CN103922217B - 一种无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备 - Google Patents

Abstract

提供一种无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其包括主体部分和电控部分，主体部分由轭板、壳体、通轴活动磁极、线圈、导磁板、托板和接线盒体组成；根据通轴活动磁极上的限位块尺寸，将轭板的上部开若干方孔，通轴活动磁极采用通轴方式连接安装；多个通轴活动磁极为“梅花瓣”结构分布，通轴活动磁极作为线圈铁芯，其四周围一层导磁板，形成梯形结构，每个梯形结构对应一个线圈；线圈采用双玻璃丝包漆包扁铝线材料，将线圈绕制导磁板绕线后，在外周围铺设绝缘材料。因此该发明彻底解决了钢卷塔形较高、环境温度恶劣、线圈温升过高等不利因素带来的电磁铁吸力不够、安全系数过低等诸多问题。

Description

一种无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备

技术领域

本发明属于磁性转运机械领域，具体涉及无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其适用于处理量大的磁性调运现场，特别是用于港口、钢铁等行业的电磁铁起重设备中使用。

背景技术

随着磁性转运设备越来越多的应用于调运领域，磁性转运设备在近年来得到广泛的应用。尤其是电磁铁等起重吊运设备在港口、钢铁生产现场极其广泛地被使用。然而，生产现场的吊运物资品种多样、吊运现场运输条件各异。比如在港口、钢铁等行业中涉及到钢卷的生产，有时经常需要吊运高温状态时的钢卷材料，常规的立式吊运常常由于电磁铁线圈温升过高且散热差，磁场逐渐减弱，以致线圈烧毁，且该类电磁铁的自重较大，造成磁场浪费、成本很高。为了克服现有技术的难题，研究人员往往在立式吊运在磁路设计和散热略有改变，但工业仍无法摆脱上述困难，同样面临温升高、磁场弱的问题；大多数往往以增加安匝数来解决磁场减弱的情况，但同时增加了线圈的能耗和自重，且多数电磁铁无法更好的解决钢卷的塔形度，以及接触或碰撞造成的设备损害问题。

同时，传统电磁起重设备在行业应用中有四大难题，这四大难题一直是钢卷用起重电磁铁所面临的困扰：(1)钢卷塔形度造成磁场无法全部利用；(2)电磁铁在长期接触物料过程中，磁极损坏不可修复；(3)钢卷温度高，线圈温升快，散热慢；(4)电磁铁特殊直流回路，造成控制柜中直流元件过流烧毁，无法配合设备运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人针对上述现有技术的不足，经过多次设计和研究，提出了一种无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，能够在高温现场时有效的吊运钢卷，并且能达到自重轻、散热好、磁极牢固、能耗低，以及电控直流器件的安全保障，从而根本上解决了钢卷吊运的棘手问题。

依据本发明的技术方案，无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备包括主体部分和电控部分，其中主体部分由轭板1、壳体2、通轴活动磁极3、线圈4、导磁板5、托板6和接线盒体9组成；根据通轴活动磁极3上的限位块尺寸，将轭板1的上部开若干方孔，通轴活动磁极采用通轴方式连接安装；多个通轴活动磁极3为“梅花瓣”结构分布，通轴活动磁极3作为线圈铁芯，其四周围一层导磁板5，形成梯形结构，每个梯形结构对应一个线圈4；线圈4采用双玻璃丝包漆包扁铝线材料，将线圈4绕制导磁板5绕线后，在外周围铺设绝缘材料。

其中，线圈4下方焊接三层不导磁托板6，在不导磁托板之间填充隔热材料，形成隔热层7和风道8。线圈4整体装入壳体2中，将轭板1与壳体2用焊接方式固定。接线盒体9焊接到轭板1上。通轴活动磁极3活动尺寸为80mm。通轴活动磁极3根据现场钢卷大小分为3、4、6、8等不同通轴活动磁极个数。

此外，电控部分由主控制柜体、变压器箱体、逆变器箱体、蓄电池箱体、现场操作盒体、手动遥控器组成，现场工业电源通过变压器箱体进行电压变换；输出接入主控制柜体；主控制柜体与接线盒体9连接，实现电磁铁的通断电控制；主控制柜体与现场操作盒体通过电缆连接，实现天车操作室中的功能人工操作控制；主控制柜体分别与逆变器箱体、蓄电池箱体连接，作为断电时现场保护措施。部分现场需要使用手动遥控器，手动遥控器通过驱动板与PLC进行信号连接，进行车间人工操作控制。电控部分采用IGBT无触点控制系统；当断电时，IGBT为电磁铁线圈提供了能量释放通路，配合反向电压以及对电子管V2、V1进行保护。

优选地，无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备还具备断电保磁、逆变、缺相保护、欠压保护、遥控、PLC实时检测以及调磁等多功能。

在本发明的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备中，活动磁极设置在线圈内侧；活动磁极采用通轴方式连接，保证了耐用性和安全性，同时可根据现场钢卷的塔形高低进行上下活动；此外，本发明极大程度的满足了不同塔形程度钢卷的立式吊运，合理电路设计产生强大磁场，保证了磁极随其钢带卷塔形度自动落合，使二者接触面非常稳定牢固，吸力大、自重轻、更安全。

更进一步地，本发明的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备中，特殊的三层托板结构设计，既保证了高温物料辐射的热量不影响到电磁铁本身，又能保证电磁铁自身产生的热量及时地散发出去。因此该发明彻底解决了钢卷塔形较高、环境温度恶劣、线圈温升过高等不利因素带来的电磁铁吸力不够、安全系数过低等诸多问题。

附图说明

图1为依据本发明的结构示意图；

图2为图1中所示A-A剖面示意图；

图3为IGBT无触点控制图；

图4为电气控制原理图。

具体实施方式

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的一部分实施例，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。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。

具体参考附图1－2，本发明的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备包括主体部分和电控部分，主体部分由轭板1、壳体2、通轴活动磁极3、线圈4、导磁板5、托板6、接线盒体9组成；根据通轴活动磁极3上的限位块尺寸，将轭板1的上部开若干方孔，通轴活动磁极采用通轴方式连接，将通轴活动磁极3安装进去，保证其活动尺寸为80mm。多个通轴活动磁极3为“梅花瓣”结构分布，通轴活动磁极3作为线圈铁芯，其四周围一层导磁板5，形成梯形结构，每个梯形结构对应一个线圈4，线圈4采用双玻璃丝包漆包扁铝线材料，将线圈4绕制导磁板5绕线后，周围铺设绝缘材料。线圈下方焊接三层不导磁托板6，在托板中填充隔热材料，形成隔热层7和风道8。整体装入壳体2中，将轭板1与壳体2用焊接方式固定。最后将接线盒体9焊接到轭板上，作为设备与主控柜的衔接装置。电控部分由主控制柜体、变压器箱体、逆变器箱体、蓄电池箱体、现场操作盒体、手动遥控器组成，现场工业电源通过变压器箱体进行电压变换；输出接入主控制柜体，为器件供电；主控制柜体与设备上的接线盒体9连接，实现电磁铁的通断电控制；主控制柜体与现场操作盒体通过电缆连接，实现天车操作室中的功能人工操作控制；主控制柜体分别与逆变器箱体、蓄电池箱体连接，作为断电时现场保护措施。此外，部分现场需要使用手动遥控器，手动遥控器通过驱动板与PLC进行信号连接，进行车间人工操作控制。

根据现场钢卷大小分为3、4、6、8等不同磁极个数，每个磁极对应一个线圈，线圈采用双玻璃丝包漆包扁铝线材料，线圈绕制铁芯后，周围铺设绝缘材料，焊接好外围导磁板、轭板，以及三层托板焊接，在托板中填充隔热物质，形成隔热层7和风道8，并且活动磁极采用通轴方式连接。最后置于壳体中，作最后密封焊接。实现了现场钢卷塔形度的零影响，高温情况下的正常运行，以及活动磁极的稳固牢靠易维护等特点。

优选地，铁芯采用通轴式活动磁极，磁极随其钢带卷塔形度自动落合，使二者接触面非常稳定牢固，吸力大、自重轻、更安全。这一发明不仅可以解决现场钢带卷塔形度的难题，也极大改进了现场由于接触或碰撞造成的磁极受损变形等诸多隐患，提高了电磁铁的使用寿命。

本发明的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备采用独特多层托板并添加隔热层，隔热层中加入石棉或者硅酸铝棉毡等隔热材料，有效的防止钢卷温度辐射电磁线圈，且隔热层上方设计成风道，双层保护，保障线圈的散热，该特征使得设备在高温环境下可以稳定运行。

具体参考附图3－4，电控部分主回路通过断路器、变压器，三相整流桥，以及电磁铁构成直流励磁回路，还配备了蓄电池所构成的断电保磁回路。此外，反向去磁回路保证了放料的快速性。核心高频通断器件IGBT作为放料断电时关键的导通器件，也是无触点的基础。当断电瞬间，线圈产生巨大反向电压，IGBT微秒级触发并瞬间同时导通，保证了主回路接触器触点使用寿命，控制了打火拉弧的恶劣情况，在现场应用中充分保证了可靠性、安全性、耐用性，以及免维护性。

相对于现有技术，本发明中的定磁极采用独特的“梅花瓣”结构，从而构成多磁回路。这种定磁极结构不仅充分利用了所有磁能，更增加了磁场覆盖面积，保证了现场的吊运强度，并且根据现场钢卷的塔形高度，采用可进行上下活动的动磁极，本发明极大程度的满足了不同塔形程度钢卷的立式吊运，合理电路设计产生强大磁场，保证了磁极随其钢带卷塔形度自动落合，使二者接触面非常稳定牢固，吸力大、自重轻、更安全。这就解决了第一个难题。

活动磁极特殊地采用通轴方式来固定铁芯，有效的增加了铁芯的强度，当现场电磁铁与钢卷接触或者碰撞时，不致击落活动磁极，极大程度的保证了设备的耐用性和安全性，这就解决了第二个难题。

该无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备加入隔热层和风道，形成三层托板结构。下层为隔热层，隔热物质有效的隔离了钢卷温度辐射至电磁线圈；上层风道保证了线圈的快速散热，使其可在高温环境中稳定运行。因此该发明彻底解决了第三个难题。

在现有技术中，由于突然断电，线圈瞬间会产生巨大的反向电压，此电压甚至可达到4500V，能击穿柜内的所有相关回路的元器件，对现场造成很大的安全隐患。而本发明的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备的无触点电控系统利用IGBT核心高速通断器件，以及特殊的交流接触器直流接法，有效的吸收并消耗巨大电压，使得瞬间电压降至400V左右，保护直流电路核心器件。不仅控制柜可以得到安全保障，这一特殊电路设计极大程度的保护了电磁铁线圈的绝缘稳定，常规电磁铁未使用IGBT器件的电路，由于线圈两端产生巨大电压，极易击穿线圈，造成现场安全隐患。此外，配有断电保磁、逆变、缺相保护、欠压保护、遥控、PLC实时检测以及调磁等多功能，极大程度满足不同现场的不同需求，有效地解决了电磁铁控制柜打火拉弧、接触器粘连、以及放料缓慢等棘手问题，保证了元器件的安全性和耐用性，这就解决了第四个难题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。

Claims (5)

1.一种无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其包括主体部分和电控部分，其特征在于，主体部分由轭板(1)、壳体(2)、通轴活动磁极(3)、线圈(4)、导磁板(5)、托板(6)和接线盒体(9)组成；根据通轴活动磁极(3)上的限位块尺寸，将轭板(1)的上部开若干方孔，通轴活动磁极采用通轴方式连接安装；多个通轴活动磁极(3)为“梅花瓣”结构分布，通轴活动磁极(3)作为线圈铁芯，其四周围一层导磁板(5)，形成梯形结构，每个梯形结构对应一个线圈(4)；线圈(4)采用双玻璃丝包漆包扁铝线材料，将线圈(4)围绕导磁板(5)绕线后，在外周围铺设绝缘材料；

线圈(4)下方焊接三层不导磁托板(6)，在下层不导磁托板和中层不导磁托板之间填充石棉或者硅酸铝棉毡，形成隔热层(7)以防止钢卷温度辐射线圈，上层不导磁托板和中层不导磁托板之间形成风道(8)；线圈(4)整体装入壳体(2)中，将轭板(1)与壳体(2)用焊接方式固定；接线盒体(9)焊接到轭板(1)上；

电控部分由主控制柜体、变压器箱体、逆变器箱体、蓄电池箱体、现场操作盒体、手动遥控器组成，现场工业电源通过变压器箱体进行电压变换；输出接入主控制柜体；主控制柜体与接线盒体(9)连接，实现电磁铁的通断电控制；主控制柜体与现场操作盒体通过电缆连接，实现天车操作室中的功能人工操作控制；主控制柜体分别与逆变器箱体、蓄电池箱体连接，作为断电时现场保护措施。

2.根据权利要求1所述的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其特征在于，部分现场需要使用手动遥控器，手动遥控器通过驱动板与PLC进行信号连接，进行车间人工操作控制。

3.根据权利要求1所述的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其特征在于，通轴活动磁极(3)活动尺寸为80mm。

4.根据权利要求1所述的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其特征在于，通轴活动磁极(3)的数量根据现场钢卷大小设置为3、4、6、8个。

5.根据权利要求1所述的无触点电控吊运立式钢卷用起重电磁铁设备，其特征在于，电控部分采用核心高频通断器件(IGBT)；当断电时，核心高频通断器件(IGBT)为电磁铁线圈提供了能量释放通路，配合反向电压以及对电子管(V2)和电子管(V1)进行保护。