电磁铁的结构及工作原理

电磁铁的结构及工作原理

1．电磁铁的工作原理与典型结构

电磁铁的结构形式很多，如图所示。

按磁路系统形式可分为拍合式、盘式、E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图(a)所示和直动式如图(b)、(c)、(d)所示。

电磁铁的基本工作原理：

当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。

电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。

电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成，铁心和衔铁一般用软磁材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔铁上还装有弹簧，如图所示。

2．电磁铁的分类

按其线圈电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按用途不同可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁及其他类型的专用电磁铁。

牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以达到自控或遥控的目的；制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。

3．电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种：

①交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。

②直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。

③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。

1、首先是电源设计，即线圈两端的电压。建议使用直流电源，因为直流电流可

以保证次吸力稳定，没有交变。介于你设计的磁吸力小，可选用5-12V直流电源（电压越大，反应速度越快）。

2、绕线组材料的选取，如果设计要求绕线组质量轻，则可选择漆包铝线。一

般情况下，选择漆包铜线，因为铜的电阻率低。

3、考虑绕线组的发热，绕线组是有电阻的，其发热功率P=U*U/R（U为电源

电压）。

4、选用横截面积合适的导线作为绕线组。

5、磁吸力F∝磁感应强度B，而B∝I*N（电流与匝数的乘积），而I=U/R，

且R∝N。（复杂吧，简化一下）

具体公式：B=u*I*N/2；R=ρ*L/S=ρ*π*D*N/S；（u是轮子的磁导率、ρ是导线的电阻率、S是导线的横截面积、D是线圈的平均直径≈32mm、N≈

0.85*(20-12)*33.5/S、L是导线总长。注意：S的单位是平方毫米；ρ的单

位是欧姆毫米）

则：B≈0.59*u*S/ρ(可以看出只要绕线区域一定，B与N无关。)

看线圈发热功率：P=U*U/R∝(S^2)；所以导线横截面积S尽量取小，但S过小会导致磁吸力变化速度慢。

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