电磁计算示例
给定数据：
功 率：7.5kw ； 额定电压：220V ； 额定转速：1500r/min ； 防护型式：防滴式； 励磁方式：并励； 运行方式：连续运行。 一、主要尺寸的选择 1．电枢直径a D 计算比 值
N N n p =1500
5.7=5?103-（kw ?min/r ） 查得D a =13.5~15.5cm ，根据直流电机标准电枢外径，取D a =13.8cm 。 2．极数2p
由D a =13.5~15.5cm ，查得2p=2或4，根据生产实践，取2p=4。 3．电磁负荷'A 、'δB 初选值
由D a =13.5~15.5cm 。初选'A =245A/cm 'δB =7800T 。 4．电枢计算长度δl
由D a =13.5~15.5cm 。选取计算极弧系数,65.0'=p α并初设,05.1N em P P =
()cm n P D A B l n em a p 55.1315005
.705.18
.132********.0101.6101.62
112'''11=??????=??=αδα 圆整cm l l a 5.13==δ。 5．极距τ ()cm p
D a
83.102
28
.132=??=
=
ππτ
6．校核比值λ 978.08
.135
.13===
a D l δλ λ值在允许范围内。 7．电枢周速
()秒米秒米/40~35/85.101060
1500
8.131060
22 =???=
?=
--ππN
a a n D v
二、槽数及绕组的基本参数 8．选择绕组型式
对电动机，96.0~85.0=E k
预计 ()V U k E N E a 202220918
.0=?== ()A E P I a em a 39202
105.705.13
=??== 因电枢电流小于600A ，故选用单波绕组，则1=a 。
9．槽数Z
由D a =13.5~15.5cm ，得,12~62=p
Z
所以得Z=24~48，取Z=27。 10．齿距校核 ()()cm cm Z
D t a
a 15605.127
8
.13 =?=
=
ππ
齿距过小，齿根容易损坏。 11．校核槽电流I s
()()A A t A I a s 1500393605.1245' =?==
12．预计导体总数
'a N
5451239
245
8.132'
'
=????=
?=
ππa I A D N a
a a
13．每槽导体数2.2027
545
''
===Z N N a s
取每槽导体数s N =20()偶数。每槽导体数取最近的偶数。 14．实际导体总数N a 5402720=?==Z N N s a
15．每槽每层并列的元件匝数u
考虑到单波绕组，应尽可能避免用假元件，取u=3。 16．元件匝数a W
3
1
332202=?==
u N W s a
17．换向器直径D K
由D a =13.5~15.5cm ，取D K =10cm 。 18．换向器片数K
81273=?==uZ K 19．换向器片距K t
()()cm cm K
D t K
K 03388.081
10
=?=
=
ππ
20．换向器片间平均电压Kav U
()V K pU U N Kav 1786.1081
220
222 =??==
21．校核换向器周速K v
()()秒米秒米/40~30/85.76000
1500
106000
=??=
=
ππN
K K n D v
22．绕组绕制条件 404121811或=±=±=P K y K ，取,40=k y
7,672
2272==±?=±=s s s s y P Z y 取或εε。
21371=?==u y y s
19214012=-=-=y y y K
23．校核绕组对称条件 ()()()整数整数整数2,81,27===a p
a K a Z 。 24．实际线负荷A
()cm A D a I N A a a a /2438
.131239
5402=????==
ππ
25．支路电流a i
()A a I i a a 5.191
2392=?==
26．预计电枢电密'
a J
由D a =13.5~15.5cm ，取()2'
//1800mm A cm A AJ a
?=
()()2
''/41.7243
1800mm A A AJ J
a
a
===
27．预计导线截面'
Cua A
()
2
'
'
63.241
.75.19mm J i A a a Cua ===
选用高强度聚脂漆包圆铜线1-QZ ，查表得
()mm d d c 4
.1~23
.1~2ΦΦ=
()
2654.2mm A Cua =其中，c d 为裸铜线直径，d 为绝缘铜线直径。
实际电枢电流
()
2/35.7654
.25
.19mm A A i J Cua a a ===
实际热负荷
()()()2//178535.7243mm A cm A AJ a ?=?=
三、槽形及电枢绕组 28．槽形选择
cm cm D a 208.13 =，故选用梨形槽。
29．预计齿部磁密'
ta B
取'
ta B =18750T 。
30．齿宽t b
()cm B k t B b ta Fea a t 718.018750
93.0605
.17800'
=??==
δ 31．槽口宽度0b
取0b =0.3cm 。 32．槽口高度0h
取0h =0.05cm 。 33．槽口梯形部分高度2h
取出2h =0.2cm 。 34．槽高s h
由D a =13.5~15.5cm ，选取s h =2.225cm 。 35．槽底半圆的半径2r
()()()cm Z b h D Z
r t
s a 205.0212718
.0255.228.1327
1222=?
?? ?
?--?-=??
? ??---=ππ
ππ
36．槽口梯形部分宽度1s b
()
()
()
cm b Z
h h D b t a s 83.0718.027
2.0205.028.1322201=-?-?-=
---=
ππ
37．齿平行部分高度1h
()()()cm r h h h h s 8.1205.02.005.0255.22201=++-=++-=
38．槽净面积s A
()()()()
()
()()
211122222
2222221.80.20.1520.0350.4150.20520.0350.2050.03520.4150.2050.035
2
0.9822s s s K i i i i
b b A h h h r r r cm πδδδδπ
????
=+--+-+--+ ? ?????
=+--??+-?+
--+?=
式中 i δ—槽绝缘一侧的厚度，查表得035.0=i δcm K h —槽楔高度，查表取K h =0.15cm 39．导线所占面积ΦA
()
22222784.0104.120210cm d CN A s =???=?=--Φ
40．槽满率sf k
797.09822
.0784
.0===
Φs sf A A k ，在（0.75~0.8）范围之内。
41．预计满载每极磁通'N Φ
()Wb n pN a E N a a N
68
8'
10747.01500
5402101202601060?=?????==Φ
42．预计电枢轭高'ja h
()cm B l k h ja Fe Fea N ja
83.212500
25.1393.010747.026
'''=????=?Φ=
式中 'ja B —电枢轭部磁密初选值，取'ja B =12500T 。 43．电枢内径ia D
()cm h h D D ja s a ia 53.438.22255.228.1322'=?-?-=--=
取ia D =4.5 cm 。 44．实际电枢轭高ja h
()()()cm D h D h ia s a ja 395.25.4255.228.132
1221
=-?-=--=
45．电枢轭有效高jay h
()cm r h D D h s ia a jay 463.2205.03
1
255.225.48.133122=?+--=+--=
46．绕组平均半匝长aav l
()cm l l a aav 42.255.1383.101.11.1=+?=+=τ
47．电枢绕组的导线总长Cua L
cm l N L aav a Cua 1375042.25540=?==
48．电枢绕组铜重Cua G
()kg A L G Cua Cua Cua 25.310654.2137509.8109.855=???=?=--
49．电枢绕组电阻c a R 075
()
()
()Ω=????=
??=
--282.01017.212654.2137501017.2242
42
750a A L R Cua Cua c a
四、电刷及换向器长度 50．电刷尺寸b b l b ?
为了保证良好的换向，采用电化石墨电刷DS-72。
()cm mwt b K b 388.0388.01'=?=
由电刷宽度选取电刷尺寸为：mm l b b b 5.1210?=?。 51．每杆电刷数b N
08.25.725.11239
'
'=???==
b
b b a b J l pb I N 取2=b N
式中 'b J —电刷电密初选值，取'b J =7.5A/cm 2。 实际电刷电密
()
2
/8.725
.112239cm A l pb N I J b b b a b =???==
52．换向器长度K l
()()()()cm l N l b b k 55.15.025.125.2~0.15.0=++=++=
五、主磁极及机座尺寸 53．主磁极气隙δ
采取偏心气隙，cm 08.0m in =δ，cm 4.0m ax =δ，
()cm 16.04.025.008.075.025.075.0m ax m in =?+?=+=δδδ 54．主磁极极弧长p b
()cm b p p 05.783.1065.0''=?==τα ()cm b b p p 05.7'==
55．主磁极长度m l
()cm l l m 5.13==δ
56．主磁极高度初选值'
m h
()()()cm D h a m 6.7~2.68.1355.0~45.055.0~45.0'
=?==
取cm D ij 5.27=。 57．机座内径ij D
()()cm
h D D m a ij 16.29~36.266.7~2.62008.028.1322m in =?+?+=++=δ 取cm D ij 5.27= 58．主磁极实际高度m h
()()cm D D h a ij m 77.608.028.135.272
1221
m in =?--=--=
δ 59．机座长度i l
()()()cm l l i 7.29~6.215.132.2~6.12.2~6.1=?==δ
取i l =22.3cm 。 60．预计主磁极磁通'm Φ
()Wb N m 66''10896.010747.02.1?=??=Φ=Φσ
其中σ—主磁极漏磁通系数，取2.1=σ。 61．机座轭厚j h
()cm B l h j j m j 61.112500
3.22210896.026
'
'=???=Φ= 取j h =1.6cm 。
式中 'j B —机座磁轭初选磁密，取'j B =12500T 。 62．极身面积m A
()
26
''3.561590010896.0cm B A m
m m =?=Φ=
式中 'm B —磁极极身初选磁密，取'
m B =15900T 。
63．主磁极极身宽m b
()cm l k A b m Fem m m 4.45
.1395.03
.56=?==
64．机座外径j D
()cm h D D j ij j 7.306.125.272=?+=+=
六、换向器及换向极绕组 65．节距缩短的相应换向片数K ε
4
321228121=-?=-=
y p K K ε 66．中性区域宽度n b
()cm b b p n 78.305.783.10=-=-=τ
67．换向器区域宽度K b
()cm t p a b D D b K K b K
a K 12.3388.04321
31108.13=??
????????
??+-+?=?????
????? ??+-+=
ευ
68．换向器区域和中性区域宽度比
%75%5.82%10078
.312
.3%100 =?=?n K b b 对于采用偏心气隙的小型电机仍可用。 69．换向极气隙K δ
()()()cm K 352.0~24.016.02.2~5.12.2~5.1=?==δδ 取K δ=0.2cm 。 70．换向极气隙系数K k δ
045.13
.02.053
.0605.1605
.152
2
=+?-
=
+-
=
b b t t k K a a
K δδ 71．换向器极靴宽度pK b
()()()cm b b K pK 5.2~87.112.38.0~6.08.0~6.0=?==
取pK b =2cm 。
72．换向极极身宽度()cm b b pK mK 2==
73．换向极极靴长度pK l
取pK l =12.5cm 。 74．换向极极身长度mK l
取mK l =11cm 。 75．漏磁导系数 （1）槽漏比磁导s λ
()()
49.11.43.831823.832235.032221110200=+?++?+=++++=
d b h b b h b h s s s λ （2）齿端比磁导t λ
435.12
.0045.12
15
.015
.0=?==K
K pK t k b δλδ
（3）端部比磁导E λ
662.05
.1383
.101.175.01.175
.0=?==δτλl E 76．电刷覆盖的换向片数β及计算值i β
58.2388
.01
===
K b t b β 87.2211388.008.011=???
??-+-=???? ?
?++-=
p a t b K i b j ββ 式中 i β—换向片间云母片的厚度，取i β=0.08cm 。 77．互感短矩系数βk
由8.7,,=ββευβk k k j 的关系查得与 78．平均漏磁导系数ξ
()()84
.5662.0435.149.187.228.14.024.0=??
?
?
??++??=???
?
??
?
?++=πλλλβπξβE t s j k
79．电抗电动势r ε
()V Al W a a 385.11084.55.1324385.103
13210266r =??????=?=--ξυεδ
80．换向器极数K p 2
422==p p K
81．无换向极时气隙磁通密度aq B
()T A B P aq 86865
.01243
25.1125
.1=-=-=α 82．换向极气隙磁密K B δ
()
6
6
10213.513.512.5
10.75
243 5.84868101
12.512.5
22310.8512.5 2.58
3
1756pK b
K
aq pK pK a a pK l l l a U B A B l l pW v l T δδδξβ-?=++?-?=??+?+??????=
其中取V U b 75.0=?。 83．换向器每极磁动势K F
()
21.10.824813
12241.10.81756 1.0450.21540223 2.5839151034181
K K K K K k a a a K p
F B k a N pW I aK δδξδβ??- ? ?
=?+- ?
???
-
??
?=?????+-?????= ?????安匝 84．换向极绕组每极匝数K W
()匝7.38139
1510
==
K
a K K a I F W
取匝39=K W ，其中1=K a 。
85．估算换向极绕组导线截面()
2'
'
8.111
3.339
mm a J
I A E
ALK
a ALK
=?=
= 式中，'ALK J —换向极绕组导线电密初选值，取'ALK J ＝3.3A ／cm 2。
查表选用ＱＺＢ聚酯漆包铝扁线，03
.623.29
.51.2;??=
??A Al Alc Alc b a b a mm ，实际导线
面
2
9.11mm A AlK =,实际换向极绕
组
电
密
2/28.31
9.1139
mm A a A I J K AlK a AlK =?==
,采取每层匝数为8，每极层数为
5。
86．换向极绕组高度WK h
()cm h WK 044.522.08603.022.0=+?=+?=每层匝数绝缘导线高
87．换向器绕组宽度WK b
()
0.025
0.2235 1.080.025 1.23WK b cm α=??+=??+= 每极
其中取=α 1.08。 88．换向极绕组平均匝长Kav l
()()cm
R b l b l WK mK mK Kav 41.315.072.123.12.1112272.12.12=?-?+++?=-+++=ππ 89．换向极绕组电阻C K R 075
Ω=?????=???=
--143.01046.31
9.11223941.311046.3242
4
2750.K ALK K K Kav C K a A P W l R
90．换向极绕组铝重ALK G
()
kg p W l G K K Kav ALK 58.1107.29.11223941.31107.2255=??????=??=--
七、磁路计算
91．电枢电路总电阻R ∑
()Ω=+=+=∑425.0143.0282.0007575C K c a R R R
92．满载时额定电动势N E
()V R I U E a N N 4.2012425.0392202=-?-=-∑-=
与前估算值相差不大于a E 0.5%。 93．满载时每极磁通N Φ
()Wb n pN a E N a N N 68
810745.01500
54021014.201601060?=?????=?=Φ
94．实际气隙磁通密度δB
()T l b B p N 78305.1305.710745.06
'=??=Φ=δ
δ
95．气隙系数δk
054.13
.016.053
.0605.1605
.152
2
0=+?-
=
+-
=
b b t t k a a
δδ 96．每极气隙磁动势δF
()A k B F 1056054.116.078308.08.0=???==δδδδ
97．齿中视在磁密'
ta B
()T b k t B B t Fea a ta 18820718
.093.0605
.17830'
=??==
δ 98．齿部校正系数t k
93.0718
.093.0205.0283.0221=?+=+=t Fea s t b k r b k 由此查得cm A H ta /5.148=，T B ta 18650=。 99．齿部磁路计算长度ta L
()()()cm r h h L ta 07.2205.02.03
28.132
221=++=++
= 100．每极齿部磁动势ta F
()A H L F ta ta ta 3085.14807.2=?==
101．电枢轭部磁通密度ja B
()T l h k B a jay Fea N ja 120005
.13463.293.0210745.026
=????=Φ=
查表得cm A H ja /08.6=。 102．电枢轭部磁路长度ja L
()()()cm h h D
p
L ja s a
ja 7.2395.2255.228.132
424=-?-??=
--=
π
π
103．每极电枢轭部磁动势ja F
()A H L F ja ja ja 4.1608.67.2=?==
104．主磁极磁通m Φ
()Wb N m 6610894.010745.02.1?=??=Φ=Φσ
105．主极铁心磁通密度m B
()T l b k B m m Fem m m 158005
.134.495.010894.06
=???=Φ=
查得II —2DT —1低炭钢片，cm A H m /8.17=。 106．每极主极磁动势m F
()A H h F m m m 5.1208.1777.6=?==
107．机座轭部磁密j B
()T l h B j j m j 125003
.226.1210894.026
=???=Φ=
查表得cm A H j /3.14=。 108．机座轭部磁路长度j L
()()
()cm p
h D L j j j 42.112
46.17.304=?-?=
-=
ππ
109．机座轭每极磁动势j F
()A H L F j j j 1633.1442.11=?==
110．每极总的磁动势F ∑
()A F F F F F F j m ja ta 16641635.1204.163081056=++++=++++=∑δ
111．稳定系数y k
59.1243
05.75.0308
10565.0'
0=??+=+=
A b F F k ta y δ y k 一般在0.95~1.25之内，今y k 1.25, 表示比较稳定。
八、空载特性及转速调节器整率
113．交轴电枢反应每极磁动势A b p
'
5.0 ()A A b p 85624305.75.05.0'
=??=
114．交轴电枢反应每极去磁动势aqd F
由作图法得()A F aqd 203= 115．满载时所需的并励磁动势f F
()A F F F aqd f 186********=+=+∑=
116．空载磁通0Φ
对应于A F j 1867=，由空载特性曲线查得Wb 6010773.0?=Φ。 117．空载转速0n
()min /5.158210
773.054021022016010606
8080r pN aU n a N ??????=Φ?= 118．转速调整率n ?
%15%5.51500
1500
5.15820 =-=-=
?N N n n n n 九、并励绕组
119．预计并励磁机绕组平均匝长'fav l
()()()cm b l l m m fav 8.452.14.45.134.22.14.2'=++=++=
120．预计并励磁机绕组导线截面'
Alf A
()
2
4''565.0220
05.11046.318678.45222mm U k F Pl A
N
f
f f fav Alf
=??????==
-ρ
式中，f k —励磁余量，取f k =1.05。
选用QZL —1聚酯漆包铝线，按表I-I 及表I-3查得：
cm d d c 855
.083.0=，2541.0mm A Alf =。
121．预计并励电流'fN I
()A J A I Alf Alf fN 7.114.3541.0'
'=?==
式中，'f J —并励绕组电密初选值，取2'
/14.3mm A J Alf
=。 122．每极匝数f W 、并励电流Alf fN J I 和并励绕组电密
()()()
2
'/14.3541
.07
.17.111001867
11007
.11867
mm A A I J A W F I I F W Alf
fN Alf f f fN fN f f ==
=
==
=
===匝
123．并励线圈的排列
共20层，每层绕55匝。 124．并励线圈尺寸
（1） 内尺寸
()()
cm b b cm l a m m 56.04.46.01.146.05.136.0=+=+==+=+=
（2） 外尺寸
()()()
()()(()()()
cm b B cm
A cm H 47.8505.01200855.0205.0257.171.1405.01200855.0205.0292.422.0550855.022.0=++???=++???==++???=++???==+?=+?=ααα层数绝缘导线直径层数绝缘导线直径每极匝数绝缘导线直径 （3）线圈厚度Wf b
()cm b Wf 71.11200855.0=??=??=α层数绝缘导线直径
125．并励绕组实际平均匝长fav l
()()()
cm R b l b l Wf m m fav 7.425.072.171.12.15.134.4272.12.12=?-?+++=-+++=ππ 126．并励绕组导线总长f L
()cm p W l L f fav f 51088.12211007.422?=???=?=
127．并励绕组铝重Alf G
()kg A L G Alf f Alf 74.2107.2541.01088.1107.2555=????=??=--
128．并励绕组电阻c f R 075
()Ω=?????==
-120541
.07.421046.311002224750Alf
fav
f f c f A l pW R ρ
129．最大励磁电流max f I
()A R U I c f N f 835.1120
220
075max ===
130．励磁余量f k
08.17
.1835
.1max ==
=
fN
f f I I k 十、损耗与效率 131．电枢绕组铜耗Cua P
()W R I P c a a Cua 429282.0392752
0=?==
132．换向极绕组铝耗AlK P
()W R I P c K a AlK 5.217143.03927520=?==
133．电刷接触电损耗b P
()W I U P a b b 78392=?=?=
134．励磁电路损耗Alf P
()W I U P fN N Alf 3747.1220=?==
135．总的电损耗Cu P
()W P P P P P Alf b AlK Cua Cu 5.1098374785.217429=+++=+++=
136．电枢铁心交变磁化频率f
()Hz pn f N 5060
1500
260=?==
137．电枢轭部重量Feja G
()()()
327.81013.82 2.255 2.39513.5 2.3950.93 5.07Feja Fe a s ja a ja Fea
G D h h l h k kg γππ-=--=?-?-???=
138．电枢齿部重量Feta G
()
kg k l h Zb G Fea a s t Fe Feta 27.493.05.13255.2718.027108.73=??????==-γ 139．铁耗Fe P
（1）查表得kg W p D /1.250/1023=硅钢片的铁耗系数。 （2）铁耗系数
()kg W B f p p ta Feta
/31.7100001865050501.210000502
3
.123.150/10=??
?
????
?
?
???=??? ????? ??=
()kg W B f p p ja Feja
/02.3100001200050501.210000502
3
.12
3
.150/10=??
?
?????? ???=???
? ?
??
?
?
??=
（3）铁耗
()
()()
W P P P W G p k P W G p k P Feja Feta Fe Feja Feja ja Feja Feta Feta ta Feta 7.1192.325.872.3207.502.31.25.8727.431.78.2=+=+==??===??== 140．机械损耗fW P
（1）风磨损耗fbr fv P P +
由D a =13.5~15.5厘米，fbr fv P P +=64()W （2）电刷摩擦损耗fb P
()
W p N l b A F k P K b b b k b b fb fb 4.3185.722225.114.024.081.9=??????===υυ
其中，4.0204.02.081.981.9=??=b fb F k 。 （3）机械损耗fw P
()W P P P P fb fbr fv fw 4.954.3164=+=++=
141．附加损耗ad P
()()()W I I U I U P fN a N N N ad 6.897.13922001.001.001.0=+??=+==
142．总损耗P ∑
()W P P P P P ad fw Fe Cu 2.14036.894.957.1195.1098=+++=+++=∑
143．效率η
%3.847
.402202
.14037.40220=?-?=∑-=
N N N N I U P I U η
电磁铁的设计计算 1原始数据 YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数 额定工作电压UH=24V 额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据 测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω 4 设计程序 根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能 4.1 确定衔铁直径dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数 K = F／δ7.5／0.1=27 (1) 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式 根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯 当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式 F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米) 可以求得衔铁直径为 dc= 5800×F Bp = 5800×7.510000 =1.59cm=15.9mm 取dc=16 mm 4.2 确定外壳内径D2 在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度 bk= D2?dc 2 ?Δ(4) 式中bk -----线圈厚度毫米 Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米 bk= 28.16?16 2 ?1.7 =4.38毫米 今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度 线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度
第一章常用低压电器 电器：电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。 根据外界的信号和要求，自动或手动接通或断开电路，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电路对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节用的电气设备。 定义：一种能控制电能的器件。 第一节电磁式低压电器的结构和工作原理 ●低压电器：用于交流1200V、直流1500V以下电路的器件 ●高压电器：用于交流1200V、直流1500V以上电路的电器。 电力传动系统的组成： 1）主电路：由电动机、（接通、分断、控制电动机）接触器主触点等电器元件所组成。 特点：电流大 2）控制电路：由接触器线圈、继电器等电器元件组成。 特点：电流小 ●任务：按给定的指令，依照自动控制系统的规律和具体的工艺要求对主电路进行控制。 一、低压电器的分类 1、按使用的系统 1）低压配电电器 用于低压供电系统。电路出现故障（过载、短路、欠压、失压、断相、漏电等）起保护作用，断开故障电路。（动动稳定性、热稳定性） 例如：低压断路器、熔断器、刀开关和转换开关等。 2）低压控制电器 用于电力传动控制系统。能分断过载电流，但不能分断短路电流。（通断能力、操
作频率、电气和机械寿命等） 例如：接触器、继电器、控制器及主令电器等。 2、按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器 3、按工作原理 1）电磁式电器：电磁机构控制电器动作 2）非电量控制电器：非电磁式控制电器动作 ◆电磁式电器由感测和执行两部分组成。 感测部分（电磁机构）：接受外界输入的信号，使执行部分动作，实现控制的目的。 执行部分：触点系统。 二、电磁机构 电磁机构：通过电磁感应原理将电能转化成机械能。 电磁机构输入的电信号：电压、电流 1、电磁机构的结构形式 电磁机构组成：线圈、铁心(亦称静铁心)和衔铁(亦称动铁心)， 1）E形电磁铁：多用于交流电磁系统。 2）螺管式电磁铁：多用作索引电磁机构和自动开关的操作电磁机构，少数过电流继电器也采用。 3）拍合式电磁铁：用于直流继电器和直流接触器，也用于交流继电器。
凸极同步发电机电磁计算程序 额定数据和主要尺寸 1．额定电压 U N V 600= 2．额定转速 n N 1500/m in r = 3．额定频率 ?HZ 50= 4．额定功率因数 cos ?=0.8 5．额定电流 80N I A = 6．相数 m=3 7．确定功率: 600800.8 1.173.16P k w = ???= 8．根据功率取对应T2X-250L 电机，额定功率75N P k w = 9．效率 91.4% η = 10．极数 2p 120120504 1500 N f n ?== = 11．计算功率： ' 1.0875 101.25c o s 0.8 E N K P P k w ? ?= = = 式中 1.08 E K =（对于同步发电机取值） 12．极弧系数：极弧长度(0.630.72)p b τ =～
取'p α= 0.67 p b τ = 13．气隙磁密 (0.7 1.07B T δ=～ 取0.8B T δ = 14．取线负荷 280/280/ A K A m A c m == 15．电机的计算体积 3 ' 2 '16.110 il p B d p N P D le f K K A B n δ α ? ???= ? ?? 3 3 3 3 6.110101.2510 0.67 1.110.92280000.81500 27.110 m -???= ?????=? 16．主要尺寸比：0.6 2.5 λ =～ 17．定子铁心内径取值范围 il D = 0.23990.3860m = =～ 18．定子铁心铁外径： ()111.42 1.420.23990.3407i D D m ===～0.3860～0.5481 按标准选取1 430D m m = 则定子内径： 11430302.823001.42 1.42 i D D c m m m = =≈≈ 19．定子铁心有效长度： 2 3 122 1 27.110 0.30113000.3 i i D lef l lef m m m D -??≈= = ≈≈ 20．定子铁心净长度： ()3000.92276F et F et k k F et l K l n b K l m m =-= ?=?= 式中F e t K =0.92(对0.5mm 厚硅钢片) 在对发电机的计算中,k k n b 不计入F e t l 中
电磁铁电磁力计算方法 欧阳光明（2021.03.07） 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势
2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL =∑ 其中： 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ=≈?∑ 其中： 而000= B H μ 其中： 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+
3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中： 又因为2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 所以：2262600000110[]1028(21)S d U F B S D D μμρδ =?=?+ 其中： -70μπ-?导磁率，410亨/米; 20S mm -气隙面积（）; -d 漆包线直径)(mm ; U -电压（V ） ; 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率; -2D 绕线外径)(mm ; -1D 绕线内径)(mm ; mm δ-气隙长度（）即行程;
电磁铁电磁力计算方法 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 2 22322121(21)=222(21)10()4D D D D L D D l DN N d L D D m d ππππ-++-==-=?绕
根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率 2S mm -漆包线的截面积（） 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势 23102(21) d U IN D D ρ=?+ 2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL = ∑ 其中： H -磁场强度（A/m) L m -该段磁介质的长度（） 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能
很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ= ≈?∑ 其中： 0H -气隙处磁场强度（A/m) mm δ-气隙长度（）即行程 而0 00=B H μ 其中： 0B -气隙中的磁感应强度（特斯拉) -70μπ-?导磁率，410亨/米 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中：
电磁铁电磁力计算方法 令狐文艳 1磁动势计算（又叫安匝数）IN E = 匝数2 2)12(212d D D L d L d D D N -=-= 其中： -L 绕线宽度)(mm -2D 绕线外径)(mm -1D 绕线内径)(mm -d 漆包线直径)(mm 绕线长度 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势
2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL = ∑ 其中： 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ= ≈?∑ 其中： 而000= B H μ 其中： 所以：30 00=10B IN H δδμ-≈?? 又因为23102(21) d U IN D D ρ=?+ 故：2600102(21)d U B D D μρδ=?+
3电磁力的计算 根据26000 1102F B S μ=? 其中： 又因为2600102(21)d U B D D μρδ=?+ 所以：2262600000110[]1028(21)S d U F B S D D μμρδ =?=?+ 其中： -70μπ-?导磁率，410亨/米; 20S mm -气隙面积（）; -d 漆包线直径)(mm ; U -电压（V ） ; 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率; -2D 绕线外径)(mm ; -1D 绕线内径)(mm ; mm δ-气隙长度（）即行程;
我将有关电磁铁吸力的计算方法稍作整理，如下： 1、凡线圈通以直流电的电磁铁都称之为直流电磁铁。通常，直流电磁铁的衔铁和铁心均由软钢和工程纯铁制成。当电磁线圈接上电源时，线圈中就有了激磁电流，使电磁铁回路中产生密集的磁通。该磁通作用于衔铁，使衔铁受到电磁吸力的作用产生运动。 从实践中发现，在同样大小的气隙δ下，铁心的激磁安匝ＩＷ越大，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大；或者说，在同样大小的激磁安匝ＩＷ下，气隙δ越小，作用于衔铁的电磁吸力Ｆx就越大。通过理论分析可知，电磁吸力Ｆx与ＩＷ和δ之间的关系可用下式来表达： Ｆx＝5.1×I2×（dL/dδ）(其中L—线圈的电感) （1～1） 在电磁铁未饱和的情况下,可以近似地认为线圈电感L=W2Gδ(式中Gδ—气隙的磁导)。 于是式（1～1）又可写为Fx=5.1×(IW)2×d Gδ/dδ（1～3）这就是说，作用于衔铁的电磁吸力Fx是和电磁线圈激磁安匝数IW的平方以及气隙磁 导随气隙大小而改变的变化率d Gδ/dδ成正比。 气隙磁导Gδ的大小是随磁极的形状和气隙的大小而改变的。如果气隙中的磁通Φδ为均匀分布，则气隙磁导可以表示为： Gδ=μ0×（KS/δ）（亨）（1～4） 式中：μ0—空气的磁导率，=1.25×10-8(亨/厘米)； S－决定磁导和电磁吸力的衔铁面面积（厘米2）； δ—气隙长度，即磁极间的距离（厘米）； K—考虑到磁通能从磁极边缘扩张通过气隙的一个系数，它大于1，而且δ值越大，K值也就越大。 可以推导出：d Gδ/dδ=－μ0×（S/δ2） 于是有：F x=－5.1×｛μ0 (IW)2S/δ｝ 式中的负号表示随着气隙δ的减小，电磁吸力Fx随之增大，若不考虑磁极边缘存在的扩散磁通的影响（K≈1），则气隙磁感强度为： B=Φ/S=｛（IW）Gδ｝/S=｛（IW）μ0S｝/Sδ=（IWμ0）/δ 所以电磁吸力的公式还可写为：F x=5.1B2S/μ0
各种计算电磁学方法比较和仿真软件 各种计算电磁学方法比较和仿真软件微波EDA 仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，在介绍微波EDA 软件之前先简要的介绍一下微波电磁场理论的数值算法。所有的数值算法都是建立在Maxwell 方程组之上的，了解Maxwell 方程是学习电磁场数值算法的基础。计算电磁学中有众多不同的算法，如时域有限差分法（FDTD ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FE）、矩量法（MoM ）、边界元法（BEM ）、谱域法（SM）、传输线法（TLM ）、模式匹配法（MM ）、横向谐振法（TRM ）、线方法（ML ）和解析法等等。在频域，数值算法有：有限元法（ FEM -- Finite Element Method）、矩量法（MoM -- Method of Moments ），差分法（ FDM -- Finite Difference Methods ），边界元法（ BEM --Boundary Element Method ），和传输线法 （ TLM -Transmission-Line-matrix Method ）。在时域，数值算法有：时域有限差分法（ FDTD - Finite Difference Time Domain ），和有限积分法（ FIT - Finite Integration Technology ）。这些方法中有解析法、半解析法和数值方法。数值方法中又分零阶、一阶、二阶和高阶方法。依照解析程度由低到高排列，依次是：时域有限差分法（FDTD ）、传输线法（TLM ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FEM ）、矩量法（MoM ）、线方法（ML ）、边界元法（BEM ）、谱域法（SM ）、模式匹配法
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电磁铁电磁力计算方法1磁动势计算（又叫安匝数）IN E= 匝数 2 2 )1 2 ( 2 1 2 d D D L d L d D D N - = - = 其中： - L绕线宽度) (mm - 2 D绕线外径) (mm - 1 D绕线内径) (mm - d漆包线直径) (mm 绕线长度
2 22322121(21)=222(21)10()4D D D D L D D l DN N d L D D m d ππππ-++-==-=?绕 根据电阻公式 222223324(21)(21)41010()d 4L D D l L D D d R d S πρρρπ----==?=?Ω绕其中： 20.0178./mm m ρ-Ω铜的电阻率 2S mm -漆包线的截面积（） 根据4322224 10(21)(21)d U U Ud I L D D R L D D ρρ===?-- 故磁动势
23102(21) d U IN D D ρ=?+ 2磁感应强度计算（磁动势在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势） 即：()IN HL =∑ 其中： H -磁场强度（A/m) L m -该段磁介质的长度（） 一般情况下，电磁阀除气隙处外，其余部分均采用导磁性能很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处， 即0()IN HL H δ=≈?∑ 其中： 0H -气隙处磁场强度（A/m) mm δ-气隙长度（）即行程 而0 00=B H μ 其中：
11KW 变频起动永磁同步电动机电磁设计程序 及电磁仿真 1永磁同步电动机电磁设计程序 1.1额定数据和技术要求 除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm(厘米)、面积以cm 2(平方厘米)、电压以V （伏）、电流以A （安）、功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以Ω（欧姆）、磁通以Wb(韦伯)、磁密以T(特斯拉)、磁场强度以A/cm(安培/厘米)、转矩以N （牛顿）为单位。 1额定功率kw P n 11= 2相数 31=m 3额定线电压V U N 3801= 额定相电压Y 接法V U U N N 39.2193/1== 4额定频率50f HZ = 5电动机的极对数P =2 6额定效率87.0, =N η 7额定功率因数78.0cos , =N ? 8失步转矩倍数2.2* =poN T 9起动转矩倍数2.2* =stN T 10起动电流倍数2.2* =stN I 11额定相电流62.2478.087.039.21931011cos 105 , ,15=????=?=A U m P I N N N N N ?η 12额定转速1000=N n r/min 13额定转矩m N n P T N N N .039.1051000 11 55.91055.93=?=?=
14绝缘等级:B 级 15绕组形式:双层叠绕Y 接法 1.2主要尺寸 16铁心材料DW540-50硅钢片 17转子磁路结构形式:表贴式 18气隙长度cm 07.0=δ 19定子外径cm D 261= 20定子内径cm D i 181= 21转子外径86.17)07.0218(212=?-=-=cm D D i δ 22转子内径cm D i 62= 23定,转子铁心长度cm l l 1521== 24铁心计算长度cm l l a 152== 铁心有效长度cm cm l l a ef 14.15)07.0215(2=?+=+=δ 25定子槽数136Q = 26定子每极每相槽数332/362/11??==p m Q q =2 27极距cm P D i p 728.932/1814.32/1=??==πτ 28定子槽形:梨形槽 定子槽尺寸 cm h cm r cm b cm b cm h 72.153.078.038.008.002110101===== 29定子齿距cm Q D t i 5708.136 181 1 1== = π π
5050、、电磁铁吸力的计算电磁铁吸力的计算 吴义声 电磁铁在工业生产中有着广泛的应用，大的如电磁铁起重机，小的如电气控制箱中的继电器，都要用到电磁铁。电磁铁吸力的大小，是电磁铁应用中必须考虑一个问题。 下面分别计算直流电磁铁和交流电磁铁对衔的吸力。 一、直流电磁铁的吸力 如图50-1所示，当面积为A 的扁平衔铁C ，受电磁铁的吸引力F 而移动距离dx 时，力F 作功为 Fdx dW = 与此同时，空气隙处的体积减小了dV Adx dV = 设空气隙内的磁感应强度为B 0，那么，空气隙中的磁场能量密度m w 是 2 021μB w m = 对于直流电磁铁而言，在衔铁被吸引的过程中，B 0保持不变，即铁心与衔铁之间空气隙的磁通密度保持不变。由于当衔铁C 移动距离dx 时，对衔铁C 作功dW ，从而使空气隙的体积减小了dV ，于是空气隙处的磁场能量减少了dEm ，即 图50-1
Adx B dV B dV w dEm m 0 2 00202121μμ=== 根据能量守恒，减少的磁场能量转变成衔铁的机械能，即 Adx B Fdx 0 2 021μ= 则电磁铁的吸引力为 A B F 0 2 021μ= （1） 用式（1）计算电磁铁吸引力时，还需注意，此式是在假定磁极端面附近磁通密度均匀分布（即B 0=C ）的条件下得到的，因此，只适用于计算空气隙长度δ较小时的情况（如衔铁在吸合位置或接近吸合位置）。另外，还要指出，如使用的是蹄形电磁铁，而且空气隙处的B 0的数值又相同，则电磁铁产生的吸引力应当是式（1）所得数值的两倍。 二、交流电磁铁的吸力 若电磁铁线圈中通以交流电，它所激发的磁场是交变磁场，这时，在交流电磁铁中，磁感应强度是随时间变化的。由式（1）可知，对衔铁的吸力也是随时间而变化的。设空气隙中的磁感应中度为 B 0=B m sin ωt 式中，B m 为空气隙处的磁感应强度的最大值。由式（1）可得交流电磁铁的吸引力为 t A B F m ωμ20 2 sin 21= 令Fm A B F m m ,210 2μ=是吸引力F 的最大值，则 F=F m sin 2ωt 那么，在一个周期T 内，交流电磁铁的吸引力的平均值为 tdt F T Fdt T F T T m ω∫∫==00 2sin 11 A B F m m 0 2 4121μ== （2）
电磁铁参数计算方式 (2012-02-17 11:00:53) 标签： 文化 为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁、推拉式电磁铁、直动式电磁铁、圆管式电磁铁等能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1、螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电； 2、通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示： 除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3、线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4、随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也就变小。一般产品样本或目录上所列的线圈数据和特性数据，均以环境温度20℃时为依据，线圈温度和线圈电阻，安培匝数之间的关系如表1所示。 线圈温度（℃）-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 电阻系数0.764 0.843 0.921 1 1.079 1.157 1.236 1.314 1.393 安培匝数比 1.309 1.186 1.086 1 0.927 0.864 0.809 0.761 0.718 线圈温升是按电器温升检 测试验标准检测并以下式计算 确定式中： 100% 50% 25% 10%
电磁仿真软件心得标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
——简单有效，如果问题的外部轮廓较为复杂 或者椭球2 轴差距太大，以采用相似形边界或圆柱边界，对于辐射问题，如果估计问题的增 益较低（比如2db），那么边界宜采用球形，此时为了得到结果准确也只好牺牲时间了；另 在hfss 8 中提供了一种新的吸收边界——pml 边界条件，对于这种边界，笔者并不是很满意， 尽管其有效距离为八分之一个中心波长——是老边界的一半，可以减少计算量，然而这种边 界由程序自己生成，为一个立方体的复杂结构，对于一些特殊的复杂问题，这种边界内部有 很多的空间是无用的，此时还不如使用老边界灵活。 2.5、关于开孔 有些问题需要在壁上开孔，此时可以采用2 种办法，其一是老老实实的在模型上挖空；其二是采用hnatrue 边界条件，通常，如果是在面上开孔，将会采用后者，简单，便于修改。 2.6、关于网格划分
当模型建立好了之后，进入计算模块，第一步是给问题划分网格。对于一般问题，让软件自动划分比较省心，但对大型问题和复杂问题，让软件自己划分可能需要很好的耐性来等 待。根据实际经验，在大型模型的结构密集区域或场敏感区域使用人工划分可以得到很好的 效果，有些问题的计算结果开始表现为收敛，但进一步提高精度，却又反弹，问题就在于开 始时场敏感区域的网格划分不够仔细，导致计算结果的偏差。 2.7、关于所需要的精度 计算问题时，一般需要给定一个收敛精度和计算次数以避免程序“陷入计算而无法自拔”，当对模型熟悉后，可以单单给定次数。在问题之初，建议的计算精度不要太高，实际 中曾见到有操作者将问题的s 参数精度设定为0.00001，其实这是完全没有必要的，一般s 参数的精度设定为0.02 左右就已经可以满足绝大部分问题的需要（此时应该注意有无收敛 反弹的情况）。如果是计算次数，对于密闭问题，建议是设定为8～12 次，对于辐射问题，
11KW变频起动永磁同步电动机电磁设计程序 及电磁仿真 1永磁同步电动机电磁设计程序 1.1额定数据和技术要求 除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm（厘米）、面积以cm2（平方厘米）、电压以V （伏）、电流以A （安八功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以门（欧姆）、磁通以Wb（韦伯）、磁密以T（特斯拉）、磁场强度以A/cm（安培/厘米）、转矩以N （牛顿）为单位。 1额定功率P n =11kW 2相数叶=3 3额定线电压U N1 =380V 额定相电压丫接法U N =U N1 / 3 = 219.39V 4额定频率f =50HZ 5电动机的极对数P=2 6额定效率N =0.87 7额定功率因数cos N =0.78 8失步转矩倍数T；°N =22 9起动转矩倍数T；N =22 10起动电流倍数I；N =2.2 12 额定转速n N =1000r/min 13额定转矩T N二9.55P N 103二 9.55 11 二105.039N.m n N 11额定相电流I N P N X105 0U N N COS N 11 105 3 219.39 0.87 0.78 A-24.62
14绝缘等级:B级 15绕组形式：双层叠绕Y接法 1.2主要尺寸 16铁心材料DW540-50硅钢片 17转子磁路结构形式：表贴式 18气隙长度：=0.07cm 19定子外径D1 =26cm 20定子内径D i1 =18cm 21 转子外径D2二D H—2、=(18 -2 0.07)cm =17.86 22转子内径D i2 =6cm 23定,转子铁心长度h日2 =15cm 24铁心计算长度l a J =15cm 铁心有效长度l ef =la 2、=(15 2 0.07)cm = 15.14cm 25定子槽数Q1 = 36 26定子每极每相槽数q =Q1 /2gp =36/2 3 3=2 27极距巨p =蔥D i1/2P =3.14 18/2 9.728cm 28定子槽形:梨形槽定子槽尺寸 h01= 0.08cm b01= 0.38cm bi = 0.78cm r1 二 0.53cm h o2 = 1.72cm 巧“18^ 29定子齿距t1卩 1.5708cm Q136
直流电磁铁设计
直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。
6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。
我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。
South China Normal University 课程设计实验报告 课程名称：计算电磁学 指导老师： 专业班级： 2014级电路与系统姓名： 学号：
FDTD算法的MATLAB语言实现 摘要：时域有限差分(FDTD)算法是K.S.Yee于1966年提出的直接对麦克斯韦方 程作差分处理,用来解决电磁脉冲在电磁介质中传播和反射问题的算法。其基本思想是:FDTD计算域空间节点采用Yee元胞的方法,同时电场和磁场节点空间与时间上都采用交错抽样；把整个计算域划分成包括散射体的总场区以及只有反射波的散射场区,这两个区域是以连接边界相连接,最外边是采用特殊的吸收边界,同时在这两个边界之间有个输出边界,用于近、远场转换;在连接边界上采用连接边界条件加入入射波,从而使得入射波限制在总场区域；在吸收边界上采用吸收边界条件,尽量消除反射波在吸收边界上的非物理性反射波。 本文主要结合FDTD算法边界条件特点,在特定的参数设置下，用MATLAB语言进行编程，在二维自由空间TEz网格中，实现脉冲平面波。 关键词：FDTD；MATLAB；算法 1 绪论 1.1 课程设计背景与意义 20世纪60年代以来，随着计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法逐步发展起来，并得到广泛应用，其中主要有：属于频域技术的有限元法（FEM）、矩量法(MM)和单矩法等；属于时域技术方面的时域有限差分法(FDTD)、传输线矩阵法(TLM)和时域积分方程法等。其中FDTD是一种已经获得广泛应用并且有很大发展前景的时域数值计算方法。时域有限差分（FDTD）方法于1966年由K.S.Yee提出并迅速发展，且获得广泛应用。K.S.Yee用后来被称作Yee氏网格的空间离散方式，把含时间变量的Maxwell旋度方程转化为差分方程，并成功地模拟了电磁脉冲与理想导体作用的时域响应。但是由于当时理论的不成熟和计算机软硬件条件的限制，该方法并未得到相应的发展。20世纪80年代中期以后，随着上述两个条件限制的逐步解除，FDTD便凭借其特有的优势得以迅速发展。它能方便、精确地预测实际工程中的大量复杂电磁问题，应用范围几乎涉及所有电磁领域，成为电磁工程界和理论界研究的一个热点。目前，FDTD日趋成熟，并成为分析大部分实际电磁问题的首选方法。
电磁铁吸力的有关公式 这里的所有的对象都应该是铁. 1.F=B^2*S/(2*u0) 此式中,F=焦耳/厘米,B=韦伯/平方厘米,S= 平方厘米 该式改变后成为:F=S*(B/5000)^2 此式中,F=Kg,B=高斯,S= 平方厘米 当加入气隙后,F=(S*(B/5000)^2)/(1+aL) a是一个修正系数,一般是3--5,L是气隙长度. 2.F=u0*S0*(N*i)^2/8(L^2) S0:空气隙面积 m^2 N :匝数 i :电流 L :气隙长度 3.F=(B^2*S*10^7)/(8*PI) 这个式子和第一个式子是相等的. 当不存在气隙的时候,就应该是电磁铁在端面处所产生的力. 1. u0就是μ0吧？ 2. 有这句话：“当加入气隙后...”，就意味着，原公式不是针对“空心线圈”？是吗？ 3. 我的理解是：上述公式是应用于“气隙比较于磁链长度相对较短的铁心线圈”。 如果不是针对"空心线圈",那么线圈内部的材质是什么呢?能在公式的哪里体 现出来? 应该在B里面体现出来. 那么,我们是否可以这样做个假定,来匹配现在的情况? 假定,悬浮体是一个通电圆导线,电流I,半径R.匀强磁场B垂直通过其所在平面.那么它所受到的力应该如何计算? 由通电圆导线所形成的磁场,是否可以类比于悬浮磁体?假设电流I足够大,两者的半径R相等,从而达到两者所在平面的磁感应强度相等.
那你的意思是：上述公式是针对"空心线圈"？若是，气隙如何定义？你的这个思路非常有趣。让我慢慢来画一个图，配合这个思路。 (原文件名:思路非常有趣1.JPG) 引用图片 是这个意思吧？
差不多就是这个意思. 只不过两个线圈所产生的B不一样.而且右边线圈的半径要小于左边的线圈. 作为第一步，我们可以将题目中的“磁铁”改成“铁块”，“电磁线圈”改成“无铁心电磁线圈”。 ---------------------------------------------- 这样似乎更复杂了，因为“铁块”是被电磁线圈磁化产生磁性，才和电磁线圈产生力的，那“铁块被磁化”如何量化？ 下面说说我找的资料： 库仑磁力定律： (原文件名:18864f550ffc2c29f8b9d79da17f2fa2.png) 引用图片 其中m1 m2是两个磁极的磁通量，单位韦伯，d是两磁极距离。 这个公式即我们常说的“磁力和距离的平方成反比”概念。 通过这个公式，F和L(d)的关系就出来了吧。 不过这个公式好像不常用，一般计算磁的相互作用力都等效成电流环来算，有个台湾教授说这个公式是假设磁单级子存在的情况，难道因为磁单级子不存在，因此这个公式没有实际意义？从公式的形式上看很明显和库仑电力定律是一个样的，点电荷 => 磁单级子，是这个原因吗？ 别的还在看，水越来越深了，微积分、向量、相对论量子力学都提到了，越看越迷糊，现在很晕。 我要回到“浅水区”去了，从H-B学起。 “浅水区”在：“■从“烧结型铷铁硼的磁性能参数表”中学一些磁的基础知识”。 圆电流全空间磁感应强度B 的分布 https://www.doczj.com/doc/9816373824.html,/xuebao/download.ashx?filePath=~/UpLoadFolder/ OtherFile/200601/060126.pdf 直导线旁的磁感应强度和载流圆线圈轴线上磁感应强度 https://www.doczj.com/doc/9816373824.html,/teacherweb/uploadfile/tonghua/20071206105603443. ppt 安培力 https://www.doczj.com/doc/9816373824.html,/view/115015.html
中小型三相感应电动机（单笼转子）电磁计算程序 一． 额定数据及主要尺寸 1． 输出功率P N 2． 外施相电压U N ф，Y 接法3 N N U U = φ，Δ接法N N U U =φ 3． 功电流 φ N N KW U m P I 1= 4． 效率 η’ 按照设计任务书的规定 5． 功率因数cos φ’ 按照设计任务书的规定 6． 极对数p 7． 定转子槽数 Z 1、Z 2 8． 定转子每极槽数 p Z Z p 21 1= 9． p Z Z p 22 2= 10． 定转子冲片尺寸（见图1） 11． 极距 p D i 21 πτ= 12． 定转子齿距 1 1 1Z D t i π= 2 2 2Z D t π= 13． 节距 y —— 以槽数计 14． 转子斜槽宽 b sk （一般取一个定子齿距t 1，也可按需要设计） 15． 每槽导体数 双层线圈 N s1 =2×每线圈匝数 单层线圈 N s1 =每线圈匝数 16． 每相串联导体数 111 11a m Z N N s = φ 17． 绕组线规（估算）1 11 11''''J a I A N c t = I ’1（定子电流初步值）= ' cos '?ηKW I 18． 槽满率 ⑴槽面积 2 )'(222 21 1121r h h b r A s s π+-+=
⑵槽绝缘占面积 双层绕组 )22(112121' b r r h A s t t +++?=π 单层绕组 )2(21'r h A s t t π+?= ⑶槽有效面积 t s ef A A A -= ⑷槽满率 %100211?=ef s t f A d N N S 19． 铁心长l t 铁心有效长 无径向通风道 δ2+=t ef l l 定转子径向通风道不交错 ' 11v v t sf b n l l -= 定转子径向通风道交错 )('22'11v v v v t sf b n b n l l +-= 'v b 由图9查出 净铁长 无径向通风道 t Fe Fe l k l = 有径向通风道 )(v v t Fe Fe b n l k l -= 20． 绕组系数 111p d dp K K K = ⑴分布系数 2sin 2sin 111 αα q q K d = ⑵短距系数 βπ2sin 1 =p K 21． 每相有效串联导体数 11dp K N φ 二． 磁路计算 22． 每极磁通 1 11 11122.24dp dp Nm K fN E fN K K E φφ≈ = 其中φεN L U E )1(' 1-= （假设'1'L E K ε-=） 23． 每极齿部截面积 定子 111p t t Fe t Z b l K A = 转子 222p t t Fe t Z b l K A = 对于非平行齿，则b t 取离最窄齿三分之一齿高处的齿
极化电磁机构的电磁力计算 播雨 1 前言 磁力研磨是一种零件研磨和光整加工的新方法，它是利用磁性磨料，在磁场力作用下对工件表面进行研磨和抛光的加工技术。在外圆磁力研磨中，工件一边旋转，研磨头与工件之间还要有轴向摆动或振动。实现轴向摆动或振动的机构有多种方式。常见的有工件连同夹具一起往复运动，或者磁感应器连同研磨头一起往复运动。但是这两种运动方式都存在体积大，重量大难以实现高频振动，而研究表明，强力研磨需要25～50H Z或更高频率的运动。为此，研究者们提出了让磁极头单独运动的振动方式，其中，最有效的就是极化电磁机构。 本文介绍极化电磁机构的结构及工作原理，进行电磁力分析计算，以供参考。 2 极化电磁机构的结构及原理 2.1极化电磁机构的结构 极化电磁机构，如图1所示。它是由小型 交流电磁铁和直流电磁铁组成。交流电磁铁由 马蹄型轭铁3和线圈2组成。振动磁极头4 通过弹簧片5与铁心1相连接，并与铁心之 间留有0.3mm左右间隙。振动磁极头连同弹 簧片、电磁铁组成一个“质量—弹簧振动器”， 这个装置一般叫极化电磁机构。弹簧片具有 两个作用，一是起弹性元件作用，一是起导向 作用，使振动平稳。 交流电磁铁的轭铁用包裹铜皮的低碳钢丝图1 极化电磁机构 制造，铁丝直径Φ2mm，轭铁直径Φ16mm。通过计算或实验确定弹簧片尺寸参数，本装置的弹簧片厚度为3mm，弹簧片的悬臂伸出长度为120mm。 2.2 极化电磁机构的工作原理 在极化电磁机构中，工作气隙内同时存在两个独立的磁通，其一为极化磁通，由直流电磁铁的极化线圈提供，其二为工作磁通，由交流电磁铁提供，其大小和方向取决于工作线圈 2的电流大小和方向。 极化机构电气原理图，如图2所示。当工作线圈 没有电流时，只有极化磁通Φ0（严格说应是磁极头 侧面的漏磁或散磁磁通），产生吸力，大小相等方向 相反，（电磁铁磁极头与振动磁极头气隙δ1=δ2，即 Φ01=Φ02=Φ0左右相等），不会使振动磁极头产生振 动，磁极头停留在原处不动。 若假定极化磁极为N极，当工作线圈通电后，在图2 极化电磁机构电气原理图一个半周期，电流的方向使右侧电磁铁磁极为N极，左侧为S极，如图2所示。由于同性相斥异性相吸，右侧气隙产生推力左侧气隙产生吸力，磁极头向左移动。在下一个半周期，电流方向相反，则电磁铁磁极面极性相反，磁极头向右移动，从而使磁极头产生振动运动。 如图2所示，右侧气隙δ2内的交流磁通Φm和极化磁通Φ0方向相同，合成磁通为Φm+Φ0，而在左侧气隙δ1内交流磁通和极化磁通方向相反，磁通为Φm-Φ0。 就是说，向线圈通入交变电流后，产生交变磁场，与固定磁场作用，磁极头从此得到了
凸极同步发电机电磁计算程序 5.1 额定数据和主要尺寸 1．额定电压 U N V 600= 2．额定转速 n N 1500/min r = 3．额定频率 ?HZ 50= 4．额定功率因数 cos ?=0.8 5．额定电流 80N I A = 6．相数 m=3 7．确定功率 : 600800.8 1.173.16P kw =???= 8．根据功率取对应T2X-250L 电机，额定功率75N P kw = 9．效率 91.4%η= 10．极数 2p 12012050 41500 N f n ?=== 11．计算功率： ' 1.0875 101.25cos 0.8E N K P P kw ??= == 式中 1.08E K =（对于同步发电机取值） 12．极弧系数：极弧长度(0.630.72)p b τ=～ 取'p α= 0.67p b τ = 13．气隙磁密 (0.7 1.07)B T δ=～ 取0.8B T δ= 14．取线负荷 280/280/A KA m A cm == 15．电机的计算体积 3' 2'16.110il p B dp N P D lef K K A B n δα????=? ?? 33 33 6.110101.25100.67 1.110.92280000.815002 7.110m -???= ?????=?
16．主要尺寸比：0.6 2.5λ=～ 17．定子铁心内径取值范围 il D = 0.23990.3860m ==～ 18．定子铁心铁外径： ()111.42 1.420.23990.3407i D D m ===～0.3860～0.5481 按标准选取1430D mm = 则定子内径：11430302.823001.42 1.42i D D cm mm ==≈≈ 19．定子铁心有效长度： 231221 27.1100.30113000.3i i D lef l lef m mm D -??≈==≈≈ 20．定子铁心净长度： ()3000.92276Fet Fet k k Fet l K l n b K l mm =-=?=?= 式中Fet K =0.92(对0.5mm 厚硅钢片) 在对发电机的计算中,k k n b 不计入Fet l 中 本次设计选用的硅钢片型号为：DR530-50对应的老牌号为D22 21．磁极铁心总长度：300m ef l l mm == 22．磁极铁心净长度： 0.953028.5Fem Fem m l K l cm =?=?= 式中Fem K =0.95（对于1 1.5mm ～厚钢片） 23．极距： 1300235.524i D mm p ππτ?=== 24．圆周速度：223.55/1000 f m s τ ν=?= 25．气隙长度： 最小气隙：c K B A ???= δ τ δ）～（30.025.0 28023.55 0.250.300.5 1.03030.8 mm ?=?=（～）～1.2364 取 1.1mm δ= 最大气隙： 1.5 1.65M mm δδ==