摘要起重電磁鐵，顧名思義，就是在工業領域應用的，作為用于冶金、礦山、機械、交通運輸等行業吊運鋼鐵等導磁性材料或用作電磁機械手，夾持鋼鐵等導磁性材料。其原理是內部帶有鐵芯的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵一樣具有磁性的裝置。通常制成條形或蹄形。鐵芯要用容易磁化，又容易消失磁性的軟鐵或硅鋼來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性，斷電后就隨之消失。電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應用。本設計為直流盤式起重電磁鐵。起重電磁鐵由鐵芯和線圈組成，勵磁電流通過線圈產生磁勢，負載閉合磁路，工作磁通起吊重物，鋼鐵料負載是起重電磁鐵磁路的重要組成部分，負載的變化將導致電磁參數變化，因此要根據負載研究電、磁、力，認識起重電磁鐵特性。基于系統集成的設計思想，給出了圓盤式電磁起重系統的組成原理，分別介紹了該系統的總體設計與單元設計中的幾個關鍵問題,并對實際應用進行了分析。關鍵詞：電磁鐵直流負載1總體設計電磁鐵結構設計1.3M01.3M04M電磁鐵材料的選用

鐵結構圖

圖1-1電磁電磁鐵鐵芯一般用ZG2520000500^-2200U0.65mZG2540.5m電磁鐵參數要求通電持續率：50％To=-5℃~+40℃線圈額定電壓：Ue=220V（直流Umax=1.05UeH）T=自重：≤3000kg功率參考值：11.1KW起重能力：生磁體或廢鋼1100kg 鑄鐵鐵屑 600kg計算用等效銜鐵厚度0.08m2單元設計機械結構的設計結構設計本設計中電磁鐵機械結構的俯視圖見圖2-1,整個電磁鐵機構由下方圓盤邊緣的四個固定裝置引出鐵鏈，統一固定于電磁鐵上方一點，并連接到起吊裝置。電磁鐵與圓盤間為螺栓連接，以便于拆卸、維修或更換。電磁鐵懸掛的設計

圖2-1電磁鐵俯視圖組吸盤進行高度調節，盡可能使成組電磁鐵的底平面在同一水平面里。電磁鐵的設計整塊料負載電磁特性的設計放在某一有足夠重量整塊鋼鐵物料上的電磁鐵，電磁力隨著輸入磁勢(電流)變化的特性曲線，在起重電磁鐵磁路中磁勢為:N IW3I—電磁鐵勵磁電流;W—電磁鐵線圈匝數(常數)。在磁勢式中因W是常數，所以經常用電流大小描述磁勢，電磁鐵磁路磁組為:式中：

RRRm m0

0 S0 J 0m0R m0R—鐵芯和負載磁阻;0—工作氣隙;0—空氣導磁率;—鐵芯與負載的等值相對導磁率;sj—極掌的等值工作面積;S—鐵芯和負載等值截面積。電磁鐵內外極掌的等值工作面積是:sssj j1 j2設ssk j2sjj1Sj=Sj1(1+Kj)SSj1—內極掌面積；S—外極掌面積；j2Kj—內外極掌面積比；在足夠大的整塊料負載磁路中，95%^-98%以上磁通經過負載閉合，可以忽略漏磁通，則鐵芯總磁通就是工作磁通。則0工作磁通IWRm整塊料工作氣隙工作磁密

0和Rm最小，則

0最大。SB 0S0J14工作磁密B0最大。整塊料的工作氣隙在工程上認為是常數，其它磁路參數也跟隨相對固定，整塊料多，是起重電磁鐵最大吊重。散料負載電磁特性的設計一般選用園型起重電磁鐵吊運鋼鐵散料，廠家在做產品設計時，一般按鑄鐵塊選擇散1,2,3散料不同于塊料，它的工作氣隙是變化的隨機量，根據等值工作氣隙理論，工作氣隙與料塊大小，電磁鐵直徑有關，具體如表2-1內外磁極中心距內外磁極中心距(cm)70~10050~7050以下等值工作氣息(cm)鑄鐵塊或中等尺寸廢鋼20~2515~2010~15小塊碎鐵或鐵屑25~4025~3515~25表2-1內外磁極中心距與工作氣隙的關系散料因工作氣隙很大，磁勢產生的總磁通，有很大一部分不經負載，而通過內外極周圍介質閉合形成漏磁通，漏磁通是輸入磁勢的無功損耗。在圓盤型電磁鐵負載中，整塊料負載，工作氣隙只有0.8cm，負載磁阻很小產生的總磁通中95寫-98%是有效磁通。鑄鐵塊負載在電磁鐵內外磁極中心距70-v100cm時，等值工作氣隙20-25cm，比整塊料工作氣隙0.8cm大30倍左右，磁阻增大幾十倍。大的工作氣隙不但要降低總磁通，還要將總磁通分成兩條并聯磁路:一條徑內外磁極，扼鐵和負載閉合產生有效工作磁通;另外一條由內磁極(包括極掌高度)開始，經周圍介質、外磁極和扼鐵閉合，產生漏磁通。散料電磁鐵的工作氣隙、磁導、漏磁導、漏磁系數、漏磁通和總磁通。內外極掌在磁路中串聯工作的總磁導為:GG G

*G 1.25S S O20o10

(SJ1J2)O2 0 J1 J2G工作氣隙磁導

是因 0而變的變量。內外磁極高度漏磁導:G 1Hc*1.25*LC 2

2DdL Q2dnC式中：HC一磁極、絕緣板、隔磁板高度和;DQ2—外磁極內徑;cd極掌高度漏磁導:c5G 1hLJ 2

*1.25*

2ddL j22dnj1式中：hj一極掌高度；dj22一外極掌內徑；dj1一內極掌直徑。LJ 由G 和GLJ 極掌端漏磁系數：G1 1LJ10扼鐵端漏磁系數: 12

GLJ

GG0

, 漏磁系數是因工作氣隙 1控制部分的設計

2而變的變量，

0越大漏磁系數越高。通電持續率的設計131/（1+3）＝25％通電持續率是一個非常重要的參數，因為當電磁鐵被激勵是會導致線圈發熱，如果發熱過大會燒毀線圈。負載周期或者最長通電時間,以及電磁鐵的功率和散熱決定了電磁鐵工作時的溫升，同時也決定了通電持續率。要求通電持續率為50％，即1/（1+1）＝50％，故電磁鐵的通電時間=斷電時間。磁場矢量的設計磁場的通斷控制：本系統通過控制電流的通斷來控制磁場的有無。磁場的強弱控制：方式有幾種，可以通過與調節與線圈串聯的電阻的阻值來限制線圈中電流大小，從控制磁場大小。另外，也可以調節線圈接入系統的匝數來控制磁通大小。6相關參數的計算電磁鐵吸力的計算0.14本設計為U型電磁鐵查表可知鑄鐵塊或中等尺寸廢鋼的等效工作氣息為 1 ；2小塊碎鐵或鐵屑為 0.25。2 0.25因為，d20.65*20.190.1，所以氣息的磁導： (d20.52d) 0磁場能量：W2(1B2)SB2Sm 20 0電磁力：dW B2 2Fd0SS0 0忽略漏磁通時：

IN則2 (IN)2[( 0.52d)]2200F *S 00

d24電磁鐵線圈匝數的計算P 11.1103已知額定功率和額定電壓，由P=U I可得

=額= =50.5A額 額 額

額U 220額負載為鑄鐵塊或中等尺寸廢鋼的情況等效工作氣息 1 ，起重能力為1100kg，即Fmg=110010=1.1104N由72 (IN)2

d2( 0.52d)]204F *S

d20 0 4可得FFd2041 I0

(d20.52d

251.22511負載為小塊碎鐵或鐵屑的情況2等效工作氣息 0.25，起重能力為600kg，即Fmg6103N2由2 (IN)2

d2( 0.52d)]204F *S

d20 0 4可得FFd2042 I