電磁式操縱負荷系統的設計與實(shí)現

線(xiàn)圈和低碳鋼筒構成了定子。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、強度又比較大，適合做電磁作動(dòng)筒的外殼。
定子的結構圖如圖3所示，線(xiàn)圈繞在鋁管上，相鄰線(xiàn)圈由尼龍隔開(kāi)，線(xiàn)圈裝在外筒內，兩端由低碳鋼法蘭固定，外筒和法蘭同時(shí)起到導磁和隔磁的作用。
當活動(dòng)桿中的永久磁鐵的磁力線(xiàn)從N極出發(fā)回到S極，形成了一個(gè)閉合回路，磁力線(xiàn)會(huì )穿過(guò)線(xiàn)圈。磁力線(xiàn)的路徑是走從N極到S極的最短路線(xiàn)。線(xiàn)圈一般采用銅線(xiàn)。線(xiàn)圈與線(xiàn)圈之間的連接物，也就是圖3中線(xiàn)圈兩邊的陰影部分，它們是由尼龍制成的。因為尼龍與銅的導磁性相當，為了提高工作效率，一般增加線(xiàn)圈所圍面積。從活動(dòng)桿中永久磁鐵N極出發(fā)的磁力線(xiàn)穿過(guò)線(xiàn)圈進(jìn)入鋼筒(假設磁力線(xiàn)是垂直進(jìn)入線(xiàn)圈的)，低碳鋼筒相當于一個(gè)導磁機構，讓磁力線(xiàn)通過(guò)然后再穿過(guò)線(xiàn)圈回到磁鐵的S極，這樣就形成了一個(gè)閉合的回路。這樣的設計有利于集中磁鐵所發(fā)出的磁力線(xiàn)，減少磁場(chǎng)的浪費。
當線(xiàn)圈通電時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，由物理電磁學(xué)方面的知識可以知道線(xiàn)圈內部的磁場(chǎng)是勻強磁場(chǎng)。因為線(xiàn)圈所產(chǎn)生的感應磁場(chǎng)對活動(dòng)桿的影響很微小，可以忽略不計，假設活動(dòng)桿相對線(xiàn)圈的位移方向已知，當磁鐵的磁力線(xiàn)穿過(guò)通電線(xiàn)圈時(shí)，通電線(xiàn)圈就會(huì )受到力的作用，因為電流的方向和磁力線(xiàn)的穿過(guò)方向都是已知的，所以線(xiàn)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(xiàn)圈電流方向是相反的，相鄰的磁鐵極性是同級相對。所以用左手定則，對每個(gè)線(xiàn)圈進(jìn)行受力分析，可以判斷出每個(gè)線(xiàn)圈的受力方向。
由公式F=nBILsinθ可以知道線(xiàn)圈受力的大小。其中n為線(xiàn)圈的匝數；B為磁鐵的磁感強度；I為線(xiàn)圈中通電流的大??；L為線(xiàn)圈一圈的周長(cháng)；θ為I與B的夾角?？梢约僭O磁力線(xiàn)是垂直進(jìn)入線(xiàn)圈的，即θ為90°，則公式可簡(jiǎn)化為F=nBIL，當活動(dòng)桿發(fā)生位移時(shí)，線(xiàn)圈不同部位因為穿過(guò)的磁力線(xiàn)方向不同，所受力的方向也不同，而n不同導致所受力的大小不同，因為銅線(xiàn)的粗細是均勻的，所以線(xiàn)圈的匝數在某種程度上可以表示位移量。由于磁場(chǎng)強度B只由磁鐵產(chǎn)生，所以可以認為是穩恒不變的，則力F是一個(gè)與位移量及通電線(xiàn)圈電流大小有關(guān)的函數。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。