电磁铁的设计计算

1、电磁铁的设计计算1原始数据工作制式为长期 根据产品技术条件 已知电磁铁的工 作参数YDF-42电磁铁为直流电磁铁额定工作电压UH=24V额定工作电压时的工作电流 测试参数工作行程5 =1mmIH < 1A 2测试数据吸力 F=7.5kg 电阻 R=3.5Q4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铁的结构因数5 =1mm时的吸合力 F=7.5kg贝U电磁K =F/ 5 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

2、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F= ( Bp /5000) 2 xn/ 4 X 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=由吸力公式5800 X FBp5800 X 7.510000=1.59cm=15.9mm取 dc=16 mm4.2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(3)式中D2外壳内径 毫米4.3确定线圈厚度n=2.7 D2=n x dc=2.76 X 16=28.16 毫米bk=D2-dc

3、2-式中bk(4)线圈厚度毫米-线圈骨架及绝缘厚度毫米 今取 =1.7毫米bk=28.16-162-1.7 =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B，则线圈高度(5) Ik-线圈长度毫米lk= 3x bkB值根据参考资料选取经验数据为3 =3.4则线圈高度lk= bk=3.4X 5=17毫米4.5确定导线直径导线直径d= 4 XpX DcpX IWU(6)IW-线圈磁势(安匝)约为总磁势的1530% ,即式中 平均直径 Dcp=dc+bk=0.016+0.005=0.021(米)IW= (IW)z + (IW) cm+ (IW)k式中(IW)z -消耗

4、在气隙中的磁势(IW)z=B pX51 0X 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(IW) cm+ (IW)k= aX (IW)式中a =0.15 0.3由此可得线圈的磁势为(IW)=BpXM 0X (1- a )X 10-8 (安匝)(7)式中Bp单位为高斯，5单位为厘米空气导磁系数0=1.25 X 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 =10000X 0.11.25 X 10-8X (1-0.3)X 10

5、-8 =1143安匝显然，电源电压为额定值时的磁势为IW= (IW)10.85=1344安匝电磁铁容许最高工作温度240C，由参考资料选取 电阻系数P =0.03208欧.毫米2米d= 4p ?Dcp?IWU= 4X 0.03208X 0.021 X 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WW= 1.28(IW)jd2(8)式中j -容许电流密度(安毫米2),j=Iq 4U n Rd24 X 24 nX 3.5 X 0.412=51安毫米2(9)W=1.28(IW)jd2=1.28 X 134451 X 0.

6、41 2=200匝4.7确定电阻线圈平均匝长 Icp n (DH+D1)2(10)DH=D1+2bk式中DH -线圈外直径(11) D仁de 理D1 -线圈内直径(12)D1=dc+2A =16+2X 1.7=19.4 毫米 DH=D1+2bk=19.4+2X 4.38=27.4 毫米 lcp=n (DH+D1)2 n (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=p 40?Icp ?wn 4?d2=0.01991 X 0.064 X 10937t4X 0.252=28 欧 (13)现在已初步确定了电

7、磁铁的结构尺寸绘制电磁铁结构草图如图25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?1S(1+a5 )这样气隙中的磁通Z=IW?GZ?10-8(15)式中磁导GZ =(14)忽略铁磁阻和漏磁通卩0?n dC245式中空气导磁系数卩(16)0=1.25 X 10-8 亨/厘米GZ 和 0?n dC245 =1.25 X 10-8XnX 1.024 X 0.065 =15X 10-8 亨 Z=IW?GZ?10-8=961

8、X 15X 10-8 X 108=14415 麦式中a修正系数取a =4S -铁心截面积S=dC24X 1.02 4=0.785 厘米 2(17) F=( 5000 )2?1S(1+a5 )=(144155000)20.785 X (1+4 X 0.065)=8.4公斤可见吸力是满足设计要求的 线圈容许温升 0 =110 C,卩m=12.89 X 10-4瓦厘米5.2线圈温升计算 查参考资料可得散热系数为2金属骨架线圈其传导能力较强n m- 1.7线圈的散热表面S=n DH+ n mD1 lk=(2.74+1.7 X 1.34 )X 2.38=37.5 厘米 2线圈温升0 =P mS12.89 X 10-4X 37.5=82.7 C(18)温升小于110 C可见是合格的。6结论算简便的方法很大部分还只能依靠经验数据 必要时作适当修改本产品试验数据如下电29.7