陸金元

摘 要：電磁鎖的運用機理為通過磁力來吸引金屬件以此來實現被鎖件和鎖緊件的開啟和扣合。在電磁鎖的設計中，電磁鐵和永磁體為比較常見的磁鐵元件，為更好的提升到電磁鎖的性能及性價比，就需要在電磁鐵和永磁體質檢進行選擇?；诖耍疚膶﹄姶盆F和永磁體在電磁鎖中的應用進行對比分析。

關鍵詞：電磁鐵；永磁體；電磁鎖

1 對比試驗背景簡介

目前電磁鎖在我國制造行業(yè)和工業(yè)中的應用越發(fā)廣泛，電磁鎖的自鎖機構憑借其可靠地性能取得了較好的應用。對于電磁鎖而言，其借助磁鐵磁力進行被鎖件和鎖緊件的扣合和開啟能夠有效的杜絕錯誤操作下導致的設備故障問題。本對比試驗的研究采用永磁體和電磁鐵作為研究點，重點圍繞著電磁鐵應用電磁鎖的方案進行論述，對比兩者之間的有事及表現進行研究和論述。

本文研究時鎖選用的永磁體外形尺寸為φ14*15mm；吸引力為3.14*0.7cm*0.7cm*100N/cm2。永磁體與被吸引金屬之間距離7.5mm，根據試驗測算，本文所選擇的永磁體吸引力穩(wěn)定可靠，能夠滿足使用的需求。

2 對比方案制定分析

首先，電磁鐵方案設計上保密性更強，不會被輕易的抄襲和改造，另外電磁鐵在運行過程中會因為電源問題存在使用地點受限的問題。其次，電磁鐵方案，在鎖緊機構操作上只需要控制用電和不用電即可控制磁力。第三，永磁體價格相對于電磁鐵而言要低一些。第四，永磁體長時間保持磁力狀態(tài)，而電磁鐵的磁力與通電與否相關，若以黑色密封材料進行永磁體的架內設置，則能夠保障其使用的便利性。第五，長時間、多頻率的通斷電會對電磁鐵產生影響，降低電磁鐵的使用壽命和使用周期。

3 電磁鐵方案具體分析

3.1電磁鐵的概念及種類

電磁鐵為內部帶有鐵芯，利用電流通電來實現磁性變化的裝置。一般情況下電磁鐵的外形設置為馬蹄形，有時候會制成條形和圓柱形。電磁鐵中鐵心要具備易磁化和快速磁性消失的性能，因此通常選用軟鐵或硅鋼來進行制作。在電磁鐵通電后，磁體形成磁性，斷電后磁性瞬間消失。對于電磁鐵而言，其優(yōu)勢性能包括：磁性有無可以以通電與否來進行設置。磁性的大小也可以根據電流的大小來進行控制。目前電磁鐵在我們日常生活中的使用率還是很高的。常見的電磁鐵就有電磁繼電器、電磁起重機、電磁懸浮列車等等。電磁鐵磁力的計算公式為F=A*（I*W）2，其中F表示吸引力、I表示線圈電流、W表示匝數、A為線圈橫街面積、材質等結構參數。

3.2方案選材及試驗

本文所研究的電磁鐵選材為目前市場上比較常見的電磁鐵型號，例如PS25、PS40、Ps49等。根據試驗需求，我們將電磁鐵產品作為性能對比的主要目標，分別對PS25、PS40、PS49來進行試驗檢測，在檢測過程中發(fā)現電磁鐵難以具有替代永磁體吸引金屬件的需求。并且短距離的電磁鐵設置還會導致電磁鐵磁力吹安衰弱問題。

3.3實驗分析-電磁鐵對金屬零件的吸引力的影響因素

電磁鐵對金屬零件的吸引力有以下幾個因素：

（1）被吸物體的材料。純鐵最具吸引力。檢測機構采用金屬部分Q235材料，含有少量的碳、硫、磷等雜質，會在一定程度上影響吸力，純鐵質地較軟，不適合本檢測機構使用。

（2）被吸收物體的表面平滑度。表面越平，吸引力越大。測試機構的金屬部分被吸干平滑。

（3）被吸物體吸力面面積。如果吸力面大于電磁吸盤，效果最好。金屬表面吸收的大小是10毫米×30毫米，和標準的電磁吸盤的最小直徑是25毫米。因此，可以通過增加金屬零件的表面積來增加吸引力。

（4）物體和電磁吸盤之間的距離。當使用電磁鐵時，電磁鐵應完全安裝在被拉伸的物體上。即使有距離，距離也不應該大于1mm的金屬部分之間的距離。試驗機構和電磁吸盤（接觸面厚度為4mm，彈簧高度3.5mm）。由于檢測機構壁厚較小，需要調整整個機構的體積，操作過程更加復雜。要改變整個身體的形狀和大小是很困難的。彈簧的高度沒有相對調節(jié)空間，彈簧越小，結構的整體穩(wěn)定性就會受到彈簧的影響。

（5）被吸收物體的厚度。10mm以上的厚度為最佳。標準電磁鐵的電壓為24V、12V，選擇24V電壓電磁鐵。本例的電流選擇為24V電壓電磁鐵。線圈的電流與電壓U和線圈電阻R.U=I*R有關，高電壓會產生較大的電流，較大的電流會導致線圈過熱，容易被破壞，而電流會上升到一定的值。它會產生磁飽和，吸力不會再增加。

（6）增加轉數。增加線圈匝數需要增加電磁鐵形狀的大小，需要定制非標電磁鐵，價格昂貴。當匝數增加時，電磁鐵的磁感應強度在很小的距離內不會顯著增加。這個例子的應用條件沒有明顯的改善。

4 永磁鐵方案分析

4.1永磁鐵的概念

鋼或其他材料都有成為永磁體的可能性，在經過適當的操作和處理、加工之后，其內部存在的不均勻性會變化，并處于最佳狀態(tài)，在這時材料的矯頑力將達到最大化。于鐵而言，其晶體結構和內應力的不均勻性比較弱，矯頑力也相對較少，因此磁化鐵和鐵去磁的操作都比較簡單，并且不想需要很強的磁場，因此鐵不會成為永磁體。通常情況下，我們將磁化和去磁都簡單的材料，定義為軟性的磁材料。

4.2永磁體實驗分析

針對電磁鐵所產生的吸引力，本文選擇的永磁體由磁鐵保持架和75個φ14*15的銣鐵硼材料組成。連接方式選擇的是磁鐵和保持架的黏膠連接，在磁鐵的上部還架設了黑色的密封材料來進行磁密封，保障密封的效果。為達成與電磁鐵相同的吸引力，本文選擇75個永磁體來進行建設，永磁體單價為15元，從經濟角度來看，永磁體的價格相對更便宜一些。

4.3永磁體的吸引力影響因素

對于永磁體而言，其吸引力與外架設的密封包裹水平相關，密封包裹的水平高則吸引力能夠充分的發(fā)揮和調動，若密封水平較低，則會導致漏磁或扣緊后無法打開的問題產生。另外，永磁體的組成數量還會對永磁體組的吸引力產生一定的影響，通常組成構件越多永磁體吸引力越強。

總結

在本文的對比試驗分析中，筆者主要針對電磁鎖中的電磁鐵和永磁體的運行狀態(tài)和性能進行對比分析?，F得出結論如下：

電磁鐵中存在電磁衰減問題，不適于機械自鎖機構的設置，另外因電磁鎖需要頻繁的進行開啟和關閉，因此需要撓自己保障電磁的穩(wěn)定性，而電磁鐵在穩(wěn)定性上與永磁鐵的差距還是比較明顯。