基于Matlab程序的电磁铁的设计与性能分析.pdf

《基于Matlab程序的电磁铁的设计与性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第4M机电产品开簋与纠薪V01．25．No．41111圭!星竺!生竺!垒!!竺!坐!!兰!竺!!竺!苎!!竺尘!型!型!!!!!堕：!!!!!文章编号：1002--6673(2012)04-108-02基于Matlab程序的电磁铁的设计与性能分析费凡．王月明(西南交通大学机械工程学院．四川成都610031)摘要：论文根据期望的电磁铁性能要求，首先确定了电磁体的设计步骤，然后利用MatIab程序进行分析计算，得出各项性能指标，并与期望的要求进行对照，找出不足之处，加以改善。关键词：电磁铁；线圈；M

2、adab中图分类号：1P317文献标识码：Adoi：10．39691j．issn．1002-6673．2012．04．043ElectromagnetDesignandAnalysisApplyingMatlabFEIFan，WANGgue-膨ing(SchoolofMechanicalEngineeringofSouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abstract：Inthispaper．firstaDcsi印Stepsiside

3、ntified,basedonexpectedfunction．Thenanalysistheelectromagnetu吐血瞎Matlabpro—gram．getnlefunctionofitandcomparewldlexpectedfunction．SoWeCallfindtheinadequacyandimproveit．Keywords：d“口olni鲁刖=t；coil；Mathb0引言‘电磁铁的结构多种多样．其在工业生产中有着广泛的应用．如电磁继电器、电磁超重机、磁悬浮列车等。电磁铁通过对磁

4、路进行快速线性激磁，在很短的时间内产生很大的作用力Ⅲ。该力在理论上确实与气隙长度的平方成反比。根据运用的场合不同，其工作制可以是连续的。也可以是间断性的。本文将以圆柱形电磁铁为例，来验证Matlab分析程序的可靠性。1电磁铁设训1】一般说来。电磁铁线圈就是要在气隙闭合时有一定的吸附力．在气默最大伸展空间时必须产生一个提升力。根据其运行特性可知，要产生吸附力必须满足铁磁材料已进入饱和状态的条件。因为。此时线圈电流已超出维持饱和时铁磁材料的磁动势所需之值，所以，此时吸附力已与线圈电流无关。另一方面。要产生提

5、升力，就必须满足其饱和度能达到可以忽略程度的要求。此时。其内部磁路的磁导基本上就是气隙的磁导。要产生吸附力，很大程度上取决于各铁磁磁路的横截面面积，而提升力决定了线圈最小磁动势的值。收稿日期：2012一014—24作者简介：费凡，山东德州人。硕士研究生。研究方向：城市轨道交通技术与装备。108电磁铁的结构各式各样。本文所要探讨的圆柱形电磁铁结构如图l所示，框架是固定的．活塞式铁芯与被驱动的机械负载相连。一个非磁性的薄护套为铁芯提供导向作用。这里忽略铁芯和护套间的摩擦。冈为护套产生的气隙不能产生推动铁芯的

6、力．所以护套要尽可能做的薄一些，以避免浪费过多的磁动势。另外在图中标示了十个位置，用来做磁通密度的计算。本文所要进行设计的圆柱形电磁铁的具体要求如下：吸附力F＆=1000N。气隙为0．6cm时的提升力Fd,=180N．活塞式铁芯的运动总行程为2．5cm．电磁铁外径dfs7．5cm，工作方式为问断式，占空比为20％．工作电压为50V直流电源，线圈匝数为2000匝．各部位的铁磁材料为铸钢。本文借鉴国外一种较为成熟的设计方法III来确定电磁铁各项参数。图l电磁铁结构示意围Hg．1SiruchIIted．阻呻m

7、ofthed钾灯mna畔‘·制造业信息化·1．1确定尺寸首先由式(1)确定一个基本面积Ab，再由基本面积来确定电磁个部位的尺寸。Ab=号争(1)DS式中：‰一空气的磁导率，其值为pto=1．257x104(H／m)；艮一气隙闭合时的吸附力；Br铸钢的饱和磁通密度．其值为1．9"1131。将数值带人，求得基本面积Ab=6．958x10-4m2．进而求得电磁铁各部位尺寸参数如下：也=2．977cm一3cm；db--6．5cm；也--3．6cm；dr=6．5em；L=3．8cm；‘=2Z。=7．6em；左端板

8、厚度1,--0．68em一0．7em：右端板厚度可取为左端板的2—3倍。这里取／：2era；薄护套的厚度可取为t棚．1cm。1．2确定激磁电流在忽略漏磁通的情况下．可由式(2)来确定。iP-[襄】皿满足提升力的激磁电流ip实际应用中可以将图l中的黑色阴影部分除去，以节约材料，只要在薄护套处能保留足够的支持面积即可。2．2磁通一电流曲线运行程序时。对应每个气隙值"It，会产生一组磁通一电流曲线，以此可以用来评价螺线管的饱和特性。如图3所示，本