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電磁鐵軛鐵和極頭收縮角分析

發(fā)布時間：

2019-08-13

來源：

www.fti168.com

電磁鐵作為一款非常實用的勵磁設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用在磁性材料測試裝置、振動樣品磁強計、霍爾效應(yīng)研究、磁阻效應(yīng)研究和磁場取向等方方面面。在進行磁路設(shè)計和極頭收縮過程中，一般憑經(jīng)驗進行設(shè)計和加工。如何選擇磁軛的截面積？以及極頭采用什么樣的角度進行收縮才能發(fā)揮最大效率？

　　電磁鐵作為一款非常實用的勵磁設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用在磁性材料測試裝置、振動樣品磁強計、霍爾效應(yīng)研究、磁阻效應(yīng)研究和磁場取向等方方面面。在進行磁路設(shè)計和極頭收縮過程中，一般憑經(jīng)驗進行設(shè)計和加工。如何選擇磁軛的截面積？以及極頭采用什么樣的角度進行收縮才能發(fā)揮最大效率？介紹比較少。 經(jīng)常遇到一些電磁鐵，設(shè)計軛鐵非常不合理，效率低下，在勵磁中造成大量的能源浪費，極頭收縮角也五花八門。為回報磁性材料行業(yè)的用戶，將湖南省永逸科技有限公司設(shè)計電磁鐵的方法進行公開，供大家參考和共享。
　　1、如何選擇軛鐵的截面積 設(shè)計電磁鐵軛鐵的要求是：磁導(dǎo)率盡可能高，長度盡可能小，截面積盡可能大，一般使用軛鐵的截面積S為極頭截面積S的1.2到1.4倍。以避免由于軛鐵的飽和使得磁導(dǎo)率u下降。這是由于：假定軛鐵和極柱是良好接觸的，無漏磁，則極頭中磁通全部通過軛鐵，即BS=BS。對于一般的軟磁材料，磁化曲線的膝形彎曲處為飽和值的70%-80%處。為了提高效率，減小漏磁，我們一般設(shè)計軛鐵的截面積為：1/0.80--1/0.70 ，也就是S/S>1.2--1.4。在設(shè)計測量電磁鐵時，為了滿足極頭的調(diào)節(jié)，我們一般選擇上限1.4倍，設(shè)計固定間隙的電磁鐵選擇1.2倍。
　　2、如何收縮極頭 電磁鐵的極頭有園柱和園臺之分，對于園柱極頭，用純Fe（BS為2.15T）或Fe-Co(BS為2. 4 T)合金，。采用圓臺極頭（或收縮極頭）是盡可能在同樣勵磁功率條件下的提高極頭中的間隙磁場，有些人根據(jù)測量國外一些電磁鐵的收縮角度，盲目認(rèn)為國外設(shè)計的就是最好的，說半角度認(rèn)為關(guān)于半角39°圓臺極頭是最好的，實際上是沒有科學(xué)依據(jù)。參考文獻，對于圓臺極頭錐角有精確的計算理論(如下圖)，
　　可以由庫侖定律求得，使用的解析式為：ΔHx=(Ms*2π*r*dr*cosа)/[4r*μ0*(r2+x2)*cosa] 圖片 其中：Ms為極頭的飽和磁極化強度，若要滿足ΔHx是極大值，可在r不變的情況下，改變x的值使得a 改變，并滿足：d(ΔHx)/dx=0， 由此可得：x= SQRT(2)*2，即：tana=r/x=2。 則可以推出：a=54°44’（很驚奇的發(fā)現(xiàn)該角度與鐵單晶難磁化[1 1 1]軸方向是完全一致的，從這也能解釋收縮極頭按此角度收縮便于磁力線的聚合）。 為了便于加工規(guī)范，我們一般將收縮半角設(shè)計為60°。
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