电器学电磁铁设计
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 。
电器课程设计--交流电磁铁的设计
电器课程设计–交流电磁铁的设计引言交流电磁铁是一种常见的电器元件，其用途广泛，包括电磁继电器、电动机等。
在本文档中，我们将介绍交流电磁铁的设计原理和步骤，并提供一些实用的设计指南。
设计原理交流电磁铁的工作原理是利用电流通过线圈产生的磁场来吸引磁性材料。
在正弦交流电流作用下，电流方向会不断变化，从而产生交变磁场，使磁铁产生吸力或推力。
交流电磁铁主要由线圈和铁芯组成。
线圈通电后，会在铁芯中产生磁场，铁芯的吸力或推力取决于线圈中的电流和铁芯的磁导率。
因此，设计交流电磁铁需要确定线圈的参数和铁芯的材料。
设计步骤步骤一：确定工作要求在设计交流电磁铁之前，首先需要明确其工作要求。
例如，要求电磁铁的吸力多大，工作频率是多少等。
根据工作要求，确定电磁铁的设计参数。
步骤二：计算线圈参数线圈是交流电磁铁的核心组成部分，其参数需要根据工作要求来计算。
首先，根据工作电压和电流来确定线圈的电阻和电感。
然后，根据所需磁场的强度和线圈的尺寸，计算线圈的匝数和截面积。
最后，根据线圈的材料特性，计算线圈的长度和直径。
步骤三：选择铁芯材料铁芯是交流电磁铁的另一个关键组成部分，其材料需要具有良好的导磁性能。
常用的铁芯材料包括硅钢片和铁氧体。
根据工作频率和工作要求，选择合适的铁芯材料。
步骤四：设计磁路设计合理的磁路是实现交流电磁铁设计要求的关键。
根据铁芯的形状和线圈的位置，确定磁路的结构和长度。
优化磁路设计可以提高交流电磁铁的性能。
步骤五：进行电磁仿真和验证在设计交流电磁铁完成后，可以通过电磁仿真软件对其进行仿真分析。
通过仿真，可以评估电磁铁的性能，优化设计参数。
同时，需要对设计的电磁铁进行实验验证，确保其符合工作要求。
设计指南在设计交流电磁铁时，以下几点是需要特别注意的：•安全性：交流电磁铁工作时会产生较大的磁场和吸力，需要采取相应的安全措施，以防止意外事故发生。
•热量排放：交流电磁铁在工作过程中会产生热量，需要考虑散热问题，以保证电磁铁的稳定工作。
《电磁铁(一)作业设计方案-2023-2024学年科学青岛版五四制》
《电磁铁（一）》作业设计方案第一课时一、设计背景电磁铁是利用电流在导线中产生的磁场产生磁力而形成的一种特殊磁铁。
电磁铁在现代工业生产中被广泛应用，如电磁吸盘、电磁搅拌器等。
因此，学生深入理解电磁铁的原理和应用是十分重要的。
二、设计目标1. 熟练掌握电磁铁的工作原理和电磁感应的相关知识。
2. 能够设计和制作一个简单的电磁铁。
3. 能够探究电磁铁在实际应用中的作用和影响。
三、设计内容1. 理论知识探究：通过课堂讲解、教材学习和网络搜索，学生理解电磁铁的工作原理、电磁感应的机制以及电磁铁在不同领域中的应用。
2. 设计与制作：学生根据所学知识，设计和制作一个简单的电磁铁。
可以使用铁芯、导线、电池等材料，在实验室中进行操作。
3. 实践探究：学生利用自制的电磁铁进行实验，观察电磁铁在不同电流强度下的吸力变化，探究电磁铁的作用规律，并记录实验数据。
4. 应用拓展：学生根据所学知识，探究电磁铁在不同领域中的应用，如电磁吸盘、电磁搅拌器等，并撰写实验报告。
四、设计过程1. 理论学习：学生通过课堂讲解、教材学习和网络搜索，深入了解电磁铁的工作原理和应用。
2. 设计制作：学生在老师指导下，设计并制作一个简单的电磁铁，掌握其制作方法和操作步骤。
3. 实验操作：学生在实验室中进行实验操作，利用自制的电磁铁进行吸力实验，探究电磁铁的工作规律。
4. 数据记录：学生记录实验数据，并进行数据分析和总结。
5. 应用探究：学生在老师指导下，探究电磁铁在实际应用中的作用和影响，并撰写实验报告。
五、评估与反馈1. 在实验过程中，老师及时进行指导和监督，对学生的实验过程和数据进行评估。
2. 学生根据实验结果撰写实验报告，老师进行评分和反馈，指导学生进一步提升实验设计和数据分析能力。
3. 学生参与实验后进行反思和总结，对实验过程及结果进行评估，提出改进建议。
六、总结与展望通过《电磁铁（一）》作业设计方案的实施，学生不仅可以深入理解电磁铁的工作原理和应用，提高实践操作能力，还可以培养学生的实验设计和数据分析能力，为学生未来的科研和创新奠定基础。
电磁铁教学设计【优秀5篇】
电磁铁教学设计【优秀5篇】篇一：电磁铁教学设计篇一教学内容本课是教科版小学科学六年级上册第三单元《能量》第二课。
学生已经在上一课通过实验认识了电可以产生磁，经历了用通电线圈做电生磁实验，这为理解电磁铁的原理打下基础；本课将引导学生对电磁铁这一电生磁的最直接应用装置，开展两个方面的研究——制作电磁铁与研究铁钉电磁铁的南北极。
设计说明本设计主要有两大特色：一是从能量单元整体出发，从了解学生前概念作为起点，以建构新的科学概念为导向，引领学生展开探究活动，强化了逻辑思维训练，注重了实证意识培养，充分体现了小学科学课的特点，促进课堂实效的提升。
二是教师的预设充分、灵活多样，不少活动准备了两套教学预案，便于根据学情选择最佳的教学策略；同时在设计、制作、测试、记录、交流、分析等一系列探究环节，突显了追求细节却又引而不发的教学指导，给学生留下独立思考、质疑的空间；巧妙借助一些关键词、问题、记录表、板书等，诱发学生产生新思想，发现新问题，生成新探究，有效突破了教学难点。
教学目标科学概念：1.电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质；2.改变电池的正负极接法或改变线圈绕线方向，会改变电磁铁的南北极。
过程与方法：1.制作铁钉电磁铁。
2.做研究电磁铁的南北极的实验。
情感、态度、价值观：养成认真细致、合作进行研究的品质。
教学重、难点重点：制作电磁铁与研究铁钉电磁铁的南北极难点：电磁铁南北极与哪些因素有关猜想的建立与研究方法设计课前准备1.分组器材：回形针2~3个、1m长细绝缘导线1根、指南针1只、大铁钉1只、电池(电池盒)1只、开关1只、连接用导线1根、砂纸1、实验记录单32.教师准备：学生实验器材1套、电磁铁贴画1、视频展示仪、多媒体课件(两种线圈的绕法示意图、检测题、活动背景音乐等)过程预设一、师生会话，导入新课1.师生会话：通过上一课的研究，我们发现了电与磁之间有怎样的联系？你可知道，根据这个发现，科学家发明了什么东西吗？——根据回答板书课题：2.电磁铁2.讲述：同学们，愿意和老师一起来围绕电磁铁展开一系列的研究吗？[设计意图：从科学发现到科学发明，让学生体会到科学探究结果与科学知识的价值，发展学生开展科学探究的兴趣。
电器学课程设计 盘式起重电磁铁
摘要起重电磁铁，顾名思义，就是在工业领域应用的，作为用于冶金、矿山、机械、交通运输等行业吊运钢铁等导磁性材料或用作电磁机械手，夹持钢铁等导磁性材料。
其原理是内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置。
通常制成条形或蹄形。
铁芯要用容易磁化，又容易消失磁性的软铁或硅钢来制做。
这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后就随之消失。
电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。
本设计为直流盘式起重电磁铁。
起重电磁铁由铁芯和线圈组成，励磁电流通过线圈产生磁势，负载闭合磁路，工作磁通起吊重物，钢铁料负载是起重电磁铁磁路的重要组成部分，负载的变化将导致电磁参数变化，因此要根据负载研究电、磁、力，认识起重电磁铁特性。
基于系统集成的设计思想，给出了圆盘式电磁起重系统的组成原理，分别介绍了该系统的总体设计与单元设计中的几个关键问题,并对实际应用进行了分析。
关键词：电磁铁直流负载1.1电磁铁结构设计本直流盘式起重电磁铁的构成如图1-1所示，由一块铸钢圆盘和U型电磁铁组成。
1.3MM5.4M图1-1电磁铁结构图1.2 电磁铁材料的选用电磁铁铁芯一般用ZG25铸钢或低碳钢制成，它有低的矫顽力和高饱和磁密，饱和磁密在20 000高斯以上，导磁率是空气的500^-2 200倍以上。
本设计中U型电磁铁选用半径为0.65m的ZG25铸钢，线圈为铜线。
下方选用直径为4米，高度为0.5m的铸钢圆盘。
1.3电磁铁参数要求通电持续率：50％环境温度： To= -5℃ ~ +40℃线圈额定电压：Ue =220V（直流）最大额定电压： Umax =1.05Ue允许温升：（H级绝缘）T = 160℃自重：≤3000kg功率参考值：11.1KW起重能力：生磁体或废钢 1100kg 铸铁铁屑 600kg计算用等效衔铁厚度 0.08m2.1 机械结构的设计2.1.1 结构设计本设计中电磁铁机械结构的俯视图见图2-1,整个电磁铁机构由下方圆盘边缘的四个固定装置引出铁链，统一固定于电磁铁上方一点，并连接到起吊装置。
《电磁铁作业设计方案》
《电磁铁》作业设计方案一、设计背景：电磁铁是一种能够产生磁场的器件，广泛应用于电动机、发电机、变压器等电气设备中。
通过对电流的控制，可以调节电磁铁的磁场强度，从而实现各种功能。
本次作业旨在让学生通过实际操作，了解电磁铁的工作原理和应用。
二、设计目标：1.了解电磁铁的结构和工作原理；2.掌握电磁铁的基本应用方法；3.培养学生动手能力和实验操作技能；4.激发学生对电磁学的兴趣。
三、设计内容：1.理论进修：讲解电磁铁的基本原理和结构，介绍电磁铁在电气设备中的应用；2.实验操作：学生分组进行电磁铁的组装和调试实验，观察电磁铁的磁场变化；3.实验报告：学生根据实验结果撰写实验报告，总结电磁铁的特点和应用。
四、设计步骤：1.理论进修（1课时）：（1）介绍电磁铁的基本结构和工作原理；（2）讲解电磁铁在电气设备中的应用；（3）提出学生需要完成的实验任务和要求。
2.实验操作（2课时）：（1）将学生分组，每组配备一套电磁铁实验装置；（2）学生按照实验指导书的要求，组装电磁铁并接通电源；（3）观察电磁铁的磁场变化，调节电流大小，记录实验数据。
3.实验报告（1课时）：（1）学生根据实验结果撰写实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论；（2）学生展示实验效果，并进行互动讨论。
五、评判方式：1.实验操作表现：包括组装过程、操作规范、实验数据记录等；2.实验报告质量：包括内容完备性、逻辑性、表达清晰度等；3.团队合作能力：评判学生在小组合作中的表现和贡献。
六、延伸拓展：1.邀请电磁学专家进行讲座，深入探讨电磁铁的应用领域和发展趋势；2.组织学生参与电磁铁相关比赛或展览，拓展学生的视野和交流机缘；3.开展电磁铁创新设计比赛，鼓励学生发挥创造力，设计出更具实用性和创新性的电磁铁产品。
七、总结：通过本次作业设计，学生不仅能够了解电磁铁的基本原理和结构，还能够通过实际操作，深入理解电磁铁的工作过程，培养动手能力和实验操作技能。
同时，通过实验报告和团队合作评判，激发学生对电磁学的兴趣，为将来的进修和钻研打下良好基础。
电磁电器设计基础第七章 直流电磁铁设计
灵敏磁系统的设计步骤
原始数据 反力特性 吸合电压 最大电压 动作功率 返回系数
1. 确定 及 由反力特性确定最困难工作点，得 和
——选择电磁铁的型式
2. 确定铁芯直径
根据铁磁材料的 选取铁芯的磁通密度 (
1. 确定厚度
，在 下长期
2. 确定匝数
3. 确定导线直径 4. 验算温升
7-4 灵敏磁系统的设计特点
功率经济性指标：单位拟定功所消耗的线圈功率
功率经济性指标的关系式
影响功率经济性指标的因素
1. 系数 灵敏电磁铁一般都用高磁导率的磁性材料作 导磁体，在结构上尽量减小非工作气隙 应选在材料的最大磁导率附近
1. 设计点 的选择
选择反力特性上拟定功
最大的点，也是电磁
铁工作最困难的点作为设计的原始数据
图7-7
2. 结构因素和选型定形
结构因素：反映电磁铁的形状，常利用线圈外径 和线圈长度之比描述
L Lr
z
L
各种型式电磁铁的最优JY值范围 表7-1
3. 确定铁芯半径 忽略散磁通及漏磁通的影响
的选取 （1）材料的磁性能 （2）漏磁系数 （3）允许温升及通电持续率 （4）拟定功
以重量经济性指标为设计准则，即在给定拟定功 的技术要求下使电磁铁设计成重量最轻、体积小， 暂不考虑其他要求。
初步计算
原始数据
（1）主工作气隙 或行程 （2）气隙为 时的电磁吸力 （3）吸合电压 及最大工作电压 （4）通电持续率 （5）极限允许温升
主要尺寸和线圈参数
（1）铁芯半径 （2）吸合磁势 及最大磁势 （3）线圈尺寸L及b （4）线圈导线直径d及匝数W （5）导磁体其他尺寸
《电磁铁作业设计方案-2023-2024学年科学大象版》
《电磁铁》作业设计方案第一课时一、设计背景：电磁铁是一种利用电流产生磁场的装置，常用于各种工业和科学试验中。
通过改变电流的大小和方向，可以控制电磁铁的吸引和排斥力，达到各种不同的应用目标。
因此，对于同砚来说，了解电磁铁的原理和应用至关重要。
二、设计目标：1. 援助同砚了解电磁铁的工作原理；2. 培育同砚动手试验的能力；3. 激发同砚对物理学科的爱好。
三、设计内容：1. 试验一：制作简易电磁铁要求同砚应用铁芯、绕线等材料，制作一个简易的电磁铁。
然后接通电源，观察铁芯的磁性变化。
2. 试验二：探究电磁铁的吸引力要求同砚设计一个试验方案，测试不同电流下电磁铁的吸引力。
记录试验数据，并分析结果。
3. 试验三：应用电磁铁要求同砚设计一个试验方案，应用电磁铁进行一个简易的试验，如抓取磁性物体、制作电磁震动器等。
并撰写试验报告，总结试验过程和结果。
四、设计要求：1. 同砚需要在老师的指导下完成试验，并注意安全；2. 同砚需要按时完成试验报告，并能够明晰表达试验过程和结果；3. 同砚需要乐观参与谈论，分享试验心得和体会。
五、评分标准：1. 试验操作规范性（20%）：同砚操作是否规范、安全；2. 试验结果准确性（30%）：同砚是否能正确记录试验数据、分析结果；3. 试验报告撰写（30%）：同砚是否能明晰表达试验过程和结果；4. 试验谈论与分享（20%）：同砚是否能乐观参与谈论、分享心得。
六、设计总结：通过设计《电磁铁》作业方案，可以有效援助同砚理解电磁铁的工作原理，培育同砚动手试验的能力，激发同砚对物理学科的爱好。
期望通过这次试验，同砚能够对电磁铁有更深度的了解，并对物理学科有更多的爱好和热忱。
第二课时一、设计目标：通过本次作业设计，援助同砚深度理解电磁铁的工作原理和应用，精通电磁铁的相关知识，提高同砚的试验能力和动手能力。
二、设计内容：1. 电磁铁的原理和结构介绍：讲解电磁铁的基本原理，以及电磁铁的结构组成和工作原理。
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目录引言 (1)1 概述 (2)1.1 基本公式及概念 (2)1.2 一个简单电磁铁产品的结构图 (6)1.3 电磁铁的结构形式 (7)2直流电磁铁的设计要求 (9)3 直流电磁铁的设计与计算 (10)3.1 电磁铁设计点的选择 (10)3.2选择电磁铁的结构形式 (11)3.2.1用结构因数选择电磁铁的结构形式 (11)3.3 直流电磁铁的初步设计 (12)3.3.1 决定铁心半径和极靴半径 (12)3.3.2 计算线圈磁通势 (13)3.3.3 计算线圈高度及厚度 (14)3.3.4计算线圈导线直径及匝数 (16)3.4 计算极靴、衔铁和铁轭的尺寸 (16)3.5 电磁铁草图 (18)4 电磁铁性能验算 (19)5结论 (22)心得体会 (23)参考文献 (24)引言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.电磁铁是通电产生电磁的一种装置。
在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁。
我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。
另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。
这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。
电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
1 概述1.1 基本公式及概念电磁铁是通电产生电磁的一种装置。
在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，它也叫做电磁铁(electromagnet)。
我们通常把它制成条形或蹄形状，以使铁芯更加容易磁化。
另外，为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。
这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。
电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。
1、均匀磁场B=SΦ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H=LNI（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μ=HB建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。
μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =μμ 5. 磁通Φ=MR NI 磁阻R M =sl μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ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。
6、磁感应强度的定义式B=qvF，磁感应强度与力的关系。
7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。
对于长螺线管，端面处的B=21μ0nI 。
8、磁效率面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，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，但要防止衔铁粘住。
面积Ⅱ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Ⅱ就大。
9、机械效率AK1=AA：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GK2=AG=电磁铁重量。
A0：电磁铁可能完成的最大功。
K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。
11、结构系数Kφ每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。
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。
为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K这个判据。
φQKφ=Q-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。
部消耗于线圈子的发热上，磁场的能量用来产生吸力和作功。
当τw大于容许温升，产品是不可靠的。
（2）发热时间常数发热时间常τy=发热体从τ=0 发热到温升0.632τy时所需时间。
4τ达到稳定温升。
冷却时间常数和发热时间常数基本相同。
（3）工作制分为：长期工作制、短期工作制和重复短期工作制。
长期工作制:电器工作时间很长,一般不小于发热时间常数,工作期间，产品的温度达到或接近温升τy（产品温度不再升高）。
工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度。
长期工作制散热是主要的。
长期工作制电流密度可按2～4A/mm2。
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τy。
工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度。
短期工作制CGdτ（产品本身热容）是主要的方面。
短期工作制电流密度按13～30A/mm2。
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τy，停止时产品降不到周围介质温度。
重复短量工作制电流密度按5～12A/mm214、漆包线等的耐温等级Y：90℃A；105℃QE：120℃QQ QA QH B：130℃QZ 云母石棉F：155℃QZYH：180℃C：＞180℃QY QXY辅助材料的耐热等级B级聚酯薄膜C级聚四氟乙烯薄膜2直流电磁铁的设计要求1、电网压降小，工作持续时间长，绕组温升，最低作动电压、作动时间、释放电压和使用期限等。
重量轻、尺寸小，并有良好的工艺性，用材少以及最少资金等要求。
2、要保证电磁铁可靠动作，在整个工作行程内，吸力均大于反力。
一般电磁铁均选择衔有时需根据电磁铁的动作时间来确定电磁铁的类型，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 直流电磁铁的设计与计算3.1 电磁铁设计点的选择如图所示。
对于一般的电磁铁，选择衔铁在释放位置的 a 点作为设计点；对于接触器中使用的电磁铁，由于主触头刚接触处反力特性有一突跳点， 该点上的电磁铁工作最为繁重，因此必须取 b 点作为设计点。
图3-1 按电磁铁的反力特性选择设计点设计点上对应的吸力称为初始吸力，用F 0 来表示，其大小可以由已知反力 特性上对应δ0 的反力F f 0 来确定。
为了使电磁铁工作可靠，往往引入一个安全系 数k 0 ，则初始吸力F 0 为：F 0 = k 0 F f 0 （3-1）因为N F f 200=所以N F 28204.10=⨯=安全系数k 0 为考虑计算和制造中产生的误差所加的安全裕度。
k 0 的值在不 同情况下变化很大，它应根据具体情况而定，例如对某些继电器和接触器，当制 造工艺稳定时k 0 =1.35 ，而当制造工艺不稳定时k 0 = 2.4 。
以下推荐一些数据作为设计中参考：对快速电磁铁，k 0 = 3 ~ 4 ；对小功率继电器，k 0 = 2 ~ 3；对控制继 电器和电磁阀，k0 =1.5 ~ 2 ；对接触器和磁力启动器，k0 =1.2 ~ 1.5 ；对牵引电磁铁和制动电磁铁，k0 =1.1 ~ 1.2 。
当电器的制造工艺稳定时，k0 取较小值，反之，应取较大值。
此次设计取4.10=k3.2选择电磁铁的结构形式3.2.1用结构因数选择电磁铁的结构形式按电磁铁的特性配合初选电磁铁的结构形式之后，再计算结构因数K Φ ，来检查所选结构形式是否恰当，K Φ 按下式计算：δF K =Φ （3-2）所以23.13104283=⨯=-ΦK 所以可知选择单U 形拍合式 式中 K Φ －－电磁铁的结构因数(N 0.5/cm )；F 0 ――电磁铁设计点的吸力(N )； δ0 ――磁铁设计点的工作气隙值(cm )。
K Φ 所以称为结构因数，是因为O F 正比于铁心直径，δ0 正比于磁通势，铁心长度也正比于磁通势，故δ0 正比于铁心长度，K Φ 越大铁心越短粗，K Φ 越小铁心越细长，即K Φ 可以表示电磁铁的结构特点。
从大量电磁铁设计资料中得知，各种不同形式的电磁铁，都有一个最适宜的K Φ 值，如表 3-1 所示，在此范围内，可以使电磁铁做单位机械功所需材料重量最小；按所计算出的K Φ 值可以从表中找出最适宜的电磁铁结构形式，再根据电磁铁的工作任务最后确定其结构形式。
表3-1 各种直流电磁铁最适宜的 K Φ 值序号 电磁铁形式 K Φ（cm N /5.0） 序号 电磁铁形式 K Φ（cm N /5.0） 1 单U 形拍合式 8.4~84 4 装甲螺管式 12.5~50(铁芯锥顶2α=90˚)2 单E 形直动势 >280 5 装甲螺管式 5.5~12.5(铁芯锥顶2α=60˚)3 装甲螺管式 50~280 6 装甲螺管式 ＜0.633.3 直流电磁铁的初步设计电磁铁的结构形式虽然很多，但它们的核心部分都是铁心和线圈，确定了铁心和线圈的尺寸和参数，其他尺寸就容易求得，故在直流电磁铁设计中把铁心半径 r c 、线圈高度 h 、线圈匝数 N 及线圈导线直径 d ，这四个参数作为关键参数，根据已知条件求出它们，再按比例关系求出其他尺寸。
3.3.1 决定铁心半径和极靴半径在初步设计时，可以用麦克斯韦公式计算电磁铁的吸力，即22μδSB F x =（3-3）式中F x －－电磁铁吸力(N )；B δ――在线圈电压为下限值(85%额定电压)时的工作气隙磁通密度(T)； S ――磁极面积(m 2)；µ0－－真空磁导率，µ0=4πх10-7H/m 。
(1)、不带极靴的电磁铁 磁极面积 S 按下式计算：S =πr c 2 （3-4）式中r c －－铁心半径(m )。
设计点吸力为 F0,即Fx = F 0 （3-5） 将式(3-5)及式(3-4)代入式(3-3)，则δπμ2002B F r c =（3-6）查表取28.0=δBm B F r c 42720010*86.228.0*28*10*4*22--===πππμδ (2)、带极靴的电磁铁磁极面积 S 等于极靴面积，可按下式计算：S =πr p 2 （3-7） 式中 r p ――极靴半径(m )设 p 为电磁铁极靴的比值系数，c pr r p =， 则r p = pr c （4-8） 选择小尺寸电磁铁，取p=1.4,所以r p =1.4*2.86*m 4410*004.410--=将式(4-5)、式(4-7)和式(4-8)代入式(4-3)，得m p B F r c 012.04.1*28.0*28*10*4*222272200===-πππμδ3.3.2 计算线圈磁通势电磁铁的线圈磁通势应等于磁路各部分磁压降之和，可列出下式：f m U U IN ∑+∑+ΛΦ=δδ（3-9） 式中， IN ――线圈磁通势(A )； Φδ/Λδ――工作气隙中磁压降(A )；ΣU m ――导磁体各部分磁压降之和(A )； ΣU f ――非工作气隙磁压降之和(A )。