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直流电磁铁设计
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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=（T）
S
2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A）
3、磁场强度H=NI（A/m），建立了电流和磁场的关系。
L
该公式适用于粗细均匀的磁路
4、磁导率=B建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。
H
=4π×10-7享/米相对磁导率=
0r
0
5、磁通Φ=NI
R
M
磁阻R=l
M
s
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=F，磁感应强度与力的关系。
qv
7、真空中无限长螺线管B=μnI。对于长螺线管，端面处的
0
1
B=μnI。
20
8、磁效率
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
A
K=
1A0
A：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
K=
2A0
G=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K
φ
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。
J
Q
K=
φ
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
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