经济合理地选择多士炉电磁铁线圈匝数

蔡建平 黄发喜（晶辉科技（深圳）有限公司 广东深圳 518128）

多士炉托面包片的滑托架要用电磁铁使其保持在多士炉的面包槽下部，如图1(a)所示。我公司所用多士炉电磁铁如图1(b)所示，是由12片“E”硅钢片组成的直流电磁铁,供给线圈的空载电压为12V-15V。

对于电磁铁，一般人会认为线圈匝数越多吸力越大，但实际上并不一定。电磁吸力的近似公式为：F(吸引力)=u(真空磁导率)×N2(匝数)×I2(线圈内电流)×S(铁心截面)/4L2(气隙长度)。从公式可知，当硅钢片规格尺寸相同其它参数不变时，电磁吸力与安匝数正比。当电磁铁线圈两端的空载电压、线圈线径、硅钢片材料一定时，增加线圈匝数也增加了线圈的电阻值，造成电流值下降。若要提高电磁吸力只有提高安匝数。

在多士炉安规测试中，为了降低线圈的温度，通常采用增加匝数的办法来降低线圈的温度。表1是两组线圈的对比测试，其中硅钢片、吸铁架、线圈线径均相同并用同一吸铁架进行测试。

实验说明：(1)吸力测试用同一衔铁，测试前校平硅钢片组，同一线圈测五次取平均值。(2)线圈温升测试是线圈工作20min后的线圈表面温度与室温的差值。(3)用同一开关电源，输出电压相同。(4)温度测试是将测温线紧贴线圈外表面，测试点相同。(5)环境温度为22℃。

实验表明：在一定的条件下，在增加匝数的同时也增加了线圈的电阻，在输入电压不变情况下，电流值下降，安匝数也随之降低，电磁铁的吸力反而会降低。

线圈用的漆包线绝缘等级从低至高分为Y、A、E、B、F、H、N、R、C九个等级。绝缘等级的不同其允许的温升不同。如：B级温升允许80K；F级允许100K；H级允许125K。因此，在确定电磁铁线圈匝数时，从成本角度出发，以最低成本的安匝数来测试。

表1 电磁铁线圈的对比测试数据

漆包线绝缘等级B级与H级相比，H级耐温可提高64%而成本只增加2.7%。因此，从经济合理的角度考虑，当线圈超温时应首选提高线圈的绝缘等级，而不是用提高线圈的匝数来降低线圈的温度。以上述两组线圈为例，2500匝线圈采用B级漆包线安规测试符合要求，而500匝线圈采用B级漆包线则超温35K，采用H级漆包线符合安规要求。2500匝线圈B级漆包线与500匝线圈H级漆包线比较，后者能降低成本3倍以上。

上述实验采用开关电源，在实际中有些多士炉电磁铁线圈电压是取自局部发热丝的电压（称抽电压），如图3所示。抽头段发热丝的电阻与线圈的电阻为并联关系但与整段发热丝的电阻是串联关系。在多士炉上若将2500匝线圈直接换成500匝线圈，线圈的负载电压就会降低几伏，使电磁吸力减小，同时有可能会影响PCB的工作，这时需提高抽头电压来提高电磁吸力。