[其他]直流電磁鐵的設計方法

無效

• 申請號: 85106831
• 申請日: 1985-09-08
• 公開（公告）號: CN85106831A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發明（設計）人: 肖新凱
• 申請（專利權）人: 福建省新技術推廣中心
• 主分類號: H01F7/08
• 分類號: H01F7/08;F16D65/21;F16D65/34
• 代理公司: 福建省專利代理事務所
• 代理人: 盧鎮華,傅契克

直流電磁鐵的設計方法。本發明涉及接觸器和制動器的電磁機構設計，這種直流電磁鐵在通電后能單向移動，斷電后受儲能作用而返回初始位置，這種儲能是在通電后銜鐵運動的瞬間由彈簧或重力作用而完成的，它特別適用于交流電源供電直流操作的接觸器（包括直流接觸器）和制動器。

現有直流電磁鐵的設計方法，以美國羅氏（ROters）的專著《電磁機構》為代表，即根據結構因數（）以及相應的曲線選擇電磁鐵的結構類型和氣隙磁感應強度B（通常為0.2～0.7特斯拉），以此初算磁極截面積和起動安匝，然后計算線圈參數和鐵心尺寸（線圈電流密度只有2～5安/毫米²），再以計算數據進行吸力特性和線圈發熱的復算，在復算和試驗的基礎上最后確定設計參數，在現有電磁鐵的設計中，氣隙磁感應強度B由于受諸多因素的制約取值較低，鐵磁材料得不到充分利用，線圈用銅量大，因此電磁鐵的體積和重量較大，產品成本較高，耗電量大，工作可靠性不高。

本發明的任務是提出電磁鐵設計中結構和主要參數新的選擇方法，它能簡化設計、提高可靠性、縮小體積、減輕重量、減少電耗。

解決上述任務的方案是：選擇結構型式優先選用直動式或杠桿比大于1的轉動式結構，磁極選擇高磁感應強度作為維持吸合的條件，采用大電流密度（起動電流密度）計算線圈，限制某一段鐵心截面積以達到限制主磁通，取得吸反力特性優化配合的目的。

按本發明的設計方法，在給定電磁鐵負載特性的條件下，進行結構型式的選擇，對接觸器和制動電磁鐵可優先選用直動式結構，容量大的為減輕重量，可采用杠桿比大于1的轉動式結構。在打開位置上，如初吸力不足，電磁鐵可設計成有螺管吸力特征的結構型式。然后根據電磁鐵的容量和漏磁情況選用鐵磁材料，再根據材料選擇磁感應強度B，讓磁極在很高的磁感應強度下才能維持吸合，對低碳鋼取1-1.2特斯拉以上，對高磁密的鐵磁材料取1.5～1.65以上，在維持吸合狀態下，按最大設計吸力和吸力公式初算磁極截面尺寸。由于維持吸合的磁感應強度高只需在鐵心中加一個不大的去磁間隙，就能避免電磁鐵由于剩磁不釋放的故障，因此鐵磁材料可以從常規的電工鋼擴大到低碳鋼，用電工鋼時去磁間隙可比傳統設計的數值小30～80%甚至取消之，選用低碳鋼時去磁間隙一般不必超過0.2～0.3毫米。電磁鐵所需的激磁安匝隨氣隙的減小而減少。現有技術中常采用雙線圈方式來改變起動安匝和維持吸合安匝，但實際性能并不先進。維持吸合安匝往往比優化值大出幾倍。用本發明設計的電磁鐵通過開關的切換配合使維持吸合安匝降到所需的最佳值，所以維持吸合電耗很低，產品溫升很低。選用15～40安/毫米²以至更高的起動電流密度計算線圈參數，其厚高比可按經濟指標為主要參考選擇。這樣大大減少用鐵量和線圈用銅量，在多數情況下，不必擔心線圈的散熱問題。對于電磁鐵的吸合撞擊，采用限制電磁鐵主磁路中某段鐵心截面積的措施，使電磁鐵在操作電壓波動范圍的下限時（譬如額定電壓的75%）主磁通就開始進入飽和，這樣電壓波動引起的吸力變化將隨工作氣隙的減小而迅速減小，從而獲得吸反力特性的優化配合，提高電磁鐵的機械壽命，擴大操作電壓的允許波動范圍，產品可以設計成封閉式，隔爆式以至防爆式。

用本發明設計的電磁鐵具有產品可靠性高、壽命長、體積小、重量輕、吸合運行無交流噪聲、節電率高等優點。

圖1是現有技術的設計程序圖

圖2是本發明的設計程序圖

圖3是采用本發明設計的電磁鐵

下面敘述本發明的一個實施例

圖3描述了一種制動電磁鐵，采用了交流供電的混合型橋式整流無聲運行的控制線路（參考文獻2）。電磁鐵設計成U形直動式結構，采用全封閉外罩。線圈（1）套在圓形磁鐵（2）上，固定在銜鐵（3）上的推力頂桿（4）上端與切換開關（5）相連。包括切換開關在內，整個電路板（6）固定在兩側的支架板（7）上，用外罩（8）將整個電磁鐵罩住，隔斷電磁鐵內部空氣與外部的自由流動，起防塵、隔爆的作用，電磁鐵用支腳（9）安裝在制動器上。