液压工程师所需掌握的极简电磁学
电磁感应现象在1831年发现至今已有近200年历史，电磁感应在液压中的应用实现了电与液"交互"，从电机把电能转换为机械能到电磁阀控制流体的流动，其本质均为电磁现象。电磁学是门专业的学科，此文旨在构筑或重温电磁理论，帮助液压系统与元件工作者实现对电磁阀、比例阀的工作原理定性分析。
1 基础理论
在磁极周围一定空间范围内，所有铁磁物质都要受到磁力的影响。 磁铁影响范围称磁场。 磁场是自然界中物质存在的一种特殊形式，具有方向性和连续性。 为了便于分析，常用假象的线来描述，即 磁力线 。 磁力线的密度来表述磁场的强弱，磁力线的流向表示磁场方向。 规定磁力线方向由北极（ N ）发出，回到南极（ S ），磁铁内部连续的由 S 级回到 N 级。 磁力线总是连续的闭合曲线，没有起点也没有终点。
▲ 磁力线
通过一截面积 S 的磁力线数量称为 磁通 Φ 。 磁通的多少不能确切表达磁场的强弱，必须用单位面积上所流过的磁力线数量多少才能说明该处的磁场大小。 规定单位截面上传过的磁力线数称为 感应强度 B 。
B: 磁感应强度 [Gs][ 高斯 ] 其他单位：1T( 特斯拉 )=10000Gs
Φ: 磁通 [ 麦 ] [Mx] 其他单位：1Wb( 韦伯 )=10 8 Mx
S: 截面积 [cm 2 ] （厘米 - 克 - 秒 时代的公制单位）
2 电磁铁
▲ 右手定则
线圈是电磁铁获得电磁能量的源泉，通了电流的线圈就产生一定的磁势。磁通Φ经铁心、衔铁和气隙形成一个闭合回路，这个闭合回路称为磁路。
对于电磁线圈：线圈电流越大，产生的磁场越强（磁感线越多）。 电流大小不变，线圈匝数改变，匝数越多，磁场也越强。 通常我们把电流值和匝数乘积称为“安培匝数”作为线圈磁动势（磁势）大小的量值。 磁势的概念和电路电动势（电势）概念相当。
凡是磁通都要沿一定路径闭合而成回路。 如果在螺线管插入铁棒，两端用铁条连成闭路，在相同磁势下，磁通将比空心线圈时大为增加，而且大部分磁通会集中得流入铁棒和铁条内，铁棒外部路径闭合的磁通非常之少。 因为磁通通过铁比空气阻力小得多。 钢铁之类的金属称为铁磁物质，作为磁通的路径铁磁体叫做导磁体。
通常电磁铁就是将线圈套在一定形状的导磁体所构成。 这样的线圈中，只需通过很小的励磁电流就能产生很强的磁场（很多磁通），产生强大吸力。
在电磁铁中，并不是所有的磁通都会产生吸力。 其中仅有一部分磁通直接决定着吸力的大小，而另一部分则不产生吸力。 当线圈通电之后，便建立了一定的安匝磁势，在磁势的作用下，沿着铁心、衔铁和工作气隙行程磁通回路，我们称此路磁通为主磁通或工作磁通 Φ δ ，在电磁铁中，正是由主磁通把可动部分衔铁和产生磁通的能源（励磁线圈）联系起来。 另一部分没有经过主工作气隙的磁通，称为漏磁通 Φ a 。 这个磁通漏过衔铁，在电磁铁和铁心柱之间形成回路。
▲ 线圈磁感线
励磁线圈产生的磁通出来 Φ δ 和 Φ a 两部分外，还有一部分通过空气中形成回路，由于数值上较小，计算困难，故电磁铁设计可以不考虑。
磁通沿着磁路流通时，主要经过导磁体和气隙两部分。 磁通流过导磁体和空气隙时同样要受到一定的阻力，我们称为磁阻 R M ，有时为了计算方便也采用磁阻倒数表示，称为磁导 G ， G=1/R M , 单位 [ 亨 ] ， R M 单位 [1/ 亨 ] ；
类电路欧姆定律：
3
按动作分类电磁铁分为，保持式与吸引式。保持式被吸引物件为工件，吸引式有衔铁作为传动。
按照电源分类：直流/交流，直流磁通恒定。交流因为磁通存在一定频率变化，因而磁通所经过的铁磁物体有涡流和磁滞损耗，因而铁心不用整块钢铁制造，一般用电工钢片制造而成，为了制造方便形状一般方形。
线圈连接方式分类：串联/并联，串联绕线匝数少，导线粗，电阻和电感较小，对电路影响小，电流由串联的负载决定。并联线圈的匝数较多，导线直径较细，电阻电抗（交流）远比串联线圈大。
按照动作速度分类：快速、正常、延缓动作三种，快速和延缓实在普通电磁机构采用特殊方法改变动作速度。
衔铁运动方式：直动/转动（线圈为直动）,下图c,d,g为转动；
按照磁路形状：开路导磁体/闭路导磁体。a为开路，其余为闭路。a=螺线管式，b=盘式，c/d=拍合式，e=π形，f=装甲螺线管式，g=E形电磁铁。
部分内容摘自《电磁铁设计手册》
