电磁铁选材

阀用电磁铁维修经验谈 发布日期：2006-4-11

在液压件上，常用到电磁铁来产生吸力，推拉阀芯，从而控制液流的方向、压力和流量。这类电磁铁一般称为阀用电磁铁（下面一律简称电磁铁）。在控制系统中，电磁铁起着承上启下的作用，他将电能转化为机械能，推动液压阀动作。严格地讲，电磁铁包括电磁线圈和衔铁动作机构，在市场上，二者也是成套供应的。在工程机械维修中，遇到的电磁线圈烧毁的情况很普遍。因此，我们这里所说的电磁铁，主要指电磁线圈。

图1. 普通电磁阀使用开关式电磁铁

图2. 衔铁与线圈的相对位置决定阀芯是受推力还是拉力

电磁铁包括开关式和比例式两种，开关式电磁铁常被安装在换向阀上，用来控制阀的换向、系统的卸荷和加载等；比例式电磁铁安装在各类比例阀上，用来控制液流的方向、压力和流量。不少比例压力阀安装在电控变量泵上，可以控制泵的和流量和方向。

比例式电磁铁具有一个在其行程上，至少是在其工作行程内，电磁力很大程度上保持不变的特性，以此区别于普通开关式电磁铁。这一吸力特性，是通过工作气隙的特殊造型和导磁体磁力的引导而形成。开关式和比例式电磁铁的差别并不完全取决于电磁铁本身，比例电磁铁通最大电流时相当于开关式电磁铁，开关式电磁铁通不同的电流时也会产生不同的推力。 电磁铁的性能指标主要包括适用电压（电流）、推（拉）力和行程等。

根据电压可以分为12V直流，24V直流，110V交流，220V交流等。NG6阀用电磁铁推拉力一般为20-70N，行程在 3-7mm之间。当怀疑某电磁阀卡滞或线圈烧毁时，可以将电磁阀反过来，看其行程是否在上述范围之内。

电磁铁的外特性主要表现为电阻。最常见的24V NG6电磁阀线圈阻值一般在16-26Ω之间，24V插装阀线圈阻值一般在20-38Ω之间，24V比例阀线圈阻值一般在21-26Ω。理论上，电磁吸力与电流的平方成正比，所以12V线圈阻值一般为对应24V线圈的1/4左右。

比例电磁阀一般要求电流达到某一范围。如REXROTH（力士乐）系列泵用24V比例电磁阀一般要求电流200-600mA，12V的要求电流400-1200mA。LINDE系列泵用24V比例电磁阀要求电流220-405mA或175-360mA。SAUER系列泵用24V比例电磁阀要求电流13-85mA。

当电磁阀没有动作时，可以用万用表测量线圈接线插片1、2之间电阻，如果阻值无穷大说明内部断路，如果阻值很小说明内部短路，需要更换线圈。断路和短路都常常由线圈发热引起。液压元件厂家为减少阀卡死的几率，都会降低线圈阻值，以增大推力。但这样一来，线圈发热就非常厉害，在连续通电几分钟之后内部温度就可能超过100°C。所以在应用上，除了要注意电磁阀的散热之外，还要尽可能地减少通电时间。通断电频率高的电磁阀线圈更易烧毁。

当没有万用表时，可以用铁丝或小螺丝刀等推动推杆，看工作机构是否有动作。也可以用扳手等工具靠近电磁铁，看是否有足够吸力。当然，电磁阀无动作还有电气和液压方面的其他原因。

电磁铁的接线一般参照ISO4400/ DIN43650标准。插片1、2即为线圈的两端，不管哪一端为正极，线圈都会对衔铁产生吸力，所以接线不分正负。但习惯上一般1为正，2为负。

少量的开关式电磁阀和部分比例阀采用推拉式电磁铁，其接线一般符合ISO4401标准，插片1、2为正极，3为共用负极。

图3.少量电磁阀采用推拉式电磁铁

参考资料：

1. REXROTH-BOSCH产品样本，REXROTH-BOSCH公司 2. 电液比例技术与电液闭环比例技术的理论与应用，BOSCH 3. HYDAC产品样本，HYDAC公司

[M24613-0362-0001] 直流电磁铁

[摘要] 一种直流电磁铁，线圈对接在底座一端，线圈的另一端设置上盖，铁芯由上铁芯和下铁芯组成，上铁芯和下铁芯为内端粗、外端细的变径结构，装在底座、线圈和上盖形成的腔内，粗径部分与底座和线圈内腔相适配，上铁芯细径部分外端穿过上盖的圆孔伸出在上盖外部，下铁芯细径部分外端穿过底座端部的圆孔伸出在底座外部，下铁芯细径部分套有压簧，压簧两端分别支撑在下铁芯变径部分和底座内端面上，底座上还固定下铁芯变径部分能触发的控制线圈是否得电的微动开关。它与光电保护装置配套使用，用于机床安全改造，成本低、体积小、改造容易、安全性强、用电量小。 [M24613-0232-0002] 交流模拟牵引电磁铁

[摘要] 本实用新型涉及一种交流模拟牵引电磁铁，属于低压电器产品技术领域。该电磁铁的结构类似直流电磁铁，所不同之处是在骨架上绕置三组线圈，三组线圈各有不同，各司其职，其外层线圈为启动保持线圈，内层线圈为辅助线圈，中间层线圈为控制线圈；另外在后轭铁外侧装有电子线路模块，该模块的电路结构主要由输入电路、启动保持电路、电源电路和控制电路组成。由于其吸合状态和保持状态是由电子线路控制下进行的，因此，无论是否过载均按设定时间进入保持状态，不会发生电磁铁烧毁现象。 [M24613-0619-0003] 起重电磁铁无触点停电保磁装置

本实用新型涉及一种起重电磁铁无触点停电保磁装置，属于磁力分离控制技术领域。该装置包括励磁电路、消磁电路和保磁电路；励磁电路的交流电源端正向接电磁铁线圈，构成励磁回路，恒压控制模块的受控端设有常闭的电压封锁继电器；消磁电路的电源输入端接与电磁铁线圈并联的放电电阻，构成消磁回路；恒流恒压控制模块的受控端设有常开的消磁控制继电器；保磁电路的电池通过切换接触器正向接电磁铁线圈，构成保磁回路。本实用新型实现了整个装置的无环流控制，克服了直流接触器拉弧严重、触点磨损快、故障率高的弊病；同时也避免了分立元件控制线路过于分散、抗干扰能力差、体积大、维修成本较高的缺点。 [M24613-0482-0004] 一种利用线圈自身表面散热的高温起重电磁铁

[摘要] 一种利用线圈自身表面散热的高温起重电磁铁，包括上轭板、外壳、线圈、线圈底护板、芯极，将线圈与上轭板、外壳、芯极、线圈底护板之间分别以隔热垫块相隔，使线圈周围形成一通风空间，电磁铁外壳两端装有将外界与所述通风空间相连的通风罩。线圈底护板套在芯极上，将线圈托起，并通过螺杆吊装在上轭板上。线圈工作时产生的热量借助通过电磁铁两端的通风罩流动的自然风对线圈的上下内外表面加以冷却。这样，不仅提高了电磁铁的使用性能，而且大大延长了电磁铁的使用寿命。此外本实用新型工艺简单、运行可靠、能有效地降低成本、提高工作效率。 [M24613-0489-0005] 新型压缩空气冷却高温起重电磁铁

[摘要] 本实用新型涉及一种新型压缩空气冷却高温起重电磁铁。由本体部分、气管卷筒、气泵、整流机组成，其特征在于：本体部分的励磁线圈采用多个环形薄线分别单独密封，线圈内灌以导热性能良好的填充物，各线圈之间设有冷却风道。本实用新型结构紧凑，励磁线圈采用全密封结构，可有效地防止粉尘、潮湿等有害气体对线圈的侵蚀，可大大提高产品的使用寿命和对恶劣环境的适应性；由于将整个励磁线圈设计成多个环形薄线圈，散热面积大，因而温升低，热态电流下降少，使得热态时的磁势增大，提高了吸重能力。 [M24613-0467-0006] 一种低功耗耐高压比例电磁铁

[摘要] 本发明公开了一种低功耗耐高压比例电磁铁，包括导向套，导向套位于壳体内，在导向套和壳体之间设置控制线圈；在导向套的内腔中设有衔铁，导向套由前段、中段和后段组成，左端盖与前段密封相连，左端盖的端面位于前段的内腔中；右端盖与后段密封相连；衔铁由大圆柱和小圆柱所形成；推杆的右端与右轴承相连，推杆的左端与左轴承相连，推杆与衔铁固定相连；部分的小圆柱位于左端盖的端盖孔内；前段的内腔表面与大圆柱外表面之间的间隙形成径向工作气隙I，端盖孔的孔壁与小圆柱外表面之间的间隙形成径向工作气隙II，小圆柱和大圆柱的交界面与端面之间的间隙形成轴向工作气隙。使用本发明的低功耗耐高压比例电磁铁，能降低系统能耗。

[M24613-0529-0007] 电动葫芦用圆柱形转子电磁铁锥形制动电动机

[摘要] 本实用新型公开了一种电动葫芦用圆柱形转子电磁铁锥形制动电动机，属于起重机。本实用新型需要解决的技术问题是设计一种电动葫芦用圆柱形转子电磁铁锥形制动电动机，其效率高，温升慢且工艺简单。本实用新型的技术方案是，一种电动葫芦用圆柱形转子电磁铁锥形制动电动机，它包括有转子和制动器，电动机的转子为圆柱形转子，制动器的结构是，在电动机壳端面外的一侧依次设有电磁铁、衔铁和锥形制动盘，在衔铁和电磁铁之间设有弹簧，衔铁的一端设有锥体与锥形制动盘的内锥面相配，沿圆周均布的螺栓穿过衔铁孔旋入电磁铁和电动机壳中的螺纹孔内；整流装置的输出端与电磁铁线圈连接。本实用新型主要用于起重机电动葫芦。 [M24613-0343-0008] 一种防水电磁铁按摩头

[摘要] 本实用新型公开了一种防水电磁铁按摩头。本实用新型的防水电磁铁按摩头，包括线圈骨架、线圈、活动芯轴，冲击头，该线圈骨架为筒套式结构，筒套式线圈骨架径向向外的空间为线圈空间，筒套式线圈骨架径向向内的空间为内空间，在该内空间内设有与线圈空间独立的液体流道；活动芯轴设置在该内空间内，冲击头连接在活动芯轴的一端。本实用新型的防水电磁铁按摩头按摩效果好，连续工作时间长，可以用在有水的地方。 [M24613-0427-0009] 吊运卧卷起重电磁铁

[摘要] 本发明公开了一种起重电磁铁，尤其是一种吊运卧卷起重电磁铁。该起重电磁铁为“U” 形电磁铁，包括磁极，磁轭，励磁线圈；磁极下部中段外侧有一凸台，磁极下部前、后两段的外侧上固连有多根柔性磁极，凸台的外侧也固连有多根柔性磁极，每根柔性磁极的上端固定，下端自由下垂；凸台的底面高于磁极底面圆弧的顶点，两个凸台外侧之间的距离大于卧钢板卷的最大宽度，两磁极外侧之间的距离等于卧钢板卷的最小宽度；每根柔性磁极的下端相互通过柔性绳相连；柔性磁极的长度大于卧钢板卷的半径；柔性磁极为导磁金属绳。本发明能安全可靠地吊运卧钢板卷，并且能耗低。 [M24613-0517-0010] 小型化高速电磁铁

[摘要] 本实用新型公开了一种小型化高速电磁铁。它包括一个锁紧外套、一个制有安装电缆插座台阶孔的铁芯和安装在铁芯极柱上的电磁线圈，其特征在于所述的铁芯是一个整体型圆环状铁芯，在它的环形槽中部还制有与铁芯连成一体的中心极柱，所述的电磁线圈嵌入于所述环形槽与中心极柱之间。本实用新型整体构成的圆环状铁芯为机械加工的一次成型提供了加工的方便性和快捷性。而且体积超小，结构十分紧凑，密封形式方便，响应时间快(0.3Ms)，动态驱动力大于200N，瞬态驱动电流20A以下。解决了柴油电喷系统的高速响应和小型化的问题。十分适合于低成本，大批量生产。

1） 与先导级配合的比例电磁铁，其工作行程相当小，应限制在比例电磁铁的有效行程内，即使它的整个工作行程处于比例电磁铁的水平吸力区段。

2） 比例电磁铁一般多为湿式直流电磁铁，要特别注意衔铁腔是否耐高压，耐多少压力，不耐高压的比例电磁铁一般只能承受溢流阀、方向阀等的回油压力。

3） 对配用两个比例电磁铁的比例方向阀，衔铁总行程包括工作行程和空行程。当其中一个工作在工作区时，另一个运行于非工作区（空行程区） 。一般情况下，工作行程和空行程相等，各为衔铁总行程的二分之一。如衔铁行程为（3+3）mm，表示工作行程 3mm，空行程 3mm，即以电磁铁推杆全部推出位置为起始点，将推杆向里推3mm为水平吸力的工作区，再向里推 3mm为非工作区。

4） 端头有放气螺钉的比例电磁铁，在液压系统启动之后到正常运行之前，应给电磁铁放气。否则，滞留在电磁铁中的空气会影响比例阀的可靠运行。

5） 为了保证静压平衡，衔铁前后腔有通道沟通，此通道断面大小要适当，在保证快速性的前提下，要有一定阻尼。 对位置调节型比例电磁铁，可取消液压阻尼，以提高其快速性。

6） 调零弹簧对比例电磁铁的稳态牲曲线有明显影响，其刚度和预压缩量应选择适当。 没有调零弹簧的比例电磁铁，一般亦有刚度很小的复位弹簧，以保证在未通电时，电磁铁衔铁处于确定位置。

7） 位置调节型比例电磁铁的位移传感器中的电感线圈与检测联杆间的相对位置由生产厂家调整好后，不能随意变动。8） 电磁铁衔铁腔受污染后，应进行清洗。对于图 1 所示结构的比例电磁铁， 其拆卸的步骤为： 拆开电磁铁后盖 （或尾部调零弹簧装置） 取出调零弹簧及相应附件取出衔铁取出限位片。清洗各部件后重新装配。在拆卸电磁铁时，一般不需将线圈部分拆开，以免擦伤线圈，弄断导线。 目前，比例电磁铁广泛采用线圈可拆卸式的结构，拆卸时，拧下尾部的橡胶螺母，就可抽出线圈部分，然后，可用扳手取出比例电磁铁芯轴， 再按图1 所示的比例电磁铁的拆卸步骤进一步分解。这种结构的比例电磁铁，其拆卸和装配过程变得更加简单，且线圈部分具互换性。 一般情况下，经内部分解后又重新装置的比例电磁铁，应随比例阀一起在实验台上进行重新调试，以确保其零点和增益符合比例阀控制特性的要求。

9） 比例电磁铁上的手动应急机构，用来在断电或比例控制放大器出现故障时，手动操作系统，系统布置时应留出手动操作空间。

10） 通过比例放大器调整颤振信号，应在保证比例阀的稳定性和小电流信号的良好稳态特性的前提下，使滞环尽可能小。一般由生产厂家根据比例阀的控制要求调整好，用户不要随意调整。

11） 通过调节比例电磁铁调零弹簧，可调整比例阀先导级的零位及比例阀的死区，以获得满意的比例控制特性。 12） 国内外生产比例电磁铁的厂家很多，但不同厂家的比例电磁铁在结构和性能上仍有差别。因此，即使是同一规

格的比例电磁铁，由于生产厂家不同，也不能相互简单替代。 通力液压目前的比例电磁铁产品主要有GP80比例流量阀用电磁铁、GV40比例压力阀用电磁铁和GP37比例阀用电磁铁。

电磁铁铁心用材料

在电磁性电器中，电磁机构由吸引线线圈，铁心，衔铁等部分组成。

(1)交流电磁铁由于磁导体(铁心)在交流励磁下有铁损(磁滞损耗)和铜损(涡流损耗)，加上它们往往是八小时工作制，甚至是不间断工作制(如欠电压脱扣器)或断续周期工作制(如接触器)，运行中损耗大，因此铁心材料采用硅钢片叠装(片间绝缘)。

(2)对于短时工作的电磁铁，如分励脱扣器，断路器的瞬动电磁铁等，因不考虑磁滞损耗，其铁心可采用低碳钢(如Q235—A)等材料。

(3)要求体积小，精度高的铁心(如某些小体积断路器的欠电压脱扣器，剩余电流动作断路器的电磁式漏电脱扣器等)，应采用剩磁小，矫顽力小，磁滞回路面积小的铁镍软磁合金(坡莫合金)来制作。

(4)直流电磁铁，因直流无磁滞损耗(但仍有涡流)，铁心本身损耗小，故可用圆柱形碳钢或电工纯铁棒(用这种材料加工也容易)，软铁就是纯铁。

直流电磁铁在稳定的状态下通过恒定的磁通，铁心中没有磁滞和涡流损耗，只有线圈中的铜耗，但对于交流电磁铁，因通入的是交变的电流，在线圈中产生交变的磁场，铁心中的磁畴被不断的磁化，磁畴之

间不停的摩擦产生磁滞损耗，除此之外，由电磁感应定律可知在交变的磁场中铁心中会产生环流，引起涡流损耗，同样交流电磁铁也有铜耗。因此对于交流电磁铁，它的线圈和铁心都发热。

为什么选圆柱形碳钢或电工纯铁棒

(1)主要是考虑磁回路的涡流损耗以及磁滞损耗。直流电磁铁中磁回路中磁场变化很慢，基本可以忽略涡流损耗以及磁滞损耗，避免磁饱合是主要矛盾。而交流电磁铁磁回路中磁场变化很快，涡流损耗和磁滞损耗就成为不可忽略的问题。采用硅钢片可以提高涡流回路的电阻，降低涡流损耗。

(2)电磁铁是要能控制磁场的强度的，要求在断电后就没有磁力的，没有磁力的铁磁物质在磁场就会被磁化，离开后磁场后会有残磁。软铁的残磁基本没有，但钢的却很强，特别是高碳钢类的，非常强。

某些小体积断路器的欠电压脱扣器，剩余电流动作断路器的电磁式漏电脱扣器等要求体积小，精度高的铁心，可用铁镍软磁合金(坡莫合金)来制作，因为这种材料剩磁小，矫顽力小，磁滞回路面积小。

中国牌号表示方法：

(1)冷轧无取向硅钢带(片)表示方法：DW+铁损值(在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.5T的单位重量铁损值。)的100倍+厚度值的100倍。如DW470-50表示铁损值为4.7w/kg，厚度为0.5mm的冷轧无取向硅钢，现新型号表示为50W470。

(2)冷轧取向硅钢带(片)表示方法：DQ+铁损值(在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.7T的单位重量铁损值。)的100倍+厚度值的100倍。有时铁损值后加G表示高磁感。如DQ133-30表示铁损值为1.33，厚度为0.3mm的冷轧取向硅钢带(片)，现新型号表示为30Q133。

(3)热轧硅钢板热轧硅钢板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅钢(含硅量≤2.8%)、高硅钢(含硅量＞2.8%)。表示方法：DR+铁损值(用50HZ反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T时的单位重量铁损值)的100倍+厚度值的100倍。如DR510-50表示铁损值为5.1，厚度为0.5mm的热轧硅钢板。家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示，如JDR540-50。

DW310-35

一种含碳极低的硅铁软磁合金,一般含硅量为0.5～4.5％。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率,降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效。主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁芯。世界硅钢片产量约占钢材总量的1％（见精密合金）。

1900年英国哈德菲尔德(R.A.Hadfield)等首先发现含Si4％的Si-Fe合金有良好磁性。1903年德国和美国相继生产含Si1.0～4.5％的热轧硅钢片。1906年代替低碳钢用来制造电机和变压器铁芯。 1934年美国戈斯(N.P.Goss)采用两次冷轧法制成 (110)[001]晶粒择优取向的含 Si3％的冷轧硅钢片。1968年日本田口悟等采用硫化锰和氮化铝综合抑制剂并使用一次大压下率冷轧法，制成

(110)[001]高磁感取向硅钢，这种材料的晶粒取向更加准确，铁损和磁性进一步改善。历年来，硅钢的铁损值下降示意曲线见图1。

1949年美国制成厚度小于 0.1mm的冷轧(110)[001]取向薄硅钢带，用于电

子工业。1957年联邦德国制成了(100)[001]立方取向硅钢片，其纵横向磁性都高，但因工艺复杂,至今未正式生产。图2是(110)[001]和(100)[001]取向硅钢片中晶粒排列示意图。含硅6.5％的Si-Fe合金的磁致伸缩约为零，磁导率高、铁损低、制成的变压器无噪声但因加工困难，未得到广泛应用。70年代采用液态快冷技术制成6.5Si-Fe微晶薄带,研制了更薄的取向硅钢片和(100)面织构（晶间无取向）的硅钢片等新品种。

中国于1953年开始生产热轧低硅硅钢片(Si1～2％)；1955年开始生产热轧高硅硅钢片(Si3.0～4.5％)；1962年开始生产冷轧取向薄硅钢带。70年代开始生产冷轧取向硅钢带。

对硅钢性能的要求 主要是：①铁损低，这是硅钢片质量的最重要指标。各国都根据铁损值划分牌号，铁损愈低，牌号愈高。②较强磁场下磁感应强度（磁感）高，这使电机和变压器的铁芯体积与重量减小，节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。③表面光滑、平整和厚度均匀，可以提高铁芯的填充系数。④冲片性好，对制造微型、小型电动机更为重要。⑤表面绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。⑥基本无磁时效。典型电磁性能见表1。

硅钢片一般随硅含量提高，铁损、冲片性和磁感降低，硬度增高（图3）。工作频率愈高,涡流损耗愈大,选用的硅钢片应当愈薄。硅钢片的主要用途与厚度和含硅量的关系见表2。

冶炼和轧制 硅钢主要用氧气转炉冶炼（也可用电弧炉冶炼）,配合钢水真空处理和AOD技术（见炉外精炼，采用模铸或连铸法。根据不同的用途,冶炼时改变硅(0.5～4.5％)和铝(0.2～0.5％)含量以满足不同磁性的要求。高牌号硅钢片的硅和铝量相应提高。碳、硫和夹杂物尽量减少。

冷轧硅钢片的磁性、表面质量、填充系数和冲片性比热轧硅钢片好，并可成卷生产，所以从60年代开始有些国家已停止生产热轧硅钢片。中国采用约 900℃低温一次快速热轧和氢气保护下成垛退火方法制造热轧硅钢片，成材率较高，成品表面质量和磁性都较好。

冷轧无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。制造低硅产品时,热轧带卷酸洗后一次冷轧到 0.5mm厚。制造高硅产品时，热轧带酸洗后（或先经800～850℃常化后再酸洗）,冷轧到0.55或0.37mm厚,在氢氮混合气氛连续炉中850℃退火，再经6～10％小压下率冷轧到0.50或0.35mm厚。这个小压下率的冷轧可使退火时晶粒长大，铁损降低。这两种冷轧板都在20％氢氮混合气氛下连续炉中850℃最终退火,然后涂磷酸盐加铬酸盐的绝缘膜。晶粒取向硅钢一般都含Si3％,要求钢中氧化物夹杂含量低,并必须含有C0.03～

0.05％和抑制剂（第二相弥散质点或晶界偏析元素）。抑制剂的作用是阻止初次再结晶晶粒长大和促进二次再结晶的发展，从而获得高的(110)[001]取向。抑制剂本身对磁性有害，所以在完成抑制作用后，须经高温净化退火。采用第二相抑制剂时，板坯加热温度必须提高到使原来粗大第二相质点固溶，随后热轧或常化时再以细小质点析出，以便增强抑制作用。冷轧成品厚度为0.28、0.30或

0.35mm，工艺要点见表3。冷轧取向薄硅钢带是将0.30或0.35mm厚的取向硅钢带，再经酸洗、冷轧和退火制成