倍比力矩电磁铁制造技术

倍比力矩电磁铁是将动铁心直接铆死在倍比力矩的短臂上，力矩长臂带动可转动连片做直线运动，并向外输出牵引力。而力矩比例倍数为Ｋ，Ｋ大于６以上，由于动铁心和力矩一起绕固定轴转动，动铁心长度线与固定轴线平行，动铁心行程仅是控制行程的因此铁心可采用双断口，简化了铁心结构，并使铁心和激磁线圈体积和重量大幅度降低，又减小铁心闭合时撞击速度，提高电磁铁使用寿命，同时也缩短电磁铁控制的反应时间，提高了电磁铁的工作频率。

【技术实现步骤摘要】

倍比力矩电磁铁是取代现有牵引、控制、保护电磁铁的先进产品，它可控制冲床等 设备的运行，或作为电梯、吊车等设备的安全保护及控制装置，在一些设备上是作为牵引、 控制、保护的专用配件。
技术介绍
现有电磁铁还是采用笨重的交流激磁的电磁铁系统，其体积和重量都很大，铁心 吸合时撞击力大，容易造成铁心损坏，由于动铁心闭合过程运动时间长，会使线圈发热，而 且运行时产生较大电流声。交流电磁铁也有一个优点，那就是吸合过程随气隙减小，吸力 增大，而激磁电流能相应减小。如果直接改进成为全波整流直流高电压激磁使铁心吸合，当 铁心闭合后转换成为全波整流直流低电压小电流激磁，由于电流没有过零点，吸合过程的 激磁安匝数可相应减小，同时线圈匝数可以增多，激磁电流又可进一步减小，导线重量可降 低30%。但是直流电磁铁吸力随气隙减小的距离平方成反比上升，因此吸力上升速度大， 铁心闭合时的速度非常大，铁心产生的撞击力大，铁心破损加快，使直流电磁铁使用寿命降 低。为了克服直流电磁铁及交流电磁铁的缺点，采用倍比力矩电磁铁，就彻底克服了上述缺 点，并节省铁心和线圈导线材料，使电磁铁体积和重量大幅度下降，同时大幅度减小铁心吸 合时的撞击力和振动，使电磁铁寿命大幅度提高。实质性
技术实现思路
倍比力矩电磁铁采用倍比力矩将动铁心与牵引控制输出端的可转动连片相连接， 电磁铁采用与交流接触器相同的双断口铁心结构型式，静铁心可以是U字形式或山字形， 动铁心是长条形。倍比力矩的比例数应大于6，动铁心与力矩短臂刚性连接并一起绕固定转 动轴转动，固定转动轴与动铁心长度线平行，因此固定转动轴轴心到通过动铁心质心相垂 直的距离等于短力矩臂长，固定转动轴心到输出可转动连片的轴心距离等于长力矩臂长。 倍比力矩可以是杠杆形式，而铁心是立式放置，倍比力矩可以是相互垂直的直角力矩而铁 心是卧式放置，牵引控制端经可转动连片将输出点转换成直线运动，如附图1及附图2示意 图所示。铁心吸合过程中气隙中磁感应强度B由下式给出5 = //。// = /^丁 .................. (1)n是线圈匝数，i是激磁电流，1是气隙长度，力矩比例数为k，控制牵引力为F。，牵 引力不随气隙而变，作用在动铁心上的反力为&的k倍，铁心一个极截面积为S，铁心吸力 F由下式给出<formula>formula see original document page 3</formula> .................. (2)u ^是真空磁导率，B是铁心相应的磁感应强度，可见铁心吸力与气隙距离的平方成反比，而牵引力与气隙变化无关。由于倍比力矩使铁心最大开距减小为+，就会使铁心初k始吸力增大k2倍，而牵引力作用在铁心上的反力只增大k倍。另外由于动铁心绕力矩转动轴转动，而动铁心长度线又与转动轴平行，因此在最大开距状态下，动铁心侧下沿与静铁心 之间气隙长度也不会超过1. 5mm，两段气隙之和不超过3mm，有4500安匝激磁电流时铁心侧 下沿处磁感应强度就达到饱和状态，产生的铁心吸力已比牵引力大。这样当电磁铁通电后， 磁场由铁心侧下沿向上按比例递减。因此动铁心这种绕固定转动轴的转动方式彻底克服了 最大开距电磁铁需要非常大的激磁安匝数的缺点，使激磁电流安匝数可比现有电磁铁减小 一半以下。这是动铁心沿平行固定轴转动的结构方式，出现的最大优点。因此电磁铁的截 面积也可以减小一半，由于铁心是双断口，吸力面是两个，仍等于单断口铁心截面积，所以 在激磁安匝数相同的情况下二者吸力相等。由于激磁安匝数减小一半，这样激磁导线截面 积也可相应减小一半，导线长度又减小一半，因此线圈窗口减小铁心高度也减小，铁心和导线重量可分别减小为现有电磁铁的|左右。动铁心吸合速度要按力矩比例数减小为+，因此3k动铁心产生的撞击力和振动大幅度下降，延长电磁铁使用寿命。这样倍比力矩电磁铁克服了最大开距时的吸力过小，而激磁安匝数过大的缺点，也克服了铁心闭合时的撞击力过大，使寿命降低的缺点，同时线圈发热量小，温升低，又提高了电磁铁的工作频率，减小铁心和导线的重量，节省了原材料。倍比力矩电磁铁由交流电源经全波整流后的直流高电压大电流安匝数激磁，铁心闭合时断开高电压后由经电容器降压限流后，再经全波整流成低电压小电流安匝数激磁，并保持电磁铁总是处于过饱和状态下运行。附图说明附图1是倍比力矩电磁铁侧视示意图；1为倍比直角力矩，2为固定转动轴，与动铁心长度线平行，3为动铁心，4为可转动 连片，5为静铁心，6为激磁线圈，7为可转动连片输出端，8为输出端连片轴，9为长力矩臂连 片轴(固定转动轴支架没有画出)，12是电磁铁固定底板。附图2是倍比力矩电磁铁沿固定转动轴横向侧视示意图；1为倍比直角力矩，2为固定转动轴，3为动铁心，6为激磁线圈，10为固定转动轴支 架座，4、5、7、8、9本图没有显示出来，没有标出(见附图2)，11是支架固定螺丝，12是电磁 铁固定底板。附图3是倍比电磁铁激磁电路图。 实施例倍比力矩电磁铁以冲床使用的5公斤力控制最大行程30mm为例，铁心截面积为 7cm2，静铁心固定在金属外罩的底板上，动铁心长度超过静铁心，在其两端直接铆死在力矩 短臂上，力矩臂在静铁心外侧运动，力矩比例倍数为6 1，动铁心行程是5mm，两段气隙最 大值为10mm，控制最大行程是30mm。铁心磁感应强度达到饱和值时记为Bm，由于Bm已是最大值，不会再有较大上升，因此铁心吸力最大值& = ^5。当采用冷轧硅钢片时，Bm大约等于17000高斯，而铁心气隙每毫米产生10000高斯的磁感应强度需要800安匝激磁电流。 以冲床使用的5公斤力电磁铁控制最大行程30mm为例，铁心净截面积为7cm2，最大吸力<formula>formula see original document page 5</formula>公斤力，这是两个吸合面产生的吸力，力矩比例倍数K = 6时，长力矩臂牵引力等于 26.7公斤力，激磁电流为4500安阻，就可顺利使铁心吸合，控制行程心为l0L为铁心最大幵距，则<formula>formula see original document page 5</formula>两段气隙总长度为10mm，当激磁安匝数等于4500安匝，对应最大气隙时铁心产生吸力值F = 48公斤力，该力大于KFq = 30公斤 力，因此卧式电磁铁截面积7cm2的双断口铁心完全可以取代现有单断口交流电磁铁。本专利技术动铁心速度是控制输出端的i，开距也是i，因此动铁心吸合速度极小，不会产生很大撞击力，可大幅度延长电磁铁寿命。同时由于起始作用力大，采用全波整流的直流高电压激 磁，电流没有过零点，因此吸合时间短，线圈发热量小，温升低，可提高电磁铁工作频率。铁 心闭合后转换成为直流低电压小电流激磁，线圈温升更小，还没有运行交流声。由于铁心截 面积仅是交流铁心的一半以下，每匝导线长度减小，又由于直流激磁线圈温升低，导线截面 积也可减小，因此导线长度及截面积同时减小，使导线重量仅是交流电磁铁的三分之一，线 圈窗口小，铁心高度降低一半，截面积又减小，铁心重仅是交流电磁铁的三分之一，极大节 省原材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
倍比力矩电磁铁采用双断口铁心，动铁心直接铆死在倍比力矩的短臂上，长短力矩臂比例倍数为Ｋ，而动铁心与力矩臂一起绕固定转动轴转动，固定转动轴与动铁心长度线平行，力矩长臂经可转动连片将控制行程输出端转换成为直线运动，电磁铁激磁电源采用交流电源经全波整流的直流高电压供电使铁心吸合，铁心闭合后改为直流低电压小电流激磁，使电磁铁总是处于饱和状态下运行。饱和状态时的铁心吸力的１／Ｋ与牵引力之差大约牵引力值的大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王有元，
申请(专利权)人：王有元，王东海，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]