CN102351125B

CN102351125B - 蓄电池式电控永磁铁

Info

Publication number: CN102351125B
Application number: CN 201110283382
Authority: CN
Inventors: 黄大启; 黄斌; 任争胜
Original assignee: ZHUZHOU HVR MAGNETICS CO Ltd
Current assignee: ZHUZHOU HVR MAGNETICS CO Ltd
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: CN102351125A

Abstract

本发明实施例公开了一种蓄电池式电控永磁铁，包括壳体、线圈、蓄电池和控制器，其中，所述蓄电池、控制器和线圈设置在所述壳体内部，所述控制器包括控制电路和脉冲电路，所述控制电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4和二极管；所述脉冲电路分别与所述IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极串联，所述IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的发射极和集电极分别并联有一个所述二极管；所述IGBT1和IGBT2的集电极串联在所述蓄电池的正极上，所述IGBT3和IGBT4的发射极串联在所述蓄电池的负极上；所述IGBT1的发射极与所述IGBT4的集电极串联，所述IGBT2的发射极与所述IGBT3的集电极串联；所述IGBT1的发射极与所述IGBT2的发射极与所述线圈相串联。

Description

蓄电池式电控永磁铁

技术领域

本发明涉及电永磁体技术领域，更具体地说，涉及一种蓄电池式电控永磁铁。

背景技术

电控永磁铁作为一种经济环保的起重设备已得到广泛应用，它只在充磁和退磁的0.1秒至0.6秒的时间内耗费电能，具有节能环保且运行安全等特性。但在无电源或接入电源不方便的场合的应用也带来了限制。

现有的充电式电永磁起重器的工作原理如下（该方式没有被投入实际生产，而所述充电式电永磁起重器已投入量产）：S1闭合，蓄电池开始对电容C1进行充电，C1充电完成后，由控制器控制可控硅SCR1导通，瞬间电流通过线圈L进行励磁，中间继电器动作则改变线圈L的励磁电流的方向。由于充电式电永磁起重器自带的蓄电池数量有限，蓄电池电压不高，而励磁线圈需要瞬时的大电流，在每次充退磁后，均需等待电容C1充满电，电容C1的容量必须做到很大，还必输对蓄电池的输出电压进行升压后才对电容充电，故耗时较长。励磁线圈的电流方向是依靠继电器触点来切换，加之负载L为大电感负载，电流过大容易产生火花。

因此，如何研究出一种快速频繁启动的充电式起重电控永磁铁，最大限度降低电永磁铁的能耗和对能量的循环利用以利于增加每次充电后充电式电永磁的使用次数和待机时间，并能投入实际生产成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种蓄电池式电控永磁铁，以达到快速频繁启动的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种蓄电池式电控永磁铁，包括壳体、线圈、蓄电池和控制器，其中，所述蓄电池、控制器和线圈设置在所述壳体内部，所述控制器包括控制电路和脉冲电路，所述控制电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4和二极管；

所述脉冲电路分别与所述IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极串联，所述IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的发射极和集电极分别并联有一个所述二极管；

所述IGBT1和IGBT2的集电极串联在所述蓄电池的正极上，所述IGBT3和IGBT4的发射极串联在所述蓄电池的负极上；

所述IGBT1的发射极与所述IGBT4的集电极串联，所述IGBT2的发射极与所述IGBT3的集电极串联；

所述IGBT1的发射极与所述IGBT2的发射极与所述线圈相串联。

优选地，在上述蓄电池式电控永磁铁中，还包括遥控接收器，所述遥控接收器信号交互端与所述控制器的信号交互端通过有线相连。

优选地，在上述蓄电池式电控永磁铁中，所述壳体上设置有面板，所述面板上设置有与所述控制器相连的指示灯和按钮。

优选地，在上述蓄电池式电控永磁铁中，所述面板上还设置有转换开关。

优选地，在上述蓄电池式电控永磁铁中，所述壳体上设置有背板，所述背板与所述蓄电池相连，所述背板上具有充电插孔。

优选地，在上述蓄电池式电控永磁铁中，还包括遥控发射器，所述遥控发射器与所述遥控接收器通过无线或有线进行信号传递。

本发明实施例中的蓄电池式电控永磁铁包括壳体、线圈、蓄电池和控制器，其中，所述蓄电池、控制器和线圈设置在所述壳体内部，其特征在于，所述控制器包括控制电路和脉冲电路，所述控制电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4和二极管；所述脉冲电路分别与所述IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极串联，所述IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的发射极和集电极分别并联有一个所述二极管；所述IGBT1和IGBT2的集电极串联在所述蓄电池的正极上，所述IGBT3和IGBT4的发射极串联在所述蓄电池的负极上；所述IGBT1的发射极与所述IGBT4的集电极串联，所述IGBT2的发射极与所述IGBT3的集电极串联；所述IGBT1的发射极与所述IGBT2的发射极与所述线圈相串联。

如图2所示，电控永磁铁充磁时，电流从直流电源正极流经IGBT1到线圈，再通过IGBT3回到电源负极，充磁成功后，IGBT1和IGBT3关断，因线圈为大电感性线圈，且线圈中流过的电流很大，当IGBT1和IGBT3关断后，大电感性线圈会产生强大的自感电势阻止电流的减小。线圈产生的电感电势则顺利平稳的通过二极管D2、D4续流，将能量储存至蓄电池，以利于能量的循环利用；充磁过程中也就没有电流的突变。电控永磁铁退磁时，电流从直流电源正极流经IGBT2到线圈，再通过IGBT4回到电源负极，退磁成功后，IGBT2和IGBT4关断，线圈产生的电感电势则顺利平稳的通过二极管D1、D3续流，将能量储存至蓄电池，退磁过程中也就没有电流的突变。4个IGBT均通过脉冲控制，通过输入不同频率，不同占空比和不同触发时间的脉冲，即可控制输出电控永磁铁理想的充退磁电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中电控永磁体的原理图；

图2为本发明实施例提供的蓄电池式电控永磁铁的原理图；

图3为本发明实施例提供的蓄电池式电控永磁铁主视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的蓄电池式电控永磁铁侧视结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种蓄电池式电控永磁铁，以达到快速频繁启动的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2至图4所示，该蓄电池10式电控永磁铁包括壳体、线圈11、蓄电池10和控制器13，其中，蓄电池10、控制器13和线圈11设置在壳体内部。

控制器13包括控制电路和脉冲电路，控制电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4和二极管；脉冲电路分别与IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的门极串联，IGBT1、IGBT2、IGBT3和IGBT4的发射极和集电极分别并联有一个二极管；IGBT1和IGBT2的集电极串联在蓄电池10的正极上，IGBT3和IGBT4的发射极串联在蓄电池10的负极上；IGBT1的发射极与IGBT4的集电极串联，IGBT2的发射极与IGBT3的集电极串联；IGBT1的发射极与IGBT2的发射极与线圈11相串联。

IGBT1的集电极与发射极之间并联有二极管D1，IGBT2的集电极与发射极之间并联有二极管D2，IGBT3的集电极与发射极之间并联有二极管D3，IGBT4的集电极与发射极之间并联有二极管D4。

蓄电池10式电控永磁铁充磁时，电流从直流电源正极流经IGBT1到线圈11，再通过IGBT3回到电源负极，充磁成功后，IGBT1和IGBT3关断，因线圈11为大电感性线圈11，且线圈11中流过的电流很大，当IGBT1和IGBT3关断后，大电感性线圈11会产生强大的自感电势阻止电流的减小。线圈11产生的电感电势则顺利平稳的通过二极管D2、D4续流，将能量储存至蓄电池10，充磁过程中也就没有电流的突变，同时有利于能量的循环利用。蓄电池10式电控永磁铁退磁时，电流从直流电源正极流经IGBT2到线圈11，再通过IGBT4回到电源负极，退磁成功后，IGBT2和IGBT4关断，线圈11产生的电感电势则顺利平稳的通过二极管D1、D3续流，将能量储存至蓄电池10，退磁过程中也就没有电流的突变。4个IGBT均通过脉冲控制，通过输入不同频率，不同占空比和不同触发时间的脉冲，即可控制输出蓄电池10式电控永磁铁理想的充退磁电流。

本发明实施例中的电控永磁铁本体是由磁极1、线圈11、可逆磁钢12和固定磁钢15，外壳包括护罩4和壳体2，其中，护罩4用于保护蓄电池10和控制器13，壳体2用于保护磁体，且壳体2固定在护罩4底部，护罩4顶部设置有吊环。磁极1设置在壳体2的底部，且磁极1与壳体2的壳壁之间设置有固定磁钢15、顶部设置有线圈11和可逆磁钢12，线圈11缠绕在可逆磁钢12外部。为了防止固定磁钢15暴露，固定磁钢15上还填充有填充料16。

壳体2上还设置有面板3，面板3上设置有电流表5、指示灯和按钮6，指示灯用于指示磁体是处于充磁状态还是断磁状态，通过面板3的按钮可是实现短磁和强磁的切换。面板3上还设置有转换开关7和保险8。

壳体2还设置有背板9，所述背板9与所述蓄电池10相连，背板9上具有充电插孔，通过充电插孔可对蓄电池10进行充电。

另外，为了使得该蓄电池10式电控永磁铁在可进行远距离控制，其上还设置遥控接收器14，遥控接收器14信号交互端与控制器13的信号交互端通过无线或无线相连。

本发明实施例中还配有与遥控接收器14相配合的遥控发射器，遥控发射器与遥控接收器14通过无线或有线进行信号传递。在采用无线信号传递是可以为红外线、蓝牙等。

采用电控永磁铁本体、蓄电池10、控制器13整合到一体的结构，其控制器13采用24V直流电源。该控制器13以单片机为核心执行对充退磁电流强度以及时间的运算、采集和控制，并能依据设定值自动调整电流大小和充退磁电流时间。可对诸如充磁强度、充磁时间等八种参数进行快速设置，获得需要的磁场强度和透磁深度。

控制电路为功率模块，该功率模块以IPM模块为核心，通过对IPM模块的扩展应用，使控制充退磁电流的转换回路及续流回路均无任何触点，以此确保励磁回路均无电流的突变，减少对功率模块的冲击，同时电流大小可任意选定。控制系统运算后同时产生的多路不同频率的脉宽调制信号用于控制IPM产生稳定的输出，且充退磁时间极短，均在0.1-0.6秒的时间内完成。

控制器13采用遥控器操作，遥控发射器上有两个充磁启动按钮，分强磁和弱磁，在控制器13中可对两个按钮进行不同的磁场强度和透磁深度的设定，确保电控永磁铁本体产生的透磁深度最薄至3mm可调，即使吊运单张3mm厚的钢板也可通过遥控器上的一个按钮完成。蓄电池10只在充磁和退磁的瞬间大电流工作，蓄电池10式电控永磁铁在起吊和搬运中不再耗用能量，节能优势明显。可广泛应用在无电源或接入电源不方便的场合，以及有毒、有放射性等人体不能靠近的环境中通过遥控器远程操作吊装导磁性物件。充电状态实时监控、充一次电可连续使用长达7～9天，运行成本几乎为零。它既具有电磁铁操作方便的特点，又具有永磁起重器的安全性，是一款非常实用的磁起重工具。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种蓄电池式电控永磁铁，包括壳体、线圈、蓄电池和控制器，其中，所述蓄电池、控制器和线圈设置在所述壳体内部，其特征在于，所述控制器包括控制电路和脉冲电路，所述控制电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4和二极管；

所述IGBT1的发射极与所述IGBT2的发射极与所述线圈相串联。

2.如权利要求1所述的蓄电池式电控永磁铁，其特征在于，还包括遥控接收器，所述遥控接收器信号交互端与所述控制器的信号交互端通过有线相连。

3.如权利要求2所述的蓄电池式电控永磁铁，其特征在于，所述壳体上设置有面板，所述面板上设置有与所述控制器相连的指示灯和按钮。

4.如权利要求3所述的蓄电池式电控永磁铁，其特征在于，所述面板上还设置有转换开关。

5.如权利要求4所述的蓄电池式电控永磁铁，其特征在于，所述壳体上设置有背板，所述背板与所述蓄电池相连，所述背板上具有充电插孔。

6.如权利要求5所述的蓄电池式电控永磁铁，其特征在于，还包括遥控发射器，所述遥控发射器与所述遥控接收器通过无线或有线进行信号传递。