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电磁铁的选用

点击:438 日期:2017-11-18 选择字号:
配合组件设计电磁铁时需考虑的八个重要因素
行程
力量
电压
电流/功率
负载循环
温度
工作时间/速度
环境
交流/直流
使用寿命
行程 - 应用电磁铁时,应使行程尽可能短,以使尺寸、重量和功率消耗最小。
力量 - 起始力通常比终止力更重要。 建议采用 1.5 的安全系数。例如,需要 300gf力的应用应当采用至少提供 450gf力的电磁铁。 要确定对力或扭矩的要求,需要考虑下列几个因素:
移动的实际负载
回位弹簧力
摩擦负载
温升
负载循环
电磁铁的方位对重力关系  (根据电磁铁安装方式的不同,电磁铁的重量应加上或减去滑杆的重量。)
 
电压 – 电压源决定适当的电磁铁中需使用的线圈绕组。  常见直流电源的额定电压为 6、12、24、36 和 48 VDC。  交流与直流电磁铁 – 家用器具中最常使用交流电磁铁。   交流电磁铁需要的骤增功率通常是同等直流电磁铁的两倍。 因此,现在越来越多的应用选用直流电磁铁。
电流/功率 – 直流电磁铁所产生的力与线圈绕组的匝数 (N) 和电流 (I) 乘积的平方成正比。  这就确定了安培匝数 NI。 电磁铁线圈要求必须与电源相匹配。
负载循环 – 应用的负载循环是“开启时间”与一个完整循环的总时间(开启时间加上关闭时间)的比值。  负载循环通常表示为百分数或分数(50%、100% 等)。 负载循环更简化的表述是称小于 100% 负载循环的电磁铁为“间歇式”,称等于 100% 负载循环的电磁铁为“连续式”。  所有间歇负载电磁铁(小于 100% 负载循环)还必须有一个最大允许的“开启时间”,以免过热导致线圈烧坏。  “开启时间”不得超过线圈的功率耗散限制。 适当的热吸收和/或附加冷却措施能够提高热耗散,从而允许更广的负载循环范围。  必须格外注意所提供的最大“开启时间”数据和负载循环计算,以免损坏电磁铁。  例如,开启时间为 1 小时、关闭时间为 3 小时的应用,其计算所得的负载循环为 25%,但这并不现实。同样为 25% 负载循环,但更现实的电磁铁应用可能是开启时间为 1 秒、关闭时间为 3 秒。
温度 – 必须考虑电磁铁所处环境的温度和工作时电磁铁自身的发热。  线圈电阻随温度变化而变化,这会影响力输出。  自身加热温度由负载循环决定。  20? C 以上时,温度每增加 1?,额定电阻便增加 0.39%,从而会减少力或扭矩的输出。  有多种方法可以补偿温度限制:
指定 C 级线圈
指定外模成型线圈
使用 E 型旋转电磁铁,而不使用 S 型
以某一功率水平致动,然后降低保持功率水平(拾取后保持)
使用保持电磁铁
使用多绕组电磁铁
间歇而非连续工作
使用更大的电磁铁
使用散热片
增加冷却风扇
电磁铁工作温度的限制因素是所用磁导线的绝缘材料。 绝缘等级:
B 级 - 130? C
F 级 - 155? C
H 级 - 180? C
C 级 - 220? C
典型的电磁铁保持通电状态需要 10% 的正常电流。 为此,可使用下列方法之一:

电容器放电和电阻器保持

电路晶体管化保持
脉冲宽度调制
拾取后保持  
双电压
多线圈
工作时间/速度 – 影响时间和速度的因素包括负载质量、可用功率(瓦特)和行程。  断电也有重要作用;断电受气隙、线圈抑制、滑杆或电枢回位机制及残余磁力的影响。
气隙是指磁路中允许电枢无干扰移动且允许磁通量以最小阻力(磁阻)流通的空间。 气隙越小,激励线圈产生的磁场减弱所花的时间也越长。这导致较长的断电时间。
为了确保切换元件的安全,有必要使用电子保护元件来减少线圈电流中断所导致的尖峰脉冲。 线圈抑制往往会增加电磁铁的断电时间。

由于电磁铁仅在一个方向上有作用力,因此必须有某种回复力(如重力或弹簧)将电磁铁带回起始位置(断电位置)。 这样电磁铁就准备好进行下一次操作。

通电后,电磁铁的两个气隙表面就成为磁体的南极和北极。 电磁铁关闭后,磁极之间仍然存在很小但可测量的磁吸引力,称为残余磁力。 对电磁铁部件进行超高温退火处理或者增加气隙大小可减弱残余磁力。

环境 – 选择电磁铁,必须注意许多环境因素。  这包括温度、沙尘、湿度、震动、摆动、高度、真空、化学品和纸灰。
电磁铁使用寿命 – 由下列因素决定/优化:
滑杆表面处理
防止磁极撞在一起
减少通电时的冲击震动
电磁铁预期使用寿命范围是从五万次循环到一亿次以上循环。
定制电磁铁 -   所用电磁铁中 80% 属于定制设计。  典型修改包括终端、引线、滑杆构造、轴延长、安装变化和联接。
应用提示 -
要延长使用寿命,请尝试下列方法:
在低型电磁铁设计中使用 vespel 或含油轴承
使用双环轴承,或者使用轴中的凹槽来储存润滑剂
使用玻璃填充或碳填充尼龙联结器
要提高保持力,请尝试下列方法:
使用平头磁极
使用保持电磁铁
要确定线圈稳定后的温度,请按照以下步骤顺序操作:
测量室温时的线圈电阻
测量稳定温度时的电流,并使用欧姆定律确定线圈电阻
将此电阻除以室温时的电阻,得到电阻系数
使用电阻系数图,读出电磁铁线圈稳定后的温度。

要补偿温升,请尝试下列方法:
将电磁铁安装在金属表面上(散热。注意:不要形成封闭磁路)
使用冷却风扇
使用更大的电磁铁
以小于 100% 的负载循环工作
考虑采用更高的绝缘等级
使用具有多重绕组的电磁铁
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