电磁铁的设计与计算

决定铁心半径(rc)及极靴半径(rp)
B S F 2 0 2 0 S
2 2
B ：线圈电压为下限值（85%额定电压）时工作气隙磁通密度
不带极靴的电磁铁，设计点的吸力
B S B rc F0 rc 2 0 2 0
2 2 2
2 0 F0 B
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
2
带极靴的电磁铁
S rp
设：p
2
2
rp rc
1
2
电磁铁极靴比值系数
2 2
B rP B p 2 rc F0 2 0 2 0 2 0 F0 B p 2
2
rc
B 的选择
rc
l pj (线圈平均匝长 ) 用铜量
B
线圈最高允许发热温度-40℃
4 工作制
断路器：短时，考虑吸力，可不考虑温升 接触器：长期，考虑温升，可不考虑吸合/释放时间
电磁铁的设计步骤
根据负载的反力特性选择电磁铁的结构形式 初步设计确定电磁铁的结构参数 验算，按确定的尺寸和数据，验算线圈的
温升，计算电磁铁的静态吸力特性及其它 特性，评价电磁铁的经济技术指标
第五章
电磁铁的设计与计算 第一节 概述
电磁铁
一种将电磁能转换为机械能的电磁元件。既可作 为组成开关电器的部件，亦可单独成为一类电器 电器部件：接触器、继电器的电磁系统 电器：牵引/制动/起重电磁铁、电磁离合器
MW16、26、36系列吊运钢带卷用电磁铁
MW42系列吊运方坯、型钢用起重电磁铁
MW5、MW61系列吊运 废钢用起重电磁铁
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）
用结构因素来选择电磁铁的结构形式
计算结构因素
各种结构形式电磁铁都有一个最适宜的结构 因素值范围，在此范围内，经济重量最小
电磁铁重量（G） m 拟定功（F * ）
按所计算的结构因素确定电磁铁的结构形式
（见表5--1）
第三节 直流电磁铁的设计
直流电磁铁的初步设计 四个关键参数:rc h N d
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 直流拍合式，吸力特性陡峭
A 铁心上装极靴
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 直流拍合式，吸力特性陡峭
B 采用磁分路
第二节
螺管式
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
第二节
用铁量 铁心不饱和 ， 吸力特性陡峭
Bc (铁心磁密 ) IN 用铜量
rc
B
用铁量 铁心磁路较饱和 ， 吸力特性较平坦
用铜量
Bc (铁心磁密) IN
li (铁心长度 ) 用铁量
由此可知：B 太大太小均不利
B 0.1 ~ 1T 在线圈电压为下限值时：
第一节 概述
电磁铁的设计
已知电磁铁的工作任务，要确定其结构形式、 几何尺寸和线圈参数
设计已知条件
1 选择设计点（反力特性及设计点的吸力和行程） 反力:作用于电磁铁衔铁上与电磁吸力相反的力 反力特性:反力与电磁铁衔铁行程的关系
第一节 概述
反力特性分类
A 反力不随工作气隙变化的常
按 k j 值选择
k j 较大，铁心较短粗，可以选择大的 k j 值
见图5-17

p
的选择
rc
用铁量
用铜量
p
Bc (铁心磁密) IN
li (铁心长度 ) 用铁量
吸力特性较平坦
p值较小失去极靴作用
p 1.1 ~ 2.2， 在p 1.5可得到较大的电磁吸力
值负载 (起重电磁铁的重力负载) B 反力随工作气隙直线变化 (反作用力弹簧、刹车电磁铁、 电磁阀) C 反力随工作气隙值作折线变化 （接触器、继电器等有触头的 负载）
电磁铁反力特性计算
直流接触器的反力由释放弹簧力、触头压力及运动 部分的重力组成，对于转动式电磁铁，按力矩不变 的原则，将这些反力都归化到铁心中心轴线上
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
电磁铁百度文库构形式的选择
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。
小尺寸电磁铁: p 1.1 ~ 1.5 大尺寸电磁铁: p 1.1 ~ 1.5
计算线圈磁势,等于磁路各部分磁压降之和 磁势计算
IN


U m U f
U m U f U
第二节
电磁铁结构形式的选择
用结构因素来选择电磁铁的结构形式 计算结构因素
kj
F0
0


kj
F0
0
dc lc
1 B2S F0 * 2 0
IN
d c F0
0 S 0
IN 0 lc IN lc 0
第二节
电磁铁结构形式的选择