电磁铁的设计计算
电磁铁的设计计算
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=3.5Ω4 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×FBp=5800×7.510000=1.59cm=15.9mm取dc=16 mm4.2 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−dc2−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=28.16−162−1.7 =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×IWU(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×δμ0×10−8(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)10.85=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WW=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=1.28×134451×0.412=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 米线圈电阻下载文档到电脑，查找使用更方便1下载券1385人已下载下载还剩2页未读，继续阅读R=ρ40∗lcp∗wπ4∗d2=0.01991×0.064×1093π4×0.252=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 25 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∗1S(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=4S -------铁心截面积S=πdC24=π×1.024=0.785 厘米2(17) F=(Φ5000)2∗1S(1+αδ)=(144155000)2∗10.785×(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=412.89×10−4×37.5=82.7℃(18)温升小于110℃可见是合格的。
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/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。
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。
电磁铁磁场强度计算公式
电磁铁磁场强度计算公式
电磁铁是一种可以产生磁场的装置，通常由线圈和铁芯组成。
通过通电使得线圈产生磁场，进而激活铁芯，使其具有磁性。
在设计和使用电磁铁时，我们需要了解如何计算其磁场强度，以确保其在特定情况下的性能和效果。
磁场强度是描述磁场的物理量，通常用字母H表示。
在电磁铁中，磁场强度的计算可以通过以下公式进行：
H = (N * I) / l
其中，H代表磁场强度，单位为安培每米(A/m)；N代表线圈的匝数；I代表电流的大小，单位为安培(A)；l代表磁场的路径长度，单位为米(m)。
从上述公式可以看出，磁场强度与线圈匝数、电流大小和磁场路径长度均有关系。
增加线圈匝数或电流大小会增加磁场强度，而增加磁场路径长度则会减小磁场强度。
在实际应用中，我们可以根据需要调整线圈的匝数和电流大小，以达到所需的磁场强度。
同时，也需要注意磁场路径的设计，确保磁场能够覆盖到需要的区域。
除了上述公式外，还有一些其他因素会影响电磁铁的磁场强度，如铁芯的材质和形状、线圈的布局等。
在设计电磁铁时，需要综合考
虑这些因素，以获得最佳的性能。
总的来说，磁场强度是衡量电磁铁性能的重要指标之一，通过合理设计和计算，可以确保电磁铁在工作时能够产生所需的磁场强度，从而实现预期的效果。
希望通过本文的介绍，读者能对电磁铁磁场强度的计算有所了解，为实际应用提供参考和指导。
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）。
电磁铁的设计计算
电磁铁的设计计算电磁铁是一种利用电流的磁场产生磁力的设备，常用于工业制造、电子设备、电动机、磁悬浮等领域。
在设计电磁铁时，需要考虑电流、匝数、导线材料、磁路形状等因素。
下面我们将逐步介绍电磁铁的设计计算。
首先，我们需要确定电磁铁所需的磁力大小。
这取决于具体的应用需求，比如提起多大负荷、吸附多大物体等。
一般而言，磁力的大小与电流、匝数成正比。
其次，需要确定所用导线的截面积和电流。
根据所需磁力和电流，可以利用安培定律计算所需的导线长度。
安培定律表明，磁场力和电流成正比。
然后，需要计算所需的匝数。
匝数越多，则磁力越大。
计算匝数时，我们需要知道导线的长度以及每匝的长度。
导线长度可以根据安培定律和导线的电阻来计算。
每匝的长度可以通过所需的匝数和导线长度来计算。
接下来，需要确定导线材料。
导线材料的选择应考虑到电阻、耐热性和成本等因素。
常用的导线材料包括铜和铝。
铜导线的电阻较低且耐热性好，但成本较高，适合用于需要高功率输出的场合。
铝导线的电阻较高，但成本较低，适合用于一些低功率应用。
最后，需要设计电磁铁的磁路形状。
磁路形状影响着磁力的大小和分布。
常见的磁路形状有U型、C型、磁铁板型等。
选择合适的磁路形状可以提高磁力的利用率。
在设计电磁铁时，还需要考虑一些其他因素，比如电源电压、工作环境温度、散热等。
电源电压决定了电流的大小，工作环境温度和散热决定了电磁铁的容量和稳定性。
总之，电磁铁的设计计算是一个综合考虑电流、匝数、导线材料、磁路形状等因素的过程。
根据具体的应用需求，我们可以计算出所需的磁力大小，选择适当的导线和磁路形状，设计出满足要求的电磁铁。
电磁铁磁场强度计算公式
电磁铁磁场强度计算公式
电磁铁磁场强度计算公式是用来计算电磁铁磁场强度的公式。
电磁铁是一种能够产生磁场的装置，它由导线和铁芯组成。
当电流通过导线时，会产生磁场，而铁芯则会增强磁场的强度。
因此，电磁铁的磁场强度与电流、导线的长度、导线的截面积、铁芯的磁导率等因素有关。
电磁铁磁场强度计算公式为：
B = μ0 * μr * N * I / l
其中，B表示磁场强度，单位为特斯拉（T）；μ0表示真空磁导率，其值为4π×10^-7 H/m；μr表示铁芯的相对磁导率；N表示导线的匝数；I表示电流，单位为安培（A）；l表示导线的长度，单位为米（m）。
从公式中可以看出，磁场强度与电流成正比，与导线的长度成反比，与导线的匝数成正比，与铁芯的磁导率成正比。
因此，在设计电磁铁时，需要根据实际需求来选择合适的导线长度、匝数和铁芯材料，以达到所需的磁场强度。
除了电磁铁磁场强度计算公式外，还有一些其他的公式可以用来计算磁场强度，如安培环定理、比奥-萨伐尔定律等。
这些公式都是基于电磁学原理推导出来的，可以帮助工程师和科学家更好地理解和应用磁场的相关知识。
电磁铁磁场强度计算公式是电磁学中的重要公式之一，它可以帮助我们计算电磁铁产生的磁场强度，为电磁学的研究和应用提供了重要的理论基础。
直流电磁铁设计计算表
直流电磁铁设计计算表（原创版）目录1.直流电磁铁的设计目标参数2.直流电磁铁的设计流程3.直流电磁铁的计算公式4.直流电磁铁的线圈电流计算5.直流电磁铁的电磁力计算公式6.直流电磁铁的铁芯材料选择7.直流电磁铁的散热措施正文直流电磁铁设计计算表是电磁铁设计的重要工具，它能帮助工程师确定电磁铁的各项性能参数，以满足实际应用的需求。
下面我们将详细介绍直流电磁铁的设计计算过程。
1.直流电磁铁的设计目标参数电磁铁的设计目标参数主要包括推力、最大行程、工作电压和工作电流。
这些参数的确定需要考虑电磁铁的实际应用场景和性能要求。
例如，如果电磁铁用于起重机，那么推力需要足够大；如果电磁铁用于精密控制，那么最大行程和工作电压需要足够小。
2.直流电磁铁的设计流程直流电磁铁的设计流程主要包括确定设计目标参数、选择电磁铁的结构形式、计算电磁铁的磁势、计算线圈电流、计算电磁力、确定铁芯材料和设计散热措施等步骤。
3.直流电磁铁的计算公式直流电磁铁的磁势计算公式是 F=ni，其中 F 是磁势，n 是线圈匝数，i 是线圈中的电流。
根据磁势可以计算出电磁铁的电磁力，电磁力的计算公式是 F=B*A，其中 B 是磁感应强度，A 是电磁铁的有效吸力面积。
4.直流电磁铁的线圈电流计算线圈电流的大小取决于电磁铁的工作电压和线圈的电阻。
线圈电阻的计算公式是 R=U/I，其中 R 是线圈电阻，U 是工作电压，I 是线圈电流。
根据线圈电阻和线圈匝数可以计算出线圈的直径，线圈直径的计算公式是D=sqrt(4*R*n)。
5.直流电磁铁的电磁力计算公式根据磁势可以计算出电磁铁的电磁力，电磁力的计算公式是 F=B*A，其中 B 是磁感应强度，A 是电磁铁的有效吸力面积。
6.直流电磁铁的铁芯材料选择铁芯材料的选择对电磁铁的性能有重要影响。
一般选择导磁性能好的材料，如纯铁、硅钢片等，可以增加电磁铁的吸力。
7.直流电磁铁的散热措施直流电磁铁在工作过程中会产生热量，如果热量不能及时散发，可能会导致电磁铁过热，影响其使用寿命。
YDF-42 电磁铁的设计计算
Ｆ＝ ( Φ )2
1
１４
5000 S(1+ αδ)
忽略铁磁阻和漏磁通 这样气隙中的磁通
＝ＩＷ．Ｇ １０８ １５
式中
磁导 Ｇ ＝
2
πd c
０
q πRd 2 π × 30 × 0.252
Ｗ＝ 1.28 IW ＝ 1.28 × 961 ＝１０９３ 匝 jd 2 18 × 0.252
４．７ 确定电阻
线圈平均匝长
ｌｃｐ＝ π DH + D1 １０ 2
ＤＨ＝Ｄ１＋２ｂ ｋ １１ Ｄ１＝ｄｃ＋２ １２
＝０．７８５
厘米
２
１７
Ｆ＝ ( Φ )2
1
＝ (14415) 2
1
＝８．４ 公斤
5000 S(1 + αδ) 5000 0.785(1 + 4 × 0.065)
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 ＝１１０ 查参考资料可得散热系数为
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
Байду номын сангаас
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
吸力 Ｆ＝６．５ｋｇ 电阻 Ｒ＝３０
ｌｋ
图 １ 电磁铁草图 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
Ｄ３ Ｄ２ ｂｋ ｄｃ
的电磁铁性能 ４．１ 确定衔铁直径 ｄｃ
电磁铁的设计与计算
选择设计点
将
(Ff * ) max
的点作为设计点，
此时的反力，再引入一个安全系数，作为设计点 的吸力，即：
F0 k0 * Ff 0
系数为考虑计算和制造中产生的偏差所加的 安全裕度
2 线圈的额定电压/额定电流及其允许波动范围
标准规定：电压波动范围为 （1.05—0.85）UN
3 线圈允许发热温升
电磁铁结构形式的选择
从特性配合来选择电磁铁的结构形式 几种直流电磁铁的吸力特性
1—盘式电磁铁 2—拍合式电磁铁 3—带挡铁螺管式 电磁铁 4—无挡铁螺管式 电磁铁
第二节
电磁铁结构形式的选择
从特性配合来选择电磁铁的结构形式 两种交流电磁铁的吸力特性
第二节
电磁铁结构形式的选择
从特性配合来选择电磁铁的结构形式 快速电磁铁的吸力特性（曲线3所示）
第二节 电磁铁结构形式的选择
电磁铁的结构形式
第二节
电磁铁结构形式的选择
从特性配合来选择电磁铁的结构形式 对不要求快速动作的电磁铁，应使吸力特性与
反力特性形状尽量一致
第二节
电磁铁结构形式的选择
从特性配合来选择电磁铁的结构形式 对不要求快速动作的电磁铁，应使吸力特性与
反力特性形状尽量一致 从静态观点出发，只要动作值下的吸力特性处 处高于反力特性和释放值下的吸力特性处处低 于反力特性，就能保证电磁系统在吸合和释放 过程中正常工作，而不致中途被卡住。但从动 态观点来看，则只要吸力特性与反力特性呈现 正差时的能量大于呈现负差时的能量，而且动 作值下的吸力特性在 min 处大于反作用力， 电磁系统即能正常工作，同时还能减小撞击。
交流电磁铁设计的特点 交变磁通在导磁体中产生磁滞损耗和涡流损耗
电磁铁计算公式范文
电磁铁计算公式范文电磁铁磁场强度的计算公式是根据安培定律得到的。
安培定律说明了通过导线的电流产生的磁场强度与电流成正比，与距离导线的距离成反比。
对于一根直导线而言，其磁场强度的计算公式为：B=(μ0*I)/(2π*r)其中，B表示磁场强度，μ0为真空中的磁导率，其数值约等于4π*10^-7T*m/A，I表示电流的大小，r表示距离直导线的距离。
对于一个电流通过多匝线圈构成的电磁铁而言，其磁场强度的计算需要考虑线圈的匝数和线圈的长度。
由于线圈产生的磁场的磁感应强度是由所有匝数叠加而成的，因此可以将线圈视为若干根平行直导线的组合。
对于一个匝数N的线圈，其磁场强度的计算公式可以表示为：B=(μ0*N*I)/(2π*r)其中，B表示磁场强度，μ0为真空中的磁导率，I表示电流的大小，N表示线圈的匝数，r表示距离线圈中心的距离。
除了磁场强度的计算公式之外，磁通量和磁场能量的计算也是电磁铁设计中重要的参数。
磁通量是指磁场通过一个表面的数量，其单位为韦伯(Wb)。
对于一个磁场与表面垂直的平面而言，磁通量的计算公式为：Φ=B*A其中，Φ表示磁通量，B表示磁场强度，A表示表面的面积。
磁场能量是指磁场中储存的能量量度。
对于一个线圈产生的磁场而言，其磁场能量的计算公式为：W=(1/2)*μ*N^2*I^2*V其中，W表示磁场能量，μ为线圈中的有效磁介质的磁导率，N表示线圈的匝数，I表示电流的大小，V表示线圈的体积。
需要注意的是，上述公式是根据一些简化条件推导得到的近似公式，在实际应用中可能需要考虑更多的因素，如磁场的非均匀性、磁铁的几何形状等。
因此，在具体应用中，可能需要进行更精确的计算和分析。
比例电磁铁的设计计算
比例电磁铁的设计计算
比例电磁铁是一种能将输入的电信号按比例转换成机械量（力或位移）输出的电子控制元件。
以下是其设计计算方法：
对于螺管电磁铁而言，螺管力的大小是由沿线圈高度方向上单位长度的激磁安匝以及漏磁通两者所决定。
由此可知，增大激磁安匝和减小漏磁可以增大力。
增大安匝一方面会在材料、能源方面造成浪费；另方面会使得铁磁材料多处饱和。
虽然可以通过增大铁心厚度来处理饱和问题，但是当铁心厚度增大时，漏磁也会增大。
减小漏磁的方法是在衔铁和轭铁上开一些槽，可以改变漏磁通的方向得到比较大的力。
另外，采用正交优化和TABU搜索法对影响力的轭铁直径、衔铁直径、槽的尺寸等进行优化研究，得出了最终结果。
比例电磁铁具有结构紧凑、控制简单、反应迅速、动作可靠等优点，在电液比例控制中得到了广泛应用。
各种结构形式电磁铁通用的磁路计算公式和方法
各种结构形式电磁铁通用的磁路计算公式和
方法
电磁铁的磁路计算主要涉及到磁通量、磁势、磁感应强度以及磁阻等概念和公式。
一、闭合磁路的磁通量计算公式：
磁通量（Φ）= 磁感应强度（B）× 磁路截面积（A）
其中，磁感应强度常用特斯拉（T）作单位，磁路截面积单位根据情况可以是平方米（m^2）或平方厘米（cm^2）。
二、磁势的计算公式：
磁势（F）= 磁通量（Φ）/ 磁路长度（l）
其中，磁势常用安培-匝/米（A-turn/m）作单位。
三、磁场中的磁通量和电流之间的关系：
磁通量（Φ）= 磁感应强度（B）× 磁路截面积（A）= 磁场强度（H）× 磁路长度（l）= 磁导率（μ）× 磁场强度（H）× 磁路截面积（A）
其中，磁场强度常用安培/米（A/m）作单位，磁导率常用亨利/米（H/m）作单位。
四、磁阻的计算公式：
磁阻（R）= 磁势（F）/ 磁通量（Φ）
磁阻常用安培-匝/特斯拉（A-turn/T）作单位。
五、电磁铁的通用磁路计算方法：
1. 根据电流和线圈的尺寸计算磁场强度和磁感应强度。
2. 根据磁场强度和线圈的磁导率计算磁势和磁通量。
3. 根据磁通量和磁势计算磁阻。
4. 根据磁阻和磁势计算电磁铁的电磁阻力。
以上是一些常见的电磁铁磁路计算公式和方法，实际计算中根据具体情况和电磁铁的不同结构形式可能会有一些变化。
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：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： 极靴直径为：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： 铁芯直径为：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： 计算中，可取：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： 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= 电阻R=Ω4 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= 则电磁铁的结构因数K =F／δ／=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×FBp=5800×==取dc=16 mm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= D2=n ×dc=×16= 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米确定线圈厚度bk=D2−dc2−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= 毫米bk=−162−=毫米今取bk=5 毫米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= 则线圈高度lk=β×bk=×5=17毫米确定导线直径导线直径d=4×ρ×Dcp×IWU(6)式中平均直径Dcp=dc+bk=+=( 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×δμ0×10−8(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= ~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= ×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时的磁势用(IW)1表示(IW)1=10000×安匝显然，电源电压为额定值时的磁势为IW=(IW)1=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= 欧. 毫米2米d= 4ρ∗Dcp∗IWU= 4×××134424= 毫米查线规表其最邻近的直径为d= 毫米带绝缘后的直径d = 毫米确定线圈匝数WW=(IW)jd2(8)式中j ---容许电流密度(安毫米2) ，j=Iq=4UπRd2=4×24π××=51安毫米2(9)W=(IW)jd2=×134451×2=200 匝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×=毫米DH=D1+2bk=+2×= 毫米lcp=π(DH+D1)2=π+2=64 毫米= 米线圈电阻下载文档到电脑，查找使用更方便1下载券1385人已下载下载还剩2页未读，继续阅读R=ρ40∗lcp∗wπ4∗d2=××1093π4×=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 25 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吸力计算F=(Φ5000)2∗1S(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= ×10−8亨/厘米GZ =μ0∗πdC24δ= ×10−8×π××=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=4S -------铁心截面积S=πdC24=π×4= 厘米2(17) F=(Φ5000)2∗1S(1+αδ)=()2∗1×(1+4×= 公斤可见吸力是满足设计要求的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=×10−4瓦厘米2金属骨架线圈其传导能力较强ηm≈线圈的散热表面S= πDH+ ηmD1 lk=+×)×= 厘米 2线圈温升θ=PμmS=4×10−4×=℃(18)温升小于110℃可见是合格的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 2
i----------曳引比
Q---------额定负载 kg
D--------曳引轮直径 mm
T=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm
2. 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) Nm
3. 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)mm
F N = )
321(103
1L L L uD L M Z Z ++⨯ = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9)) = Text1(12)N
L1，L2，L3所示详见右图
4. 电磁铁的过载能力
5.11=N
F 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)N
6. 电磁铁的额定功率
1021
F P == Text1(14) W
7. 电磁铁的额定工作电压，设计给定
U N =110 V
8. 额定工作电流
N
N 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 J
I 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) T
πδ21
5B 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
13
12F =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⨯I
d 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)mm
2. 电磁铁窗口尺寸确定
b=5b k /4= Text3(4) mm
L D1=5L k /4= Text3(5) mm
3. 吸盘长度
L2=2 L D1/5= Text3(0) mm
4. 线圈中径
D m = d x +2c+b
= Text2(7)+2×Text3(7)+ Text3(4)
= Text3(6) mm
5. 根据结构确定线圈匝数
N
m Z I D d U W 4103
2
0∙∙∙=ρ= Text3(1) 匝 ρ-----电阻率 取Text3(11)×10-2
6. 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
2
21W 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
1
d 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
722
2104)(28.6-⨯∙∙=δπX
d 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
3
20
104-⨯∙∙=d W D R m ρ= Text4(4) Ω
13. 电磁铁的实际功率损耗
R U P G 2
= = Text4(0)W
14. 电磁铁的温升计算
S P G
∙=ατTD
S=S1+ηm ·S2
α-------线圈的散热系数
65°时α=12.04×10-4 W/cm 2
70°时α=12.25×10-4 W/cm 2
80°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 2
ηm -----散热系数，含金属骨架，η
m =1.7 无骨架， ηm =0.9-1 直接绕在铁芯上，η
m =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 G
ατ 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)A
16. 80%的U N 电磁吸力
7
22
280104)(28.6-⨯∙∙=δπX
d W I F
= Text4(9)N
F 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 320
104
-⨯∙∙=d W
D R m t t ρ= Text4(10)Ω 电流t
t R U
I == Text4(11)A
722
2
104)(28.6-⨯∙∙=δπX
t t d W I F = Text4(8)N
F t > F N 满足要求。