電磁式操縱負(fù)荷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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2．2．2 制作電磁作動(dòng)筒材料的選擇
制作電磁作動(dòng)筒材料的選擇與導(dǎo)磁率有關(guān)。導(dǎo)磁率是表示物質(zhì)磁化性能的一個(gè)物理量，是物質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比，又稱為絕對(duì)磁導(dǎo)率。物質(zhì)的絕對(duì)磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率。鑄鐵的相對(duì)磁導(dǎo)率為200～400；硅鋼片為7 000～10 000；鎳鋅鐵氧體為10～1 000；鎳鐵合金為2 000；錳鋅鐵氧體為300～5 000；坡莫合金為20 000～200 000；空氣的相對(duì)導(dǎo)磁率為1．000 000 04；鉑為1．000 26；汞、銀、銅、碳(金剛石)、鉛等均為抗磁性物質(zhì)，其相對(duì)磁導(dǎo)率都小于1；銅具有抗磁性，相對(duì)導(dǎo)磁率也有0．999 90；純鐵為順磁性物質(zhì)，其相對(duì)磁導(dǎo)率會(huì)達(dá)到400以上，用銅裹住鐵并不能阻斷磁力，在某些特殊情況下，銅的抗磁性會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。各種物質(zhì)導(dǎo)磁性有所差異，如空氣、材料、銅、鋁、橡膠、塑料等相對(duì)導(dǎo)磁率近似為1，他們具有抗磁性。而鐵磁性材料如鑄鐵、鑄鋼、硅鋼片、鐵氧體、坡莫合金等材料具有良好的導(dǎo)磁性能，可用于導(dǎo)磁，也可用于隔磁。由此可知，電磁作動(dòng)筒所采用的幾種材料，其導(dǎo)磁率應(yīng)該近似一樣，同時(shí)為了提高系統(tǒng)效率，要求線圈覆蓋面積大，且不易過(guò)厚。
2．2．3 電磁作動(dòng)筒的工作原理
電磁作動(dòng)筒示意圖如圖4所示，活動(dòng)桿中的七塊磁鐵NS極的排列方向是同極相對(duì)，所以從左到右依次為S極N極、N極S極、S極N極、N極S極、S極N極、N極S極、S極N極，并且相鄰的兩個(gè)線圈的磁場(chǎng)方向不同。磁鐵的磁力線從N極出發(fā)穿過(guò)線圈，然后再回到S極。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/187442.htm
線圈和低碳鋼筒構(gòu)成了定子。外筒是由低碳鋼制成的，低碳鋼的磁阻是比較小的，而且成本比較低、強(qiáng)度又比較大，適合做電磁作動(dòng)筒的外殼。
定子的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，線圈繞在鋁管上，相鄰線圈由尼龍隔開(kāi)，線圈裝在外筒內(nèi)，兩端由低碳鋼法蘭固定，外筒和法蘭同時(shí)起到導(dǎo)磁和隔磁的作用。
當(dāng)活動(dòng)桿中的永久磁鐵的磁力線從N極出發(fā)回到S極，形成了一個(gè)閉合回路，磁力線會(huì)穿過(guò)線圈。磁力線的路徑是走從N極到S極的最短路線。線圈一般采用銅線。線圈與線圈之間的連接物，也就是圖3中線圈兩邊的陰影部分，它們是由尼龍制成的。因?yàn)槟猃埮c銅的導(dǎo)磁性相當(dāng)，為了提高工作效率，一般增加線圈所圍面積。從活動(dòng)桿中永久磁鐵N極出發(fā)的磁力線穿過(guò)線圈進(jìn)入鋼筒(假設(shè)磁力線是垂直進(jìn)入線圈的)，低碳鋼筒相當(dāng)于一個(gè)導(dǎo)磁機(jī)構(gòu)，讓磁力線通過(guò)然后再穿過(guò)線圈回到磁鐵的S極，這樣就形成了一個(gè)閉合的回路。這樣的設(shè)計(jì)有利于集中磁鐵所發(fā)出的磁力線，減少磁場(chǎng)的浪費(fèi)。
當(dāng)線圈通電時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，由物理電磁學(xué)方面的知識(shí)可以知道線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。因?yàn)榫€圈所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)活動(dòng)桿的影響很微小，可以忽略不計(jì)，假設(shè)活動(dòng)桿相對(duì)線圈的位移方向已知，當(dāng)磁鐵的磁力線穿過(guò)通電線圈時(shí)，通電線圈就會(huì)受到力的作用，因?yàn)殡娏鞯姆较蚝痛帕€的穿過(guò)方向都是已知的，所以線圈受力方向也是可以判斷出來(lái)的。由圖4可以知道，活動(dòng)桿相鄰的線圈電流方向是相反的，相鄰的磁鐵極性是同級(jí)相對(duì)。所以用左手定則，對(duì)每個(gè)線圈進(jìn)行受力分析，可以判斷出每個(gè)線圈的受力方向。
由公式F=nBILsinθ可以知道線圈受力的大小。其中n為線圈的匝數(shù)；B為磁鐵的磁感強(qiáng)度；I為線圈中通電流的大??；L為線圈一圈的周長(zhǎng)；θ為I與B的夾角。可以假設(shè)磁力線是垂直進(jìn)入線圈的，即θ為90°，則公式可簡(jiǎn)化為F=nBIL，當(dāng)活動(dòng)桿發(fā)生位移時(shí)，線圈不同部位因?yàn)榇┻^(guò)的磁力線方向不同，所受力的方向也不同，而n不同導(dǎo)致所受力的大小不同，因?yàn)殂~線的粗細(xì)是均勻的，所以線圈的匝數(shù)在某種程度上可以表示位移量。由于磁場(chǎng)強(qiáng)度B只由磁鐵產(chǎn)生，所以可以認(rèn)為是穩(wěn)恒不變的，則力F是一個(gè)與位移量及通電線圈電流大小有關(guān)的函數(shù)。增大位移量或電流大小，都可以在不同程度上增加F的大小。
評(píng)論