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1、在电子和电气工程中经常应用各种机电能量或机电信号转换设备，其本质是磁和电的相互作用和相互转换。因此，研究磁和电的关系，掌握磁路的基本规律具有重要意义。,磁路和铁芯线圈,复习磁场基本知识，然后介绍磁路的概念、磁路的定律和铁磁物质的磁化过程。并在此基础上，介绍恒定磁通磁路的计算，简单交变磁通磁路中的波形崎变和能量损耗，铁芯线圈的电路模型和分析方法。,根据电磁场理论，磁场是由电流(运动电荷)产生的。电气设备的磁场一般集中分布在由导磁材料构成的闭合路径内，这样的路径称为磁路。磁路问题实质上是局限在一定范围内的磁场问题。磁路所涉及的一些物理量都来源于磁场。,13-1 磁场的主要物理量和基本性质,一、磁场
2、中的主要物理量1. 磁感应强度和磁通,磁感应强度是磁场的基本物理量，它是根据洛仑兹力来定义的，是一个矢量，用符号B来表示。其方向与磁场的方向一致，可以用能够自由转动的小磁针来测定。放在磁场中某处的小磁针N极所指的方向就是该点磁感应强度的方向；其大小是运动电荷在磁场中受到磁场力的作用，当运动电荷与磁场的方向垂直时，它所受到的磁力最大，记为 Fmax。实验表明，磁场中任意给定点的Fmax与运动电荷q所带的电量和运动速度 v 都成正比，即,Fmax q v,Fmax与qv 的比值就是磁感应强度B的大小，为,它只与该点磁场的性质有关，是个定值。磁场中的不同点，B值可以是不同的，磁场愈强B值愈大。,磁感
3、应强度国际单位为特斯拉(tesla)，符号为T。,通常用磁感应强度线来描绘磁场中各点的情况。其方向代表该点磁感应强度的方向，其大小用该点附近磁感应强度线的疏密程度来表示。,磁感应强度线是连续的闭合曲线，且任意两根磁感应强度线不可能相交。如果磁场是由电流产生的，电流也是闭合流动的，即磁感应强度线总是与电流线相互钩链的。,磁感应强度矢量的通量称为磁通量(magnetic flux)，是一个标量，用符号 来表示。,若是均匀磁场，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积就叫作通过这块面积的磁通。用数学式表示磁通的定义为, = B S,可见，磁感应强度在数值上可以看成是与磁场方向相垂直的单位面积所通过
4、的磁通，所以，磁感应强度也称为磁通密度。,如果磁场是不均匀 ：,磁通是磁感应强度的面积分。可以形象地用穿过某一面积磁感应强度线的根数来表示。,磁通的单位是韦伯( Weber)，符号为Wb。,2. 磁场强度和磁导率,磁场强度是描述磁场的另一个重要的物理量。它也是一个矢量，用符号H来表示，它与磁场中同一点的磁感应强度B的关系为,B=H,式中，为该点磁介质的磁导率。,磁场中某点的磁场强度只取决于产生这个磁场的运动电荷(或电流)的分布，而与介质无关。即，在确定的运动电荷(或电流)分布所产生的磁场中，若分别充满不同的介质，则磁场中同一点的磁场强度H是相同的。而磁感应强度随着介质的不同而不同，不同的程度取
5、决于介质的磁导率 。,磁场强度的单位是安/米，符号为A/m。,二、磁场的基本性质 1. 磁通连续性原理 磁通连续性原理是磁场的一个基本性质，其内容是：在磁场中，磁感应强度对任意闭 合面的面积分恒等于零。即,即：穿进任一闭合面的磁通恒等于穿出此面的磁通。,2. 安培环路定律 安培环路定律(Amperes circuital law)是磁场又一基本性质。,其内容是： 在磁场中，磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径所包围的全部电流的代数和。即,13-2 磁路的基本定律,一、磁路,在实际的电磁设备中，为了提高效率，减小体积和成本，一般都要求能以尽可能小的电流(激磁电流)产生尽可能大的磁通，这就
6、要求把磁场集中在尽可能小的区域内。利用特殊的电流分布如密绕螺线管，和利用高磁导率的材料制成闭合的或近似闭合的路径，即所谓铁芯来达到目的。在这种情况下，磁场主要集中在这个路径中，这种结构的总体(有时还包括一段空气隙)称为磁路。,10.数控车床数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在中国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖
7、面最广的一种数控机床。11.马鞍车床马鞍车床在车头箱处的左端床身为下沉状，能够容纳直径大的零件。车床的外形为两头高，中间低，形似马鞍，所以称为马鞍车床。马鞍车床适合加工径向尺寸大，轴向尺寸小的零件，适于车削工件外圆、内孔、端面、切槽和公制、英制、模数、经节螺纹，还可进行钻孔、镗孔、铰孔等工艺，特别适于单件、成批生产企业使用。马鞍车床在马鞍槽内可加工较大直径工件。机床导轨经淬硬并精磨，操作方便可靠。车床具有功率大、转速高，刚性强、精度高、噪音低等特点。 12.仪表车床 仪表车床属于简单的卧式车床，一般来说最大工件加工直径在250mm以下的机床，多属于仪表车床。仪表车床分为普通型、六角型和精整型。
8、这种车床主要由工人手工操作，适用于单件、简单零部件的大批生产。编辑本段车刀车刀是车床加工必不可少的部分。车刀是由刀头和刀杆两部门组成。刀杆一般是碳素结构钢制成。刀头是担任切削工作的，所使用的材料必需具备下列三种基本机能： 车刀 1.冷硬性在常温时的硬度，又名耐磨性。 2.红硬性在高温下还能保持切削所需的硬度。 3.韧性能承受振动和冲击负荷的机能。 高速钢(又名风钢、锋钢或白钢) 高速钢是一种含钨和铬较多的合金钢。近年来我国试制成功了B202无铬高速钢、B201无钴特种高速钢，B212、B214无钴超硬高速钢及B211、B213低钴高机能高速钢。节约了价值昂贵的稀有金属。高速钢的机能：硬度较高，
9、HRC62-65。约为45号钢硬度的2.7倍。具有一定的红热硬度，耐温程度可达560600摄氏度。韧性和加工机能较好。高速钢刀具制造简朴，刃磨利便，为精车刀之用，但因红硬性不如硬质合金，故不易用于高速切削。高速钢材料有带黑皮的和表面磨光的两种；前者是未经热处理的高速钢，后者是经热处理的高速钢，又叫作白钢。 硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨、碳化钛和钴的粉末，在高压下成形，经13501560摄氏度高温烧结而成的。具有极高的硬度，常温下可达HRA92，仅次于金刚石；红硬性很好，在1000摄氏度左右仍能保持良好的切削机能；具有较高使用强度，抗弯强度高达100-170公斤每立方毫米；但性脆、韧性差
10、、怕振；这些缺点，可通过刃磨公道的角度予以克服。因此，硬质合金被广泛应用 车刀常用车刀种类1、 尖形车刀 2、圆弧形车刀 3、成形车刀 4、机夹可转位不重磨车刀 5、切槽刀（切断刀）常用车刀用途可转位刀片代码。从刀具的材料应用方面，数控机床用刀具材料主要是各类硬质合金。从刀具的结构方面，数控机床主要采用镶嵌式机夹可转位刀片的刀具。因此，对硬质合金可转位刀片的运用是数控机床操纵者必需了解的内容之一。 选用机夹式可转位刀片，首先要了解可转位刀片型号表示规则。按国际尺度ISO 18321985，可转位刀片的代码表示方法是由10位字符串组成的，其排列如下在一般情况下，第8和9位的代码在有要求时才填写。
11、此外，各公司可以另外掭加一些符号，用连接号将其与ISO代码相连接(如一PF代表断屑槽型)。可转位刀片用于车、铣、钻、镗等不同的加工方式，其代码的详细内容也略有不同。 可转位刀片的断屑槽槽形。为满足切削能断屑、排屑流畅、加工表面质量好、切削刃耐磨等综合性要求，可转位刀片制成各种断屑槽槽形。编辑本段车床保养装夹校正工件时的注意事项在装夹工件前，必须先把碳在工件中的砂泥等杂质清除掉免杂质嵌进拖板滑动面，加剧导软磨损或“咬坏”导轨。 在装夹及校正一些尺寸校大、形状复杂而装夹而积又较小的工件时，应预先在工件下面的车床床面上安放一块木制的床盖板，同时用压板或活络顶针顶住工件，防止它掉下来砸坏车床，如发现工
12、件的位置不正确或歪斜，切忌用力敲击，以免影响车床主轴的精度，必须先将夹爪、压板或顶针略微松开，再进行有步骤的校正。工具和车刀的安放,精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制、编辑。,当把磁场集中在一个有限的区域以后，磁场问题就简化为磁路的问题。从简化分析的角度来看，磁路有如下特点：,在对磁路的初步计算时常将漏磁通略去不计，认为全部磁通都集中在磁路里，,1. 磁路通常由若干段组成，若每段由同一种材料组成且具有相同的截面积。磁路中任意截面上的磁通的分布认为是均匀的，同时认为各段中的磁场强度相同且与磁路路径一致。,二、磁路的基本物理量磁路分析中所涉及的物理量与前面磁场中的物理量相同，只是增加了两个新的
13、名称。,1. 磁通势,围绕磁路的某一线圈的电流i与其匝数N的乘积Ni 称为该线圈电流产生的磁通势，简称磁势。用符号Fm表示，即,Fm=Ni,磁通势的方向由产生它的线圈电流按右手法则确定。磁通势的单位为安，或安匝，符号表示为A或AT。,2. 磁压降,每一段磁路中的磁场强度与磁路长度的乘积称为该磁路段的磁压降或磁位差。,磁压降的方向与磁场强度H的方向一致。磁压降的单位为安，或安匝，符号表示为A或AT。,Um=Hl,三、磁路中的基本定律,1 1. 磁路中的基尔霍夫定律,与电路类似，磁路中一条支路内的磁通处处相同。对于有分支磁路，如图13-6所示(P.338)，在磁路分支点作闭合面。根据磁通连续性原理
14、，可知穿过闭合面的磁通代数和为零。即对闭合面A，有,- 1+ 2 + 3 = 0,写成一般形式,0 ，或 人 出,磁路中的任一闭合面，任一时刻穿过该闭合面的各分支磁通的代数和等于零。,上述定律在形式上与电路中的基尔霍夫电流(第一)定律相似，故有时把此定律称为磁路的基尔霍夫第一定律。,由于磁路的特点，注意到各磁路段中的H与dl方向相同，故磁场中安培环路定律中的矢量点积简化成了标量的乘积。即磁路中可以简化为如下形式:,或写成磁路中的形式,Um Fm,Hl Ni,考虑到磁压降和磁通势的符号，磁路中的安培环路定律可写为,对于磁路中的任一闭合路径，任一时刻沿该闭合路径中各段磁压降之和等于围绕此闭合路径的
15、所有磁通势之和。,上述定律在形式上与电路中的基尔霍夫电压(第二)定律相似，故有时把此定律称为磁路的基尔霍夫第二定律。,2. 磁路中的欧姆定律,与电路的基尔霍夫定律类似，磁路的基尔霍夫定律同样只与磁路的结构有关，与组成磁路的各个磁路段的性质(如材料、尺寸等)无关。,与电阻类似：,磁阻为：,为磁导率,为电导率,磁路的欧姆定律：Um=Rm ,3. 线性磁路的计算,电路和磁路中的两类约束方程的相似性，线性磁路与线性电路的计算类似 。,但应该指出，磁路和电路的相似仅仅是形式上的，其本质是有区别的：,1.电路中的电流是带电粒子的运动，它在导体中的运动是有能量损耗的，RI2表示电流流经电阻时产生的功率损耗的
16、大小；而磁路中的磁通不代表粒子的运动，当然，相应的Rm 2也不表示功率损耗。这是有本质区别的。,1. 2.自然界里存在对电流良好的绝缘材料，但却尚未发现对磁通绝缘的材料。就目前所知， 磁导率最小的铋的相对磁导率约为0.999824，空气约为1.000038，而导磁性能最好的铁磁材料的相对磁导率约为106的数量级。,而在电的绝缘材料中，橡胶的电导率约为铜的1020分之一，也就是说，电的良导体的电导率可以是电的良好的绝缘体的电导率的1020倍。这就导致磁路对于电路而言有两点不同：,(1)电路中存在开路现象，而磁路中没有开路(断路)现象，即不存在有磁势而无磁通的现象。即使在空气隙中磁通仍然存在，只是比无气隙时小类似电路的计算方法只在定性分析中起作用。而已。,
