电磁铁是通过其产生的电磁吸力去操控牵引机械装置以完成预期的动作；或用于钢铁零部件的吸持、铁磁物体的起重及搬运等。所以它也属于是将电能转换为机械能的一种低压电器。

电磁铁的特性主要有吸力特性、反力特性及动特性。

（一）电磁铁的吸力特性

电磁铁的工作情况常用吸力特性来表征。所谓电磁铁的吸力特性是指衔铁静止于不同工作气隙时，电磁铁的吸力Fx与气隙值δ的关系曲线，又称静特性或静吸力特性。它是在电磁铁安匝数不变的情况下作出的，对不同电流种类、不同铁芯形式的电磁铁来说，它们的吸力特性也不同。

1.直流电磁铁

凡线圈通以直流电的电磁铁称之为直流电磁铁。

直流电磁铁的吸力为

Fx=4×105B2S

式中　B——气隙磁感应强度，T；

S——决定电磁吸力的衔铁端面面积，m2；

Fx——电磁吸力，N。

图2-62为直流电磁铁的吸力特性。其特点是：电磁吸力与气隙大小的平方成反比，气隙越大，电源吸力越小。反之，气隙越小，电磁吸力越大。直流电磁铁的吸力特性比较陡峭。

图2-62　直流电磁铁的吸力特性

由直流电磁铁的工作原理可知，线圈电阻为常数，在外加电压不变的情况下，流过线圈的电流也为常数，与工作气隙值的大小无关。但是，线圈励磁电压的变化、衔铁行程的大小，都将影响电磁铁的吸力特性，从而影响电磁铁的工作。

2.交流电磁铁

交流电磁铁就是励磁电流为交流的电磁铁。

图2-63所示即为交流电磁铁的吸力特性。

图2-63　交流电磁铁的吸力特性

若外施电压一定时，则电磁铁铁芯中磁通的幅值将基本上是一个恒值，这时的电磁吸力Fx会不变。不过实际上随着气隙值δ的增大，漏磁也将增加，致使电磁铁的主磁通相对减少，故此电磁铁的吸力也随之减小。

交流电磁铁是属于变安匝而恒磁链的系统。因为磁链φm基本上为恒值，所以交流电磁铁的吸力特性通常都比较平坦。

从交流电磁铁的工作原理可知，当电压一定时，励磁电流不仅决定于线圈的电阻，而更主要是决定于线圈的电抗，并且还与工作气隙值的大小有关。同时，线圈磁势、外施电压及铁芯形状均对吸力特性有一定影响。

（二）电磁铁的反力特性

电磁铁的衔铁在其吸合过程中要带动一定的负载，如拉伸（压缩）各种弹簧，克服运动物体的重力和摩擦力等，这些负载作用力的方向与吸引力的方向相反，统称反力。反力的大小有的也随工作气隙值变化。所谓反力特性是指反作用力Ff与气隙值δ的关系曲线，如图2-64所示。图2-64中示出了两种电磁铁的反力特性，曲线2为反力不随工作气隙值变化的常值负载，例如直动式电磁铁的重力负载。图2-64中曲线3为反力随工作气隙值直线变化的负载，例如有预压缩的弹簧负载。

图2-64　电磁铁吸力特性与反力特性的配合

1—吸力特性；2、3—反力特性

电磁铁的吸力特性和反力特性之间应如何配合，才能保证电磁铁可靠地工作呢？一般说来，在电磁铁衔铁的吸合过程中，电磁吸力应大于反作用力，如图2-64中曲线1始终处于曲线2、3的上方。但是，吸力特性高于反力特性太多也是不利的，会增加不必要的能量损耗，并使衔铁在吸合时对铁芯的冲击力增大，使动作机构振动加剧，影响稳定性和可靠性。在衔铁的释放过程中，“吸力”应小于反力，这样才能保证动作机构的返回。

（三）电磁铁的动特性

电磁铁的动特性是指在衔铁吸合或释放过程中，电磁吸力、线圈电流、衔铁运动速度等对时间的关系。电磁铁的动特性决定了衔铁的吸合时间和释放时间等参数。

（四）返回系数

为了衡量电磁铁吸合后再释放的能力，引入了返回系数这个概念。返回系数是指释放电压（或电流）与吸合电压（或电流）的比值，记作βv（或β1）。是反映电磁铁吸力特性与反力特性配合紧密程度的一个参数。不同用途的电磁铁，往往要求不同的返回系数。β值均小于1。

电磁铁的种类比较多，按电流种类它可分为交流电磁铁和直流电磁铁；按电源相数可分为单相、两相和三相；按线圈额定电压可分为220V和380V；按功能可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁和阀用电磁铁。表2-37所示为电磁铁类型、特点及用途。

表2-37　电磁铁类型、特点及用途

电磁铁主要由铁芯、线圈、衔铁及工作机构等部分组成。图2-65所示即为MQ1系列电磁铁的结构。目前常用的MQ1和MQ3这两个系列均为牵引电磁铁，它一般具有装甲螺管式结构，因为这种结构的吸力特性较为平坦，能在长行程下获得比较大的吸力，因而可制成推动式与拉动式两种结构。(www.daowen.com)

图2-65　MQ1系列电磁铁结构

表2-38和表2-39所示即为牵引电磁铁的主要技术数据。

表2-38　MQ1系列交流电磁铁技术数据

表2-39　MQ3系列牵引电磁铁技术数据

制动电磁铁是一种操控制动器作机械制动用的电磁铁，一般它与闸瓦制动器配合使用，以在电气传动装置中作为电动机的机械制动，从而达到准确、迅速停车的目的。通常情况下，制动电磁铁的电磁线圈均并联在定子绕组的外接线端一侧，因此制动电磁铁是随着电动机同时供电而工作的。

制动电磁铁的类型也比较多，根据线圈电源区分则有交流与直流两种；若按衔铁行程来分则有长行程（大于10mm）和短行程（小于5mm）两种。

图2-66所示为交流长行程制动电磁铁的结构。

图2-66　三相交流制动电磁铁的结构

1—外壳；2—线圈；3—导板；4—托架；5—牵引杆；6—销钉；7—衔铁；8—盖；9—接线板；10—铁芯；11—螺钉；12—螺母；13—线圈支持件

常用交流长行程制动电磁铁主要有MZS1型，该型电磁铁由线圈、铁芯、衔铁、导板及牵引杆等几部分组成，外壳则为钢板经焊接而成，吸引线圈采用三相设计结构，故其制动力矩较大。为提高机械寿命，在大型制动电磁铁中均设置有缓冲装置。表2-40所示为MZS1制动电磁铁的技术数据。

表2-40　MZS1制动电磁铁技术数据

直流长行程制动电磁铁主要用于闸瓦式制动器，其工作原理与交流制动电磁铁相同。图2-67所示即为MZZ2-H型直流长行程制动电磁铁内部结构。

图2-67　MZZ2-H型直流长行程制动电磁铁内部结构

1—黄铜垫圈；2—线圈；3—外壳；4—导向管；5—衔铁；6—法兰；7—油封；8—接线板；9—盖；10—箱子；11—管形电阻；12—缓冲螺钉；13—钢盖

MZZ2-H型电磁铁为直流并励长行程电磁铁，主要用于操作带负荷动作的闸瓦式制动器，被要求安装在空气流通的设备中。其衔铁带有空气缓冲器，它能够使电磁铁在接通电源及切断电源时延长动作时间，以避免产生激烈的冲击。

交流短行程制动电磁铁则为转动式设计结构，其制动转矩相对较小，且多为单相或两相设计。图2-68所示的即为MZD1型制动电磁铁与制动器外形、结构。

图2-68　MZD1型制动电磁铁与制动器外形、结构

（a）外形；（b）结构

MZD1型制动电磁铁常与TJ2型闸瓦式制动器配套使用，组成一套电磁机械制动装置。它由制动电磁铁与闸瓦制动器两大部分组合而成。制动电磁铁包含有线圈、铁芯和衔铁三部分；闸瓦制动器则包含闸轮、闸瓦、弹簧和杠杆等部分。闸轮则装于被制动轴上。表2-41所示即为MZD1型短行程制动电磁技术数据，表2-42所示则为制动器与制动电磁铁的配用。

表2-41　MZD1型短行程制动电磁铁技术数据

表2-42　制动器与制动电磁铁的配用

续表

电磁铁的电气图形符号及文字符号如图2-69所示。

图2-69　电磁铁符号

（a）线圈图形符号；（b）电磁铁文字符号；（c）阀用电磁铁文字符号