CN104854015A - 具有电永磁体的升降机 - Google Patents

Abstract

具有电永磁体的升降机包括在底部由设有隔热物(9)的板密封的外部支承结构(2,3)，磁路极柱(1)以其极靴(5)从板突出，每个电永磁体由布置在一个所述极柱(1)的顶部上的可逆磁体(6)、沿极柱(1)的侧面放置的多个磁块形成的固定极化磁体(7)以及绕可逆磁体(6)布置以通过电脉冲导致可逆磁体(6)的极化逆转的线圈(8)组成，固定极化磁体(7)由具有约为770℃的居里点的钐-钴合金制成，且即使当升降机操作600-650℃的材料时，钐-钴合金的剩余矫顽场能够抵抗可逆磁体(6)的极化逆转的脉冲。

Description

具有电永磁体的升降机

本发明涉及磁性升降机，特别是涉及一种能够安全地操作处于高达600-650℃高温的铁磁材料(例如，钢坯、钢块、钢板以及类似的炼钢厂产品)的具有电永磁体的升降机。

众所周知，依照所采用的磁体的类型(即：永磁体、电磁体和电永磁体，每种磁体具有各自的优点和缺点)，磁性升降机分为三类。

具有永磁体的升降机具有几乎可忽略的功耗以及可靠地恒定且独立于外部电源的产生的磁力的优点。另一方面，在必要的时候增大磁力是不可能的且磁体极其庞大以提升重负载。此外，为了在升降机和负载之间创建足够大的气隙以将磁力的值降低至小于负载的重量，负载的释放需要应用相当大的机械功率。可选地，磁体必须是可移动的，以便可以移动它们远离负载，因此降低磁性吸引。

用于从具有永磁体的升降机释放负载的又一布置在FR 2616006中公开，其中升降机包括中心铁芯，该中心铁芯由铁靴紧固的一对永磁块包围，侧向连接补强板并由具有布置在中心铁芯上的一个或多个补偿器线圈的侧向极柱终止，具有在由机械力计围绕的一对导销上移动的顶部滑盖。

实际上，通过由补偿器线圈生成的磁通量，当滑盖移动远离磁体时，由永磁体生成的磁通量在负载中消除并在盖中加倍以释放负载，或在盖中消除并在负载中加倍以紧固负载。

相反，在具有电磁体的升降机中，通过简单地调节在生成磁场的绕组中流动的电流可以自由地改变磁力。然而，电源的任何故障，即使非常短暂，会立刻消除磁力，并因此导致负载的释放。因此，明显的是，确保电力持续的安全系统是必不可少的。

通过将固定极化永磁体与可逆型永磁体(即，通过电脉冲的应用，容易地逆转极化的磁体)结合，具有电永磁体的升降机成功克服上述两种类型的升降机的主要缺点。当固定磁块和可逆磁块的极化引起北-南-北-南串联时，磁通量在升降机中短路从而使得升降机不操作，然而，当可逆磁体的极化相反时，即，以并联的北-南-南-北形式，经过极靴磁通量拆分到待移动的铁磁材料中，且升降机运转。可逆磁体因此生成也可引导与之结合的传统的不可逆永磁体的磁通量的可调磁通量，以当停用升降机时短路两个磁体或并联布置它们以启用升降机。

由于只需要电脉冲而不需要连续供电来逆转可逆磁体，预防了影响电磁体的安全问题。同时，即使使用永磁体，也可以在某些限制内改变磁力，且以最小功耗容易地实现负载的释放，而无需复杂的结构来移动磁体。

然而，就可以安全地提升的材料的温度来说，直至今日所制造的具有电永磁体的升降机仍具有显著的使用限制。事实上，可逆磁体通常是由具有约为800℃的居里点的铝-镍-钴合金(Alnico)制成的，而固定极化磁体是由具有约为310℃的居里点的钕(neodymium)或具有约为450℃的居里点的铁氧体(ferrite)制成的。这意味着具有Alnico-neodymium的电永磁体的升降机操作具有不大于150-200℃温度的铁磁性材料不存在问题，然而那些具有Alnico-ferrite的电永磁体的升降机可操作高达350-400℃的材料。

所述具有电永磁体的升降机的另一个缺点是，在上述最大温度附近，在升降机的运作期间，由钕或铁氧体制成的固定磁体的操作点位于剩余矫顽场不足以抵抗Alnico逆转脉冲之处。事实上，应当注意的是，在所述期间，由Alnico逆转线圈生成的磁通量的方向与钕或铁氧体磁体的极化相反，凭此如果在此刻剩余矫顽场小于由线圈生成的反向场，这将在钕或铁氧体磁体内导致其固有磁能的渐进的不可逆减小，因此制造的升降机是危险的且不可用的。

因此，本发明的一个目的在于提供克服上述缺点的具有电永磁体的升降机。使用设有由具有约为770℃的居里点以及即使当升降机操作高达600-650℃的高温的材料时也能够抵抗Alnico逆转脉冲的剩余矫顽场的钐-钴合金制成的固定极化磁体升降机实现这个目的。在从属权利要求中列举了其他有利优点。

因此这种升降机的主要优点在于能够将操作温度的范围显著地增加至远远高于现有的具有电永磁体的升降机能够达到的温度。

由于固定磁体抵抗可逆磁体逆转脉冲的能力，根据本发明的升降机的另一重要优点通过随时间保证的最大操作安全性实现。

参考附图，从本发明的实施例的以下详细描述中，本领域技术人员将清楚根据本发明的升降机的进一步优点和特征，其中：

图1是在非操作状态下，根据本发明的升降机的沿中平面的横截面视图；

图2是图1的升降机的俯视图，磁极中的一个在纵剖面中示出；以及

图3是图1的升降机的主视图，切开部分示出一些内部细节。

参考这些图，了解到，根据本发明的具有电永磁体的升降机惯例包括外部支承结构，多个电永磁体以及调节和控制电路。

支承结构由设有用于连接到提升装置(例如，起重机)的联接器的顶盖2、两个侧板3、两个端板4以及设有防止磁体受到待提升的热铁磁材料发出的热量的隔热物9的底封板组成。显然，为了最小化磁路的磁阻，所述支承结构由高磁导率的材料(典型地，低碳钢)制成，就像磁路极柱1和可能应用至其并突出到密封板下的极靴5一样。

每个电永磁体包括设置在极柱1的顶部上并与之接触的可逆磁体6，以及由沿所述极柱1的侧面放置的多个磁块形成的固定极化磁体7。绕可逆磁体6布置有控制其极化逆转的换向极线圈8，以在图1中示出的具有串联的北-南-北-南极柱的非操作的升降机的状态和具有并联的北-南-南-北极柱的操作的升降机的状态之间转换。

每个极柱1通过穿过可逆磁体6的4个条形物紧固到盖2上并由螺母保持在形成于盖2中的合适座中(参见图2、图3)，而意欲与待提升的负载接触的可能的极靴5通过螺钉紧固到极柱1上(参见图1)。

优选地，调节和控制电路包括文献EP 0929904B1中描述的类型的装置，该文献的内容在此通过引用并入。简而言之，所述装置包括针对每个极性的第一磁性传感器和第二磁性传感器以及控制单元，第一磁性传感器邻近极柱1的基部布置，第二磁性传感器布置在固定磁体7和可逆磁体6之间，以仅大体测量穿过可逆磁体6的磁通量，控制单元用于处理由所述磁性传感器(图中未示出)传输的信号并在可逆磁体6的磁化曲线上获得升降机的操作点。

通过检查磁块6、7的可逆损耗与升降机的铁磁回路(尤其是待提升的热材料)的磁导率的减小的总和，上述装置10保证了在任意负载的提升和运输操作期间的绝对安全，并使得升降机达到了根据EN 13155标准(或在其他国家中的另一个相似标准)的提升安全系数。

装置10还监控线圈8的效率，优选地，线圈8由铝条或铜条制成以最小化其体积并优化由焦耳效应引起的热量耗散。线圈8设计为其可以以电流恒定或电压恒定的逆转脉冲正确地操作，尽管考虑到高温材料的关键操作条件，优选使用恒流装置。

调节和控制电路还应用在每个极柱1中延伸的双热探针11的信号。第一组探针11指示允许执行最后可编程操作的第一温度阈值，而第二组探针11检查确保可以安全地运行升降机的最后操作并持续到编程冷却的第二级阈值。

现在讨论本升降机的具体的新颖方面，固定磁体7是具有等于约770℃的居里点的钐-钴烧结磁体，优选地，可逆磁体6由具有约850℃的居里点的VDG类型的Alnico合金(晶粒定向生长的Alnico 5合金)或VDGS类型的Alnico合金(超级晶粒定向生长的Alnico 5合金)制成。特别的，为了防止由于升降机将操作热材料而导致的在其操作期间的不平衡，通过将可逆磁体6升温至约为500℃温度，然后使可逆磁体6缓慢地冷却以消除所述类型的磁性合金特有的不可逆损耗(等于约2％)来制作可逆磁体6。

为了优化的操作平衡，优选地，本升降机还提供单个北-南磁偶极子的Alnico和SmCo磁块之间的特定尺寸比。更具体地，图1中示出的磁块的长度比2R/P优选地在2.5和3之间，而磁块的横截面比在0.84和0.88之间。

应当注意的是，长度比等于2R/P，因为可逆磁体6串联连接，而组成固定磁体7的各个磁块是并联的，反之亦然，出于相同的原因，计算剖面比考虑仅一个可逆磁体6的剖面和两个固定磁体7的剖面(由此图2中可视的Alnico/SmCo剖面比实际上是真实比的两倍)。

考虑到用于磁体6、7的磁性材料的特性以及待提升材料的高温，上述升降机的操作还提供了操作方法。

特别地，在示出指示剩余磁感Br与矫顽场的强度Hc之间的比的磁体6、7的磁化曲线的笛卡尔图中，操作方法提供了：在临界时刻在特定值的范围内内识别操作点。所述临界时刻是指设计条件，其中待提升的材料处于600-650℃的最大预见温度并出现最大操作气隙，同时电永磁体已达到最大操作温度，即，第二级热探针11将介入。

在这种特定条件下，Alnico Br/Hc比的值必须在10和15之间，同时，钐-钴Br/Hc比的值必须在1和2之间。钐-钴Br/Hc比维持在这个范围内不只确保了电永磁体在提升高温材料时的效率，还避免了在线圈8生成的Alnico逆转脉冲期间，与固定SmCo磁体7的极化相反的场的强度的值达到接近所述磁性化合物特有的矫顽场的强度(Hc)的值，以确保其随时间的操作完整性。

因此制造和操作的具有电永磁体的升降机因此能够安全地移动处于600-650℃温度的诸如钢坯、钢块、钢板等的材料，并与位于钢厂中的所述产品的热轧生产线的出口处的冷却板的排出操作周期相适应。

明显的是，根据本发明的升降机的以上所述和所示实施例只是可作各种修改的示例。特别地，依照具体的应用，例如通过提供具有单个磁偶极子或三个或更多个磁偶极子的升降机而非本发明所示的具有两个磁偶极子的升降机，可以改变磁极的确切数目、形状和布置。

Claims (9)

1.具有电永磁体的升降机，包括外部支承结构(2,3,4)，所述外部支承结构在底部由设有隔热物(9)的板封闭，所述电永磁体的磁路极柱(1)的可能的极靴(5)从所述底板突出，每个电永磁体由布置在一个所述极柱(1)的顶部上并与之接触的可逆磁体(6)、由沿所述极柱(1)的侧面放置的多个磁块形成的固定极化磁体(7)以及绕所述可逆磁体(6)布置并适于通过电脉冲使所述可逆磁体(6)的极化逆转的线圈(8)组成，其特征在于，所述固定极化磁体(7)由具有约770℃的居里点的钐-钴合金制成，且即使当所述升降机操作600-650℃的材料时，所述钐-钴合金的剩余矫顽场能够抵抗所述可逆磁体(6)的极化逆转的所述脉冲。

2.根据权利要求1所述的升降机，其特征在于，所述可逆磁体(6)由具有约850℃的居里点的VDG或VDGS类型的Alnico合金制成。

3.根据权利要求2所述的升降机，其特征在于，通过将所述所述可逆磁体(6)升温至约500℃，然后使其缓慢冷却以消除其不可逆损耗来制作所述可逆磁体(6)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的升降机，其特征在于，在单个北-南磁偶极子中，所述可逆磁体(6)的长度与所述固定极化磁体(7)的长度的比在2.5到3之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的升降机，其特征在于，在单个北-南磁偶极子中，所述可逆磁体(6)的横截面和所述固定极化磁体(7)的横截面的比在0.84和0.88之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的升降机，其特征在于，所述线圈(8)由铝条或铜条制成且能够使用电流恒定或电压恒定的逆转脉冲操作。

7.根据前述权利要求中任一项所述的升降机，其特征在于，其设有调节和控制电路，所述调节和控制电路包括在每个极柱(1)中延伸的双热探针(11)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的升降机，其特征在于，其设有装置(10)，所述装置(10)包括针对每个极性且邻近所述极柱(1)的基座布置的第一磁性传感器，布置在所述固定极化磁体(7)与所述可逆磁体(6)之间的第二磁性传感器，以及用于处理所述磁性传感器传输的信号且在所述可逆磁体(6)的磁化曲线上获得所述升降机的操作点的控制单元。

9.一种操作根据前述权利要求中任一项所述的具有电永磁体的升降机的方法，其特征在于，在待提升的材料处于600-650℃的温度且出现最大操作气隙，同时所述电永磁体已达到最大操作温度的设计条件下，在示出指示剩余磁感(Br)与所述矫顽场的强度(Hc)之间的比的所述磁体(6,7)的磁化曲线的笛卡尔图中的所述升降机的操作点以这样的方式识别：用于所述可逆磁体(6)的所述比(Br/Hc)的值在10和15之间，同时，用于所述固定极化磁体(7)的所述比(Br/Hc)的值在1和2之间。