电磁铁的应用及技术分析

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电磁铁的应用及技术分析

摘要：电磁铁是一种通过电产生磁的装置，它是对电磁效应的一种有效的应用，具有非常的应用前景。电磁铁具有制造简单、成本低、使用方便、单位面积吸合力大且稳定、可以制作成任意体积形状等优势，被广泛应用于新产品的设计和技术革新中。本篇文章介绍了电磁铁在各领域的应用，并着重介绍了电磁铁在电动机制动方面的应用。

关键词：电磁铁；应用；发展 引言：

电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组，这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，叫做电磁铁

（electromagnet）。通常情况下，为了使铁芯磁化更加快速，经常把它制作成条形或者马蹄形。此外，往往使用软铁或硅钢等消磁较快的材料来制造铁芯，以达到断电立即消磁的目的。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，由于它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。 一、电磁铁的发展

电磁铁的产生是以电磁效应作为理论基础的。据记载，电磁效应最早是在1820年被丹麦的科学家奥斯特发现的，在其之后，法国的物理学家阿拉戈和吕萨克通过实验发现，将铜线缠绕到铁块上并通电，能够使绕线中的铁块磁化，通过实验现象两位科学家首次提出电磁铁原理，但并未制作出真正意义上的电磁铁。1823年，斯金特做了一次实验：在一根无磁U型铁棒上缠绕了18圈铜裸线，然后令铜线与电池连接，缠绕在铁棒上的线圈就产生了密集的磁场，使U型铁棒磁化变成了一块电磁铁。通过与永磁铁的对比发现，在这种电磁铁上磁能被发大好几倍，能吸起比其本身重量多二十倍的铁块，而当电源断开后，磁性消失，U型铁棒就又变成了一根普通的铁棒。

电磁铁的发明，使人们看到了应用电磁效应的光明前景，电磁铁在美国、英国及一些西欧沿海国家迅速传播开来。随着电磁铁不断的使用和研究，人们对电磁铁装置做出一些改良，把原来缠绕铁块的裸铜导线换成了绝缘导线，解决了铜导线过分靠近而导致的断路的问题。因此，线圈就可以缠绕的更加紧密，线圈缠绕的越紧密，产生的磁性就越强，大大的提高了电磁转化能力和电磁铁的实用性。 二、电磁铁的分类及应用 2.1 电磁铁的分类

电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型。如果按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：

牵引电磁铁──主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务。

起重电磁铁──用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料。 制动电磁铁──主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的。

自动电器的电磁系统──如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。

其他用途的电磁铁──如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等。 2.2 电磁铁的应用 2.2.1电磁起重机


电磁铁在实际中的应用很多，最直接的应用就是电磁起重机。把电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一位置后切断电流，把钢铁放下。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。 2.2.2电磁继电器

电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，实现远距离操作。 2.2.3电铃

电路闭合，电磁铁吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁没有了磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。如此不断重复，电铃发出了持续的铃声。 2.2.4电磁选矿机

电磁选矿机是根据磁体对铁矿石有吸引力的原理制成的。当电磁选矿机工作时：铁砂将落入B箱。矿石在下落过程中，经过电磁铁时，非铁矿石不能被电磁铁吸引，由于重力的作用直接落入A箱；而铁矿石能被电磁铁吸引，吸附在滚筒上并随滚筒一起转动，到B箱上方时电磁铁对矿石的吸引力已非常微小，所以矿石由于重力的作用而落入B箱。 2.2.5磁悬浮列车

磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低、运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少等优点。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。 2.2.6扬声器

扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当声音以音频电流的形式通过扬声器中的线圈时，扬声器上的磁铁产生的磁场对线圈将产生力的作用，线圈便会因电流强弱的变化产生不同频率的振动，进而带动纸盆发出不同频率和强弱的声音。纸盆将振动通过空气传播出去，于是就产生了我们听到声音。 2.3 电磁铁在交直流电路中的区别

电磁铁在交流电路和直流电路中，其成型结构是不同的。在交流电路中，为了减少铁损，它的铁心由钢片叠成；直流电路中的电磁铁，铁心是用整块软钢制成的。二者原理不同，有着本质的区别。 2.3.1直流电路

在直流电路中，励磁电流仅与线圈电阻有关，不因气隙的大小而变化。而在交流电磁铁吸合过程中，线圈中电流（有效值）变化很大，这是因为线圈中的电流不仅与线圈电阻有关，主要还与线圈的感抗有关。在吸合过程中，随着气隙的减小，磁阻减小，线圈的电感和感抗增大，因而电流逐渐减小。因此，如果由于某种机械障碍，衔铁或机械可动部分被卡住，通电后衔铁吸合不上，线圈就会因流过较大电流而严重发热，甚至烧毁。这点必须注意，也是电磁铁使用的技术要点。

2.3.2交流电路

在交流电路中，由于在使用中衔铁以两倍电源频率颤动，引起噪音，同时触


点容易损坏，在使用时要严加注意。尽管在设计时已经考虑引进分磁环（或称为短路环），以消除衔铁的颤动，但也要经常观察和听取声音，密切关注这种现象，以消除隐患，保证电磁铁的正常使用和用电安全。 结语：

随着对电气控制设备研究的不断深入，控制电路不断的集成化、微型化。近年来，电子传感探测设备的研究发展速度不断加快，电子传感器的应用也令控制系统更加智能化。综上所述，可以预见电磁铁的应用前景非常广阔，随着科技的不断进步，电磁铁的应用方法必会日益增多，为人类的工作生活提供便利。本文是笔者结合工作实际和现有的科学理论分析实践所得，希望为使用电磁铁提供参考。

参考文献：

[1]梅亮：刘景林：付朝阳.电磁铁吸力计算及仿真分析研究[J].微电机：2012：45(06)：6-9.

[2]付文智：李明哲：邓玉山.直流电磁铁磁场和牵引力的数值模拟[J].农业机械学报：2005(02)：100-103.

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