云梯车出租 云梯车电磁铁结构特性分析, 云梯车出租, 云梯车租赁, 云梯车公司 电磁铁常作为感受器官应用于自动化元器件和低压电器中，一般分直流和交流。直流电磁铁按动作方式分为转动式和直动式。直动式电磁铁又分螺管式结构、盘式结构和双工作气隙U型结构。其中盘式结构直流电磁铁的特点是铁芯特别大，从而可以在极短的行程中获得非常大的电磁吸力。该结构型电磁铁常用于起重电磁铁和电磁吸盘。双工作气隙U型结构电磁铁的特点是电磁力随气隙增大而递减，常被用于快速动作。
盘式和双工作气隙U型结构直动式直流电磁铁螺管式直流电磁铁因结构简单而且又有较好的吸力特性而应用广泛。其按结构形式又分为以下几种：a）简单无外壳螺管式电磁铁；b)开口外壳螺管式电磁铁（锥形19动铁芯头）；c)含静铁芯的螺管式电磁铁（静铁芯和衔铁端面均为平面）；d)锥形动铁芯头含静铁芯的螺管式电磁铁（静铁芯端面为平面）；e)阶梯状动铁芯螺管式电磁铁。以上各种结构的电磁力特性曲线。曲线1表示简单无外壳螺管式电磁铁的电磁力特性曲线。此处，电磁力主要表现为螺管力，它主要由漏磁通产生。漏磁通的数值较小，所以表现为电磁吸力较小，但是电磁力特性曲线的稳定部分较长（曲线1的横坐标是其他曲线的6倍）。曲线2表示开口外壳螺管式电磁铁吸力特性曲线，和曲线1比较电磁力数值有一定的提高。和简单无外壳螺管式比较，开口外壳螺管式增加了法兰和由电磁材料制成的外壳，从而增加了电磁铁通过动铁芯的磁通，增大了电磁力。但没有提供闭合的磁路，端面电磁力较小。曲线3表示阶梯状动铁芯螺管式电磁铁电磁力特性曲线，阶梯状动铁芯结构可增加电磁特性曲线的稳定部分同时也可增加固定气隙处的电磁吸力，因此曲线3处于曲线2的上方。曲线4表示动铁芯端面为平面的含静铁芯螺管式电磁力特性曲线，该种结构电磁铁提供了闭合的磁路，因此在气隙较大处表现的电磁吸力较小，但越接近闭合处电磁力越大，表现为曲线斜率较高。曲线5表示锥形动铁芯头螺管式电磁力特性曲线，锥形衔铁提高了大行程下的电磁吸力，因此曲线5比曲线4的斜率要小。
（a）简单无外壳螺管式电磁铁 （b）开口外壳螺管式电磁铁（c）含静铁芯螺管式（d）锥形动铁芯头螺管式 （e）阶梯状动铁芯螺管式. 1简单无外壳螺管式；2开口外壳螺管式；3阶梯状动铁芯螺管式；4动铁芯端面端面为平面的含静铁芯螺管式；5锥形动铁芯头螺管式图2.13各型螺管式直流电磁铁吸力特性曲线根据电磁铁的设计要求结合以上对直动式电磁铁结构的分析，选择动铁芯端面为平面且含静铁芯的螺管式电磁铁结构，其二维剖视图如图。
电磁铁特性分析, 先导式高压电磁阀的动态响应过程是一个包含电—机—气的复杂过程,对该类阀的研究一般从动力学和电磁学两个角度进行相关分析。此处仅从电磁学角度分析电磁铁的性能。一般电磁阀的动作时间分启动延时时间、触动时间、动铁芯运动时间、关闭触动时间、关闭运动时间等5个部分。本文仅研究启动过程中的触动时间以及动铁芯运动时间。线圈通电后忽略实际通电的延时时间，可得到电流的曲线变化图。电磁铁工作过程中线圈电流的变化情况线圈接通电源后，由于线圈自感（电感）的存在，电流由0值到稳定值是一个渐变的过程。因电流和电磁力成正比。当电磁力增加到使动铁芯开始运动，称此时的电流为触动电流，即a点的电流值。从接通电源到动铁芯开始运动这段时间称之为触动时间。需要注意的是在触动时间段内动铁芯并没有开始运动。经过时间t1后动铁芯开始运动，在动铁芯运动的过程中切割磁场中的磁感线产生感应反电势。所以在t1后电流逐渐下降。当动铁芯运动到终点位置，动铁芯停止运动同时也停止了切割磁感线，不再产生感应反电势。此时，电流下降到峰谷，如图中的b点。b点过后电流将继续呈指数形式增，直至稳定值。在a点到b点的时间称为动铁芯的运动时间。通常影响电磁铁响应时间与电磁力的主要有以下三个因素：电磁铁材料、电源电压、电磁铁结构参数。现将各因素的影响效果分析如下：
（一）电源电压与电磁铁结构参数对电磁铁性能的影响为简化分析过程，在对电磁铁结构参数分析之前作出如下假设：（1）线圈均匀分布且填充完全；（2）磁性材料均处于线性阶段。由假设（1）可知，线圈匝数N：kk2clbNd dc表示铜丝直径，lk表示线圈高度，bk表示线圈宽度。线圈电阻R：ρT表示铜线的电阻率，r1表示线圈内径，r2表示线圈外径，文中此处不考虑温度对电阻率的影响，一般取值为1.78×10-8（Ω/m）。忽略电磁铁的动态过程，由欧姆定律可知：UIR2- (3)电磁铁线圈的稳态磁动势可表示如下：根据基尔霍夫磁路定理得：1niiiNIHl li表示第i段磁介质的长度；Hi表示i段磁介质的的磁场强度因为非气隙处导磁率远远小于气隙处，现假设绝大部分磁势降在气隙处。则式化为：00BNIH δ表示主气隙，B0表示相应气隙处的磁感应强度；μ0表示真空磁导率，结合磁能和虚功原理可得电磁力的计算, 中S表示磁极的有效作用面积。中dx表示动铁芯直径。对直流电磁铁，在气隙不变的情况下电路可简化为联想电感L和电阻R串联的电路，电路方程可表示为;ddiUiRLt 电流的通解可表示为(1e)tTUiR，i表示瞬态电流，t表示时间，T表示时间常数，其中时间常数又可以表示为：magk21220x122/πLFlrrTRURdrr, 通过分析可得：（1）在驱动电压保持恒定的前提下，改变电磁铁结构参数可以改变电磁力，但当设计要求电磁力确定时，调整电磁铁的结构参数将会对电磁阀的开启时间产生影响。（2）在电磁铁结构参数确定前提下，电源电压和电流上升速度、电磁力和稳定电流均成正比。
电磁铁材料选择, 物质放入磁场中所表现出来的不同的特性称之为磁性。所有的材料均存在一定的磁性，一般材料的磁性强弱用磁极化强度J1表示，它正比于材料内部宏观的磁场强度：1JkH2- 式中k表示磁化率，可表示材料的磁化能力，H表示磁场强度。考虑到J1和H在有些场合不连续，工程上引入磁感应强度B来表示磁场强弱，相应的用磁导率表示在额定的磁场中产生磁性的难易程度：B/H2- μ表示磁导率，B表示磁场强度。各种材料根据μ的大小和k的正负分为三类：a）强磁性材料，μ>>1,k≥0；b）顺磁性材料,μ>1,k>0；c）逆磁性材料,μ<1,k<0。在工程上，将强磁性材料又分称为铁磁体材料和非铁磁体材料，将顺磁性材料和逆磁性材料称为非铁磁性材料。在交变磁场中，磁性材料会产生一条闭合的磁滞曲线。在初始磁化的过程中，磁感应强度和外加磁场强度成正比，直至最大，称此时的磁感应强度为最大磁感应强度Bm，若继续增加磁场强度，磁感应强度将在极小范围增加最终趋于稳定（达到磁饱和状态）。在退磁过程中，当外加磁场强度为0时，磁感应强度仍有一定的数值，称该数值为剩余磁感应强度Br，也就是剩磁。反向外加磁场迫使磁感应强度为0,称此点的磁感应强度为矫顽磁力Hc。其中磁滞回线较窄的磁性材料称为软磁材料，而磁滞回线较宽的磁性材料称为硬磁材料。软磁材料具有如下特点：高磁导率、对外加磁场的高度灵敏性、低矫顽力、高磁饱和强度、稳定的高频特性等。由于上述特点，软磁材料常用于电磁铁。电磁铁常用软磁材料参数：电工纯铁具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、机加工成形好等优点，但存在低电阻率和高频下高损的缺点；铁镍合金的磁导率高而且机加工性能较好，但成本较高（镍的价格高而且制作工艺难度大）；硅钢的导磁性在表中的材料中处于中等地位，因硅钢电阻率高，常在硅钢片上涂绝缘漆，然后叠加在一起制作铁芯；Fe-Al合金虽综合性能较好，但工艺性不好，多被用于特殊场合；Fe-Co-V合金饱和磁感应强度最大，但剩磁也大，而且价格昂贵，多使用于航空。本文电磁铁应用于车载直流12V激励源下，考虑各方面综合因素并参考电磁材料手册，选择DT4作为导磁体的材料、steel1010作为静铁芯与动铁芯材料。
云梯车出租, 云梯车租赁, 云梯车公司
电磁铁关键参数设计, 根据结构选型，选择动铁芯端面为平面且含静铁芯的螺管式电磁铁结构。螺管式电磁铁一般考虑两种电磁力：由漏磁通产生的螺管力、动铁芯和静铁芯之间的表面吸力。两种力根据线圈长度lk和动铁芯行程δ不同而变化。当动铁芯行程比线圈长度小得多时（δ=0.08lk～0.1lk）可以忽略螺管力的作用，认为全部电磁吸力都是由表面力产生。当动铁芯行程很大时，则可不考虑表面力的作用，将全部电磁吸力认为是由螺管力产生的。本文电磁铁初估动铁芯行程较小可以忽略螺管力的作用只考虑表面力的作用。一般电磁铁设计时候根据工作以及负载的要求确定各个工作气隙以及各气隙处稳定的电磁吸力，根据该电磁吸力确定电磁铁的相关关键参数。本文依据在最小工作气隙处（即动铁芯的最大工作行程）的电磁力大于负载力。结合上文对主阀芯的设计，同时考虑电感的作用，选用电磁力25N作为设计的预期的电磁力。由电磁吸力经验计算公式2-（8）同时考虑漏磁作用[21]，选择工作气隙处的磁感应强度为0.86T的点，可初步得到动静铁芯之间的磁力有效作用面积S=27πmm2，为了使电磁铁的动、静铁芯之间的磁化程度相同，通常令动、静铁芯之间正对部分的作用面积一致，故动铁芯半径Rx=5.2154mm，取整为5.2mm。将相关参数代入磁势方程2-（6），得NI=1161.305，取整得NI=1161.5将此作为安匝数的初始值。考虑加工等因素设计线圈骨架、导磁体和导套厚度分别为tg=2mm、td=2mm和t4=1.5mm则线圈窗口内径为r1=（Rx+2+1.5）mm，圆整后取9mm。由经验可知线圈内外径的比值一般取0.56～0.72，此处取为0.59。考虑线圈整体的散热效果，取导磁体包角γ（指导磁体侧面横截面所对应的的圆心角）为35°。电磁线圈的稳态电压方程2-（3）还可表示为：12T2c4rrUIRNId, 考虑电磁线圈各匝铜线之间的间隙，即填充系数，线圈匝数N的表示公式2-（1）又可表示为[21]：212kc(rr1)Nlfd，f表示填充系数，通常取值范围为0.4~0.6，此处取值为0.5。27根据电磁铁设计手册和相关的参考设计资料，实际电磁铁设计中还需要考虑电磁线圈的温升方程：T2ft21k()2()NIkfrrl2-(17)式中，θf表示线圈的温度，λ表示线圈的通电率，kt示线圈的散热系数。考虑电磁铁内部磁场强度的均匀分布、结构对称性以及加工方便的原则，结合式2-（2）~2-（17），经计算可得电磁铁的部分关键参数尺寸。
先分析电磁阀的工作环境和工作原理，然后从电磁阀整体结构入手，分别对先导式阀芯组件、电磁阀的密封结构、电磁阀的安全结构进行设计，最后后对电磁铁性能进行分析，并在性能分析的基础上确定电磁铁的材料和关键参数。
本文需要对所述电磁阀的特性进行深入研究，包括动态工作过程、电磁铁的电磁力、线圈电流和系统中背压建立的过程。目前常用的电磁阀特性仿真软件主要有两类：基于有限元的仿真分析以及基于MATLAB/Simulink建模仿真分析。有限元仿真分析（采用AnsysMaxwell）可以得到准确的求解电磁铁的动静态特性，但很难分析电磁阀的其它模块特别是气压差力模块。而基于MATLAB/Simulink建模分析却可以很好的计算电磁阀除电磁力外的其它模块。虽然通过有限元三维动态分析也可准确分析电磁铁的动态特性，但是有限元动态分析却存在以下缺点:占用很大的内存资源，对计算机要求高，一般三维有限元仿真需要占用多达几百G的内存；计算周期长。有限元三维静态分析虽然消耗内存小，计算周期短，但它不能分析电磁阀的动态特性。
云梯车出租, 云梯车租赁, 云梯车公司
