有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置的製作方法
2023-05-02 12:51:52
本實用新型涉及電器制動和電梯
技術領域：
，具體來說是一種有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置。[
背景技術：
：]電磁鐵是一種利用電磁效應將電能轉換為機械運動的動力裝置。制動電磁鐵的原理和應用，可以延伸到其他所有作為力輸出的電磁鐵。電磁鐵在工業系統的控制技術中具有極廣泛的應用。根據不同的工況環境又分媒質通斷電磁鐵、牽引電磁鐵、制動電磁鐵等不同的功能形式。具體可以擴展到起重機的制動電磁鐵、磨床上的電磁吸盤、汽車的自動排檔轉換、複印機的機械動作等。電磁鐵的結構主要由線圈和磁路機構(鐵芯、銜鐵、軛鐵)組成。根據使用場合不同，有多種結構。制動電磁鐵是通過銜鐵(活動的鐵芯)在線圈產生的磁場力的作用下，向固定鐵芯快速移動，最後保持在鐵芯相吸合位置，來完成特定的功能：比如位移功能或推、拉力功能，即完成了由電能向機械能的轉換。激勵裝置原理是充分利用交流電的整流原理，比如電壓220V通過整流得到近200V的直流電，通過激勵吸持電壓只有100V左右的電磁鐵繞組，使電流擴大了近一倍。根據電磁力最簡公式表達電磁力F＝kAω，式中k是係數，A是經流過線包的電流，ω是線圈匝數，。顯然，在線圈圈數不變的情況下，電流越大，F力越大。在技術條件規定的300ms之內吸合之後，激勵裝置自動切換成100V的電壓輸出，使電磁鐵在此電壓的吸持作用下，保持正常狀態不變。利用此類激勵裝置工作的電磁鐵，設計中可以將同等條件下電磁鐵體積縮小一半，電功率降低一半，同理導體的耐熱等級都可以相應降低。但是，與此同時，由於受到了交流電整流原理的限制，它的效率只能提高一倍，此為其自身的局限性。若要提供更大的效率，產品的體積和功耗也會相應增加。目前電梯行業的升降梯、自動扶梯的制動裝置的電磁鐵均已全面應用該電磁鐵製動的技術，我國整個電梯行業廣泛使用的現有產品每年的需求量可達70萬臺以上，保有量500萬臺以上。而隨著技術的進步，對國家節能減排大策略的響應，電梯行業要求電磁鐵體積減小，功耗降低，所以電磁鐵產品還有很大技術改造的空間。因此，本實用新型設計了一種有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置，順應國家節能、減排的大方針，同時也能有效的降低成本，順應市場的競爭。[技術實現要素：]本實用新型的目的在於解決現有技術的不足，提供一種有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置，利用了新激勵裝置的工作原理來製造的制動電磁鐵產品，其徹底顛覆了老激勵裝置的原理，利用電磁鐵繞組的多線圈串並聯的組合，利用電子電路組成的開關形式，通過初始階段的某個線圈通過最高200V的直流電壓，使之產生高於吸持工作電流近20倍的效果，所產生的牽引力遠超於最小牽引力的技術要求。為了實現上述目的，設計一種有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置，包括銜鐵、線圈、底蓋、導杆、激勵裝置和殼體，殼體內設有底蓋，底蓋上設有導杆，導杆與銜鐵配合連接，銜鐵外圈設有電磁鐵繞組，其特徵在於所述的電磁鐵繞組採用多線圈串聯或並聯結構，激勵裝置內設有電子電路，所述的電子電路由集成電路整流器QZ的c端和d端分別連接電源一端，整流器QZ的b端接地，在整流器QZ的c端和d端分別並聯電容C1和瞬變二極體Z1，整流器a端串聯連接內阻R2、R3、R4、R5和二極體D2正極一端，二極體D2負極一端連接電容C2和電阻R10一端及集成檢測電路IC1的VDD端，在電阻R5和二極體D2正極之間連接穩壓二極體D1再接地，電容C2另一端接地，電阻R10另一端連接集成檢測電路IC1的負端，並抽頭一線連接穩壓二極體D5再接地，在整流器a端和電阻R2一端抽頭一線串聯連接線圈Q1和Q2，線圈Q2另一端接地，在線圈Q1的兩端接有二極體D6，在線圈Q1和Q2之間抽頭一線連接二極體D6正極和場效應管T1的漏極D，T1源極S接地，T1柵極G連接電阻R11一端，電阻R11另一端分別連接電阻R12一端和集成檢測電路OUT端，電阻R12另一端連接集成檢測電路IC1的正端，並抽頭一線連接電阻R9一端，電阻R8一端與集成檢測電路IC1OUT端相連，電阻R8另一端與電容C4相連，並抽頭一線與電阻R9另一端相連，電容C4另一端接地，在集成檢測電路IC1的VDD端抽頭一線連接電容C3一端，電容C3另一端分別連接二極體D4正極、二極體D3負極和電阻R6一端，電阻R6另一端和二極體D3正極接地，二極體D4負極分別連接電阻R7一端和集成檢測電路IC1的正端，電阻R7另一端接地。所述的激勵裝置利用電子電路組成的開關結構，初始階段在多線圈串聯或並聯結構電磁鐵繞組中的一個線圈通過最高200V的直流電壓，使之產生高於吸持工作電流近20倍的效果，所產生的牽引力遠超於最小牽引力的技術要求；電子線路控制在不超過300ms的時間內改變開關量信號，使線圈組合改變工作狀態，此時流過的電流只是初始工作電流的1/20，而吸持力在最大溫升條件下，仍滿足最低吸持力的要求。所述的銜鐵一端開設有凹槽，導杆一端通過軸承插入銜鐵凹槽內，形成內置導杆引導結構。所述的小型化的制動電磁鐵的電源直接使用220V工業用電。所述的激勵裝置安裝在殼體底部或側面。本實用新型有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置的原理如下，該激勵原理為AC220V50/60HZ交流電從X1,X2埠接入，C1、Z1作為門戶元件起電源保護作用，QZ是全波整流器，輸出DC200V的直流電壓，R2～R5是降壓電阻，通過D1穩壓，D2再次的整流，使低壓平穩的電源供給運算放大器IC1，C3、P4、R7構成延時電位變化電路，使輸出能夠在設計的時間內翻轉，運算器的旁路電阻、二極體、電容使工作點更趨穩定，輸出電流經過降壓電阻，最終改變場效應管的控制電位使D.S之間導通關閉，當電路串聯或並聯工作時，嵌位在QZ輸出端的DC200V電壓直接作用在組合線圈的兩頭。所述的該電路並聯工作時，初始狀態T1導通，Q1,Q2呈並聯狀態，電流大，牽引力也大，300ms之內Q2線圈由於T1的截止，200V電壓作用在Q2單線圈上，電流明顯降低，只有約80mA，是吸持狀態，激勵過程結束。所述的電路串聯工作時，初始狀態時由於T1導通，DC200V電壓直接作用在Q1線圈，電流大，牽引力大，300ms之內T1截止，200V電壓作用在RD、BU兩端，即Q1+Q2使電流減小，呈吸持狀態。本實用新型同現有技術相比，組合結構簡單可行，其優點在於：1.現有電磁鐵中激勵裝置受到了交流電整流原理的限制，它的效率有限，為了提供更大的效率，本實用新型創造的結構設計提供了兩個線圈及其電路，利用電子電路組成的開關形式，通過初始階段的某個線圈通過最高200V的直流電壓，使之產生高於吸持工作電流近20倍的效果，所產生的牽引力遠超於最小牽引力的技術要求；2.用新穎的電路控制雙線圈的工作狀態，實現制動電磁鐵的不同工作功能,以及節約用電，降低功耗，並且解決電磁鐵溫升太高、外殼太燙、材料耐溫等級高的問題；3.本實用新型制動電磁鐵在使用中，無須將電壓從220V降到110V。而直接使用220V工業用電；4.用內置導杆引導銜鐵軸向移動，減小了對外空間佔用，而不是原來的外置導杆，使得控制線圈上電流轉換，不再使用機械結構，而是使用電路來實現，這種結構工作穩定、時間控制精密、生產方便、失效率低、使用壽命長；5.電磁鐵的體積是同等利用老激勵裝置電磁鐵的1/3，溫升又比其降低了20％，體積減少三分之二，總重量下降了三分之二，漆包線製成的線圈的重量從1200克降到260克，銅材使用減少了80％，電磁鐵長期使用的功耗從原來的39W,降到16W，使用中保持力功耗的減小，減少了線圈發熱，有利於省電、有利於電磁鐵不發燙，克服了大功率制動電磁鐵的使用局限性；6.降低了製造成本和原料成本。[附圖說明]圖1(a)和圖1(b)是現有技術的激勵裝置控制原理圖；圖2是現有技術的制動電磁鐵的結構示意圖；圖3是本實用新型的電原理圖；圖4是本實用新型電原理圖中的並聯工作時的激勵裝置控制等效原理圖；圖5是本實用新型電原理圖中的串聯工作時的激勵裝置控制等效原理圖；圖6是本實用新型的制動電磁鐵的結構示意圖；圖7是本實用新型的制動電磁鐵另一形式的結構示意圖；圖8是本實用新型的制動電磁鐵的裝配示意圖；圖9是本實用新型的制動電磁鐵另一形式的裝配示意圖；圖10(a)是本實用新型的電氣盒線路板A面的線路示意圖；圖10(b)是本實用新型的電氣盒線路板B面的線路示意圖；圖11(a)是本實用新型制動電磁鐵雙線圈結構的一種形式的示意圖；圖11(b)是本實用新型制動電磁鐵雙線圈結構的另一種形式的示意圖；圖中：1.波紋管2.銜鐵3.軸承4.殼體5.線圈6.接線座7.銅套8.電氣盒9.軸承10.底蓋11.導杆12.隔熱墊圈13.排孔位置。[具體實施方式]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明，這種裝置的結構及原理對本專業的人來說是非常清楚的。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。參見圖3，是本實用新型的電原理圖。所述的一種有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置，包括銜鐵、線圈、底蓋、導杆、激勵裝置和殼體，殼體內設有底蓋，底蓋上設有導杆，導杆與銜鐵配合連接，銜鐵外圈設有電磁鐵繞組，其特徵在於所述的電磁鐵繞組採用多線圈串聯或並聯結構，激勵裝置內設有電子電路，所述的電子電路由集成電路整流器QZ的c端和d端分別連接電源一端，整流器QZ的b端接地，在整流器QZ的c端和d端分別並聯電容C1和瞬變二極體Z1，整流器a端串聯連接內阻R2、R3、R4、R5和二極體D2正極一端，二極體D2負極一端連接電容C2和電阻R10一端及集成檢測電路IC1的VDD端，在電阻R5和二極體D2正極之間連接穩壓二極體D1再接地，電容C2另一端接地，電阻R10另一端連接集成檢測電路IC1的負端，並抽頭一線連接穩壓二極體D5再接地，三極體D5基極接地，在整流器a端和電阻R2一端抽頭一線串聯連接線圈Q1和Q2，線圈Q2另一端接地，在線圈Q1的兩端接有二極體D6，在線圈Q1和Q2之間抽頭一線連接二極體D6正極和場效應管T1的漏極D，T1源極S接地，T1柵極G連接電阻R11一端，電阻R11另一端分別連接電阻R12一端和集成檢測電路OUT端，電阻R12另一端連接集成檢測電路IC1的正端，並抽頭一線連接電阻R9一端，電阻R8一端與集成檢測電路IC1OUT端相連，電阻R8另一端與電容C4相連，並抽頭一線與電阻R9另一端相連，電容C4另一端接地，在集成檢測電路IC1的VDD端抽頭一線連接電容C3一端，電容C3另一端分別連接二極體D4正極、二極體D3負極和電阻R6一端，電阻R6另一端和二極體D3正極接地，二極體D4負極分別連接電阻R7一端和集成檢測電路IC1的正端，電阻R7另一端接地。所述的激勵裝置利用電子電路組成的開關結構，初始階段在多線圈串聯或並聯結構電磁鐵繞組中的一個線圈通過最高200V的直流電壓，使之產生高於吸持工作電流近20倍的效果，所產生的牽引力遠超於最小牽引力的技術要求；電子線路控制在不超過300ms的時間內改變開關量信號，使線圈組合改變工作狀態，此時流過的電流只是初始工作電流的1/20，而吸持力在最大溫升條件下，仍滿足最低吸持力的要求。所述的銜鐵一端開設有凹槽，導杆一端通過軸承插入銜鐵凹槽內，形成內置導杆引導結構。所述的小型化的制動電磁鐵的電源直接使用220V工業用電。本實用新型有關小型化制動電磁鐵的激勵裝置的原理為AC220V50/60HZ交流電從X1,X2埠接入，C1、Z1作為門戶元件起電源保護作用，QZ是全波整流器，輸出DC200V的直流電壓，R2～R5是降壓電阻，通過D1穩壓，D2再次的整流，使低壓平穩的電源供給運算放大器IC1，C3、P4、R7構成延時電位變化電路，使輸出能夠在設計的時間內翻轉，運算器的旁路電阻、二極體、電容使工作點更趨穩定，輸出電流經過降壓電阻，最終改變場效應管的控制電位使D.S之間導通關閉，當電路串聯或並聯工作時，嵌位在QZ輸出端的DC200V電壓直接作用在組合線圈的兩頭。參見圖4，電路並聯工作時，初始狀態T1導通，Q1,Q2呈並聯狀態，電流大，牽引力也大，300ms之後Q2線圈由於T1的截止，200V電壓作用在Q2單線圈上，電流明顯降低，只有約80mA，是吸持狀態，激勵過程結束。參見圖5，該電路串聯工作時，初始狀態時由於T1導通，DC200V電壓直接作用在Q1線圈，電流大，牽引力大，300ms之後T1截止，200V電壓作用在RD、BU兩端，即Q1+Q2使電流減小，呈吸持狀態。實施例1新老制動磁鐵的對比，參見圖2、6、7。老制動電磁鐵參數新制動電磁鐵參數體積65x65x140mm50x50x85mm機械行程25mm25mm工作行程22mm22mm溫升≤100K≤85K工作電壓AC110VAC220V開關機械開關壽命低電子開關壽命長激勵電流≤1.76A≤1.5A吸持電流≤0.78A≤0.08A吸持功率39W16W牽引力≥130N≥130N吸持力≥110N≥110N產品重量4.3kg1.4kg主體容積591.5cm3212.5cm3通過以上參數的比較，利用新激勵裝置的制動電磁鐵優點明顯。最大的優勢是電磁鐵的體積是同等利用老激勵裝置電磁鐵的1/2，溫升又比其降低了20％，體積減少三分之二，總重量下降了三分之二，漆包線製成的線圈的重量從1200克降到260克，銅材使用減少了80％，電磁鐵長期使用的功耗從原來的39W,降到16W，使用中保持力功耗的減小，減少了線圈發熱，有利於省電、有利於電磁鐵不發燙，克服了大功率制動電磁鐵的使用局限性。參見圖6、7、8、9，結構上使用內置導杆後，控制線圈上電流轉換，不再使用機械結構，而是使用電路來實現。這種結構工作穩定、時間控制精密、生產方便、失效率低、使用壽命長。參見圖11，是兩種雙線圈形式的示意圖，本實用新型的制動磁鐵由原來的單線圈改為雙線圈結構，這是在現有技術的制動電磁鐵中從沒有使用過的。實施例2新制動電磁鐵所產生的經濟效應將使用戶受益匪淺，將對用戶、對整個工業應用行業都將提供卓越的貢獻。舉例來說，新激勵裝置也能馬上應用到奧的斯升降機、扶梯的制動電磁鐵的改造中。比如為奧的斯電梯研製開發的11D-F雙推制動電磁鐵，可以去掉原先的激勵裝置，加上新的激勵裝置以及控制方式，使體積、出力大幅度優化。新激勵裝置也能馬上應用到三菱扶梯制動電磁鐵的改型優化應用當中。同理，為三菱開發研製的HD028型單推制動電磁鐵，也將運用以上技術，為三菱公司進行設計改造，必定事半功倍。新技術的推廣，新激勵裝置控制方式、結構的改變，可以使相關產品的更新換代提供全新的臺階。專利申請成功之後，我們將首先在電梯行業推廣，可應用於各種電梯制動器，包括迅達電梯、永大電梯、三菱電梯、西門子電梯等，未來還可將此技術應用到其他行業，比如汽車電磁鐵、複印機電磁鐵、真空截止閥、液壓控制閥等等，可達到同樣的效果。使我們在我國節能減排的大方針下進行有序的技術改造，做出我們的貢獻。當前第1頁1 2 3