1、目錄引言11概述21.1基本公式及概念21.2 一個簡單電磁鐵產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖61.3電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式72直流電磁鐵的設(shè)計(jì)要求93直流電磁鐵的設(shè)計(jì)與計(jì)算103.1電磁鐵設(shè)計(jì)點(diǎn)的選擇103.2選擇電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式113.2.1用結(jié)構(gòu)因數(shù)選擇電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式113.3直流電磁鐵的初步設(shè)計(jì)123.3.1 決定鐵心半徑和極靴半徑123.3.2 計(jì)算線圈磁通勢133.3.3 計(jì)算線圈高度及厚度143.3.4計(jì)算線圈導(dǎo)線直徑及匝數(shù)163.4計(jì)算極靴、銜鐵和鐵軛的尺寸163.5電磁鐵草圖184電磁鐵性能驗(yàn)算195結(jié)論22心得體會23參考文獻(xiàn)24引言電磁鐵是一種執(zhí)行元件，它輸入的是電能，輸出的是機(jī)械能。電能和機(jī)械

2、能的變換是通過具體的電磁鐵結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。合理的電磁鐵結(jié)構(gòu)是能量變換效率提高的保證。電磁鐵設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理的確定電磁鐵的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)。確定電磁鐵的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)是一個相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)，下面我們探討確定電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般方法。電磁鐵吸合過程是一個動態(tài)過程，設(shè)計(jì)是以靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算.電磁鐵是通電產(chǎn)生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導(dǎo)電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵。我們通常把它制成條形或蹄形狀，以使鐵芯更加容易磁化。另外，為了使電磁鐵斷電立即消磁，我們往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活

3、中有著極其廣泛的應(yīng)用，由于它的發(fā)明也使發(fā)電機(jī)的功率得到了很大的提高。31概述1.1基本公式及概念電磁鐵是通電產(chǎn)生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導(dǎo)電繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵(electromagnet)。我們通常把它制成條形或蹄形狀，以使鐵芯更加容易磁化。另外，為了使電磁鐵斷電立即消磁，我們往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的應(yīng)用，由于它的發(fā)明也使發(fā)電機(jī)的功率得到了很大的提高。1、均勻磁場B=(T)S2、磁勢F=NI,電流和匝數(shù)的乘積(A)3、磁場強(qiáng)度H

4、=NI(A/m)，建立了電流和磁場的關(guān)系。L該公式適用于粗細(xì)均勻的磁路B4、磁導(dǎo)率卩=建立了磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通密度)的關(guān)系。卩0=4nX10-7享/米相對磁導(dǎo)率卩=_L0r卩05.磁通e=R磁阻Rm=M這稱為磁路的歐姆定律，由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，使用磁阻計(jì)算磁路并不方便,磁阻計(jì)算一般只用于定性。F6、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B=，磁感應(yīng)強(qiáng)度與力的關(guān)系。qv17、真空中無限長螺線管B=p0nl。對于長螺線管，端面處的B=-p°nl。2<8、磁效率遼寧工程技術(shù)大學(xué)電器學(xué)課程設(shè)計(jì)3屮250電磁鐵工作循環(huán)圖圖1-1電磁鐵工作循環(huán)圖當(dāng)電磁鐵接上電源，磁力還不足克服反力，按02的

5、直線進(jìn)行磁化，達(dá)到期初始工作點(diǎn)2。當(dāng)磁力克服反力使氣隙減小直至為零時，工作點(diǎn)由23。斷電后工作點(diǎn)由30。面積I為斷電后剩留的能量，面積II為作功前電磁鐵儲存的能量，面積III為電磁鐵作的功。我們的目的是使I和II的面積最小，111的面積最大。面積I表示電磁鐵作完功后的剩磁，（1）減小面積I可用矯頑力小的電鐵。（2）提高制造精度，使吸合后氣隙最小，但要防止銜鐵粘住。面積II表示作功前所儲存的能量，在銜鐵位置一定時，取決于漏磁通，漏磁通大，面積II就大。9、機(jī)械效率K1=AAQA：輸出的有效功A0：電磁鐵可能完成的最大功。10、重量經(jīng)濟(jì)性系數(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)電器學(xué)課程設(shè)計(jì)K=GA0G=電磁鐵重量。

6、A0：電磁鐵可能完成的最大功。K2不僅取決于磁效率和機(jī)械效率，而且還取決于磁性材料的正確利用，電磁鐵的類型和主要外形尺寸之間保持合理的比例關(guān)系。11、結(jié)構(gòu)系數(shù)K每一類型的電磁鐵，都有一定的吸力和行程。按最優(yōu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的電磁鐵重量最輕。一般來說，長行程的電磁鐵比短行積的電磁鐵長，吸力大的電磁鐵比吸力小的電磁鐵外徑大。為了按最小材料消耗率比較電磁鐵，引入結(jié)構(gòu)系數(shù)K這個判據(jù)。30Q-初始吸力（kg）6-氣隙長度（cm）Q正比于電磁鐵的橫截面；6正比于電磁鐵的軸向長度。結(jié)構(gòu)系數(shù)可以從設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)求得。12、電磁鐵工作的過渡過程t圖1-2電磁鐵吸合動態(tài)曲線接通電源后，電磁鐵從網(wǎng)絡(luò)吸收能量，這個能量部

7、分變成線圈的發(fā)熱消耗，另一部分用來建立磁場，當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)定值后，磁場的能量不再增加，電磁鐵從電源吸收的能量全部消耗于線圈子的發(fā)熱上，磁場的能量用來產(chǎn)生吸力和作功。13、工作制均勻體的發(fā)熱曲線（1）熱平衡公式t圖1-3均勻體的發(fā)熱曲線熱平衡公式：Pdt=CGdT+pstdt式中：Pdt供給以熱體的功率和時間CGdT-提高電磁鐵本身溫度的熱量。C-發(fā)熱體比熱G-發(fā)熱體質(zhì)量dT-在dt時間內(nèi)電磁鐵較以前升高的溫度。卩stdt-發(fā)散到周圍介質(zhì)中的熱量。卩-散熱系數(shù)。S-散熱面積。T-電磁鐵超過周圍介質(zhì)的溫度。當(dāng)輸入功率=發(fā)散的功率時Pdt=O+ustdt=pstdt,即本身溫度為再升高，電磁鐵本身溫度

8、不再升高。這時就可計(jì)算產(chǎn)品的溫升值T。當(dāng)T小于容許溫升，產(chǎn)品運(yùn)行是可靠的。WW當(dāng)T大于容許溫升，產(chǎn)品是不可靠的。W（2）發(fā)熱時間常數(shù)發(fā)熱時間常T=發(fā)熱體從T=0發(fā)熱到溫升0.632T時所需時間。4t達(dá)到穩(wěn)定溫升。yy冷卻時間常數(shù)和發(fā)熱時間常數(shù)基本相同。（3）工作制分為：長期工作制、短期工作制和重復(fù)短期工作制。長期工作制:電器工作時間很長，一般不小于發(fā)熱時間常數(shù)，工作期間，產(chǎn)品的溫度達(dá)到或接近溫升T（產(chǎn)品溫度不再升高）。工作停止后，產(chǎn)品的溫度又降到周圍介質(zhì)溫度。長期工作制散熱是主要的。長期工作制電流密度可按24A/mm2。短期工作制：電器工作時間很短，一般小于發(fā)熱時間常數(shù)，工作期間，產(chǎn)品的溫度達(dá)

9、不到溫升T。工作停止后，產(chǎn)品的溫度又降到周圍介質(zhì)溫度。短期工作制CGdT（產(chǎn)品本身熱容）是主要的方面。短期工作制電流密度按133OA/mm2。重復(fù)短期工作制：產(chǎn)品工作和停止交替進(jìn)行，工作時產(chǎn)品溫度達(dá)不到溫升T停止時產(chǎn)品降不到周圍介質(zhì)溫度。'，重復(fù)短量工作制電流密度按512A/mm214、漆包線等的耐溫等級Y:90CA;105CQE:120CQQQAQHB:130CQZ云母石棉F:155CQZYH:180CC:>180CQYQXY輔助材料的耐熱等級B級聚酯薄膜C級聚四氟乙烯薄膜1.2個簡單電磁鐵產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖圖1-4電磁鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖1.3電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式盤式拍合式轉(zhuǎn)動式圖1-5電磁鐵

10、的結(jié)構(gòu)形式不同型式的電磁鐵適用于不同的場合，它們有不同的吸力特性。2直流電磁鐵的設(shè)計(jì)要求1、電網(wǎng)壓降小，工作持續(xù)時間長，繞組溫升，最低作動電壓、作動時間、釋放電壓和使用期限等。重量輕、尺寸小，并有良好的工藝性，用材少以及最少資金等要求。2、要保證電磁鐵可靠動作，在整個工作行程內(nèi)，吸力均大于反力。一般電磁鐵均選擇銜鐵釋放位置為設(shè)計(jì)點(diǎn)，在該點(diǎn)應(yīng)保證吸力可以克服反力而使銜鐵動作。有時需根據(jù)電磁鐵的動作時間來確定電磁鐵的類型，對于快速執(zhí)行要求可達(dá)到34ms,如極化繼電器。對于慢速要求的可達(dá)300500ms。為了獲得慢速要求，可采用帶短路環(huán)的拍合式和吸入式。3直流電磁鐵的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1電磁鐵設(shè)計(jì)點(diǎn)的選

11、擇如圖所示。對于一般的電磁鐵，選擇銜鐵在釋放位置的a點(diǎn)作為設(shè)計(jì)點(diǎn)；對于接觸器中使用的電磁鐵，由于主觸頭剛接觸處反力特性有一突跳點(diǎn)，該點(diǎn)上的電磁鐵工作最為繁重，因此必須取b點(diǎn)作為設(shè)計(jì)點(diǎn)。圖3-1按電磁鐵的反力特性選擇設(shè)計(jì)點(diǎn)設(shè)計(jì)點(diǎn)上對應(yīng)的吸力稱為初始吸力，用F0來表示，其大小可以由已知反力特性上對應(yīng)玄的反力Ff0來確定。為了使電磁鐵工作可靠，往往引入一個安全系數(shù)k0，則初始吸力F0為：Fo=koFfo（3-1）因?yàn)镕f0=20N所以F0=1.4x20二28N安全系數(shù)k0為考慮計(jì)算和制造中產(chǎn)生的誤差所加的安全裕度。k0的值在不同情況下變化很大，它應(yīng)根據(jù)具體情況而定，例如對某些繼電器和接觸器，當(dāng)制造工

12、藝穩(wěn)定時k0=1.35，而當(dāng)制造工藝不穩(wěn)定時k0=2.4。以下推薦一些數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)中參考：對快速電磁鐵，k0=34；對小功率繼電器，k0=23；對控制繼電器和電磁閥，k0=1.52；對接觸器和磁力啟動器，k0=1.21.5；對牽引電磁鐵和制動電磁鐵，k0=1.11.2。當(dāng)電器的制造工藝穩(wěn)定時，k0取較小值，反之，應(yīng)取較大值。此次設(shè)計(jì)取k0=1.43.2選擇電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式3.2.1用結(jié)構(gòu)因數(shù)選擇電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式按電磁鐵的特性配合初選電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式之后，再計(jì)算結(jié)構(gòu)因數(shù)K，來檢查所選結(jié)構(gòu)形式是否恰當(dāng)，K按下式計(jì)算：(3-2)=13.23所以可知選擇單U形拍合式式中K一一電磁鐵的結(jié)構(gòu)因數(shù)(N05/

13、cm)；F0電磁鐵設(shè)計(jì)點(diǎn)的吸力(N)；*磁鐵設(shè)計(jì)點(diǎn)的工作氣隙值(cm)。K所以稱為結(jié)構(gòu)因數(shù)，是因?yàn)檎扔阼F心直徑，厲正比于磁通勢，鐵心長度也正比于磁通勢，故*正比于鐵心長度，K越大鐵心越短粗，K越小鐵心越細(xì)長，即K可以表示電磁鐵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。從大量電磁鐵設(shè)計(jì)資料中得知，各種不同形式的電磁鐵，都有一個最適宜的K值，如表3-1所示，在此范圍內(nèi)，可以使電磁鐵做單位機(jī)械功所需材料重量最??；按所計(jì)算出的K值可以從表中找出最適宜的電磁鐵結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)電磁鐵的工作任務(wù)最后確定其結(jié)構(gòu)形式。表3-1各種直流電磁鐵最適宜的K值序號電磁鐵形式K(N0.5/cm)序號電磁鐵形式K(N0.5/cm)1單U形拍合式8.4

14、844裝甲螺管式（鐵芯錐頂2a=90°）12.5502單E形直動勢>2805裝甲螺管式（鐵芯錐頂2a=60°）5.512.53裝甲螺管式502806裝甲螺管式<0.633.3直流電磁鐵的初步設(shè)計(jì)電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式雖然很多，但它們的核心部分都是鐵心和線圈，確定了鐵心和線圈的尺寸和參數(shù)，其他尺寸就容易求得，故在直流電磁鐵設(shè)計(jì)中把鐵心半徑r、線圈高度h、C線圈匝數(shù)N及線圈導(dǎo)線直徑d,這四個參數(shù)作為關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)已知條件求出它們，再按比例關(guān)系求出其他尺寸。3.3.1決定鐵心半徑和極靴半徑2卩0在初步設(shè)計(jì)時，可以用麥克斯韋公式計(jì)算電磁鐵的吸力，即(3-3)式中Fx電磁鐵吸力

15、（N）；B5在線圈電壓為下限值（85%額定電壓）時的工作氣隙磁通密度（T）；S磁極面積（m2）；”0真空磁導(dǎo)率，卩0=4nxlO-7Hm。（1）、不帶極靴的電磁鐵磁極面積S按下式計(jì)算：S=nr2c式中rc鐵心半徑(m)。設(shè)計(jì)點(diǎn)吸力為F0,即(3-4)Fx=F0將式(3-5)及式(3-4)代入式(3-3),貝V(3-5)查表取Bg二0.28(2) 、帶極靴的電磁鐵r二：2卩0F0兀B2g二：2卩0F0二兀B2g:%*心*28二2.86*10-4m兀*0.282磁極面積S等于極靴面積，可按下式計(jì)算:S=nrp2(3-6)(3-7)式中rp極靴半徑(m)rp=亠設(shè)p為電磁鐵極靴的比值系數(shù)，rc,則r

16、=prp選擇小尺寸電磁鐵，取p=1.4，所以(4-8)r=14*286*1°_4=4.004*10-4mp將式(4-5)、式(4-7)和式(4-8)代入式(4-3),得互互=*1°一7*28=0.01m、'兀B2gP2兀*0.282*1.423.3.2計(jì)算線圈磁通勢電磁鐵的線圈磁通勢應(yīng)等于磁路各部分磁壓降之和，可列出下式:(3-9)IN=+ZU+zUf式中，IN線圈磁通勢(A)；他工作氣隙中磁壓降(A);2Vm導(dǎo)磁體各部分磁壓降之和(A);非工作氣隙磁壓降之和(A)。在初步設(shè)計(jì)時，電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸尚未確定，所以LU及LUf無法確定，因此設(shè)fUm+Uf=K.寶(3-1

17、0)將式代入式，得IN=(1+K.)寶(3-11)K.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)點(diǎn)在銜鐵打開位置時，K.=0.20.55；設(shè)計(jì)點(diǎn)在主觸頭剛接觸位置時K.=0.551。若將式(3-11)中的工作氣隙磁通值咒用B§S代替，而Bd值是線圈電壓為下限值時的工作氣隙磁通密度，則磁通勢亦為線圈電壓下限值時的線圈磁通勢，用(IN)表示，即(IN)1=(1+K)a8(3-12)而將式代入式,得取k.=0.4()*=(1+K等(1+0.4)0.28x4x10-34兀x10-7=1248.4A若要求在線圈額定電壓下的線圈磁通勢(INb，可按下式計(jì)算:(IN)=UN(in)=x1248.4=1468.7A2U19

18、3.5U1=85%Un=935V式中UN線圈額定電壓(V)；(IN)2線圈額定電壓下的線圈磁勢(A);U1線圈電壓下限值(V),般U1=85%Un；(IN)線圈電壓下限值時的線圈磁通勢(A)。3.3.3計(jì)算線圈高度及厚度在反復(fù)短期工作制時，電磁鐵的線圈溫升Tw=60°C式中Kt-線圈外表面綜合散熱系數(shù)W/(m2K)TW-線圈在反復(fù)短時工作制下的溫升(K)短時工作制線圈高度的計(jì)算公式，即p(n+1)(IN)2(3-13)h=22Kp2kicKT(1+2n+)nrcTw(IN)2-反復(fù)短時工作制線圈額定電壓下的磁動勢(A)K2反復(fù)短時工作制線圈的功率過載系數(shù)。t11K2=1=0.125p

19、2t1+12TD%0.8式中j一個工作周期中的通電時間(s)12-一個工作周期中的通電時間(S)TD(%)-通電持續(xù)率。kp-線圈內(nèi)表面綜合散熱系數(shù)KT2與線圈外表面綜合散熱系數(shù)Kt1之比值。K可按以下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。簩τ谟脤?dǎo)熱性不好的絕緣材料做骨架的線圈，Kp=0；無骨架線圈，其內(nèi)表面散熱能力與外表面散熱能力比較接近時，Kp=0.751.05；繞在金屬套上的線圈，內(nèi)表面散熱效果好，Kp=1.5641.75；直接繞在鐵心上的線圈，因?yàn)榫€圈和鐵心緊密接觸，大部分的熱量從內(nèi)表面?zhèn)鞯缴⒊?，Kp=2.12.45。本設(shè)計(jì)中取Kp=1.6kt按照表選取為11.8n-線圈比值系數(shù)，選擇小尺寸電磁鐵，n=0.5

20、0.8，本文中選擇0.6所以h=2.3%10-8XL6X146&72X0"=0.057262x0.5x11.8x(1+2x0.6+1.6)x0.6x0.012x60在鐵心半徑rc已經(jīng)確定的情況下，線圈厚度A為A=2nr=2x0.6x0.012=0.0144mc環(huán)境溫度00=40°C,p可按照表選取,發(fā)熱溫度0=Tw+0查表可知KT=11.8W/(m2K)3.3.4計(jì)算線圈導(dǎo)線直徑及匝數(shù)直流電壓線圈，線圈的電路方程口etPlN4p(2r+A)7A7(3-14)U二IR二Ipl=cin1d2d24將上式移項(xiàng)得i'4p(2r+A)d=cINU4x2.3x10-8x

21、(0.024+0.0144),o,=1248.493.5=2.17x10-4m式中U線圈的電壓(V)；IN線圈的磁通勢(A)，與線圈電壓相對應(yīng)的磁通勢，若U=U,，則IN=(叫。線圈導(dǎo)線直徑求出后，可利用線圈填充系數(shù)的公式，推導(dǎo)出計(jì)算線圈匝數(shù)的公式，即(3-15)上式移項(xiàng)得N=也=4X°5X°.05726X°.0144兀d2兀X(2.17X10-4)23.4計(jì)算極靴、銜鐵和鐵軛的尺寸(1) 、極靴尺寸極靴半徑可以由選定的極靴半徑比值系數(shù)p。極靴高度h的大小與r及r有關(guān)，在極c靴內(nèi)部，取半徑為r的圓柱面，設(shè)通過這一圓柱面的磁通密度不超過鐵心的磁通密度，c可得極靴高度

22、h的計(jì)算Ph>=匚1-(丄)2(3-16)2(2) 、銜鐵尺寸通常取銜鐵的寬度b和鐵軛的寬度b相等，并等于或大于線圈外徑D，bxec2x可按下式計(jì)算：b=b=De2+2&2=2(r+A+2c1)+2&2(3-17)xe22e12式中c1線圈內(nèi)圓與鐵心間間隙(m)»2為保護(hù)線圈而增加的尺寸(m)一般取Ac1=(0.51)x10-3m，Ac2=(05)x10-3m。本文中取A1=0.7x10-3m，A2=3x10-3m1c2銜鐵的截面積可以取得比鐵心截面積小，因?yàn)榕暮鲜诫姶盆F的漏磁通不經(jīng)過銜鐵，因此銜鐵面積S可按下式計(jì)算；SX二(0.50.8r2二2.71x10-4

23、m2(3-18)Xc則銜鐵厚度可按下式計(jì)算：(0.50.8r2bx2.71*10-40.0602=40.07*10-4m(3-19)銜鐵的長度lx應(yīng)按照在銜鐵打開位置，能使工作氣隙的邊緣磁通進(jìn)入銜鐵所需的長度來確定。(3) 鐵軛尺寸鐵軛的截面積一般大于鐵心截面積，以使鐵軛的磁通密度低于鐵心，達(dá)到減小線圈磁通勢的目的，故鐵軛截面積Se可按下式計(jì)算:(3-20)=6.22>r2二6.78x10-4m2c則鐵軛厚度可按下式計(jì)算:6.78x10-40.0602=112.62x10-4m(3-21)A3>5x10-3mc3(4) 、鐵心長度鐵心長度主要決定于線圈高度h.,可按下式計(jì)算:lc=

24、h+2Ac4-5f1=0.05726+2x10-3-0.25x10-3=0.05901m(3-22)式中&4絕緣墊圈厚度(m)，一般取&4=(03)X10-3m，本文取為1x10-3m由線圈絕緣及固定方式?jīng)Q定；6f1極靴與鐵心間非磁性墊片厚度(m),6f1=(0.20.3)X10-3m,本文取0.25x10-3m3.5電磁鐵早圖圖3-2電磁鐵草圖4電磁鐵性能驗(yàn)算通過上述初步設(shè)計(jì)計(jì)算，大體確定了磁系統(tǒng)的尺寸和線圈數(shù)據(jù)，繪制工作氣隙值為60時的電磁鐵結(jié)構(gòu)草圖以后，即可進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)算。驗(yàn)算的主要項(xiàng)目有：吸力特性計(jì)算;線圈溫升計(jì)算；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(質(zhì)量，價格)的計(jì)算等。(1)計(jì)算線圈電阻Re

25、p否(DC1+A)N=4P0C1+AW(4-1)4x2.3x10-8x2(0.012+0.00Q7)+0.0144x11153=867.2Q.17*10-4式中R在給定溫升下的熱電阻(Q)；pe在給定溫升下的導(dǎo)線電阻率(Qm)；Dc1線圈內(nèi)經(jīng)(m)，Dc1=2(rc+A：1)；線圈厚度(m)；N線圈匝數(shù)；d導(dǎo)線直徑(m)。(2)驗(yàn)算線圈溫升Tw用牛頓公式驗(yàn)算，線圈結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)確定，故線圈散熱面積S可按下式計(jì)算：S=KDC2h+Kpgc1h="2(0.012+0.014牛0.0007x0.0572+1.6x兀2(0.012+0.0007x0.05726(4-2)=17.04*x10-3

26、m2線圈發(fā)熱功率0可按下式計(jì)算：'=UN=13.95WR0867.2(4-3)(4-4)'O=11.16Wk22線圈外表面散熱系數(shù)KT，則反復(fù)短時工作制的線圈穩(wěn)定溫升Tw可按下式計(jì)算:=55.5°C11.1611.8x17.04x10-3驗(yàn)算得出的線圈溫升應(yīng)低于線圈絕緣材料耐熱等級的極限允許溫升，并留有適當(dāng)?shù)臏厣６?，則線圈溫升合格；否則即為線圈溫升不合格，應(yīng)修改電磁鐵結(jié)構(gòu)尺寸及線圈參數(shù)，然后再進(jìn)行驗(yàn)算，直到溫升合格，再進(jìn)行下一步驗(yàn)算。驗(yàn)算線圈磁通勢在線圈電壓下為下限值U1時的線圈磁通勢(IN)1按下式計(jì)算:Gn)i=UrN93.5x11153867.2=1202.5

27、A(4-5)在線圈電壓為額定電壓UN時的線圈磁通勢(INb可按下式計(jì)算:°N)2弋'寫歲3=1414.7A(4-6)按導(dǎo)磁體尺寸計(jì)算工作氣隙磁導(dǎo)、非工作氣隙磁導(dǎo)及漏磁導(dǎo)，再按已知線圈磁通勢求工作氣隙磁通值的方法進(jìn)行磁路計(jì)算，求出設(shè)計(jì)點(diǎn)在磁通勢(IN”及磁通勢(IN)2兩種情況下的工作氣隙磁通值，再按同樣方法求出銜鐵其他位置的工作氣隙磁通值。銜鐵，鐵芯，鐵軛均選擇鐵鎳合金，其相對磁導(dǎo)率為2000銜鐵磁阻Rx-1X=(DC2+2AC3+ae)=(o.。542+0.01+0.01126)=11.08x10402.71x10-44kx10-7x2000x2.71x10-4(4-7)鐵

28、軛磁阻Ch+1+a+D+2AJpeec2c3R=2eepeSe6.78x10-4x2000x4kx10-7(0.00294+0.05901+0.01126+0.0542+0.01)二二8.08x104(4-8)6.78x10-4x2000x4kx10-70.05901鐵心磁阻(4-9)R二丄二二5.2x1040CpS2000x4kx10-7xkxr2eee漏磁阻心二80_4x10-3p0S04.75x10-4x4k*10-=6.7x1060(4-10)總磁阻R總二11.08x104+8.08x104+5.2x104+6.7x106二6.96x1060丿總(3) 吸力驗(yàn)算利用能量平衡法的吸力計(jì)算

29、公式，計(jì)算在從及UN下設(shè)計(jì)點(diǎn)和銜鐵其他位置的吸力，并畫出吸力特性曲線；以檢查吸力特性與反力特性的配合是否恰當(dāng)，如果配合恰當(dāng)，則所設(shè)計(jì)電磁鐵合格，否則，應(yīng)再修改電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸和線圈參數(shù)，重新進(jìn)行性能驗(yàn)算直到合格為止。(IN)1R總1202.56.96x106=17.32x10-50(4-11)Fx=26.4N>20NG.32x10一5)2x4兀x10-7x兀0.0122(4) 計(jì)算電磁鐵的重量及經(jīng)濟(jì)重量，電磁鐵所需材料重量是電磁鐵的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),電磁鐵設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)，在電磁鐵性能驗(yàn)算合格后，還應(yīng)計(jì)算電磁鐵重量。銅的重量按下式計(jì)算：l=n(2r+A)=k(2x0.012+0.0144)=0.1206mavc兀兀G=PNld2=8.9x103x11153x0.1206x(2.17x10-4)2=0.4425kgCucuav44式中Gcu線圈導(dǎo)線銅的重量(kg)；pCu銅的密度(kg/m3)=8.9Kg/m3N線圈匝數(shù)；lav線圈平均匝長(m)；d導(dǎo)線直徑(m)。導(dǎo)磁體鐵的重量可按下式計(jì)算:GFe=pFVFe=7.86x103x1.403x10-4二1.103kg式中GFe導(dǎo)磁體鐵的質(zhì)量(kg)；pFe鐵的密度(kg/m3)=7.86x103kg/m3VFe導(dǎo)磁體的體積(m3)。電磁鐵的總質(zhì)量可按下式計(jì)算：G=丄G廠+G)=1.7