電器學(xué)電磁鐵設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)電器學(xué)課程設(shè)計(jì)目錄引言11 概述21.1 基本公式及概念21.2 一個(gè)簡(jiǎn)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(shì)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(huì)23參考文獻(xiàn)24引言電磁鐵是一種執(zhí)行

2、元件，它輸入的是電能，輸出的是機(jī)械能。電能和機(jī)械能的變換是通過(guò)具體的電磁鐵結(jié)構(gòu)來(lái)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(gè)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(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)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(lái)制做。這樣的電磁鐵在通電時(shí)有

3、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 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(lái)制做。這樣的電磁鐵在通電時(shí)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(chǎng)B=（T）2、

4、磁勢(shì)F=NI,電流和匝數(shù)的乘積（A）3、磁場(chǎng)強(qiáng)度H=（A/m），建立了電流和磁場(chǎng)的關(guān)系。 該公式適用于粗細(xì)均勻的磁路4、磁導(dǎo)率=建立了磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）的關(guān)系。 0=4×10-7享/米 相對(duì)磁導(dǎo)率r=5. 磁通=磁阻RM=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。6、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。7、真空中無(wú)限長(zhǎng)螺線管B=0nI。對(duì)于長(zhǎng)螺線管，端面處的B=0nI。8、磁效率圖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

5、減小直至為零時(shí)，工作點(diǎn)由23。斷電后工作點(diǎn)由30。面積為斷電后剩留的能量，面積為作功前電磁鐵儲(chǔ)存的能量，面積為電磁鐵作的功。我們的目的是使 和的面積最小，的面積最大。面積表示電磁鐵作完功后的剩磁，（1）減小面積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。面積表示作功前所儲(chǔ)存的能量，在銜鐵位置一定時(shí)，取決于漏磁通，漏磁通大，面積就大。9、機(jī)械效率K1=A：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) K2= G=電磁鐵重量。 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(lèi)型和主要外形尺寸

6、之間保持合理的比例關(guān)系。11、結(jié)構(gòu)系數(shù)K每一類(lèi)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(lái)說(shuō)，長(zhǎng)行程的電磁鐵比短行積的電磁鐵長(zhǎng)，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(gè)判據(jù)。K=Q-初始吸力（kg）-氣隙長(zhǎng)度（cm）Q正比于電磁鐵的橫截面；正比于電磁鐵的軸向長(zhǎng)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(guò)渡過(guò)程圖1-2電磁鐵吸合動(dòng)態(tài)曲線接通電源后，電磁鐵從網(wǎng)絡(luò)吸收能量，這個(gè)能量部分變成線圈的發(fā)熱消耗，另一部分用來(lái)建立磁場(chǎng)，當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)定值后，磁場(chǎng)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

7、發(fā)熱上，磁場(chǎng)的能量用來(lái)產(chǎn)生吸力和作功。13、工作制（1）熱平衡公式圖1-3均勻體的發(fā)熱曲線熱平衡公式：Pdt=CGd+sdt 式中：Pdt供給以熱體的功率和時(shí)間 CGd-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 d-在dt時(shí)間內(nèi)電磁鐵較以前升高的溫度。 sdt-發(fā)散到周?chē)橘|(zhì)中的熱量。-散熱系數(shù)。S-散熱面積。 -電磁鐵超過(guò)周?chē)橘|(zhì)的溫度。當(dāng)輸入功率=發(fā)散的功率時(shí)Pdt=0+sdt=sdt，即本身溫度為再升高，電磁鐵本身溫度不再升高。這時(shí)就可計(jì)算產(chǎn)品的溫升值w。當(dāng)w小于容許溫升，產(chǎn)品運(yùn)行是可靠的。當(dāng)w大于容許溫升，產(chǎn)品是不可靠的。（2）發(fā)熱時(shí)間常數(shù)發(fā)熱時(shí)間常y=發(fā)熱體從=0 發(fā)熱

8、到溫升0.632y時(shí)所需時(shí)間。4達(dá)到穩(wěn)定溫升。冷卻時(shí)間常數(shù)和發(fā)熱時(shí)間常數(shù)基本相同。（3） 工作制分為：長(zhǎng)期工作制、短期工作制和重復(fù)短期工作制。長(zhǎng)期工作制:電器工作時(shí)間很長(zhǎng),一般不小于發(fā)熱時(shí)間常數(shù),工作期間，產(chǎn)品的溫度達(dá)到或接近溫升y（產(chǎn)品溫度不再升高）。工作停止后,產(chǎn)品的溫度又降到周?chē)橘|(zhì)溫度。長(zhǎng)期工作制散熱是主要的。長(zhǎng)期工作制電流密度可按24A/mm2。短期工作制：電器工作時(shí)間很短,一般小于發(fā)熱時(shí)間常數(shù),工作期間，產(chǎn)品的溫度達(dá)不到溫升y。工作停止后,產(chǎn)品的溫度又降到周?chē)橘|(zhì)溫度。短期工作制CGd（產(chǎn)品本身熱容）是主要的方面。短期工作制電流密度按1330A/mm2。重復(fù)短期工作制：產(chǎn)品工作和停

9、止交替進(jìn)行，工作時(shí)產(chǎn)品溫度達(dá)不到溫升y，停止時(shí)產(chǎn)品降不到周?chē)橘|(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(jí)Y：90 A；105 QE：120 QQ QA QHB：130 QZ 云母 石棉F：155 QZYH：180C：180 QY QXY輔助材料的耐熱等級(jí)B級(jí) 聚酯薄膜C級(jí) 聚四氟乙烯薄膜1.2 一個(gè)簡(jiǎn)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)形式圖1-5電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式不同型式的電磁鐵適用于不同的場(chǎng)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(shí)間長(zhǎng)，繞組溫升，最低作動(dòng)電壓、作動(dòng)時(shí)間、釋放電壓和使用期限等。重量輕、

10、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(dòng)作，在整個(gè)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(dòng)作。圖2-1電磁鐵反力特性曲線有時(shí)需根據(jù)電磁鐵的動(dòng)作時(shí)間來(lái)確定電磁鐵的類(lèi)型，對(duì)于快速執(zhí)行要求可達(dá)到34ms，如極化繼電器。對(duì)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)的選擇如圖所示。對(duì)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(duì)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

11、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(duì)應(yīng)的吸力稱為初始吸力，用F0 來(lái)表示，其大小可以由已知反力特性上對(duì)應(yīng)0 的反力Ff 0 來(lái)確定。為了使電磁鐵工作可靠，往往引入一個(gè)安全系數(shù)k0 ，則初始吸力F0 為：F0 = k0 Ff 0 （3-1）因?yàn)樗园踩禂?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(duì)某些繼電器和接觸器，當(dāng)制造工藝穩(wěn)定時(shí)k0 =1.35 ，而當(dāng)制造工藝不穩(wěn)定時(shí)k0 = 2.4 。以下推薦一些數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)中參考：對(duì)快速電磁鐵，k0 = 3 4 ；對(duì)小功率繼電器，k0

12、= 2 3；對(duì)控制繼電器和電磁閥，k0 =1.5 2 ；對(duì)接觸器和磁力啟動(dòng)器，k0 =1.2 1.5 ；對(duì)牽引電磁鐵和制動(dòng)電磁鐵，k0 =1.1 1.2 。當(dāng)電器的制造工藝穩(wěn)定時(shí)，k0 取較小值，反之，應(yīng)取較大值。此次設(shè)計(jì)取3.2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(lái)檢查所選結(jié)構(gòu)形式是否恰當(dāng)，K 按下式計(jì)算： （3-2） 所以 所以可知選擇單U形拍合式式中 K 電磁鐵的結(jié)構(gòu)因數(shù)(N 0.5/cm)；F0 電磁鐵設(shè)計(jì)點(diǎn)的吸力(N)；0 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)?正比于鐵心

13、直徑，0 正比于磁通勢(shì)，鐵心長(zhǎng)度也正比于磁通勢(shì)，故0 正比于鐵心長(zhǎng)度，K 越大鐵心越短粗，K 越小鐵心越細(xì)長(zhǎng)，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(gè)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小；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(hào) 電磁鐵形式 K（） 序號(hào) 電磁鐵形式 K（）1 單U形拍合式 8.484 4 裝甲螺管式 12.550(鐵芯錐頂2=90)2 單E形直動(dòng)勢(shì) >280 5 裝甲螺

14、管式 5.512.5(鐵芯錐頂2=60)3 裝甲螺管式 50280 6 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 rc、線圈高度 h、線圈匝數(shù) N 及線圈導(dǎo)線直徑 d，這四個(gè)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在初步設(shè)計(jì)時(shí)，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(N)；B在線圈電壓為下限值(85%額定電壓)時(shí)的工作氣隙磁通密度(T)； S磁極面積(m2)；&

15、#181;0真空磁導(dǎo)率，µ0=410-7H/m。(1)、不帶極靴的電磁鐵磁極面積 S 按下式計(jì)算：S =rc2 （3-4）式中rc鐵心半徑(m)。設(shè)計(jì)點(diǎn)吸力為 F0,即 Fx = F0 （3-5）將式(3-5)及式(3-4)代入式(3-3)，則 （3-6） 查表取 (2)、帶極靴的電磁鐵磁極面積 S 等于極靴面積，可按下式計(jì)算： S =rp2 （3-7）式中 rp極靴半徑(m)設(shè) p 為電磁鐵極靴的比值系數(shù)， ， 則 rp = prc （4-8） 選擇小尺寸電磁鐵，取p=1.4,所以 rp =1.4*2.86*將式(4-5)、式(4-7)和式(4-8)代入式(4-3)，得 3.3.2

16、 計(jì)算線圈磁通勢(shì)電磁鐵的線圈磁通勢(shì)應(yīng)等于磁路各部分磁壓降之和，可列出下式： （3-9）式中， IN線圈磁通勢(shì)(A)； /工作氣隙中磁壓降(A)； Um導(dǎo)磁體各部分磁壓降之和(A)； Uf非工作氣隙磁壓降之和(A)。 在初步設(shè)計(jì)時(shí)，電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸尚未確定，所以 Um 及 Uf 無(wú)法確定，因此設(shè) （3-10）將式代入式，得 （3-11） Ki根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)點(diǎn)在銜鐵打開(kāi)位置時(shí)，Ki =0.20.55；設(shè)計(jì)點(diǎn)在主觸頭剛接觸位置時(shí) Ki =0.551。若將式(3-11)中的工作氣隙磁通值 用 BS 代替，而 B 值是線圈電壓為下限值時(shí)的工作氣隙磁通密度，則磁通勢(shì)亦為線圈電壓下限值時(shí)的線圈磁通勢(shì)，用

17、表示，即 （3-12） 而 將式代入式，得取 若要求在線圈額定電壓下的線圈磁通勢(shì)(IN)2，可按下式計(jì)算： 式中 UN線圈額定電壓(V)； (IN)2線圈額定電壓下的線圈磁勢(shì)(A)； 線圈電壓下限值(V)，一般 U1=85%UN；(IN)1線圈電壓下限值時(shí)的線圈磁通勢(shì)(A)。3.3.3 計(jì)算線圈高度及厚度在反復(fù)短期工作制時(shí)，電磁鐵的線圈溫升式中 短時(shí)工作制線圈高度的計(jì)算公式，即 （3-13） 式中 一個(gè)工作周期中的通電時(shí)間（s）TD(%)-通電持續(xù)率。線圈內(nèi)表面綜合散熱系數(shù)與線圈外表面綜合散熱系數(shù)之比值?？砂匆韵陆?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：對(duì)于用導(dǎo)熱性不好的絕緣材料做骨架的線圈，；無(wú)骨架線圈，其內(nèi)表面散熱能

18、力與外表面散熱能力比較接近時(shí)，；繞在金屬套上的線圈，內(nèi)表面散熱效果好，；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?，。本設(shè)計(jì)中取按照表選取為11.8n線圈比值系數(shù)，選擇小尺寸電磁鐵，本文中選擇0.6所以 在鐵心半徑已經(jīng)確定的情況下，線圈厚度為 環(huán)境溫度 ，可按照表選取，發(fā)熱溫度查表可知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 （3-14）將上式移項(xiàng)得 式中 U線圈的電壓(V)；IN線圈的磁通勢(shì)(A)，與線圈電壓相對(duì)應(yīng)的磁通勢(shì)，若 U=U1，則IN=(IN)1。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 （3-1

19、5）上式移項(xiàng)得 3.4 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 hp的大小與 rc 及 rp 有關(guān)，在極靴內(nèi)部，取半徑為 rc 的圓柱面，設(shè)通過(guò)這一圓柱面的磁通密度不超過(guò)鐵心的磁通密度，可得極靴高度 hp 的計(jì)算 （3-16）(2）、銜鐵尺寸通常取銜鐵的寬度 bx 和鐵軛的寬度 be 相等，并等于或大于線圈外徑 Dc2，bx可按下式計(jì)算：bx = be = Dc 2 + 2c2 = 2 (rc + 2c1 )+ 2c2 (3-17)式中c1線圈內(nèi)圓與鐵心間間隙(m) c2為保護(hù)線圈而增加的尺寸(m)一般取 c1=(0.51)×10

20、-3m，c2=(05)×10-3m。本文中取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(guò)銜鐵，因此銜鐵面積 Sx 可按下式計(jì)算； （3-18）則銜鐵厚度可按下式計(jì)算： （3-19）銜鐵的長(zhǎng)度 lx 應(yīng)按照在銜鐵打開(kāi)位置，能使工作氣隙的邊緣磁通進(jìn)入銜鐵所需的長(zhǎng)度來(lái)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(shì)的目的，故鐵軛截面積 Se 可按下式計(jì)算： （3-20）則鐵軛厚度可按下式計(jì)算： （3-21）(4）、鐵心長(zhǎng)度鐵心長(zhǎng)度主要決定于線圈高度 h.,可按下式計(jì)算： （3-22）式中 c4絕緣墊圈厚度(m)，一般

21、取 c4=(03)×10-3 m，本文取為由線圈絕緣及固定方式?jīng)Q定；f1極靴與鐵心間非磁性墊片厚度(m)，f1=(0.20.3)×10-3 m，本文取3.5 電磁鐵草圖圖3-2 電磁鐵草圖4 電磁鐵性能驗(yàn)算通過(guò)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 0時(shí)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(jià)格）的計(jì)算等。（1）計(jì)算線圈電阻 R （4-1）式中 R在給定溫升下的熱電阻()；在給定溫升下的導(dǎo)線電阻率(·m)；Dc1線圈內(nèi)經(jīng)(m)，Dc1=2(rc+c1)；線圈厚度(m)；

22、N線圈匝數(shù)；d導(dǎo)線直徑(m)。（2）驗(yàn)算線圈溫升w 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： （4-2）線圈發(fā)熱功率 可按下式計(jì)算： ， （4-3）線圈外表面散熱系數(shù) KT ，則反復(fù)短時(shí)工作制的線圈穩(wěn)定溫升w 可按下式計(jì)算： （4-4）驗(yàn)算得出的線圈溫升應(yīng)低于線圈絕緣材料耐熱等級(jí)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(shì)在線圈電壓下為下限值 U1 時(shí)的線圈磁通勢(shì)(IN)1 按下式計(jì)算： （4-5）在線圈電壓為額定電壓 UN 時(shí)的線圈磁

23、通勢(shì)(IN)2 可按下式計(jì)算： （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(shì)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(shì)(IN)1 及磁通勢(shì)(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(duì)磁導(dǎo)率為2000銜鐵磁阻 （4-7）鐵軛磁阻 （4-8）鐵心磁阻 （4-9）漏磁阻 （4-10）總磁阻 （3）吸力驗(yàn)算 利用能量平衡法的吸力計(jì)算公式，計(jì)算在 U1 及 UN 下設(shè)計(jì)點(diǎn)和銜鐵其他位置的吸力，并畫(huà)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)

24、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。 （4-11） （4-12）（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)，是評(píng)判電磁鐵設(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： （4-13） （4-14）式中Gcu線圈導(dǎo)線銅的重量(kg)； Cu銅的密度(kg/m3)N線圈匝數(shù)；lav線圈平均匝長(zhǎng)(m)；d導(dǎo)線直徑(m)。導(dǎo)磁體鐵的重量可按下式計(jì)算： （4-15）式中GFe導(dǎo)磁體鐵的質(zhì)量(kg)；Fe鐵的密度(kg/m3)=VFe導(dǎo)磁體的體積(m3)。電磁鐵的總質(zhì)量可按下式計(jì)算： （4-16）式中G電磁鐵總質(zhì)量(kg)。 電磁鐵的經(jīng)濟(jì)質(zhì)量為了便于比較，將電磁鐵總質(zhì)量除以它所做的機(jī)械功稱為經(jīng)濟(jì)重量，即電磁鐵做單位機(jī)械功所用的材料重量： （4-17）式中 G0電磁鐵的經(jīng)濟(jì)重量(kg/J)；F電磁鐵的電磁吸力(N)；電磁鐵的工作氣隙值(m)。經(jīng)濟(jì)重量 G0 的