SPCA506A1表1-2列出了常用磁通管的圖形及其磁導(dǎo)公式,它們大體上概括了絕大部分的散磁場。因為,所有散磁場不外乎是一個磁極的棱角(點(diǎn))、棱邊(線)及側(cè)面(面)相對于另一個磁極的平面(如圖1-12)之間,或者是相同形狀磁極之間相互對應(yīng)的點(diǎn)、線及側(cè)面之間的磁場。

在應(yīng)用這些公式時,不僅要注意磁通管應(yīng)有的形狀,尤其還應(yīng)注意磁通管中磁力線的走向或其磁力線的平均路徑,因為形狀完全相同的磁通管,如果磁力線的路徑不同,如圖1-13所示,則它們的磁導(dǎo)值是完全不同的。邊緣散磁場的擴(kuò)散寬度272值的大小一般可按磁力線走“最短路徑”的原則來確定,如圖1-14(b),或者按磁極的幾何特征尺寸來確定,如圖1-14(a)和(c)。對那些具有自由空間的散磁場通�？扇∵�=(1~2)a。

對于圓柱形磁極,用分割法計算氣隙磁導(dǎo)時,磁通管都是旋轉(zhuǎn)體。例如圖1-15中兩圓柱形磁極,分割后得到磁通管2是半圓的旋轉(zhuǎn)體,3則是半圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)體。計算它們的磁導(dǎo)時只要將半圓和半圓環(huán)的重心繞軸旋轉(zhuǎn)一周的長度作為L代入表1-2中的對應(yīng)公式即可。表1-3列舉了常見圖形的重心位置。

經(jīng)驗公式或經(jīng)驗曲線是在對不同形式和不同尺寸的磁極進(jìn)行試驗的基礎(chǔ)上歸納總結(jié)而得的。因此,在一定的條件下,經(jīng)驗公式的準(zhǔn)確度是比較高的,計算也比較方便。表1一4列舉幾種常見的磁極的磁導(dǎo)經(jīng)驗公式,更多的經(jīng)驗公式或經(jīng)驗曲線往往會在有關(guān)資料中給出。

氣隙磁導(dǎo)的計算方法還有圖解法、磁場數(shù)值的數(shù)值計算法等,這里不再一一列舉。

直流電磁鐵的吸力和吸力特性,電磁鐵是一種依靠電磁系統(tǒng)中產(chǎn)生的電磁吸力,帶動銜鐵作機(jī)械運(yùn)動,從而對外作功的電動裝置。這是一種由電能―磁能―機(jī)械能的轉(zhuǎn)化裝置。因此,電磁吸力計算的基本出發(fā)點(diǎn)是能量守恒定律,由此來導(dǎo)出不同形式電磁鐵的吸力計算公式。

銜鐵在運(yùn)動過程中所受的電磁吸力Fd與它的行程ε之間的關(guān)系,即Fd=r(a),是表征各類電磁鐵主要性能的基本特性,這個特性習(xí)慣上稱為吸力特性。對于轉(zhuǎn)動式電磁鐵,其吸力特性是以電磁轉(zhuǎn)矩Md與銜鐵的角位移α之間的關(guān)系來表示,即Md=r(α)。吸力特性有靜態(tài)吸力特性和動態(tài)吸力特性之分。靜態(tài)吸力特性是指在銜鐵不動時電磁吸力Fd與氣隙a大小之間的關(guān)系。它是動態(tài)吸力特性的一種特例。習(xí)慣上常以靜態(tài)吸力特性作為電磁鐵的基本特性,并且省去“靜態(tài)”二字而簡稱為吸力特性。根據(jù)電磁鐵的吸力特性可以判斷它是否可能用來帶動一定負(fù)載或使機(jī)構(gòu)發(fā)生動作,完成所執(zhí)行的任務(wù),因此,有必要研究電磁鐵的吸力特性。

實用的吸力計算公式,拍合式電磁鐵的吸力計算公式,根據(jù)銜鐵(吸片)在電磁吸力作用下移動一個距離而作機(jī)械功時,電能、磁能和機(jī)械功之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,導(dǎo)出拍合式電磁鐵的吸力計算公式為

Fd=一1/2um2d/(N)      (1-10)

式中 ynδ―該氣隙的磁壓降(安匝);

^δ―該氣隙的磁導(dǎo)(H);

a―氣隙大小(m)。

應(yīng)該注意式(1-10)的吸力計算公式是在一個工作氣隙下所產(chǎn)生的電磁吸力。如果有多個工作氣隙時,其吸力應(yīng)是各個工作氣隙所產(chǎn)生的吸力之和。另外,該公式推導(dǎo)時假定在吸片移動過程中漏磁通并不改變,多數(shù)拍合式電磁鐵是近似于這種情況的。同時,電磁吸力的正方向指向ε減小方向。

對于拍合式和旋轉(zhuǎn)式電磁鐵,往往要求的是電磁力矩值Md。此時,當(dāng)吸片旋轉(zhuǎn)dα弧度時的電磁力矩為

Md=―u2δ(N・m)     (1-11)

式中,α用弧度表示。

吸入式電磁鐵的吸力計算公式,吸入式電磁鐵中(圖1-6(a)),可動鐵心側(cè)面到殼體之間的漏磁通Φσ1是直接隨鐵心的移動而變化的,這一部分漏磁通也會對可動鐵心產(chǎn)生吸力。因此,作用于可動鐵心上電磁力Fd由兩部分合成,即

Fd=Fdδ+Fd。           (1-12)

式中,Fdδ是通過主工作氣隙ε的主磁通Φδ所產(chǎn)生的端面吸力,而Fd。