电磁铁吸力计算审批稿

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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)mm 2. 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= 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 WD R m ρ= Text4(4) Ω 13. 电磁铁的实际功率损耗RU P G 2= = Text4(0)W 14. 电磁铁的温升计算SP G ∙=ατTD S=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 2S2------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 =2.4τ------线圈温升TD---- 通电率 40%（升降电梯），自动扶梯取100%=∙=TD SP 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 RU I 80== Text4(6)A 16. 80%的U N 电磁吸力= 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 U I == Text4(11)A 7222104)(28.6-⨯∙∙=δπX t t d W I F = Text4(8)N F t > F N 满足要求。

电磁铁设计计算书

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 。

电磁铁磁力计算范文

电磁铁磁力计算范文电磁铁是一种将电能转换为磁能的装置，利用其产生的磁场可以产生吸引或排斥其他磁性物体的力。

计算电磁铁的磁力需要考虑磁感应强度、电流强度、磁路结构等多个因素。

首先，磁感应强度（B）是衡量磁场强度的物理量，单位为特斯拉（T）。

磁感应强度的大小与电磁铁的材料、电流强度、磁路结构等因素有关。

其次，电流强度（I）是电磁铁产生磁场的重要参数。

电磁铁通过导线通以电流，产生的磁场与电流强度正相关。

磁场的大小直接影响电磁铁的磁力大小。

要计算电磁铁的磁力，需要综合考虑上述两个参数以及电磁铁的磁路结构。

磁路结构是指电磁铁中磁感应线圈和铁芯的布置方式和形状。

以简单的螺线管电磁铁为例，可以通过安培定理来计算电磁铁的磁力。

根据安培定理，电流通过螺线管后，周围会产生一个环绕线圈的磁场。

磁感应线圈中磁感应强度的大小与电流强度和线圈的匝数有关。

设电磁铁中线圈的匝数为N，电流强度为I，线圈长度为l，该螺线管电磁铁在空气中的磁感应强度可以近似计算为：B=μ0*N*I/l其中，μ0是真空中的磁导率，约等于4π×10^-7T·m/A。

这个公式只适用于空气等磁导率为μ0的介质中，如果螺线管中有其他磁性材料，磁感应强度需要根据该材料的磁导率进行修正。

然后，电磁铁的磁力可以通过考虑磁场中的磁能来计算。

磁能是通过电磁铁的磁场产生的能量，其中我们可以将电磁铁的磁场近似为均匀磁场。

磁能的大小可以通过下面的公式计算：E=(1/2)*V*B^2/μ0其中，V是磁场体积。

最后，电磁铁的磁力可以通过磁能与物体磁化产生的力来计算。

当一个磁性物体靠近电磁铁时，由于磁场的存在，物体会受到电磁铁的吸引力。

电磁铁对物体的磁力可以通过以下公式计算：F=μ0*m*B/(2*π*r^2)其中，F是磁力，m是物体的磁矩，r是物体与电磁铁之间的距离。

需要注意的是，上述计算公式只是一种简化计算模型，实际情况中可能存在各种复杂因素的干扰。

准确计算电磁铁的磁力需要综合考虑更多的因素，如磁场边缘效应、磁场分布非均匀性等，通常需要进行复杂的数值模拟和实验测量。

电磁吸力计算公式在直流电磁铁

电磁吸力计算公式在直流电磁铁直流电磁铁是一种通过电流激发的磁铁，其产生的磁场可以产生吸引或排斥其他磁性物体的力。

电磁吸力计算公式可以用来计算直流电磁铁产生的吸引力大小。

本文将详细介绍电磁吸力计算公式的原理和应用。

我们需要了解电磁吸力计算公式的基本原理。

根据安培定律和法拉第定律，当直流电流通过导线时，会产生一个磁场。

当这个磁场与其他磁性物体相互作用时，会产生吸引或排斥的力。

电磁吸力计算公式可以通过考虑导线的长度、电流强度和磁场强度来计算吸引力大小。

我们来看一下电磁吸力计算公式的具体表达式。

电磁吸力计算公式可以用以下方式表示：F = B * I * L其中，F代表吸引力的大小，B代表磁场强度，I代表电流强度，L 代表导线长度。

这个公式可以用来计算直流电磁铁产生的吸引力大小。

接下来，我们可以通过一个具体的例子来说明电磁吸力计算公式的应用。

假设有一个直流电磁铁，导线长度为10厘米，电流强度为3安培。

我们希望计算这个直流电磁铁产生的吸引力大小。

我们需要确定磁场强度的数值。

磁场强度可以通过电流强度和导线长度来计算。

假设磁场强度为2特斯拉。

接下来，我们可以将这些数值代入电磁吸力计算公式中，计算吸引力的大小。

F = 2特斯拉 * 3安培 * 10厘米通过计算，我们可以得到吸引力的大小为60牛顿。

这意味着这个直流电磁铁产生的吸引力大小为60牛顿。

除了计算吸引力的大小，电磁吸力计算公式还可以用来优化直流电磁铁的设计。

通过调整电流强度、导线长度和磁场强度，我们可以控制吸引力的大小。

这对于一些需要精确控制吸引力的应用非常重要。

电磁吸力计算公式还可以应用于一些实际工程问题中。

例如，在物流行业中，我们可以使用电磁吸力计算公式来设计吸盘式起重装置。

通过计算吸引力的大小，我们可以确定起重装置的最大承载能力，从而确保安全运输。

电磁吸力计算公式在直流电磁铁中起着重要的作用。

通过这个公式，我们可以计算直流电磁铁产生的吸引力大小，并且可以应用于优化设计和解决实际工程问题中。

电磁铁磁感应强度及吸力计算(1)

a rsinθcosφ dφ
4π
r a 2arsinθcosφ /
它是一个椭圆积分，一般很难得到精确解。
（2）数值法在上式中，用 Δφ=2π/N 代替 dφ，取 φ=（n‐1/2）Δφ，把该式化为数值计算，
得其数值解得表达式为：
N
µ Ia 2N
rcosθ cos r a
n
1 2π 2N
rcosθ sin
限大小的样品被外磁场磁化时，在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度
方向相反的磁场，该磁场被称为退磁场。退磁场 Hd 的强度与磁体的形状及磁极的强度有关，存在关系：
H NM 这里 N 称为退磁因子，它仅仅和材料的形状有关。
一般来说，我们不能忽略退磁场效应。为了磁化一个具有很大退磁场因子的
样品，需要更高的外加磁场，即使样品的磁导率很大。假定磁化一个 Hc=2A/m 的坡莫合金球体到磁饱和状态，因为坡莫合金的饱和磁化强度为 9.24×10 A/m，退磁场将达到：
160 0.28 1.6 0.8
坡 78 坡莫合 Fe‐78.5Ni 8000 100000 0.86
4
0.16
莫
金
合超坡莫合金 Fe‐79Ni‐5Mo 100000 600000 0.63 0.16
0.6
金
Mumetal Fe‐77Ni‐2Cr‐ 20000 100000 0.52
4
0.6
（镍铁铜系
材料
系材料名称统
铁电工软铁
及铁
硅钢
系铁铝合金
合金
Alpem（阿尔帕姆高磁
导率铁镍合
金）
表 3 几种主要的软磁材料
磁导率
饱和磁

电磁铁吸力计算

二、电磁铁型式: a）螺管式电磁铁;电磁铁相关知识（参考电磁铁设计手册）・、磁和电的关系:螺管綫圏的磁場d)P）b）盘式电磁铁：c）, d）舶合式电磁铁:e）I［式电磁铁；f）装甲螺管式电磁铁:g）E形电磁铁;应用举例：磁通和磁感应强度算磁場釣数皿关系时,用磁力綫的槪念也是暈淸楚的°在电磁場旣然是假定由許多磁力綫所构成的，那么猫述与#工学上規定.蒲过其一裁面頭0的磁力経数称为晶' 通常用符号@来表示。

磁通的单位为麦克斯韦（簡称麦）。

但是仅仅用磁通的多少，还不能确切地表达出磁場的强弱，必須用单位載面积上所流过的磁力綫数的多少，才能說明该处的磁場大小。

因此，規定单位截面积上穿过的磁力縊数称为磁感应强度，或磁通密度，用字母E表示。

凡是磁通都要沿一定的路徑閉伞而成回路。

如果我們用一根鉄捧插入上节所述的螺管綾圈卡，另外再在铁棒两端用鉄条联成閉路。

那么，我們将发現在綫圈磁势相同的情况下,其磁通将比空心綫圈时大为增加，而且大部分的磁通都会集中地流入鉄棒和鉄条內，而沿鉄棒外其他路徑閉合的磁通非常之少。

垃是因为磁通通为鉄比通过空气IIS力小得多r冈此我們把鋼鉄之类的金属称作鉄磁物质，作为磁通路徑的鉄磁体叫做导磁体。

通常应用的电磁鉄，就是将経圈套在一定形状的号磁体上所构成的。

在这样的綫圈中，貝耍通进很小的激磁电流，就可以产生很强的磁場（卽很多磁通几产生强大的吸力。

磁势二磁通*磁阻磁势二电流哦圈的匝数e*R m do-8=iw磁阻的犬小与磁路的长度成正比，而与磁路载面积成反比（图2-8）,这个关系可表示为：為=缶（2-4）式中—磁阻（）/亨）；I——磁路长度（®米）；图2-8磁阻“——导磁系数（亨/厘米〉；S——磁路载面积（J®米2） «和反地，磁导的大小与诫面积成正比，而与畏度成反比, 共关系为：G」洋式中G------ 磁导（亨）；S——磁路截面积（厘米爹；I——礦路的长度（屋米）；“——尊磁系数（亨/庫米）o .导磁系数H是表示一个导磁体导磁能力的犬小，或者說导礎系数是…立方厘来物庾的磁导。

电磁铁的吸力计算

我将有关电磁铁吸力的计算方法稍作整理，如下：1、凡线圈通以直流电的电磁铁都称之为直流电磁铁。

通常，直流电磁铁的衔铁和铁心均由软钢和工程纯铁制成。

当电磁线圈接上电源时，线圈中就有了激磁电流，使电磁铁回路中产生密集的磁通。

该磁通作用于衔铁，使衔铁受到电磁吸力的作用产生运动。

从实践中发现，在同样大小的气隙δ下，铁心的激磁安匝ＩＷ越大，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大；或者说，在同样大小的激磁安匝ＩＷ下，气隙δ越小，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大。

通过理论分析可知，电磁吸力Ｆx与ＩＷ和δ之间的关系可用下式来表达：Ｆx＝5.1×I2×（dL/dδ）(其中L—线圈的电感) （1～1）在电磁铁未饱和的情况下,可以近似地认为线圈电感L=W2Gδ(式中Gδ—气隙的磁导)。

于是式（1～1）又可写为Fx=5.1×(IW)2×d Gδ/dδ（1～3）这就是说，作用于衔铁的电磁吸力Fx是和电磁线圈激磁安匝数IW的平方以及气隙磁导随气隙大小而改变的变化率d Gδ/dδ成正比。

气隙磁导Gδ的大小是随磁极的形状和气隙的大小而改变的。

如果气隙中的磁通Φδ为均匀分布，则气隙磁导可以表示为：Gδ=μ0×（KS/δ）（亨）（1～4）式中：μ0—空气的磁导率，=1.25×10-8(亨/厘米)；S－决定磁导和电磁吸力的衔铁面面积（厘米2）；δ—气隙长度，即磁极间的距离（厘米）；K—考虑到磁通能从磁极边缘扩张通过气隙的一个系数，它大于1，而且δ值越大，K值也就越大。

可以推导出：d Gδ/dδ=－μ0×（S/δ2）于是有：F x=－5.1×｛μ0 (IW)2S/δ｝式中的负号表示随着气隙δ的减小，电磁吸力Fx随之增大，若不考虑磁极边缘存在的扩散磁通的影响（K≈1），则气隙磁感强度为：B=Φ/S=｛（IW）Gδ｝/S=｛（IW）μ0S｝/Sδ=（IWμ0）/δ所以电磁吸力的公式还可写为：F x=5.1B2S/μ0式中Ｂ是以韦伯／厘米２为单位的，若改用高斯为单位，则上式又可写为：F x=5.1×10－１６B2S/1.25×10-8=(B/5000)2S将Φ=BS代入上式，而以麦克斯韦为单位，则又可写为：F x=（Φ/5000）2×（1/S）（1～56）这就是电磁吸力的麦克斯韦简化公式。

电磁铁吸力计算

电磁铁吸力计算之宇文皓月创作一、按所给参数要求计算：已知：工作电压：U=12V 电阻：R=285±10% 匝数：W=3900 线径：Φ0.08由已知条件可计算得出：电流：I=U/R=12/285=0.042A安匝值：IW=0.042*3900=163.8电磁吸力： F=2)5000(Φ*)1(1αδ+S (1)其中: Φ：通过铁芯极化面的磁通量MxS ：为铁心极化面面积2cmδ：未吸合时衔铁和铁芯的气隙长度cmα：修正系数,一般在3～4之间,在此取其中间值4=α 在式(1)中磁通量为:Φ=810**δG IW(2)其中: IW ：线包的安匝值δG ：工作磁通的磁导H在式(2)中工作磁通的磁导为:δG =)11(2202020R r R --δμπ(3) 其中: 0R ：衔铁旋转位置到铁芯中心的长度cm 0μ：空气中的磁导率为0.4π*108-cm H / r ：极化面的半径cm由产品结构图可知：0R =0.56 r=0.3 δ=0.069故有:δG =)56.03.011(069.010*4.0*56.0*22282---ππ=5.58*108- Φ=8810*10*58.5*8.163-=914 F=)069.0*41(3.0*1*)5000914(22+π=0.093Kgf =93gf二、改进后吸力计算改进方案1:改用Φ0.09线，绕制后所得匝数为W=4262,其他参数不变，故：安匝值 IW=0.042*4262=179则：Φ=8810*10*58.5*179-=998.82 F=)069.0*41(3.0*1*)500082.998(22+π=0.111Kgf =111gf改进方案2:将线包功率增加到0.7W 则其电阻值变成：此时绕制后所得匝数为W=3361 ,其他参数不变故有：安匝值 IW=0.058*3361.34=194.94Φ=8810*10*58.5*94.194-=1087.77 F=)069.0*4.01(3.0*1*)500077.1087(22+π=0.131Kgf =131gf三、可靠性改进： A 、零件一次性的控制（轭铁一模一出/铁芯冷镦一模一出/骨架一模重新开模）B 、铁芯铰锭一次性的控制设计治具C 、取消铁芯帖纸抬高释放，衔铁重新设计抬高释放。

50、电磁铁吸力的计算

5050、、电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算吴义声电磁铁在工业生产中有着广泛的应用，大的如电磁铁起重机，小的如电气控制箱中的继电器，都要用到电磁铁。

电磁铁吸力的大小，是电磁铁应用中必须考虑一个问题。

下面分别计算直流电磁铁和交流电磁铁对衔的吸力。

一、直流电磁铁的吸力如图50-1所示，当面积为A 的扁平衔铁C ，受电磁铁的吸引力F 而移动距离dx 时，力F 作功为Fdx dW =与此同时，空气隙处的体积减小了dVAdx dV =设空气隙内的磁感应强度为B 0，那么，空气隙中的磁场能量密度m w 是2021µB w m =对于直流电磁铁而言，在衔铁被吸引的过程中，B 0保持不变，即铁心与衔铁之间空气隙的磁通密度保持不变。

由于当衔铁C 移动距离dx 时，对衔铁C 作功dW ，从而使空气隙的体积减小了dV ，于是空气隙处的磁场能量减少了dEm ，即图50-1Adx B dV B dV w dEm m 0200202121µµ===根据能量守恒，减少的磁场能量转变成衔铁的机械能，即Adx B Fdx 02021µ=则电磁铁的吸引力为A B F 02021µ= （1）用式（1）计算电磁铁吸引力时，还需注意，此式是在假定磁极端面附近磁通密度均匀分布（即B 0=C ）的条件下得到的，因此，只适用于计算空气隙长度δ较小时的情况（如衔铁在吸合位置或接近吸合位置）。

另外，还要指出，如使用的是蹄形电磁铁，而且空气隙处的B 0的数值又相同，则电磁铁产生的吸引力应当是式（1）所得数值的两倍。

二、交流电磁铁的吸力若电磁铁线圈中通以交流电，它所激发的磁场是交变磁场，这时，在交流电磁铁中，磁感应强度是随时间变化的。

由式（1）可知，对衔铁的吸力也是随时间而变化的。

设空气隙中的磁感应中度为B 0=B m sin ωt式中，B m 为空气隙处的磁感应强度的最大值。

由式（1）可得交流电磁铁的吸引力为t A B F mωµ202sin 21=令Fm A B F mm ,2102µ=是吸引力F 的最大值，则F=F m sin 2ωt那么，在一个周期T 内，交流电磁铁的吸引力的平均值为tdt F T Fdt T F T Tm ω∫∫==002sin 11A B F m m 024121µ== （2）比较式（1）和式（2）可以看到，它们在形式上完全相同，直流电磁铁的吸引力和交流电磁铁的吸引力都与空气隙处的磁通密度——磁感应强度B 的值的平方成正比。