電磁鐵的發展及創新設計
班級：機自11-1bf 學號:14114200368 姓名：王超輝序號：65
摘要：電磁鐵是通過電產生磁，當在通電螺線管內部插入鐵芯後，鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化後的鐵芯也變成了乙個磁體，這樣由於兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。
電磁鐵是可以通電流來產生磁力的器件，屬非永久磁鐵，可以很容易地將其磁性啟動或是消除。在日常生產加工中具有廣泛的應用，例如：大型起重機利用電磁鐵將廢棄車輛抬起。
關鍵詞：
電磁鐵原理；技術發展；工藝；發展史；展望；創新設計
1.電磁鐵原理
1.圓形線圈通往電流形成的磁場
(1)線圈中心處的磁場方向可將線圈上某一小段導線視為直線，由安培右手定則判定之。
(2)通有電流的圓形線圈上每一小段電流所產生的磁場，**圈內都指向同一方向，故線圈內的磁場較直導線電流產生的磁場強度大。
(3)圓形導線通入電流時，線圈外的磁場因各小段電流產生磁場的方向不一致， 因此產生的合成磁場較圈內磁場弱。
(4)圓形線圈的電流愈大，半徑愈小，則線圈中心處的磁場強度即愈大。
(5)圓形線圈和圓盤形薄磁鐵的磁力線形狀相似。
2.螺線形線圈電流的磁場
(1)用一條長導線繞成螺線形的長線圈，相當於由很多個圓形線圈所串聯而成，每一圓形導線在中心處所建立的磁場均為同向，可以增強效應，故線圈中心處的磁場較單匝圓形線圈為強。
(2)線圈內部磁力線形成方向相同的直線，**圈約兩端磁力線則漸彎曲向外。
(3)螺線形線圈的磁力線特性與棒形磁鐵的磁力線相似，線圈內的磁力線與線圈外方向恰相反。
(4)線圈內磁場的強度與線圈上的電流及單位長度內線圈的圈數成正比。3.螺線形線圈電流內磁場方向的右手螺旋定則（安培定理）：
以右手掌握住線圈，四指指向電流方向，大拇指所指的方向即為線圈內磁力線方向。
2.電磁鐵的應用
(1)起重機：為工業用的強力電磁鐵，通上大電流，可用以吊運鋼板、貨櫃、廢鐵等。
(2)**
(3)安培計、伏特計、檢流計
(4)電鈴等等。
(5)自動化控制裝置
(6)工業自動化控制、辦公自動化。
(7)包裝機械、醫療器械、食品機械、紡織機械等。
(8)電磁繼電器
(9)磁懸浮列車
三.電磁鐵的工藝（以起重電磁鐵為例）
工藝制定分為以下七個工序：
(一)、原材料、零部件的採購和質量篩選；
(二)、零部件的製造和質量檢驗；
(三)、裝配和質量檢驗；
(四)、絕緣膠澆灌；
(五)、烘乾、冷卻；
(六)、成品處理；
(七)、出廠前檢驗。
一、 原材料零部件的採購和質量篩選。
1、採購部門要按照產品圖紙和材料清單的技術要求，本著質量第一的原則，優先選購國內外知名廠家的產品。
2、廠質檢部對採購的原料、零部件進行嚴格的質基檢驗和篩選，對質量有問題和不合格的產品，堅決更換或退貨，不讓任何劣質產品進入車間。
二、 零部件的製造和質基檢驗
1、殼體(磁路)製作：
(1)鑄鋼件：採用含碳量0.15。0.2％的撣素鋼製成，一般用於批量較大的產品，加工前進行清砂處理，並塗上底漆，最後按圖紙加工至成品。
(2)結構件：採用含碳量0.15。
0.2％的碳素鋼製成，結構件一般由焊接而成，焊前應對所有焊接部位進行初加工；將留有餘量的鋼板、坯塗上底漆，並按劇紙要求加工焊縫坡口、再按圖紙和工藝要求焊接毛坯件，最後機加工按圖紙加工至成品。
(3)質量檢驗：廠質檢部對殼體各部尺寸、光沽度、焊接質量等進行全面檢測，合格品打上標記轉到裝配車間待裝配。
2、線圈製作：線圈是電磁鐵的心臟部分，每個線圈的繞制要專人負責，嚴格按工藝操作。
(1)、準備工作：
a：認真閱讀圖紙，掌握線幽圖各部分尺寸及技術要求；
b：按要求檢查胎具各部尺寸是否合適，絕緣處理是否安全可靠，確認合格後安裝在繞線機上；
c：檢查導線的截而尺寸、絕緣層是否均勻牢閻，厚度是否合適；
d：做好引出線(鋁導線要準備合適的銅鋁接頭)，準備好絕緣漆，各種工具、量具。
e：測好室內溫度。
(2)繞線：線圈繞制過程中要調整好導線的鬆緊度，選擇好合適的轉數，盡量做到導線的線速度始終保持一致，要做到層問，匝問緊密，並均勻塗上絕緣漆，繞制中要隨時檢查層數，匝數是否附和圖紙要求，直到達到圖紙要求的各項引數為止。
(3)檢驗：
a、檢查各部幾何尺寸和總匝數與圖紙是否相附。
b、直流電阻值：用電橋直接測量線幽的阻值，並根據事溫的多少，拆算出20℃的阻值，與標準阻值的誤差不得大於5％。具體可按下式拆算：
r20=r×k+20／k+t(d)
式中：貯所測電阻值(q)
t=測量是的室溫(℃)
k—對於銅線幽，k=234.5；
對於鋁線幽，k=245。
c、絕緣電阻：對直接繞在鐵芯上的線圈，要用500v兆歐表測量導線對鐵芯在冷態(20℃或其溫度與周圍空氣溫度基本相等)時的絕緣電阻不小於10兆歐。
d、 絕緣耐壓試驗：對直接繞在鐵芯上的線圈在冷態(20℃或其溫度與周圍空氣溫度基本相等)時，空氣濕度不大於90％的條件下，導線對鐵芯應能承受50hz、2500v的正弦波交流介電試驗電壓，歷時1min而無擊穿或閃絡現象。(耐壓試驗前必須先測量絕緣電阻)。
(4)烘乾：採用可調溫，自動控制的電爐，將線圈在冷態(20℃或其溫度與周圍空氣溫度基本相等)時，空氣溫度不大於90％的條件下，導線對鐵芯應能承受50h：、3000v的正弦波交流介電試驗電壓，歷時1min而無擊穿或閃絡現象。
(耐壓試驗前必須先測絕緣電阻)。
(5)絕緣處理：線圈冷卻後卸掉胎具進行出線、絕緣處理，包紮工作。
(6)質量檢驗：按(3)各項要求複檢一次，合格後做好標記待裝配。
三、裝配和質量檢驗
電磁鐵的裝配是產品最重要的工序，由技術過硬、責任心強的工人完成，要做到一次合格率100％。
1、對外殼、線圈等所有零部件進行一次複檢，確認全部合格後再開始裝配。
2、用專用吊具將線圈慢慢裝入清理乾淨的殼體內，檢查各部間隙是否合適。根據絕緣等級裝入相應的絕緣層或隔熱層，再蓋上非磁性板壓牢，並用電焊點焊固定，然後按二、3、(3)b～d各項檢測一次，確認無誤後再採用奧302不鏽鋼焊條將非磁性板與殼體焊牢，不得有砂眼和氣孔等缺陷，冷卻後再按上述各項檢驗一次，合格後視為半成品合格，轉到下道工序。
四、澆灌絕緣膠
裝配好的電磁鐵要進行填料處理，用以閻定線圈、防潮，提高絕緣強度，有利線圈散熱。常溫電磁鐵一般澆灌特製的h級絕緣膠(96#油)。高溫電磁鐵灌注聚酯改性有機矽漆931留有排氣孔，要保證灌滿不留空隙。
冬季室溫低，要先將電磁鐵予熱到100℃以上再澆灌。
五、 烘乾、冷卻
將澆滿絕緣膠的電磁鐵放入爐中，按工藝要求爐溫從室溫緩慢公升至185℃，並按烘乾時間保溫1～4小時，烘乾時間根據電磁鐵的尺寸和台數一般從小到大在8～32小時之間，烘乾過程中要由有經驗的看爐工跟班監測。
六、 成品處理
烘乾冷卻後的電磁鐵要進行最後的成品處理工作，包括清髒、打磨、出線、絕緣、密封處理、噴漆、上鏈條、上標牌等工作，均按有關規定完成。
七、出廠前檢驗
出廠前必須對每一台產品進行檢驗。內容如下：
1、外觀檢驗：檢查外形尺寸，堅閻件是否緊閻，是否有防鬆緊裝置、吊鏈是否安裝牢固，塗漆是否均勻美觀，標牌內容是否齊全，位置是否合理，接線盒是否密等。
2、直流電阻：按二、2、(3)b方法檢驗
3、絕緣電阻：按二、2、(3)c方法檢驗
4、絕緣耐壓：按二、2、(3)d方法檢驗
5、吸力試驗：試驗吸力平台，根據電磁鐵的大小和使用者的實際工作情況，確定電磁鐵的試驗氣隙，測出電磁鐵的吸力大小。
6、溫公升試驗：用0.6級電壓，電流錶(最好是0.2級)，採用雙臂電橋，測量電磁鐵線圈的內阻，用通過電壓，電流計算出前後的阻值，用溫公升計算公式：
4.電磁鐵的歷史與發展
早在2023年春天，丹麥的奧斯特在一次偶然之中就發現了這一原理。2023年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克才發現，當電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。
2023年，斯特金也做了一次類似的實驗：他在一根並非是磁鐵棒的u型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在u型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場，這樣就使u型鐵棒變成了一塊「電磁鐵」。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能放大多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷後，u型鐵棒就什麼鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。
斯特金的電磁鐵發明，使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景，這一發明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。
2023年，美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新，用磁電絕緣導線代替裸銅導線，因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由於導線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由於線圈越密集，產生的磁場就越強，這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了2023年，亨利試製出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積並不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。
5.電磁鐵的展望
電磁鐵的磁性有無可以用通、斷電流控制；磁性的大小可以用電流的強弱或線圈的匝數多少來控制；也可通過改變電阻控制電流大小來控制磁性大小；它的磁極可以由改變電流的方向來控制。在隨著世界工業的日益發展電磁鐵在工業中的應用也將越來越廣泛，也將在交通方面的到廣泛的應用，在全球共同趨向的自動化工業中電磁鐵也將起到不可缺失的重要作用。
6．電磁鐵的創新設計
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