电磁铁原理图
20.3电磁铁_电磁继电器
现象： a S S a
结论： 匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性 越强。
二、电磁铁的磁性
演示2 b
现象：
a
S
结论： 电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，电 磁铁的磁性越强。
三、电磁铁的应用
电磁起重机
电铃
电磁阀门 电 磁 选 矿 机 示 意 图
电磁锁
三、电磁铁的应用
磁悬浮列车所用的 磁体大多是通有强大电 流的电磁铁。是一种靠 安装在车厢和轨道上的 磁体的相互作用悬浮和 高速运动的，由于磁力 使其悬浮在轨道上方几 厘米高度，行走时不需 接触轨道，因此只受来 自空气的阻力。磁悬浮 列车的最高速度可达每 小时500 km以上。
第二十章 第３节
电磁铁 电磁继电器
永磁体
电磁铁
一、电磁铁
线圈
铁芯
演示电磁铁的工作
1．插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
2．有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁
性。
二、电磁铁的磁性
问题 电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？
应用电流磁效 应，应该与电 流大小有关。
线圈是主要部件， 应该与线圈的形状、 匝数有关。
3．电磁继电器的工作原理
高压电源
高压工作电路
低压 电源 低压控制电路
练一练
1．图中是一种水位自动报警器原理图。试说明 它的工作原理。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 练一练
2．图中是一种温度自动报警器的原理图。制作 水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，当温度 达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发 出报警信号。说明它的工作原理。
练一练
3．图中是直流电铃的原理图。B是衔铁，A是 弹性片。试说明它的工作原理。
电磁铁基本知识
中山市兰达电磁铁加工厂是一家专业电磁铁制造厂家，位于加工型企业密集的中山市，靠近广州、深圳、香港、澳门等城市。
兰达电磁铁厂主要从事电磁铁的设计、研发、制造及相关技术服务。
工厂拥有一支经验丰富、勇于创新的团队，为客户提供最佳的设计方案及最完善的技术支持，确保能提供优良性能的产品。
我们的目标就是为客户提供高性价比的产品，让客户实惠让自身发展，最终达到双赢。
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电磁铁基本知识电磁铁是一个带有铁心的通电螺线管，电磁铁的磁性大小与通电电流与螺线管的匝数有关。
磁铁工作原理：电磁铁的工作原理就是采用电磁感应原理，主要运用毕奥-沙瓦定律与基尔霍夫定律进行磁场设计、计算。
电磁铁的特点是：电磁铁本身有无磁性，可以通过通断电流来控制，磁性的大小可以改变电流的大小来控制，磁极的方向有电流的方向决定。
各类小型精密电磁铁及电磁铁应用组件，作为自动控制系统的执行器件，已被广泛应用于工业自动化控制、办公自动化、医疗器械等各个领域。
如办公设备、影像器材、银行设备、包装机械、医疗器械、食品机械、纺织机械、自动分拣机、自动柜员机、自动售货机、卡片打孔器、电磁锁、各种遥控装置、制动装置、计数装置、门禁系统等。
电磁铁选型主要参数客户选用或定做所需的电磁铁需要考虑以下的技术参数：1.外形：安装电磁铁位置所能容纳的最大尺寸：长；宽；高，2.电磁铁的最大行程及其吸力要求，断电后的复位力要求3.提供给电磁铁的电源最大电压；电流？电压稳定性，交流/直流供电，能否提供正；负脉冲电源？4.电磁铁是否需要长期不间断工作；断续工作，每次最长的通电时间及两次通电之间最短的间歇；5.电磁铁的用途，使用电磁铁的环境特殊要求，如温度; 湿度; 冲击; 振动; 加速度等电磁铁的分类方法1．按动作方式：保持式如电磁离合器、电磁卡盘、起重电磁铁等吸引式各种自动电器继电器、接触器、电磁阀门、电动锤、电铃等2．照激磁线圈供电的种类：直流、交流3．按照动作速度：快速动作、正常动作、延缓动作4.按衔铁的运动方式：直动式、转动式5.按磁路的形状：开路导磁体如螺管式；闭路导磁体如盘式（起重电磁铁）、拍合式、Ⅱ型、Ⅲ型（及E型）、装甲螺管式注：一般在工业上根据结构，可以简单的合并为三大类型：拍合式：盘式、Ⅱ型从原理上可归到此类，该类行程最短螺管式：行程最长E型：行程介于上两者之电磁铁设计的必需参数电磁铁设计的必需参数一、行程的概念:动铁芯相对于完全吸入位置的位移，见下面的图示：二、力量:电磁铁通电就会产生力量, 在相同功耗下，不同大小的行程位置力量的大小不同；在行程相同情况下，不同功耗力量也会不同；不同的功耗对应不同通电率（既是占空比）。
电磁铁原理
您可以发现这半周的运动不过是由于磁铁自然地相互吸引和排斥产生的。制造电动机的关键是要更进一步，使半周运动在完成的那一瞬间，电磁铁的磁场发生翻转。这种翻转可以使电磁铁完成另一个半周运动。更改电子在电线中的流动方向（让电池掉头就可以实现此目的）便可以翻转磁场。如果能够在完成每个半周运动时的适当时间精确地翻转电磁铁的磁场，则电动机就可以自由旋转。
电枢、整流子和电刷
电枢
继续考察上一页的插图。现在我们用电枢来替代电动机中的钉子。电枢是一种电磁铁，其制作方式是在金属芯的两个或更多极上卷绕细线。
电枢带有一个轴，该轴与整流子相连接。在右图中，您可以看到同一电枢的三种不同视图：前视图、侧视图和后视图。后视图中没有包括绕组，目的是为了更清楚地展示整流子。您可以发现整流子不过是与轴连接的一对极板。这些极板分别连接到电磁铁线圈的两个连接端。
电枢
本图省略了电枢绕组，以便您方便地查看整流子的运转。要观察的关键之处在于，当电枢横向移动时，电磁铁的两极会发生翻转。由于这种翻转，电磁铁的北极会始终位于轴的上方，从而排斥场磁铁的北极，并吸引场磁铁的南极。
如果您有机会拆开一个小型电动机的话，就会发现其中包含了上面所述的相同零件：两块小型永久磁铁、一个整流子、两个电刷以及一个电磁铁（通过在一块金属上绕线制成）。但是，转子几乎总是带有三个极，而不是本文所示的两极。电动机使用三个极可以带来两个优势：
在上图中，您可以看到电动机中有两块磁铁：电枢（或转子）是电磁铁，场磁铁是永久磁铁（场磁铁也可以充当电磁铁，但在大多数小型电动机中，人们为了省电而不将其用作电磁铁）。
玩具电动机
此处分解的电动机是在玩具中常见的简易型电动机：
您可以看到这是一个小型电动机，与一毛钱的美元硬币差不多大小。从外部看，可以看到构成电动机机体的钢结构、一根轴、一个尼龙端盖和两条电池导线。如果将电动机的电池导线接到手电筒的电池上，轴就会转动。如果将导线反接，则轴会朝反方向转动。下面是同一电动机的其他两个视图。（请注意第二个视图中钢壳一侧的两个槽，稍后您就会明白它们是用来干什么的了）
单向比例电磁铁
单向比例电磁铁典型的耐高压单向比例电磁铁结构原理图如图1所示，它主要由推杆1、衔铁7、导向套10、壳体11、轭铁13等部分组成。
导向套10前后两段为导磁材料（工业纯铁），导向套前段有特殊设计的锥形盆口。
两段之间用非导磁材料（隔磁环9）焊接成整体。
筒状结构的导向套具有足够的耐压强度，可承受35MPa的液压力。
壳体11与导向套10之间配置同心螺线管式控制线圈3。
衔铁7前端所装的推杆1用以输出力或位移，后端所装的调节螺钉5和弹簧6组成调零机构。
衔铁支撑在轴承上，以减小粘滞摩擦力。
比例电磁铁通常为湿式直流控制（内腔要充入液压油），使其成为衔铁移动的一个阻尼器，以保证比例组件具有足够的动态稳定性。
工作时，线圈通电后形成的磁路经壳体、导向套、衔铁后分为两路，一路由导向套前端到轭铁而产生斜面吸力，另一路直接由衔铁断面到轭铁而产生表面吸力，二者的合成力即为比例电磁铁的输出力（见图2）。
由图2可以看到，比例电磁铁在整个行程区内，可以分为吸合区I、有效行程区II和空行程区III三个区段：在吸合区I，工作气隙接近于零，输出力急剧上升，由于这一区段不能正常工作，因此结构上用加不导磁的限位片（图1中的12）的方法将其排除，使衔铁不能移动到该区段内；在空行程区III工作气隙较大，电磁铁输出力明显下降，这一区段虽然也不能正常工作，但有时是需要的，例如用于直接控制式比例方向阀的两个比例电磁铁中，当通电的比例电磁铁工作在工作行程区时，另一端不通电的比例电磁铁则处于空行程区III；在有效行程区（工作行程区）II，比例电磁铁具有基本水平的位移动特性，工作区的长度与电磁铁的类型等有关。
比例电磁铁具有与位移无关的水平的位移－力特性，一定的控制电流对应一定的输出力，即输出力与输入电流成比例（见图3），改变电流即可成比例改变输出力。
由图3可看到，当电磁铁输入电流往复变化时，相同电流对应的吸力不同，一般将相同电流对应的往复输入电流差的最大值与额定电流的百分比称为滞环。
电磁铁原理电气参数的说明
电磁铁原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机可以作为一种控制用的特种电机式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大，可通过驱动器细分技术解决．（绣混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度步进电机的一些基本参数：步距角：表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。
电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。
相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、五相步进电机。
电保持转矩（HOLDINGTORQUE）：是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。
它是步进电机最重要的参数之一，通保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。
比如，当人们说2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为步进电机的一些特点：1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。
2．步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。
在它的作用下，电机随频率（或速4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。
步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进启动频率应更低。
如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频步进电机的静态指标术语:相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。
16.3探究电磁铁的磁性
不变的量:__线__圈__匝___数__
现象：
A
a
S
改变的量:__电__流__大__小___
A
a
S
结论：
线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
演示2 现象：
电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
不变的量:__电__流__大__小___
改变的量:__线__圈__匝___数__
A
a
b
S
结论： 电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
铁芯 结论：电磁铁是由插入 的通电螺线管组成的。
探究电磁铁通电时有磁性吗？ 断电时还有磁性吗？
电磁铁通电时产生____磁___性____ , 断电时磁性 _____消__失____, 也就是说它的磁性有无可以由___电__流_____ 来控制。它是利用____电__流__的__磁__效__应___来工作的。
实验结论:
1、电磁铁通电时__有__磁性，断电时磁性__消__失__； 2、线圈匝数一定，通过电磁铁的电流越__大__，电磁 铁的磁性__越__强__； 3、当电流一定时，电磁铁线圈的匝数__越__多_，磁性 越__强__. 4、相同的线圈匝数，电流一定，有铁芯时磁性 强 ， 无铁芯时磁性 弱 。
4、电磁选矿机
讨论：根据电磁铁的原理，解释电磁选矿机的
工作原理。
工作原理：不同矿物质具有不同的磁性，这
些矿物质在电磁铁吸引下，受到的磁力不同，从而 可以把不同矿物质分开。
小结
1、电磁铁通电时有磁性，断电时无 磁性， 电磁铁的磁性跟 电流大小和 _线_圈__匝__数_有关
2.电磁铁工作的原理: 利用电流的磁效应.
_。
磁性越强
（2）B铁钉的钉尖是_S__极。若让B铁钉再多吸 一些大头针，滑动变阻器的滑片应向___左___端移动。
九年级物理16.2电流的磁场(电磁铁)课件苏科版
（3）磁极可以改变。 5、应用：
电磁起重机、电铃、电动机、发电机等
1、小明设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图如图所示， 右表是他所做实验的记录。
电磁铁（线圈） 实验次数 1 电流（A） 0.8 吸引铁钉的最多数目(枚) 7
100匝 50匝 2 3 4 5 6 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 11 14 5 8 10
5、弹簧下吊一块条形磁铁，磁铁的下端是N极，下面有 一个螺线管，P是滑动变阻器的滑动片。通电后如果将 滑片P向右移动。 变大 ⑴.这时电路中的电流变大还是变小?答：_________ ⑵.请在螺线管上标出电流的方向。 ⑶.此时弹簧将 ( B ) A伸长 B．缩短 C不变 D上下振动
四、电磁继电器
C
8、当电源开关接通后，会发现小磁针的北极 向 左 （填“左”或“右”）偏转，这 磁场 说明通电螺线管周围存在 ，同时 发现可移动的A、B两螺线管相互 （填 靠近 “靠近”或“远离”）。
9．为了判别电池的正负极（标记已模糊不清）， 手边有下列器材，其中可用的是（ ） C Ａ．条形磁铁、铁屑 Ｂ.灯泡、变阻器 Ｃ.螺线管、标有磁极的磁针 Ｄ.螺线管、铁屑
下列结论不正确的是（ ） Ａ．比较１、４两次实验可知：线圈中的 电流一定时，匝数越多，磁性越强 Ｂ．比较1、3、5三次实验可知：匝数一 定时，线圈中的电流越大，磁性越强 Ｃ．比较1、2、3（或4、5、6）三次实验可知：匝数一定时， 线圈中的电流越大，磁性越强 Ｄ．电磁铁的磁性越强，吸引铁钉的数目越多
B
2、为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同 学使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图 所示．则下列说法中正确的是 ( B ) A．要使电磁铁的磁性增强，变阻器的滑片应向右滑动 B．用电磁铁吸引大头针的数目，显示它的磁性强弱 C．两电磁铁的线圈串联是为了研究磁性强弱与电流的 关系 D．若将两电磁铁靠近， 它们会相互排斥
第二章 比例电磁铁
2.2.1
图2-2普通螺线管型电磁铁
1.非工作间隙；2.工作间隙；3.外壳；4.激磁线圈；5.档铁；6.衔铁
普通甲壳型螺线管电磁铁如图2-2所示，由外壳3、挡铁5、衔铁6、激磁线圈4组成。当线圈通有直流电I时，线圈便在铁芯中产生磁场，并形成闭合的磁力线路。电磁铁存在两个气隙，一个工作气隙2，另一个非工作气隙1。在电磁铁吸合过程中形成两个变化的磁通，即主磁通∮和变化的磁通∮L。衔铁6所受到的吸力主要由两部分组成。主磁通产生的力称为端面力，而漏磁通产生的力称为螺管力。对图示结构这两个力的方向是一致的。这两个力的合力就构成了总的电磁力。
位置调节型比例电磁铁在比例方向阀和比例流量阀上，可控制阀口开度，用在比例压力阀上，可获得精确的输出力。这种比例电磁铁具有很高的定位精度，负载刚度大，抗干扰能力强。由于这类比例电磁铁是一个位置反馈系统，故要与配套的比例放大器一起使用。
（1）位置调节型比例电磁铁结构图
图2-12位置调节型比例电磁铁结构图
（6）能承受液压系统高压，抗干扰性好。
(4)比例电磁铁的概述
a.比例控制的核心是比例阀。比例阀的输入单元是电－机械转换器，它将输入信号转换成机械量。
b.比例电磁铁根据法拉第电磁感应原理设计,能使其产生的机械量(力或力矩和位移)与输入电信号(电流)的大小成比例，再连续地控制液压阀阀芯的位置，实现连续地控制液压系统的压力、方向和流量。
(2-1)
式中B0——等效气隙处的磁感应强度（T）；
S0——等效气隙端面积（m2）；
μ0——空气导磁率，其值为（H/m）。
（2）磁势方程
磁势方程反映了电磁铁正常工作时所需要的激磁势值，利用磁势方程可求出线圈所需要的激磁安匝数：
(2-2)
式中Rp,Rg——气隙磁阻和导磁体磁阻。