电磁铁的设计计算
电磁铁设计计算书
电磁铁设计计算书河北科技大学电气工程学院 张刚电磁铁设计中有许多计算方法，但有许多计算原理表达的不够清晰，本人参照“电磁铁设计手册”一书，对相关内容进行了整理补充，完成了一个直流110V 拍合式电磁铁的计算。
设计一个拍合式电磁铁，它的额定工作行程为4mm ，该行程时的电磁吸力为0.8公斤，用在电压110V 直流电路上，线圈容许温升为65℃。
1) 初步设计 第一步：计算极靴直径电磁铁的结构因数为：0.82.2FK φδ==≈查空气气隙磁感应强度与结构因数的经济表格，如下图所示：从图中可查得，气隙磁感应强度最好取为p B =2000Gs 。
极靴的表面积为：222500050000.852000n p S F cm B ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭极靴直径为：4452.523.14nn S d cm π⨯=== 取n d =2.5cm ，则24.9n S cm =。
磁感应强度p B 增加为2040Gs 。
第二步，计算铁芯直径材料采用低碳钢，其磁感应强度取cm B =11000Gs ，漏磁系数σ取2，则：222040 4.91.1811000p ncm cmB S S cm B σ⨯⨯===铁芯直径为：1.52c d cm ===取 1.5c d cm =，则21.77cm S cm =第三步，计算线圈磁动势线圈的磁动势NI 为工作气隙磁动势、铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和，记为：()()()cm n NI NI NI NI δ=++计算中，可取：()()()cm n NI NI a NI +=这里a=0.15~0.3,也就是铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和约占总磁动势的15%~30%。
因此，线圈的磁动势应为：()()()427102040100.4109321141010.3ppB B NI a a δμδμπ---⋅⨯⨯⨯==⋅=≈--⨯-安匝 系统一般要求电压降到85%U n 时仍能正常工作，在额定电压U n 下的磁动势为：()110950.85NI NI ==安匝计算温升时，一般取额定电压U n 的1.05~1.1倍，此时的磁动势为：()2 1.051150NI NI =⨯=安匝第四步,计算线圈尺寸 1)推导计算线圈厚度公式线圈的温升公式为：m PSθμ=⋅ 这里： θ：温升，单位℃；P ：功率，单位W ；m μ：线圈的散热系数，单位2/W cm ⋅℃；S ：线圈的散热表面积，单位2cm 。
电磁铁的设计计算
电磁铁的设计计算一. 电磁铁的吸力计算1. 曳引机的静转矩T=[（1-φ）Q ·g ·D/（2i ）]×10-3式中：φ-------对重系数（0.4-0.5）g---------重力加速度 9.8m/s 2i----------曳引比Q---------额定负载 kgD--------曳引轮直径 mmT=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm2. 制动力矩 取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5)Mz=S ·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm3. 电磁铁的额定开闸力u--------摩擦系数 0.4-0.5,取0.45；Dz------制动轮直径 Dz= Text1(8)mmF N = )321(1031L L L uD L M Z Z ++⨯ = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9)) = Text1(12)NL1，L2，L3所示详见右图4. 电磁铁的过载能力5.11=NF F F1----电磁铁的最大吸力；5. 所需电磁铁的最大吸力F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N6. 电磁铁的额定功率1021F P == Text1(14) W7. 电磁铁的额定工作电压，设计给定U N =110 V8. 额定工作电流NN U P I == Text2(13) A 9. 导线直径的确定 （电密 J=5—6 A/mm 2 ） J= Text2(1) A/mm 2裸线 JI d N π4'0== Text2(12) mm 绝缘后导线直径 d ’ = Text2(6) mm 10. 衔铁的直径（气隙磁密 B δ=0.9-1T ）取B δ= Text2(2) Tπδ215B F d X = = Text2(3)mm取 d X = Text2(7) mm(结构调整)11. 电磁铁的最大行程计算长度1312F =δ = Text2(4)mm 12. 电磁铁线圈匝数初值（后期计算的匝数必须大于初值） W1=31020⨯Id F X πδ = Text2(5)匝二. 线圈的结构设计1. 线圈厚度b k ，高度为L k线圈结构比43-==k k b L β 取 β= Text2(8) 线圈厚度b k =β1'W d = Text2(10)mm高度 k k b L ∙=β=Text2(9)mm2. 电磁铁窗口尺寸确定b=5b k /4= Text3(4) mmL D1=5L k /4= Text3(5) mm3. 吸盘长度L2=2 L D1/5= Text3(0) mm4. 线圈中径D m = d x +2c+b= Text2(7)+2×Text3(7)+ Text3(4)= Text3(6) mm5. 根据结构确定线圈匝数Nm Z I D d U W 410320∙∙∙=ρ= Text3(1) 匝 ρ-----电阻率 取Text3(11)×10-26. 匝数初值确定误差计算%1001]12[⨯-W W W = Text3(2)% 若初值匝数与结构匝数>3% 应调整结构重新计算 1-6项，即调整中径D m （应<3%，目的是保证电磁铁的功率）7. 线圈匝数额定值221W W W N +== Text3(3)（匝） 8. 核算线圈槽满率 )21)(2(2'c L c b W d A N F --∙== Text3(9) % (应 ≤85%) 按计入填充系数1d t f L b J f W I A ∙∙∙∙== Text3(10)% （应≤75%） f t =0.5-0.57 (通过实验调整总结经验)9. 根据结构确定电磁铁的行程（或按标准确定） δN = Text3(12) （注δN < δ）10. 标准工作行程的电磁力7222104)(28.6-⨯∙∙=δπXd W I F= Text3(8) N (F 应F1)11. 结构设计具体的图纸设计12. 线圈电阻320104-⨯∙∙=d W D R m ρ= Text4(4) Ω13. 电磁铁的实际功率损耗R U P G 2= = Text4(0)W14. 电磁铁的温升计算S P G∙=ατTDS=S1+ηm ·S2α-------线圈的散热系数65°时α=12.04×10-4 W/cm 270°时α=12.25×10-4 W/cm 280°时α=12.68×10-4 W/cm 2 （通常按80度计算） S1------线圈的外表面积S1= π·D1·L d = Text4(1) cm 2 S2------线圈的内表面积S2=L D m ∙∙∙2πη= Text4(2) cm 2ηm -----散热系数，含金属骨架，ηm =1.7 无骨架， ηm =0.9-1 直接绕在铁芯上，ηm =2.4 τ------线圈温升TD---- 通电率 40%（升降电梯），自动扶梯取100% =∙=TD S P Gατ Text4(5)15. 电磁铁的最低启动电压，电磁力计算按标准最低启动电压 U 80 =80%U N = Text4(7) V 线圈电流 R U I 80== Text4(6)A16. 80%的U N 电磁吸力722280104)(28.6-⨯∙∙=δπXd W I F= Text4(9)NF 80 > F N 满足要求17. 温升变化后，电磁力计算线圈温升为90°C 时,电阻率ρ（90°C ）=2.236×10-2Ωmm 2/m 320104-⨯∙∙=d WD R m t t ρ= Text4(10)Ω 电流tt R UI == Text4(11)A7222104)(28.6-⨯∙∙=δπXt t d W I F = Text4(8)NF t > F N 满足要求。
电磁铁的设计计算
电磁铁的设计计算一.电磁铁的吸力计算1.曳引机的静转矩T=[（1-φ）Q·g·D/（2i）]×10-3式中：φ-------对重系数（0.4-0.5）g---------重力加速度9.8m/s2i----------曳引比Q---------额定负载kgD--------曳引轮直径mmT=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3= Text1(16) Nm2.制动力矩取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5)Mz=S·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm3.电磁铁的额定开闸力u--------摩擦系数0.4-0.5,取0.45；Dz------制动轮直径Dz= Text1(8)mmF N == Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9))= Text1(12)NL1，L2，L3所示详见右图4.电磁铁的过载能力F1----电磁铁的最大吸力；5.所需电磁铁的最大吸力F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N6.电磁铁的额定功率= Text1(14) W7.电磁铁的额定工作电压，设计给定U N =110 V8.额定工作电流= Text2(13) A9.导线直径的确定（电密J=5—6 A/mm2）J= Text2(1) A/mm2裸线= Text2(12) mm 绝缘后导线直径d’ = Text2(6) mm10.衔铁的直径（气隙磁密Bδ=0.9-1T）取Bδ= Text2(2) T= Text2(3)mm取d X = Text2(7) mm(结构调整)11.电磁铁的最大行程计算长度= Text2(4)mm12.电磁铁线圈匝数初值（后期计算的匝数必须大于初值）W1== Text2(5)匝二.线圈的结构设计1.线圈厚度b k，高度为L k线圈结构比取β= Text2(8)线圈厚度b k== Text2(10)mm高度=Text2(9)mm2.电磁铁窗口尺寸确定b=5b k/4= Text3(4) mmL D1=5L k/4= Text3(5) mm3.吸盘长度L2=2 L D1/5= Text3(0) mm4.线圈中径D m = d x +2c+b= Text2(7)+2×Text3(7)+ Text3(4)= Text3(6) mm5.根据结构确定线圈匝数= Text3(1) 匝ρ-----电阻率取Text3(11)×10-26.匝数初值确定误差计算= Text3(2)%若初值匝数与结构匝数>3% 应调整结构重新计算1-6项，即调整中径D m （应<3%，目的是保证电磁铁的功率）7.线圈匝数额定值= Text3(3)（匝）8.核算线圈槽满率= Text3(9) % (应≤85%)按计入填充系数= Text3(10)% （应≤75%）f t =0.5-0.57 (通过实验调整总结经验)9.根据结构确定电磁铁的行程（或按标准确定）δN = Text3(12) （注δN < δ）10.标准工作行程的电磁力= Text3(8) N (F应F1)11.结构设计具体的图纸设计12.线圈电阻= Text4(4) Ω13.电磁铁的实际功率损耗= Text4(0)W14.电磁铁的温升计算TDS=S1+ηm·S2α-------线圈的散热系数65°时α=12.04×10-4 W/cm270°时α=12.25×10-4 W/cm280°时α=12.68×10-4 W/cm2 （通常按80度计算）S1------线圈的外表面积S1= π·D1·L d= Text4(1) cm2S2------线圈的内表面积S2== Text4(2) cm2ηm-----散热系数，含金属骨架，ηm=1.7无骨架，ηm=0.9-1直接绕在铁芯上，ηm=2.4τ------线圈温升TD---- 通电率40%（升降电梯），自动扶梯取100%Text4(5)15.电磁铁的最低启动电压，电磁力计算按标准最低启动电压U80 =80%U N = Text4(7) V线圈电流= Text4(6)A16.80%的U N电磁吸力= Text4(9)NF80 > F N满足要求17.温升变化后，电磁力计算线圈温升为90°C时,电阻率ρ（90°C）=2.236×10-2Ωmm2/m= Text4(10)Ω电流= Text4(11)A= Text4(8)NF t > F N满足要求。
电磁铁设计计算书
电磁铁设计计算书河北科技大学电气工程学院 张刚电磁铁设计中有许多计算方法，但有许多计算原理表达的不够清晰，本人参照“电磁铁设计手册”一书，对相关内容进行了整理补充，完成了一个直流110V 拍合式电磁铁的计算。
设计一个拍合式电磁铁，它的额定工作行程为4mm ，该行程时的电磁吸力为0.8公斤，用在电压110V 直流电路上，线圈容许温升为65℃。
1) 初步设计 第一步：计算极靴直径电磁铁的结构因数为：2.2K φ==≈查空气气隙磁感应强度与结构因数的经济表格，如下图所示：从图中可查得，气隙磁感应强度最好取为p B =2000Gs 。
极靴的表面积为：222500050000.852000n p S F cm B ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭极靴直径为：2.52n d cm === 取n d =2.5cm ，则24.9n S cm =。
磁感应强度p B 增加为2040Gs 。
第二步，计算铁芯直径材料采用低碳钢，其磁感应强度取cm B =11000Gs ，漏磁系数σ取2，则：222040 4.91.1811000p ncm cmB S S cm B σ⨯⨯===铁芯直径为：1.52c d cm ===取 1.5c d cm =，则21.77cm S cm =第三步，计算线圈磁动势线圈的磁动势NI 为工作气隙磁动势、铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和，记为：()()()cm n NI NI NI NI δ=++计算中，可取：()()()cm n NI NI a NI +=这里a=0.15~0.3,也就是铁芯磁动势和非工作气隙磁动势的和约占总磁动势的15%~30%。
因此，线圈的磁动势应为：()()()427102040100.4109321141010.3ppB B NI a a δμδμπ---⋅⨯⨯⨯==⋅=≈--⨯-安匝 系统一般要求电压降到85%U n 时仍能正常工作，在额定电压U n 下的磁动势为：()110950.85NI NI ==安匝计算温升时，一般取额定电压U n 的1.05~1.1倍，此时的磁动势为：()2 1.051150NI NI =⨯=安匝第四步,计算线圈尺寸 1)推导计算线圈厚度公式线圈的温升公式为：m PSθμ=⋅ 这里： θ：温升，单位℃；P ：功率，单位W ；m μ：线圈的散热系数，单位2/W cm ⋅℃；S ：线圈的散热表面积，单位2cm 。
直流电磁铁设计
直流电磁铁设计共26页编写： ______________________校对： _______________________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通过具体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，下面我们探讨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态过程，设计是以静态进行计算.一、基本公式和一般概念1、均匀磁场B丄（T）S2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A）3、磁场强度日二寻（A/m）,建立了电流和磁场的关系。
该公式适用于粗细均匀的磁路4、磁导率■二旦建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系 <H^=4 n X 10-7享/米相对磁导率r='-#05、磁通①二巴R M磁阻R M二+这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率卩不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。
真空中无限长螺线管B= — it °nl 。
2磁效率电磁铁工作循环图当电磁铁接上电源，磁力还不足克服反力，按0~2的直线进行磁化，达到期初始工作点2。
当磁力克服反力使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H 为作功前电磁铁储存的能量，面积皿为电磁铁作的功6、磁感应强度的定义式 B=—,磁感应强度与力的关系。
qv7、 B=卩o nl 。
对于长螺线管，端面处的我们的目的是使I和H的面积最小，皿的面积最大。
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）提咼制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。
面积H表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积H就大。
9、机械效率K i=-AA0A :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K2= —A0G=电磁铁重量。
电磁铁的基本公式及计算
电磁铁的基本公式及计算1.磁路基本计算公式B =μH，φ=ΛIW，∑φ=0IW=∑HL, Λ=μS/LB—磁通密度(T);φ—磁通〔Wb);IW—励磁安匝(A);Λ一磁导(H);L一磁路的平均长度(m) }S—与磁通垂直的截面积(m2);H一磁场强度(A/m);μ一导磁率(H/m) ，空气中的导磁率等于真空中的导磁率μ0=0 .4π×10-8 H/m。
2，电磁铁气隙磁导的计算电磁铁气隙磁导的常用计算公式列于表“气隙磁导的计算公式”中。
表中长度单位用crn，空气中的导磁率μ0为0 .4π×10-8 H/m。
气隙磁导的计算公式3·电磁铁吸力基本计算公式 (1)计算气隙较小时的吸力为10210S392.0⨯=φF式中：F —电磁铁吸力(N)； φ—磁极端面磁通(Wb)； S —磁极表面的总面积(cm 2)。
(2)计算气隙较大时的吸力为10210)a S(1392.0⨯+=δφF式中：a —修正系数，约为3～5；δ—气隙长度（cm ）。
上式适用于直流和交流电磁铁的吸力计算。
交流时，用磁通有效值代入，所得的吸力为平均值。
例：某磁路如图所示。
已知气隙δ为0.04cm ，铁芯截面S 为4.4cm 2，线圈磁势IW 为1200安匝。
试求在气隙中所产生的磁通和作用在衔铁上的总吸力。
解：（1）一个磁极端面上的气隙磁导为000111004.04.4μμδμδ=⨯==S G 由于两个气隙是串联的，所以总磁导为G δ = G δ1/2=55μ0=55×0.4π×10-8=68.75×10-8（H ） (2)气隙中所产生的磁通为φδ=IW G δ =1 200×68.75×10-8 =8 .25×10-4 (Wb) (3)总吸力为)(1213104.425.8392.0210S 392.02102102N F =⨯⨯⨯=⨯⨯=δδφ 式中乘2是因为总吸力是由两个气隙共同作用所产生的。
电磁铁计算公式
电磁铁计算公式电磁铁是一种利用电流产生磁场的装置，它在工业生产、科研实验和日常生活中都有着广泛的应用。
在设计和使用电磁铁时，我们需要了解一些相关的计算公式，以便能够准确地计算出所需的参数和性能。
本文将介绍一些常用的电磁铁计算公式，帮助读者更好地理解和应用电磁铁技术。
1. 计算电磁铁磁场强度的公式。
在电磁铁中，磁场强度是一个重要的参数，它决定了电磁铁的磁性能。
我们可以利用以下公式来计算电磁铁的磁场强度：H = (N I) / l。
其中，H表示磁场强度，单位是安培/米（A/m）；N表示匝数；I表示电流，单位是安培（A）；l表示磁路长度，单位是米（m）。
通过这个公式，我们可以根据电磁铁的匝数、电流和磁路长度来计算出电磁铁的磁场强度。
2. 计算电磁铁磁感应强度的公式。
磁感应强度是描述磁场强度的物理量，它也是电磁铁的重要性能指标。
我们可以利用以下公式来计算电磁铁的磁感应强度：B = μ0 μr H。
其中，B表示磁感应强度，单位是特斯拉（T）；μ0表示真空中的磁导率，其数值约为4π×10^-7 H/m；μr表示相对磁导率；H表示磁场强度。
通过这个公式，我们可以根据磁场强度和相对磁导率来计算出电磁铁的磁感应强度。
3. 计算电磁铁磁力的公式。
电磁铁的磁力是其另一个重要的性能指标，它决定了电磁铁在吸引和吸附物体时的力量大小。
我们可以利用以下公式来计算电磁铁的磁力：F = B S。
其中，F表示磁力，单位是牛顿（N）；B表示磁感应强度；S表示磁极面积，单位是平方米（m^2）。
通过这个公式，我们可以根据磁感应强度和磁极面积来计算出电磁铁的磁力大小。
4. 计算电磁铁电阻的公式。
在电磁铁中，电阻是一个重要的参数，它决定了电磁铁的电流和功率消耗。
我们可以利用以下公式来计算电磁铁的电阻：R = ρ (l / A)。
其中，R表示电阻，单位是欧姆（Ω）；ρ表示电阻率，单位是欧姆·米（Ω·m）；l表示电磁铁的长度，单位是米（m）；A表示电磁铁的横截面积，单位是平方米（m^2）。
电磁铁设计
极靴直径：
= 增加到9.6 所以 =3608高斯
2.确定铁芯直径：
电磁铁的漏磁系数σ=2
铁芯材料采用低碳钢，铁芯磁感应强度取 =11000高斯
则铁芯截面： = =6.3
铁芯直径： =2.83cm取3cm
则： =7.07
3.确定线圈磁势：
带珐琅漆后直径为：0.42mm
6.决定线圈匝数
该线圈为反复短时工作制电磁铁所以
J=2.7安/毫米
匝数：w= =4290匝
7.修正线圈尺寸
= =11.23mm
故修正后线圈尺寸为12mm
8.确定导磁体尺寸：
线圈的内直径：D1= =31mm
线圈外直径： = +2* =55m
导磁体宽度：B= +2* =65m
电磁铁设计说明
定设计任务为：设计一个拍和式电磁铁，他的额定工作行程为3mm，该行程时的电磁吸力50N（5公斤），用在电压36v的直流电路上。线圈容许温升为65摄氏度。
初步设计
1.确定极靴：
电磁铁结构因数：K= &= /0.3=7.45
据此结构系数确定用拍和式磁铁
查上表：气隙磁感强度 =3800高斯
极靴表面积：
散热系数： =12.04x 瓦/平方厘米*摄氏度
查表
得：高和宽度之比：β=6
工作温度=105摄氏度
电阻系数：ρ=0.02339欧*平方毫米/米
充填系数： =0.4
则： = =12.49mm
取12.5mm则线圈高度：75mm
5.线圈直径：
线圈的平均直径：
= + =0.0425m
导线直径：d= =0.39mm=0.4mm
铁軛截面： =1.1* =693
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电磁铁的设计计算
1原始数据
YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数
额定工作电压UH=24V
额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据
测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω
4 设计程序
根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能
4.1 确定衔铁直径dc
电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数
K =
F／δ7.5／0.1=27 (1)
电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式
根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯
当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式
F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米)
可以求得衔铁直径为
dc=
5800×F
Bp
=
5800×7.510000
=1.59cm=15.9mm
取dc=16 mm
4.2 确定外壳内径D2
在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度
bk=
D2−dc
2
−Δ(4)
式中bk -----线圈厚度毫米
Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米
bk=
28.16−16
2
−1.7 =4.38毫米
今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度
线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度
lk=β×bk (5) lk------线圈长度毫米
β值根据参考资料选取经验数据为β=3.4 则线圈高度lk=β×bk=3.4×5=17毫米 4.5 确定导线直径
导线直径d=
4×ρ×Dcp×IW
U
(6)
式中平均直径Dcp=dc+bk=0.016+0.005=0.021( 米) IW-----线圈磁势(安匝)
IW= (IW)z + (IW) cm+ (IW)k
式中(IW)z ------消耗在气隙中的磁势
(IW)z=Bp×δ
μ0
×10−8
(IW) cm和(IW)k 消耗在铁心中和非工作气隙中磁势的安匝数约为总磁势的15~30% ，即
(IW) cm+ (IW)k=α×(IW)
式中α=0.15 ~0.3
由此可得线圈的磁势为
(IW)=
Bp×δμ0×(1−α)
×10−8 (安匝) (7)
式中Bp单位为高斯，δ单位为厘米空气导磁系数μ0=1.25 ×10−8亨/厘米
电磁铁在实际应用时电压可能降低至85%UH 为了保证在电压降低后电磁铁仍然能够可靠地工作上式计算所得安匝数应该是指电压降低至0.85UH时的磁势用(IW)1表示
(IW)1=
10000×0.11.25×10−8×(1−0.3)
×10−8
=1143安匝
显然，电源电压为额定值时的磁势为
IW=
(IW)1
0.85
=1344 安匝
电磁铁容许最高工作温度240℃，由参考资料选取电阻系数ρ=0.03208 欧. 毫米2
米
d= 4ρ∗Dcp∗IWU= 4×0.03208×0.021×134424
=0.388 毫米
查线规表其最邻近的直径为d=0.41 毫米带绝缘后的直径
d =0.45 毫米
4.6 确定线圈匝数W
W=
1.28(IW)jd2
(8)
式中j ---容许电流密度(安毫米2
) ，
j=Iq
=
4UπRd2
=
4×24π×3.5×0.412
=51安毫米2
(9)
W=1.28(IW)jd2=1.28×134451×0.41
2=200 匝 4.7 确定电阻
线圈平均匝长lcp
=
π(DH+D1)
2
(10)
DH=D1+2bk (11) D 1=dc+2Δ(12)
式中DH ---线圈外直径D1 ---线圈内直径
D1=dc+2Δ=16+2×1.7=19.4毫米DH=D1+2bk=19.4+2×4.38=27.4 毫米
lcp=
π(DH+D1)
2
=
π(27.4+13.4)
2
=64 毫米=0.064 米
线圈电阻
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R=ρ40∗
lcp∗w
π
4
∗d2=0.01991×
0.064×1093
π
4
×0.252=28 欧(13)
现在已初步确定了电磁铁的结构尺寸绘制电磁铁结构草图如图 2
5 特性验算
虽然根据设计要求已完成了初步设计但是由于在初步设计中作了不少简化有
些参数的选择和估计是极其近似的因此为了电磁铁的工作可靠起见还需要根据初步设计的结构尺寸和数据做进一步详细的验算 5.1 吸力计算F=(
Φ5000
)2∗
1
S(1+αδ)
(14)
忽略铁磁阻和漏磁通这样气隙中的磁通ΦZ=IW∗GZ∗10−8 (15) 式中磁导GZ =μ0∗
πdC24δ
(16)
式中空气导磁系数μ0=1.25 ×10−8亨/厘米
GZ =μ0∗
πdC24δ
=1.25 ×10−8
×
π×1.024×0.065
=15×10−8亨
ΦZ=IW∗GZ∗10−8=961×15×10−8×108=14415 麦
式中α
-----修正系数取α=4
S -------铁心截面积
S=
πdC24
=
π×1.02
4
=0.785 厘米2
(17) F=(
Φ5000
)2∗
1
S(1+αδ)
=(
144155000
)2
∗
1
0.785×(1+4×0.065)
=8.4 公斤
可见吸力是满足设计要求的 5.2 线圈温升计算
线圈容许温升θ=110℃，查参考资料可得散热系数为
μm=12.89×10−4瓦厘米2
金属骨架线圈其传导能力较强ηm≈1.7 线圈的散热表面
S= πDH+ ηmD1 lk=(2.74+1.7×1.34 )×2.38=37.5 厘米 2
线圈温升
θ=
PμmS
=
4
12.89×10−4×37.5
=82.7℃(18)
温升小于110℃可见是合格的。
6 结论
到目前为止虽然设计电磁铁的方法有许多种但是都还没有一套既严谨准确又使计算简便的方法很大部分还只能依靠经验数据来选择经过某些理论计算最后试制样品加以验证证实所设计的结构参数是否合理必要时作适当修改本产品试验数据如下电压V 工作行程mm 吸合力kg 电阻电流 A 27 0.65 6.7 29.73 0.91 经试验证明该电磁铁的设计满足使用要求。