直流电磁铁设计.doc

直流电磁铁设计直流电磁铁设计共 26 页/编写：校订：直流电磁铁设计电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能电能和机械能的变换是经过详尽的电磁铁结构来实现的合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们商议确定电磁铁结构参数的一般方法电磁铁吸合过程是一个动向过程,设计是以静态进行计算.一、基本公式和一般看法（TB=）1、平均磁场 S2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（ A）NI（A/m），H=建立了电流和磁场的关系 3、磁场强度 L 该公式适用于粗细平均的磁路B建立了磁场强度和磁感觉强度（磁通密度）的关系 4、磁导率=H-7= 10 相对磁导率享/米×=4 π r0 0NI Φ5、磁通= RMl=R磁阻M s这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁资料的磁导率μ不是常数， 使用磁阻计算磁路其实不方便，磁阻计算一般只用于定性．F，磁感觉强度与力的关系 6、磁感觉强度的定义式 B= qv7、真空中无量长螺线管 B=μnI对于长螺线管，端面处的 01nIB=μ02 8、磁效率ψ44ψ0ψ0 32ⅠⅢⅡ1 电磁铁工作循环图当电磁铁接上电源，磁力还不足战胜反力，按0～2的直线进行磁化，达到期初始工作点 2。

当磁力战胜反力赌气隙减小直至为零时，工作点由2～3断电后工作点由 3～0面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储蓄的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功．我们的目的是使 Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防范衔铁粘住面积Ⅱ表示作功前所储蓄的能量，在衔铁地址一准时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大9、机械效率A=K1 A0A：输出的有效功A0：电磁铁可能完成的最大功10、重量经济性系数G= K2 A0 G=电磁铁重量A0：电磁铁可能完成的最大功K2不但取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性资料的正确利用，电磁铁的种类和主要外形尺寸之间保持合理的比率关系11、结构系数K φ每一种类的电磁铁，都有必然的吸力和行程按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻 一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁 铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大为了按最小资料耗资率比较电磁铁，引入结构系数K这个判据J．Q=KφQ-初始吸力（kg）δ-气隙长度（cm）Q正比于电磁铁的横截面；δ正比于电磁铁的轴向长度。

结构系数可以从设计的原始数据求得12、电磁铁工作的过渡过程开始吸合 iCAB吸合时间 电磁铁吸合动态曲线完成吸接通电源后，电磁铁从网络吸取能量，这个能量部分变成线圈的发热耗资，另一部分用来建立磁场，当电流达到牢固值后，磁场的能量不再增加，电磁铁从电源吸取的能量全部耗资于线圈子的发热上， 磁场的能量用来产生吸力和作功13、工作制）热平衡公式1（．τ平均体的发热曲线热平衡公式：Pdt=CGdτ+μsτdt式中：Pdt供给予热体的功率和时间CGd τ-提高电磁铁自己温度的热量 C-发热体比热G-发热体质量 dτ-在dt时间内电磁铁较以前高升的温度μsτdt-发散到周围介质中的热量μ -散热系数S-散热面积τ-电磁铁高出周围介质的温度当输入功率=发散的功率时Pdt=0+μsτdt=μsτdt，即自己温度为再高升，电磁铁自己温度不再高升这时即可计算产品的温增值τ当τ小于赞同温升，产品运行是可靠的当τ大于赞同温升， www产品是不可以靠的2）发热时间常数发热时间常τ=发热体从τ=0发热到温升0.632τ时所需时yyτ间4达到牢固温升 冷却时间常数和发热时间常数基真相同 ．（3）工作制分为：长远工作制、短期工作制和重复短期工作制。

长远工作制:电器工作时间很长,一般不小于发热时间常数,工作期间，产品的温度达到或凑近温升τ（产品温度不再高升）工作停y止后,产品的温度又降到周围介质温度长远工作制散热是主要的～长远工作制电流密度可按24A/mm短期工作制：电器工作时间很短,一般小于发热时间常数,工作期间，产品的温度达不到温升τ工作停止后,产品的温度又降到周围y介质温度短期工作制CGdτ（产品自己热容）是主要的方面 ～30A/mm短期工作制电流密度按 13重复短期工作制：产品工作和停止交替进行，工作时产品温度达不到温升τ停止时产品降不到周围介质温度 ，y2 ～12A/mm重复短量工作制电流密度按 514、漆包线等的耐温等级Y：90℃ A ；105℃ QE：120℃ QAQHB：130℃QZ云母石棉F：155℃QZYH：180℃C：＞180℃QYQXY辅助资料的耐热等级B级 聚酯薄膜聚四氟乙烯薄膜 级C．二、交、直流电磁铁比较1、直流的NI是不变的，是恒磁动势，吸力F与缝隙δ的平方成反比2、交流磁链ψ（磁通φ与线圈的一些匝数订交链ψ =Nφ）近似常数，是恒磁链磁路，吸力F与缝隙δ关系不大可是漏磁随缝隙δ的增加而增加，故缝隙δ增大 F减小。

3、直流螺管式电磁铁中可获得边平坦的吸力特点4、导磁资料：直流整块软钢或工程纯铁，交流用硅钢片冲制叠铆而成5、断念形状：直流为圆柱形，交流为矩形或圆形6、断念分磁环：直流无，交流有7、线圈外形：直流细而高，交流短而粗8、振动情况：直流工作平稳无振动，交流有振动和噪音9、交流电磁铁比较重，而且它的吸力特点不如直流电磁铁三、一个简单电磁铁产品的结构图四、电磁铁的结构形式还有极化继电器．电磁铁的最优设计，在于合理选择电磁铁的型式 不一样型式的电磁铁有不一样的吸力特点，盘式吸力大，适用于起重电磁铁、电磁吸盘和电磁离合器；拍合式特点比较陡，广泛用于接触器和继电器；螺管式，吸力特点比较平坦，用于长行程牵引和和制动电磁铁；机床电器如接触器、中间继电器电器基本上都是 E型不一样型式的电磁铁适用于不一样的场合，它们有不一样的吸力特点电磁铁的线圈叫激磁线圈，按联接方式分为串通和并联 串通线圈称为电流线圈，匝数少电流大 (也叫电流继电器)并联线圈称为电压线圈，匝数多，电阻大、电流小，匝间电压高 (也叫电压继电器)五、直流电磁铁的要求1、航空电磁铁应在以下条件下正常工作（ 1）周围的的温度从-60℃～+50℃，而耐热的结构应达到+125℃。

2）大气压的变化由790～150mmHg 3）相对湿度达98% 4）飞机腾跃、滑跑和着陆时的冲击 5）2500Hz以上的振动 6）线加速达8g以上还有电网压降，工作连续时间，绕组温升，最低作动电压、作动时间、释放电压和使用限时等其他还要求重量轻、尺寸小，并有优异的工艺性，用材少以及最少资本等要求要保证电磁铁可靠动作，在整个工作行程内，吸力均大于反2．力一般电磁铁均选择衔铁释放地址为设计点,在该点应保证吸力可以战胜反力而使衔铁动作F吸力特点曲线反力特点曲线 IN3δ直流电磁铁的计算六、 （一）、电磁铁的原始数据1、初始吸力F=f（IN1δ）＞IN2＞曲IN3线δQ（公斤）H有时需依照电磁铁的动作时间来确定电磁铁的种类， 对于快速执行要求可达到3～4ms，如极化继电器对于慢速要求的可达 300～500ms为了获得慢速要求，可采用带短路环的拍合式和吸入式3、直流电磁铁的吸力BＳ（N）（1）Ｆ＝ 20２）式中：Ｓ－磁极总面积（ｍＢ－气隙磁感觉强度（T）δS012-6（N）10））（2F=（IN×222和cmcmδS式中。