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强电流脉冲控制的永磁起重吸盘研究

来源:未知 发布时间:2021-02-02热度:
电磁铁又称电磁吸盘,用于吸运各类钢铁器材非常便利,但是它所产生的电磁吸力依赖于通电线圈的安匝数,因此也带来耗电大、自严重、价钱高、维修量大及有不平安隐患等一系列缺陷。...

电磁铁又称电磁吸盘,用于吸运各类钢铁器材非常便利,但是它所产生的电磁吸力依赖于通电线圈的安匝数,因此也带来耗电大、自严重、价钱高、维修量大及有不平安隐患等一系列缺陷。近年来,随着永磁资料的飞速开展,特别自20世纪80年代呈现了磁性能优良而又价廉的第三代稀土永磁资料钕铁硼以来,应用不耗电的永磁铁制成永磁吸盘来替代电磁铁遭到普遍关注。永磁吸盘的技术关键是:磁路设计与选材、充、退磁办法及控制。图1永磁吸力的模型1永磁体的磁吸力永磁吸力的最简单模型如图1所示。由麦克斯韦公式推导得当气隙磁通密度平均时永磁吸力[1]F=B2gAg/(20)=2g/(20Ag)。式中,F为磁吸力(N),Bg为气隙磁通密度(T),g为气隙磁通(Wb),Ag为磁极面积(m2),0为真空磁导率(410-7H/m)。在磁极面积一定时,磁吸力与气隙磁通密度(简称气隙磁密)或磁通图2永磁资料在磁路中的工作点的平方成正比。永磁吸盘追求尽可能大的磁吸力,就应当经过合理的磁路设计得到尽可能大的气隙磁密与磁极面积,而气隙磁密Bg与工作磁密(视在磁密)Bd亲密相关。
图2中,a、b、c分别为钕铁硼、永磁铁氧体及铝镍钴(或铁铬钴)永磁合金的退磁曲线,1与2分别为开磁路及接近闭磁路时的负载线,退磁曲线与负载线的交点为工作点。如D点即为钕铁硼永磁磁路在开路工作状态时的工作点,相应的工作磁密为Bd。关于一定资料的永磁体,其退磁曲线是肯定的,永磁吸盘与被吸物之间气隙越小(即磁路闭合水平增加),则负载线斜率越大,工作点也就越高,因此Bd也越高。由图2可见,Bd的最高点为Br,即剩余磁通密度,由永磁体的资料所决议,此时磁路处于所谓“完整闭路”的理想状况。实践磁路中Bd总是要小于Br。永磁体产生并流经磁极与气隙的最大磁通量m=BdAm,Am为永磁体横截面积。假如采用聚磁技术,如在永磁体磁极附加一个截面由Am逐步减小为Ag的导磁极头,则有可能得到大于Bd的气隙磁密(以至可能大于Br),因而可得到较大的磁吸力2永磁吸盘构造与工作原理
2.1永磁吸盘构造图3给出了电脉冲充退磁永磁吸盘的构造模型[2],1为永磁体,2为非导磁支承板,3为被吸钢铁,4为导磁极头,5为磁轭,6为充退磁线圈。2.2脉冲充退磁与吸盘工作原理R、L、C串联组成脉冲放电电路,C为储能电容的电容量,L为磁化用螺线管线圈的电感量,R为螺线管、放电回路衔接导线电阻、接触电阻及放电器件内阻的总和(疏忽线路散布电容与散布电感)。电容C被充电至设定电压U0时断开充电电源,当接通LR电路时,电容C所储电荷经过LR疾速地以脉冲方式放电,得到极大的脉冲电流(峰值im),在螺线管线圈内产生脉冲强磁场(峰值Hm),可用来对永磁体充、退磁从而取得Bg或使Bg为零(吸、卸重物)。此放电过程是一个二阶电路的零输入响应过程,其R>、=、<2L/C三种状况下的脉冲放电电流波形如图4中1、2、3曲线所示。普通而言,当Hm到达磁化线圈内被充磁资料内秉矫顽力HCj的35倍时可饱和磁化,采用大功率的单导游电器件(如普通晶闸管)作为放电开关,上述三种状况放电产生的脉冲电流均可作为充磁用。

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