永磁式励磁器结构参数设计

　　0 引言

　　励磁器是钢丝绳损伤电磁检测系统中的重要组成部分， 它的作用就是将被检测钢丝绳磁化至饱和状态，使钢丝绳损伤部位能够产生漏磁场，通过检测漏磁场判断钢丝绳的损伤状态。励磁器的磁路参数决定它的磁化效率， 结构参数决定它的体积和重量以及使用的方便性。本文以永磁式励磁器为例，研究磁路参数和结构参数的分析、计算方法。

　　1 励磁器结构形式及磁回路的分析

　　永磁式周向励磁器结构形式如图1 所示。可以看出， 永久磁铁在钢丝绳周向均匀分布形成极靴，永久磁铁作为磁源，经过衔铁、钢丝绳和气隙形成闭合的通路。图1 所示的励磁器结构的等效磁路模型如图2 所示。

　　对于图2 所示的磁路的等效模型，由磁路的基尔霍夫第一定律和第二定律列出磁路计算的方程为

　　式中G———磁导;

　　L———材料的长度;

　　a———物体的截面积。

　　磁路中各磁导计算：

　　钢丝绳的磁导

　　衔铁的磁导

　　衔铁内外端面与钢丝绳表面间气隙的磁导

　　磁铁内侧与钢丝绳表面间的气隙磁导

　　2 励磁器结构参数的确定

　　(1)永久磁铁的确定

　　永久磁铁属于硬磁材料， 特点是矫顽力Hc 和剩磁Br 很大，磁滞回线所包围的面积大，在磁化至饱和后去掉外磁场，仍能保持较强的剩磁。本文选用目前磁性能最好的永久磁铁-钕铁硼永久磁铁。根据磁路设计的要求，磁体的长度Tm不应小于磁体断面的等效边长Lm。对于本励磁器即要求Tm≥Lm。永磁铁应尽量靠近钢丝绳表面以提高励磁效果。

　　(2)气隙尺寸q 的确定

　　在对钢丝绳损伤检测时，为了使钢丝绳在励磁器中顺利穿过，要求在钢丝绳和极靴之间有一定的气隙。

　　在对钢丝绳进行磁化时，要把钢丝绳磁化到饱和状态，本论文以钢丝绳达到饱和时的磁通量为已知量来对励磁器结构尺寸进行设计计算。磁通量

　　式中d———钢丝绳的等效直径。

　　钢丝绳上的磁势降Fm=R准。

　　由图3 所示的钢丝绳磁化曲线可以看出，当钢丝绳进入饱和磁化区时，磁感应强度B≥1 T，即：要将钢丝绳磁化到饱和状态，需要励磁装置在钢丝绳中产生>1 T 的磁感应强度。

　　根据上述分析经编程计算得：在其他参数不变的情况下，不同气隙、不同直径钢丝绳所产生的磁势降如表1 所示。

　　从表1 中可以看出，随着气隙的增大，磁化效率大大地下降了。由此得出在钢丝绳可通过的情况下气隙的值越小越好。对于不同直径的钢丝绳相同的气隙所产生的磁势降也不相同。另外在表中可以看出气隙所占的磁势降的比例非常大，所以它是影响磁路设计的最主要因素。