本文基于电磁场理论和Maxwell仿真软件,分析了一种螺管式电磁铁的静态吸力特性和动态吸合过程,并通过实验研究验证了该分析的正确性。研究结果表明,对电磁铁进行动态特性分析更接近短时工作电磁铁的实际情况,电磁铁吸合过程中,线圈电流先增大后减小再增大到稳定,铁芯所受吸力一直增大到稳定状态,但是在铁芯完全吸合前所受吸力增大的速度小于吸合后增大的速度,铁芯动态吸合过程中所受吸力的最终稳定值与静态相同气隙条件下所受吸力值相等。 究77该分析的正确性。1组成结构图1为该螺管式电磁铁的组成结构示意图。由于是直流电磁铁，无需考虑涡流的影响，电磁铁设计分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压滚圆机滚弧机折弯机该电磁铁的壳体、铁芯和端盖都是由导磁材料碳素结构钢（牌号：Q235-A）做成[8]，以便给线圈通电时形成磁场回路。挡块是由不导磁材料铝（牌号：LY12）做成，限制了铁芯的最大工作行程。插销、弹簧盖是固定弹簧用，方便拆卸，而弹簧则用于电磁铁吸合时储能以及释放时铁芯复位。推杆和推杆头也是用不导磁材料不锈钢（牌号：1Cr18Ni9Ti）做成，用于与其他机构相连。由具有一定自润滑性能的塑料（牌号：PA66）做的线圈骨架固定在壳体中，而线圈缠绕在线圈骨架中。给线圈通电时，铁芯在磁场的作用下吸合，弹簧被压缩；当给线圈断电后，铁芯又在弹簧力的作用下复位到初始位置。图1螺管式电磁铁的结构组成图2电磁铁理论分析示意图2理论分析该螺管式电磁铁的吸力模型分析如图2。忽略铁芯和非工作气隙的磁压降，如图2（a）所示，铁芯与壳体之间的磁压降为——磁路总磁势假设单位长度的漏磁导为，在x段铁芯内的漏磁通为2）则在铁芯x处的总磁通为0同理在壳体上凸出来与铁芯相对的圆柱体中x处的总磁通为02因此，该螺管式电磁铁系统的磁链为逐渐增大，最后又变成0的过程可以将螺管式电磁铁的吸合过程分成以下三个阶段：触动阶段、吸合运动阶段和稳定阶段。

转载 2.1电磁铁静磁场分析如图1所示建立电磁铁模型，利用Maxwell16.0对该螺管式电磁铁进行静磁场分析。由于静力分析时弹簧力是线性变化的，所以本文是在没有弹簧力作用下对该电磁铁进行静磁场分析。而导磁材料Q235-A的B-H参数是非线性的，与材料的成分和制作工艺有关，目前很少有厂家测量自己生产的Q235-A材料的B-H参数。本文分析时采用软件自带的Steel1008的参数代替Q235-A的参数，最终分析结果如图3所示（本文中铁芯位移与电磁铁气隙相同）。由图可知，随着气隙的减小，铁芯所受的吸力呈指数增加。而加在线圈两端的电压越大，铁芯所受的吸力也越大，并且随着气隙的减小，电压对铁芯吸力的影响越大。在实际设计时则需要着重考虑电磁铁在刚开始运动以及运动过程中阻力最大点时铁芯的吸力是否大于机构阻力。图3电磁铁静态分析结果2.2电磁铁瞬态运动分析根据静态分析的模型，分析该电磁铁在不同电压下的动态特性，结果如图4所示。图4（c）为铁芯运动过程中位移与时间的关系，由图可知铁芯在第5ms左右才开始运动，这是由于刚开始铁芯要克服自身重力等阻力导致的。当铁芯运动时，线圈中的电流先增大，后减小，当完全吸合时电流在减小的凹谷上，假如此时仍然给线圈通电，线圈电流将继续增大，直到稳定，如图4（a）所示，这是由于反电动势导致的。根据电压平衡方程（8）可知，反电动势跟铁芯的运动速度有关，刚开始时，铁芯运动速度小，反电动势小，线圈电流在电感的影响下缓慢上升，当铁芯速度增大到一定值时，反电动势占主导，此时线圈电流开始减小，铁芯速度越快，线圈电流越小，当铁芯完全吸合前瞬间电磁铁设计分析-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压滚圆机滚弧机折弯机， 转载