 – 选择螺线管，必须注意许多环境因素。  这包括温度、沙尘、湿度、震动、摆动、高度、真空、化学品和纸灰。

螺线管使用寿命 – 由下列因素决定/优化：

• 轴承系统和轴表面处理
• 侧面负载和负载对齐
• 防止磁极撞在一起
• 减少通电时的冲击震动

螺线管预期使用寿命范围是从五万次循环到一亿次以上循环。

定制螺线管 -   所用螺线管中 80% 属于定制设计。  典型修改包括终端、引线、冲头构造、轴延长、安装变化和联接。

应用提示 -

• 要延长使用寿命，请尝试下列方法：
  • 从旋转螺线管的电枢端而不是底端驱动负载
  • 在低型螺线管设计中使用 vespel 或含油轴承
  • 使用双环轴承，或者使用轴中的凹槽来储存润滑剂
  • 使用玻璃填充或碳填充尼龙联结器
• 要提高保持扭矩/力，请尝试下列方法：
  • 在旋转螺线管中使用齿状滚珠轴承座圈
  • 使用平头磁极
  • 使用保持螺线管
• 要确定线圈稳定后的温度，请按照以下步骤顺序操作：
  • 测量室温时的线圈电阻
  • 测量稳定温度时的电流，并使用欧姆定律确定线圈电阻
  • 将此电阻除以室温时的电阻，得到电阻系数
  • 使用电阻系数图，读出螺线管线圈稳定后的温度。
    
    
• 要补偿温升，请尝试下列方法：
  • 将螺线管安装在金属表面上（散热）
  • 使用冷却风扇
  • 使用更大的螺线管
  • 以小于 100% 的负载循环工作
  • 考虑采用更高的绝缘等级
  • 使用具有多重绕组的螺线管
  • 使用拾取后保持电路，如 PVM 等