Trong công nghệ nâng bằng từ trường, các phần tử điện từ gây ra từ thông khép kín trong một mạch vòng từ. Khi phân tích những mạch vòng từ như vậy, việc tính toán chính xác từ trường thường là không khả thi và không thực sự cần thiết [1]. Thông thường các phương pháp phân tích xấp xỉ hóa dựa vào một số giả thiết chẳng hạn như: từ thông khép mạch hoàn toàn trong lõi sắt từ (không có từ thông tản), ngoại trừ trong khe hở không khí. Vì độ thẩm từ của vật liệu sắt từ μ = μ0μr lớn
hơn nhiều so với độ thẩm từ không khí, các đường đi của từ trường khi rời khỏi vật liệu sắt từ gần như vuông góc với bề mặt của nó.
Hình 2.1 thể hiện một cơ cấu điện từ được dùng để treo một lõi sắt từ hình chữ I bằng một lực từ. Lõi sắt từ hình chữ C và chữ I có tiết diện là Sfe. Đường đi chính
của từ thông được mô tả bởi đường nét liền khép kín qua lõi sắt từ chữ C và chữ I. Cuộn dây trên cơ cấu điện từ có số vòng dây là N. Dòng điện tức thời có giá trị là i. Khe hở không khí tại vị trí danh định là x0.
Để tính toán mật độ từ thông B, dựa vào một số giả thiết sau đây: Từ thông Ψ
chỉ chạy hoàn toàn trong vòng từ khép kín; Tiết diện mặt cắt của vật liệu sắt từ Sfe
cùng được giả thiết là không đổi trên toàn bộ vòng từ khép kín và bằng với tiết diện mặt cắt trong khe hở không khí Sa.
Từ công thức [1]:
fe fe a a
B S B S
(2.1)
Dẫn đến: Bfe Ba B (2.2)
Sfe- Tiết diệnmặt cắt lõi sắt; Sa - tiết diện mặt cắt trong khe hở không khí;
N - Số vòng dây; i – Dòng điện tức thời;
x0 – Khe hở không khí tại vị trí danh định;
lC+lI+2x0 - Chiều dài trung bình
của đường đi từ trường. Hình 2.1: Mạch từ lõi thép
x0 N x0 Sfe Sa lC + lI + 2x0 i
Từ trường trong mạch từ khép kín được giả thiết là đồng nhất trong cả vật liệu sắt từ và khe hở không khí. Do đó, việc tính toán dựa trên chiều dài trung bình
(lC + lI) của đường đi từ trường và chiều dài khe hở không khí thực là 2x0.