經濟合理地選擇多士爐電磁鐵線圈匝數

蔡建平 黃發喜（晶輝科技（深圳）有限公司 廣東深圳 518128）

多士爐托面包片的滑托架要用電磁鐵使其保持在多士爐的面包槽下部，如圖1(a)所示。我公司所用多士爐電磁鐵如圖1(b)所示，是由12片“E”硅鋼片組成的直流電磁鐵,供給線圈的空載電壓為12V-15V。

對于電磁鐵，一般人會認為線圈匝數越多吸力越大，但實際上并不一定。電磁吸力的近似公式為：F(吸引力)=u(真空磁導率)×N2(匝數)×I2(線圈內電流)×S(鐵心截面)/4L2(氣隙長度)。從公式可知，當硅鋼片規格尺寸相同其它參數不變時，電磁吸力與安匝數正比。當電磁鐵線圈兩端的空載電壓、線圈線徑、硅鋼片材料一定時，增加線圈匝數也增加了線圈的電阻值，造成電流值下降。若要提高電磁吸力只有提高安匝數。

在多士爐安規測試中，為了降低線圈的溫度，通常采用增加匝數的辦法來降低線圈的溫度。表1是兩組線圈的對比測試，其中硅鋼片、吸鐵架、線圈線徑均相同并用同一吸鐵架進行測試。

實驗說明：(1)吸力測試用同一銜鐵，測試前校平硅鋼片組，同一線圈測五次取平均值。(2)線圈溫升測試是線圈工作20min后的線圈表面溫度與室溫的差值。(3)用同一開關電源，輸出電壓相同。(4)溫度測試是將測溫線緊貼線圈外表面，測試點相同。(5)環境溫度為22℃。

實驗表明：在一定的條件下，在增加匝數的同時也增加了線圈的電阻，在輸入電壓不變情況下，電流值下降，安匝數也隨之降低，電磁鐵的吸力反而會降低。

線圈用的漆包線絕緣等級從低至高分為Y、A、E、B、F、H、N、R、C九個等級。絕緣等級的不同其允許的溫升不同。如：B級溫升允許80K；F級允許100K；H級允許125K。因此，在確定電磁鐵線圈匝數時，從成本角度出發，以最低成本的安匝數來測試。

表1 電磁鐵線圈的對比測試數據

漆包線絕緣等級B級與H級相比，H級耐溫可提高64%而成本只增加2.7%。因此，從經濟合理的角度考慮，當線圈超溫時應首選提高線圈的絕緣等級，而不是用提高線圈的匝數來降低線圈的溫度。以上述兩組線圈為例，2500匝線圈采用B級漆包線安規測試符合要求，而500匝線圈采用B級漆包線則超溫35K，采用H級漆包線符合安規要求。2500匝線圈B級漆包線與500匝線圈H級漆包線比較，后者能降低成本3倍以上。

上述實驗采用開關電源，在實際中有些多士爐電磁鐵線圈電壓是取自局部發熱絲的電壓（稱抽電壓），如圖3所示。抽頭段發熱絲的電阻與線圈的電阻為并聯關系但與整段發熱絲的電阻是串聯關系。在多士爐上若將2500匝線圈直接換成500匝線圈，線圈的負載電壓就會降低幾伏，使電磁吸力減小，同時有可能會影響PCB的工作，這時需提高抽頭電壓來提高電磁吸力。