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強電流脈沖控制的永磁起重吸盤研究

來源:未知 發布時間:2021-02-02熱度:
電磁鐵又稱電磁吸盤,用于吸運各類鋼鐵器材非常便利,但是它所產生的電磁吸力依賴于通電線圈的安匝數,因此也帶來耗電大、自嚴重、價錢高、維修量大及有不平安隱患等一系列缺陷。...

電磁鐵又稱電磁吸盤,用于吸運各類鋼鐵器材非常便利,但是它所產生的電磁吸力依賴于通電線圈的安匝數,因此也帶來耗電大、自嚴重、價錢高、維修量大及有不平安隱患等一系列缺陷。近年來,隨著永磁資料的飛速開展,特別自20世紀80年代呈現了磁性能優良而又價廉的第三代稀土永磁資料釹鐵硼以來,應用不耗電的永磁鐵制成永磁吸盤來替代電磁鐵遭到普遍關注。永磁吸盤的技術關鍵是:磁路設計與選材、充、退磁辦法及控制。圖1永磁吸力的模型1永磁體的磁吸力永磁吸力的最簡單模型如圖1所示。由麥克斯韋公式推導得當氣隙磁通密度平均時永磁吸力[1]F=B2gAg/(20)=2g/(20Ag)。式中,F為磁吸力(N),Bg為氣隙磁通密度(T),g為氣隙磁通(Wb),Ag為磁極面積(m2),0為真空磁導率(410-7H/m)。在磁極面積一定時,磁吸力與氣隙磁通密度(簡稱氣隙磁密)或磁通圖2永磁資料在磁路中的工作點的平方成正比。永磁吸盤追求盡可能大的磁吸力,就應當經過合理的磁路設計得到盡可能大的氣隙磁密與磁極面積,而氣隙磁密Bg與工作磁密(視在磁密)Bd親密相關。
圖2中,a、b、c分別為釹鐵硼、永磁鐵氧體及鋁鎳鈷(或鐵鉻鈷)永磁合金的退磁曲線,1與2分別為開磁路及接近閉磁路時的負載線,退磁曲線與負載線的交點為工作點。如D點即為釹鐵硼永磁磁路在開路工作狀態時的工作點,相應的工作磁密為Bd。關于一定資料的永磁體,其退磁曲線是肯定的,永磁吸盤與被吸物之間氣隙越小(即磁路閉合水平增加),則負載線斜率越大,工作點也就越高,因此Bd也越高。由圖2可見,Bd的最高點為Br,即剩余磁通密度,由永磁體的資料所決議,此時磁路處于所謂“完整閉路”的理想狀況。實踐磁路中Bd總是要小于Br。永磁體產生并流經磁極與氣隙的最大磁通量m=BdAm,Am為永磁體橫截面積。假如采用聚磁技術,如在永磁體磁極附加一個截面由Am逐步減小為Ag的導磁極頭,則有可能得到大于Bd的氣隙磁密(以至可能大于Br),因而可得到較大的磁吸力2永磁吸盤構造與工作原理
2.1永磁吸盤構造圖3給出了電脈沖充退磁永磁吸盤的構造模型[2],1為永磁體,2為非導磁支承板,3為被吸鋼鐵,4為導磁極頭,5為磁軛,6為充退磁線圈。2.2脈沖充退磁與吸盤工作原理R、L、C串聯組成脈沖放電電路,C為儲能電容的電容量,L為磁化用螺線管線圈的電感量,R為螺線管、放電回路銜接導線電阻、接觸電阻及放電器件內阻的總和(疏忽線路散布電容與散布電感)。電容C被充電至設定電壓U0時斷開充電電源,當接通LR電路時,電容C所儲電荷經過LR疾速地以脈沖方式放電,得到極大的脈沖電流(峰值im),在螺線管線圈內產生脈沖強磁場(峰值Hm),可用來對永磁體充、退磁從而取得Bg或使Bg為零(吸、卸重物)。此放電過程是一個二階電路的零輸入響應過程,其R>、=、<2L/C三種狀況下的脈沖放電電流波形如圖4中1、2、3曲線所示。普通而言,當Hm到達磁化線圈內被充磁資料內秉矯頑力HCj的35倍時可飽和磁化,采用大功率的單導游電器件(如普通晶閘管)作為放電開關,上述三種狀況放電產生的脈沖電流均可作為充磁用。

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