一种微型精密磁滞张力器的设计开发

　　张力器是绕线机上控制绕线张力不可或缺的装置，绕线过程中张力的大小直接影响着绕制线包质量的好坏，张力过大容易造成绕线的断裂、拉伸或漆包的损伤，而张力小则易造成线包疏松、垮线等缺陷，特别在微细线的绕制过程中，对张力的要求更加精确。以线经为 0. 05 ～  0. 15，线速为650 m/min ～750 m/min的漆包线绕制为例，其张力一般要求为10 g ～70 g 可调。目前市场上的张力器多为弹簧式，其张力无法精确控制，为此研究开发一种微线磁滞张力器，对提高绕线质量具有重要的意义。

　　1 磁滞张力器的设计

　　一般意义上的张力器是由弹杆、导线轮、抱线轮、滤线器多个小部件组成的张力控制装置，通过调整抱线的松紧程度并利用弹杆的収放以调节到骨架的绕线力，其工作原理如图1 所示。其中，张力产生部件是张力器的核心部件，和抱线轮连接在一起，直接决定张力的大小。

　　1. 1 磁滞张力产生的原理

　　磁滞特性是磁性材料在磁场中被磁化后其磁感应强度B 的变化滞后于磁场强度H 变化的性质，磁滞张力器正是利用磁性材料的这种特性而设计的。如图2 所示，利用电磁线圈，使内外磁极产生相反的磁性，在内外磁极之间，放置可转动的磁阻器，磁阻器和抱线轮连接，内外磁极设计成偶数对间隔缺口，磁通量在径向成扇形间隔分布，将内外缺口交错安置[1]。

　　图2 阻力的来源当线圈接通直流电后，在内外磁极上根据毕奥-萨伐尔定理会产生恒定磁场H0 = B0μ，磁阻器在恒定的磁场作用下被磁化，产生相应的磁性，根据文献[4]，其磁化强度矢量为

　　式中: xm是材料的磁化率。磁阻器中无数的单元磁体即磁畴，受磁化后形成间隔分布的扇形磁极，不但受到内磁极的吸力F1，还受到外磁极的推力F2，在磁阻器上形成较稳定的径向吸力F，在外力F3的作用下，由于径向力F 的作用，磁阻器中必然产生一个合力F4，而在切向产生的阻力F3'就是阻尼力，在磁阻器没有转动之前，它的大小是随着外力F3的大小在变化，但它的临界值F' 3 max最大值是一个定值，一旦结构和电参数固定，它就是

　　固定不变的值。那么磁阻器上产生的阻尼转矩

　　式中: n 是磁极个数; R 是磁阻毂的半径。而F' 3的大小又和气隙、磁极面积、磁感应强度、磁极材料等有关。

　　当磁阻器在外力的作用下转过一定的角度，由于磁阻器是由高的磁能积BH 和剩磁Br、较低磁感应矫顽力HCB的钴硬磁材料做成，其较低的矫顽力使剩磁在稳定的电磁场中产生磁涡流，在内外磁极之间会相应产生相反的新的扇形磁极，力图保持最初的磁化方向，产生磁滞转矩M。这种磁阻力随着电流的增加在磁通量未达到饱和之前而成正比增加。