电磁铁的设计计算

电磁铁的设计计算 1 原始数据 YDF 42 电磁铁为直流电磁铁 工作制式为长期 根据产品技术条件 已知电磁铁的工 作参数 额定工作电压 UH 24V 额定工作电压时的工作电流 IH 1A 2 测试数据 测试参数 工作行程 1mm 吸力 F 7 5kg 电阻 R 3 5 4 设计程序 根据已测绘出的基本尺寸 通过理论计算确定线圈的主要参数 并验算校核所设计出的电磁铁性能 4 1 确定衔铁直径 dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小 因此电磁吸力计算时 只需考虑表面力的作用 已知工作行程 1mm 时的吸合力 F 7 5kg 则 电磁 铁的结构因数 K F 7 5 0 1 27 1 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式 根据结构因数查参考资料 可得磁感应强度 BP 10000 高斯 当线圈长度比衔铁行程大的多时 可以不考虑螺管力的作用 认为全部吸力都由表面 力产生 由吸力公式 F Bp 5000 2 4 dc2 2 式中 Bp 磁感应强度 高斯 dc 活动铁心直径 毫米 可以求得衔铁直径为 dc 5800 F Bp 5800 7 510000 1 59cm 15 9mm 取 dc 16 mm 4 2 确定外壳内径 D2 在螺管式电磁铁产品中 它的内径 D2 与铁心直径 dc 之比值 n 约为 2 3 选取 n 2 7 D2 n dc 2 76 16 28 16 毫米 3 式中 D2 外壳内径 毫米 4 3 确定线圈厚度 bk D2 dc 2 4 式中 bk 线圈厚度 毫米 线圈骨架及绝缘厚度 毫米 今取 1 7 毫米 bk 28 16 16 2 1 7 4 38 毫米 今取 bk 5 毫米 4 4 确定线圈长度 线圈的高度 lk 与厚度 bk 比值为 则线圈高度 lk bk 5 lk 线圈长度 毫米 值根据参考资料选取经验数据为 3 4 则线圈高度 lk bk 3 4 5 17 毫米 4 5 确定导线直径 导线直径 d 4 Dcp IW U 6 式中 平均直径 Dcp dc bk 0 016 0 005 0 021 米 IW 线圈磁势 安匝 IW IW z IW cm IW k 式中 IW z 消耗在气隙中的磁势 IW z Bp 0 10 8 IW cm 和 IW k 消耗在铁心中和非工作气隙中磁势的安匝数 约为总磁势的 15 30 即 IW cm IW k IW 式中 0 15 0 3 由此可得线圈的磁势为 IW Bp 0 1 10 8 安匝 7 式中 Bp 单位为高斯 单位为厘米 空气导磁系数 0 1 25 10 8 亨 厘米 电磁铁在实际应用时 电压可能降低至 85 UH 为了保证在电压降低后 电磁铁仍然能够可靠地工作 上式计算所得安匝数应该是指 电压降低至 0 85UH 时的磁势 用 IW 1 表 示 IW 1 10000 0 11 25 10 8 1 0 3 10 8 1143 安匝 显然 电源电压为额定值时的磁势为 IW IW 1 0 85 1344 安匝 电磁铁容许最高工作温度 240 由参考资料选取 电阻系数 0 03208 欧 毫米 2 米 d 4 Dcp IWU 4 0 03208 0 021 134424 0 388 毫米 查线规表 其最邻近的直径为 d 0 41 毫米 带绝缘后的直径 d 0 45 毫米 4 6 确定线圈匝数 W W 1 28 IW jd2 8 式中 j 容许电流密度 安毫米 2 j Iq 4U Rd2 4 24 3 5 0 412 51 安毫米 2 9 W 1 28 IW jd2 1 28 134451 0 41 2 200 匝 4 7 确定电阻 线圈平均匝长 lcp DH D1 2 10 DH D1 2bk 11 D1 dc 2 12 式中 DH 线圈外直径 D1 线圈内直径 D1 dc 2 16 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 线圈电阻 下载文档到电脑 查找使用更方便 1 下载券 1385 人已下载 下载 还剩 2 页未读 继续阅读 R 40 lcp w 4 d2 0 01991 0 064 1093 4 0 252 28 欧 13 现在已初步确定了电磁铁的结构尺寸 绘制电磁铁结构草图如图 2 5 特性验算 虽然根据设计要求 已完成了初步设计 但是 由于在初步设计中作了不少简化 有 些参数的选择和估计是极其近似的 因此 为了电磁铁的工作可靠起见 还需要根据初步 设计的结构尺寸和数据 做进一步详细的验 算 5 1 吸力计算 F 5000 2 1 S 1 14 忽略铁磁阻和漏磁通 这样气隙中的磁通 Z IW GZ 10 8 15 式中 磁导 GZ 0 dC24 16 式中 空气导磁系数 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 麦 式中 修正系数 取 4 S 铁心截面积 S dC24 1 02 4 0 785 厘米 2 17 F 5000 2 1 S 1 144155000 2 1 0 785 1 4 0 065 8 4 公斤 可见吸力是满足设计要求的 5 2 线圈温升计算 线圈容许温升 110 查参考资料可得散热系数为 m 12 89 10 4 瓦 厘米 2 金属骨架线圈其传导能力较强 m 1 7 线圈的散热表面 S DH mD1 lk 2 74 1 7 1 34 2 38 37 5 厘米 2 线圈温升 P mS 4 12 89 10 4 37 5 82 7 18 温升小于 110 可见是合格的 6 结论 到目前为止 虽然设计电磁铁的方法有许多种 但是都还没有一套既严谨准确又使计 算简便的方法 很大部分还只能依靠经验数据 来