混合式电磁铁制造技术

本发明专利技术提出一种永磁和励磁混合的电磁铁。该电磁铁采用大电流直流励磁启动，保证足够的启动力和衔铁行程；该电磁铁采用永磁和小电流直流励磁保持，使保持时节能；该电磁铁采用反电流励磁释放保证无去磁气隙时释放可靠。这种电磁铁保持能耗仅是相当的传统电磁铁保持能耗的百分之一到千分之一，而体积和材料消耗仅是相当的传统电磁铁的二分之一到五分之一。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电磁铁，特别涉及到一种电流励磁和永磁相结合的混合式电磁铁，属于电磁学和电子
，应用于牵引、制动、开关、阀门、自动控制等领域。该电磁铁由励磁电路、衔铁和铁芯以及附加在铁芯或衔铁上的永磁铁构成。该电磁铁采用大电流励磁启动、小电流励磁和永磁保持，反电流励磁释放。公开号为CN2052932U、CN2087376U的专利申请提出了一种永磁保持式电磁铁技术，解决了电磁铁的节能、防烧和去噪声问题。它比大电流启动小电流保持的双直流源电磁铁更节能且解决了电子元器件的温升问题。但是该技术尚存在如下问题：1.仅依靠永磁保持，就不可能有效地提高保持力，不能使电磁铁应用于大保持力电磁铁系统中。如果加大永磁铁体积或使用特别高的磁能积的永磁铁（如钕铁硼），则要增大电磁铁体积或提高成本。尤其是当需很大保持力时，反电流励磁释放的电量也要很大，这就需要很大的储能电容，又进一步增大了体积和增加了成本。2.上述专利储能电容的放电回路中串接限流电阻或其它限流元器件尽管在导通时有分压的作用，但是它们消耗掉相当的已储存的电能，不得不使储能电容参数加大，既增加体积又增加成本。而当所述电子开关分断时分压作用消失，显然这种分压无保护作用。反电流的最佳调节只有依靠储能电容参数的调节才是合理的。3.从启动到保持，励磁线圈短时间通以很大电流，该电流起始和被关断时必然造成极大的浪涌电压，电网也有瞬时高压产生。已有技术只笼统地提及此事没有给出具体的用最少的元件保护整个电路的设计。4.已有技术中的电子开关采用晶体三极管或晶闸管一类的流控型元器件，其可靠性、抗干扰能力较差。控制电路较复杂、耗电也多，给商品化带来了困难。5.CN2087376U专利图9启动电子开关（晶体三极管）的阻容控制电路里无电容放电回路，其结果是影响了电磁铁连续频繁启动能力。-->仅依靠永磁铁保持还有可能带来电磁铁失控危险：一旦复位弹簧失效或储能电容放电回路失效，就会使释放失效造成重大的设备事故（例如制动失灵、强迫供电等）。当电磁阀或接触器的指示标被压下而又被忽视时也会造成重大事故。本专利技术就在于提出一种新的技术方案克服纯永磁保持技术中的体积大、成本高的缺点，使新型电磁铁能综合励磁保持和永磁保持的优点，达到节能、限制元器件温升、节材、降低成本的目的;本专利技术的另一个目的是提高已有技术中励磁电路的可靠性、电磁铁释放的安全性;本专利技术的第三个目的是采用压控型元件取代已有技术中的流控型元器件，简化电路、减小体积、提高可靠性和抗干扰能力、有利于商品化;本专利技术的第四个目的是给出控制电容一个放电回路，解决电磁铁的连续频繁启动能力问题。本专利技术是采用下述技术方案来达到上述目的的：1.保持时采用励磁和永磁相结合的无去磁隙保持办法，使节能节材兼顾并使释放更可靠安全。传统电磁铁去磁隙消耗掉大约60%～95%有功损耗，不利于保持时节能，去磁隙还大大减小保持力（减小大约40%～80%），不利于减小体积。无去磁隙保持和力矩去磁技术在专利CN2082891U中已提出，本专利技术是在混合式电磁铁中首先使用该技术，不仅可以使节能水平提高一步，更重要的是可以极大地提高保持力，从而有效地减小铁芯、衔铁、尤其是永磁铁的体积和储能电容的体积，也就有效地降低了成本。这种励磁和永磁的结合决非简单的磁力相加，而是一种强耦合。应当指出，这种混合式保持法可以使保持电流降至毫安级（或更低），已与永磁保持法的保持态控制电流属同一数量级，元器件温升问题得到了解决。十分明显，与单一的永磁保持相比，混合式保持法在电磁铁不工作时，永磁吸力就会小得多。当反电流励磁释放失效或复位弹簧失效时，人工克-->服只剩下的纯永磁保持力就变得容易多了。更为重要的是，当误压电磁阀或接触器的指示标时，因只有较小的永磁吸力（误压前处释放状态），复位弹簧（或负载复位弹簧）就能将衔铁连同指示标推回到释放状态，或者因较小的永磁吸力，人手抵消复位弹簧弹力而使衔铁达到保持位的可能性很小，从而避免可能发生的事故。2.储能电容放电回路中只串联释放开关、线圈和所述储能电容，这样的设计就可以最大限度地减小所述电容的容量参数，达到减小体积、降低成本的目的。实践证明，这在所有可能情况下都是有效的：选择既能保证可靠释放又使容量最小从而体积最小的电容易于达到优化设计，而不同规格不同用途的电磁铁其储能电容参数是十分不同的。3.在整流桥的输出侧并接一只压敏电阻，当采用直流供电时，此压敏电阻并接在直流源的正负端。压敏电阻可有效地吸收浪涌电压，达到既保护所述电子开关、储能电容、又保护整流二极管及其它元器件免受过压击穿的目的。如果电子开关选用晶闸管，则在晶闸管阴阳极上并接阻容吸收电路。4.在直流侧的电子开关选用压控型器件，例如场效应管。这种器件的触发、关闭和半关闭依靠的是电压信号及其变化，这就可以使控制用电阻值加得很大，不仅耗电少、电路简单，而且器件本身的可靠性好，抗干扰能力强，极便于商品化。5.在启动电子开关的阻容控制电路里引入“浮地放电”技术，即所述电子开关的输出端是“浮地”，在控制电容的两端分别跨接一只电阻，这两只电阻的另一端接在“浮地”上。在电源供电情况下控制电容不会经“浮地”放电，当电源失电后这两只电阻相当于串联后又并联到控制电容上，放电就得以实现。“浮地放电”比电容并联放电电阻方法好在电源加电时没有放电产生，从而提高了控制的可靠性。接在控制电容正极上的电阻可由释放开关和线圈串接代替。“浮地放电”法可使放电电阻较小，达到断电瞬时放电完毕，不影响电磁铁的频繁启动能力。-->下面结合附图说明上述专利技术的一些实施例：图1是所述电磁铁的本体结构的2幅示图，说明第1、2实施例;图2是交流侧设置启动开关的4幅示图，说明第3、4、5、6实施例;图3是直流侧设置启动开关的4幅示图，说明第7、8、9、10实施例;图4给出的是场效应管作为电子开关的2幅示图，说明第11、12实施例。图1A所示的是一种混合式阀用电磁铁本体结构，图示的是保持状态，其中衔铁[2]之上装有硬磁性材料的永磁铁[1]，软磁性材料的上铁芯[4]与下铁芯[5]构成封闭形的铁芯。上铁芯[4]与衔铁[2]之间无去磁气隙，只有一只偏离对称中心的弹簧[3]处于被压缩状态，该弹簧可以装在衔铁上也可装在铁芯上，它是根据CN2082891U专利所采用的力矩去磁技术而设计的，在混合式电磁铁中这是首次采用这一技术。线圈[6]与励磁电路[7]通过线圈[6]的两根端线相接。与电磁铁相互作用的阀芯顶杆[8]将阀芯另一端的复位弹簧压力F1传递给衔铁[2]。当电源失电后，所述电路[7]中的储能电容[9]反电流放电励磁产生与F1方向相同的斥力，抵消永磁铁[1]的吸力，与复位弹簧压力F1和弹簧[3]的力矩作用相加，使衔铁[2]释放。这是本专利技术的实施例1。图1B所示的是一种混合式牵引电磁铁本体结构，图示为保持状态，其中上铁芯[4]与下铁芯[5]之间装有永磁铁[1]。在保持态中所述牵引电磁铁通过衔铁[2]接受复位弹簧和负载的拉力F2作用。当电源失电后，所述储能电容[9]反电流放电励磁，抵消永磁铁[1]对衔铁[2]的吸力，加上复位拉力F2和弹簧[3]的力矩作用使衔铁[2]释放。这里，电路[7]装在塑料底座[10]内，其它内容与实施例1相同。图2A为启动开关[11]与阻容降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁和励磁混合工作的电磁铁，它包括励磁电路、衔铁、线圈、铁芯和永磁铁，其特征是：Ａ．所述电磁铁线圈采用大电流直流励磁启动、采用小电流直流励磁和永磁相耦合保持以及反电流励磁释放；Ｂ．所述电磁铁在无去磁隙电磁铁的软磁性材料铁芯或衔铁上附加硬磁性材料的永磁铁。

【技术特征摘要】
1、一种永磁和励磁混合工作的电磁铁，它包括励磁电路、衔铁、线圈、铁芯和永磁铁，其特征是：A.所述电磁铁线圈采用大电流直流励磁启动、采用小电流直流励磁和永磁相耦合保持以及反电流励磁释放；B.所述电磁铁在无去磁隙电磁铁的软磁性材料铁芯或衔铁上附加硬磁性材料的永磁铁。2、根据权利要求1所述电磁铁，其特征是：有一个电子开关或机械开关作为启动开关设置在交流侧或直流侧，它闭合时为所述大电流励磁供电，它半闭合时为所述小电流励磁保持供电，或者它完成启动供电后分断再用另外的回路为所述小电流励磁供电。3、按照权利要求1所述电磁铁，其特征是：有一个或两个电子开关或机械开关作为释放开关设置在一个具有储能电容的串联回路中，启动和保持时它分断，电源切断后所述电容作为反电源进行所述反电流励磁释放，所述储能电容可以兼做启动开关或启动开关的一部分。4、根据权利要求1和2所述电磁铁，其特征有：所述小电流可以由交流侧变压器降压或阻容降压或启动开关移相导通降压产生，也可以由直流侧电阻限流或附加保持线圈限流或启动开关半关闭限流产生，还可以由所述电容漏电流产生。5、根据权利要求1、2、3所述电磁铁，其特征还有：所述启动开关和释放开关可以由电磁铁电源得电失电（信号源为电磁铁供电的合闸分闸开关）控制，也可以由外来的数字或模拟信号控制，还可以由人工手动...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡礼君，邓警玲，
申请(专利权)人：蔡礼君，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]