电磁铁的设计计算
一. 电磁铁的吸力计算
1. 曳引机的静转矩
T=[（1-φ）Q ·g ·D/（2i ）]×10-3
式中：φ-------对重系数（0.4-0.5）
g---------重力加速度 9.8m/s 2
i----------曳引比
Q---------额定负载 kg
D--------曳引轮直径 mm
T=[（1-Text1(3)）×Text1(0) ×9.8×Text1(1)/（2×Text1(2)）]×10-3 = Text1(16) Nm
2. 制动力矩 取安全系数S=1.75-2 取S= Text1(5)
Mz=S ·T= Text1(5)×Text1(16)= Text1(6) Nm
3. 电磁铁的额定开闸力
u--------摩擦系数 0.4-0.5,取0.45；
Dz------制动轮直径 Dz= Text1(8)mm
F N = )
321(103
1L L L uD L M Z Z ++⨯ = Text1(6)×Text1(11)×103/(Text1(7)×Text1(6)×Text1(9)) = Text1(12)N
L1，L2，L3所示详见右图
4. 电磁铁的过载能力
5.11=N
F F F1----电磁铁的最大吸力；
5. 所需电磁铁的最大吸力
F1=1.5F N =1.5×Text1(12)= Text1(13)N
6. 电磁铁的额定功率
1021
F P == Text1(14) W
7. 电磁铁的额定工作电压，设计给定
U N =110 V
8. 额定工作电流
N
N U P I == Text2(13) A 9. 导线直径的确定 （电密 J=5—6 A/mm 2 ） J= Text2(1) A/mm 2
裸线 J
I d N π4'0== Text2(12) mm 绝缘后导线直径 d ’ = Text2(6) mm 10. 衔铁的直径（气隙磁密 B δ=0.9-1T ）取B δ= Text2(2) T
πδ21
5B F d X = = Text2(3)mm
取 d X = Text2(7) mm(结构调整)
11. 电磁铁的最大行程计算长度
13
12F =δ = Text2(4)mm 12. 电磁铁线圈匝数初值（后期计算的匝数必须大于初值） W1=31020⨯I
d F X πδ = Text2(5)匝
二. 线圈的结构设计
1. 线圈厚度b k ，高度为L k
线圈结构比
43-==k k b L β 取 β= Text2(8) 线圈厚度
b k =β1'
W d = Text2(10)mm
高度 k k b L ∙=β=Text2(9)mm
2. 电磁铁窗口尺寸确定
b=5b k /4= Text3(4) mm
L D1=5L k /4= Text3(5) mm
3. 吸盘长度
L2=2 L D1/5= Text3(0) mm
4. 线圈中径
D m = d x +2c+b
= Text2(7)+2×Text3(7)+ Text3(4)
= Text3(6) mm
5. 根据结构确定线圈匝数
N
m Z I D d U W 4103
2
0∙∙∙=ρ= Text3(1) 匝 ρ-----电阻率 取Text3(11)×10-2
6. 匝数初值确定误差计算
%1001
]12[⨯-W W W = Text3(2)% 若初值匝数与结构匝数>3% 应调整结构重新计算 1-6项，即调整中径D m （应<3%，目的是保证电磁铁的功率）
7. 线圈匝数额定值
2
21W W W N +=
= Text3(3)（匝） 8. 核算线圈槽满率 )
21)(2(2'c L c b W d A N F --∙== Text3(9) % (应 ≤85%) 按计入填充系数
1
d t f L b J f W I A ∙∙∙∙== Text3(10)% （应≤75%） f t =0.5-0.57 (通过实验调整总结经验)
9. 根据结构确定电磁铁的行程（或按标准确定） δN = Text3(12) （注δN < δ）
10. 标准工作行程的电磁力
722
2104)(28.6-⨯∙∙=δπX
d W I F
= Text3(8) N (F 应F1)
11. 结构设计
具体的图纸设计
12. 线圈电阻
3
20
104-⨯∙∙=d W D R m ρ= Text4(4) Ω
13. 电磁铁的实际功率损耗
R U P G 2
= = Text4(0)W
14. 电磁铁的温升计算
S P G
∙=ατTD
S=S1+ηm ·S2
α-------线圈的散热系数
65°时α=12.04×10-4 W/cm 2
70°时α=12.25×10-4 W/cm 2
80°时α=12.68×10-4 W/cm 2 （通常按
80度计算） S1------线圈的外表面积
S1= π·D1·L d = Text4(1) cm 2 S2------线圈的内表面积
S2=L D m ∙∙∙2πη= Text4(2) cm 2
ηm -----散热系数，含金属骨架，η
m =1.7 无骨架， ηm =0.9-1 直接绕在铁芯上，η
m =2.4 τ------线圈温升
TD---- 通电率 40%（升降电梯），自动扶梯取100% =∙=TD S P G
ατ Text4(5)
15. 电磁铁的最低启动电压，电磁力计算
按标准最低启动电压 U 80 =80%U N = Text4(7) V 线圈电流 R U I 80
== Text4(6)A
16. 80%的U N 电磁吸力
7
22
280104)(28.6-⨯∙∙=δπX
d W I F
= Text4(9)N
F 80 > F N 满足要求
17. 温升变化后，电磁力计算
线圈温升为90°C 时,电阻率ρ（90°C ）=2.236×10-2Ωmm 2/m 320
104
-⨯∙∙=d W
D R m t t ρ= Text4(10)Ω 电流t
t R U
I == Text4(11)A
722
2
104)(28.6-⨯∙∙=δπX
t t d W I F = Text4(8)N
F t > F N 满足要求。