電磁鐵的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、電磁鐵的設(shè)計(jì)計(jì)算 1原始數(shù)據(jù) YDF-42 電磁鐵為直流電磁鐵 工作制式為長期 根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件 已知電磁鐵的工作參數(shù) 額定工作電壓 UH=24V 額定工作電壓時(shí)的工作電流 IH 1A 2 測試數(shù)據(jù) 測試參數(shù) 工作行程 =1mm 吸力 F=7.5kg 電阻 R=3.5 4 設(shè)計(jì)程序 根據(jù)已測繪出的基本尺寸 通過理論計(jì)算確定線圈的主要參數(shù) 并驗(yàn)算校核所設(shè)計(jì)出的電磁鐵性能 4.1 確定銜鐵直徑 dc 電磁鐵銜鐵的工作行程比較小 因此電磁吸力計(jì)算時(shí) 只需考慮表面力的作用 已知工作行程 =1mm 時(shí)的吸合力 F=7.5kg 則 電磁鐵的結(jié)構(gòu)因數(shù)K =F=7.50.1=27 (1)電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)為平

2、面柱擋板中心管式 根據(jù)結(jié)構(gòu)因數(shù)查參考資料，可得磁感應(yīng)強(qiáng)度 BP=10000 高斯 當(dāng)線圈長度比銜鐵行程大的多時(shí),可以不考慮螺管力的作用,認(rèn)為全部吸力都由表面力產(chǎn)生 由吸力公式 F= （Bp/5000）2×4 ×dc2 (2)式中 Bp磁感應(yīng)強(qiáng)度(高斯) dc 活動(dòng)鐵心直徑(毫米) 可以求得銜鐵直徑為 dc=5800×FBp=5800×7.510000=1.59cm=15.9mm 取 dc=16 mm 4.2 確定外殼內(nèi)徑 D2在螺管式電磁鐵產(chǎn)品中 它的內(nèi)徑 D2與鐵心直徑 dc之比值 n 約為 2 3 ,選取 n=2.7 D2=n ×dc=2.

3、76× 16=28.16 毫米 (3) 式中 D2 外殼內(nèi)徑 毫米 4.3 確定線圈厚度bk=D2-dc2- (4) 式中 bk -線圈厚度 毫米 -線圈骨架及絕緣厚度 毫米 今取=1.7 毫米 bk=28.16-162-1.7 =4.38毫米 今取bk=5 毫米4.4 確定線圈長度 線圈的高度lk與厚度bk比值為,則線圈高度 lk=×bk (5) lk-線圈長度 毫米 值根據(jù)參考資料選取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為 =3.4 則線圈高度 lk=×bk=3.4× 5=17毫米 4.5 確定導(dǎo)線直徑 導(dǎo)線直徑 d=4××Dcp×IWU (6)

4、式中 平均直徑 Dcp=dc+bk=0.016+0.005=0.021( 米) IW- 線圈磁勢(shì) (安匝) IW= (IW)z + (IW) cm+ (IW)k 式中 (IW)z -消耗在氣隙中的磁勢(shì) (IW)z=Bp×0×10-8(IW) cm和 (IW)k 消耗在鐵心中和非工作氣隙中磁勢(shì)的安匝數(shù) 約為總磁勢(shì)的 1530% ，即 (IW) cm+ (IW)k=×(IW)式中=0.15 0.3 由此可得線圈的磁勢(shì)為 (IW)=Bp×0×(1-)×10-8 (安匝) (7) 式中 Bp單位為高斯，單位為厘米 空氣導(dǎo)磁系數(shù) 0=1.25

5、×10-8亨/厘米 電磁鐵在實(shí)際應(yīng)用時(shí) 電壓可能降低至 85%UH 為了保證在電壓降低后 電磁鐵仍然能夠可靠地工作 上式計(jì)算所得安匝數(shù)應(yīng)該是指電壓降低至0.85UH時(shí)的磁勢(shì) 用 (IW)1表示 (IW)1=10000×0.11.25×10-8×(1-0.3)×10-8=1143安匝 顯然，電源電壓為額定值時(shí)的磁勢(shì)為 IW= (IW)10.85=1344 安匝電磁鐵容許最高工作溫度 240 ，由參考資料選取電阻系數(shù) =0.03208 歐. 毫米2米 d=4*Dcp*IWU=4×0.03208×0.021×134424

6、=0.388 毫米 查線規(guī)表 其最鄰近的直徑為 d=0.41 毫米 帶絕緣后的直徑 d =0.45 毫米 4.6 確定線圈匝數(shù) W W=1.28(IW)jd2 (8) 式中 j -容許電流密度 (安毫米2 ) ， j=Iq=4URd2=4×24×3.5×0.412=51安毫米2 (9)W=1.28(IW)jd2=1.28×134451×0.412=200 匝4.7 確定電阻 線圈平均匝長 lcp=(DH+D1)2 (10) DH=D1+2bk (11) D1=dc+2 (12) 式中 DH -線圈外直徑 D1 -線圈內(nèi)直徑 D1=dc+2=16

7、+2×1.7=19.4毫米 DH=D1+2bk=19.4+2×4.38=27.4 毫米 lcp=(DH+D1)2=(27.4+13.4)2=64 毫米=0.064 米 線圈電阻 R=40*lcp*w4*d2=0.01991×0.064×10934×0.252=28 歐 (13) 現(xiàn)在已初步確定了電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸 繪制電磁鐵結(jié)構(gòu)草圖如圖 2 5 特性驗(yàn)算 雖然根據(jù)設(shè)計(jì)要求 已完成了初步設(shè)計(jì) 但是 由于在初步設(shè)計(jì)中作了不少簡化 有些參數(shù)的選擇和估計(jì)是極其近似的 因此 為了電磁鐵的工作可靠起見 還需要根據(jù)初步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸和數(shù)據(jù) 做進(jìn)一步詳細(xì)的驗(yàn)算

8、5.1 吸力計(jì)算 F=(5000)2*1S(1+) (14) 忽略鐵磁阻和漏磁通 這樣氣隙中的磁通 Z=IW*GZ*10-8 (15) 式中 磁導(dǎo) GZ =0*dC24 (16)式中 空氣導(dǎo)磁系數(shù)0=1.25 ×10-8亨/厘米 GZ =0*dC24=1.25 ×10-8××1.024×0.065=15×10-8亨 Z=IW*GZ*10-8=961×15×10-8×108=14415 麥?zhǔn)街?-修正系數(shù) 取=4 S -鐵心截面積 S=dC24=×1.024=0.785 厘米 2 (17)F=(5

9、000)2*1S(1+)=(144155000)2*10.785×(1+4×0.065)=8.4 公斤 可見吸力是滿足設(shè)計(jì)要求的 5.2 線圈溫升計(jì)算 線圈容許溫升 =110 ，查參考資料可得散熱系數(shù)為 m=12.89×10-4瓦 厘米2 金屬骨架線圈其傳導(dǎo)能力較強(qiáng) m1.7 線圈的散熱表面 S= DH+ mD1lk=(2.74+1.7×1.34 )×2.38=37.5 厘米 2 線圈溫升 =PmS=412.89×10-4×37.5=82.7 (18)溫升小于 110 可見是合格的。6 結(jié)論 到目前為止 雖然設(shè)計(jì)電磁鐵的方法有許多種 但是都還沒有一套既嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確又使計(jì)算簡便的方