CN106088836A - 一种电磁锁驱动电路及电磁锁 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电磁锁驱动电路，包括第一电源输入端、第二电源输入端和电流控制元件，该电路包括两个工作状态，在两个工作状态下，第一电源输入端和第二电源输入端分别交替连接电磁锁的励磁线圈的第一端和第二端，使得输入励磁线圈的电流方向相反，所述电流控制元件串联连接在所述第一工作状态或所述第二工作状态所形成的回路中，用于改变流过所述回路的电流，从而使得在第一工作状态和第二工作状态下流入励磁线圈的电流不同，使得励磁线圈产生的磁场也不同，分别满足电磁锁闭锁和开锁的需求，从而实现了通过单一电源控制电磁锁，减少了电源数量，省去了常规电路复杂的降压部分，大大简化了外围电路，提高了系统的可靠性。

Description

一种电磁锁驱动电路及电磁锁

技术领域

本发明涉及电器设备领域，具体涉及一种电磁锁驱动电路及电磁锁。

背景技术

目前，一些电器设备使用时需要开门和关门，传统的门一般是手动门，手动控制开门关门，为了开关门更方便，也有一些设备使用电动门进行开关。例如，洗碗机绝大多数采用的是手动门，也有少数高端品牌采用的是电动门，电动门的驱动主体机构主要是同步电机及大功率电磁锁，如图1所示，给出了大功率电磁锁的结构图，包括铁柱1、弹簧2、永磁体3、励磁线圈4和励磁线圈的引线5，其中铁柱1是电磁锁的运动部件，是电磁锁被吸合和被释放的主体，弹簧2为电磁锁开锁时释放提供回弹力，永磁体3为电磁锁吸合保持提供强大磁力；励磁线圈4通正电流时，产生与永磁体同方向的磁场，通反向电流时产生与永磁体相反方向的磁场；励磁线圈引线5与外围驱动电路高压直流端连接。一般整个电磁锁正向吸合时间为小于0.2s，反向释放时间小于0.1s，通电时间间隔最少4S。

关门时，同步电机配合减速齿轮机构将门缓慢平稳拉起，当门离内胆边框距离接近5cm左右时，大功率电磁锁启动并快速将门拉紧关好，此时大功率的电磁锁在吸合时需要较大功率；然而，在电动门释放时需要较小的功率，功率过大可能导致产生的与永磁体相反方向的磁场过大，铁柱1仍被吸合，造成电磁锁无法释放而导致门无法打开。由于吸合和释放需要提供正反两个方向的电压或电流，同时正反方向电压或电流大小也不能相同，故常规做法是采用两个不同电源来提供吸合和释放的驱动源，电路结构复杂，成本高，不利于自动门的普及。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电磁锁需要两个驱动电源使得电路结构复杂、成本高的缺陷。

为此，本发明实施例提供一种电磁锁驱动电路，包括第一电源输入端、第二电源输入端和电流控制元件，所述电磁锁驱动电路在第一工作状态时，所述第一电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端连接，所述第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端连接；所述电磁锁驱动电路在第二工作状态时，所述第一电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端连接，所述第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端连接，所述电流控制元件串联连接在所述第一工作状态或所述第二工作状态所形成的回路中，用于改变流过所述回路的电流。

优选地，在所述第二工作状态所形成的回路中，所述电流控制元件设置在第一电源输入端和电磁锁的励磁线圈的第一端之间，或所述电流控制元件设置在第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端之间；

或者

在所述第一工作状态所形成的回路中，所述电流控制元件设置在第一电源输入端和电磁锁的励磁线圈的第二端之间，或所述电流控制元件设置在第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端之间。

优选地，所述电流控制元件包括电容或电感。

优选地，在所述电流控制元件的两端并联设置有泄放元件。

优选地，所述电磁锁驱动电路通过双刀双掷可控开关在所述第一工作状态和所述第二工作状态之间切换，所述双刀双掷可控开关的第一静触点连接所述励磁线圈的第一端，第二静触点连接所述励磁线圈的第二端；第一动触点和第四动触点均连接第二电源输入端；第二动触点和第三动触点均连接第一电源输入端；

第一工作状态下所述第一静触点连接第一动触点，第二静触点连接第三动触点，第二工作状态下所述第一静触点连接第二动触点，所述第二静触点连接第四动触点。

优选地，第二工作状态所形成的回路中，所述电流控制元件设置在所述第四动触点和第二电源输入端之间；或者所述电流控制元件设置在所述第二动触点和第一电源输入端之间。

优选地，所述双刀双掷可控开关为双刀双掷继电器，其输入端连接第二电力电子开关的输出端，所述电力电子开关的输入端连接第二信号输出端。

优选地，所述第一电源输入端和第二电源输入端连接直流电源或者连接由交流电源经整流电路整流后输出的直流电源。

优选地，在所述交流电源和所述整流电路之间设置有第一可控开关。

优选地，所述第一可控开关为继电器，其输入端连接第一电力电子开关的输出端，所述电力电子开关的输入端连接第一信号输出端。

此外，本发明实施例还提供一种使用上述的电磁锁驱动电路驱动的电磁锁。

本发明实施例提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的电磁锁驱动电路，包括第一电源输入端和第二电源输入端和电流控制元件，该电路包括两个工作状态，在两个工作状态下，第一电源输入端和第二电源输入端分别交替连接电磁锁的励磁线圈的第一端和第二端，使得输入励磁线圈的电流方向相反，所述电流控制元件串联连接在所述第一工作状态或所述第二工作状态所形成的回路中，用于改变流过所述回路的电流，从而使得在第一工作状态和第二工作状态下流入励磁线圈的电流不同，使得励磁线圈产生的磁场也不同，分别满足电磁锁闭锁和开锁的需求，从而该驱动电路实现了通过单一电源控制电磁锁，减少了电源数量，省去了常规电路复杂的降压部分，大大简化了外围电路，降低了外围电路的设计难度及设计成本，解决了电磁锁反向励磁时功率过大无法回弹释放的问题，提高了系统的可靠性。

2.本发明提供的电磁锁驱动电路，所述电流控制元件包括电容或电感，优选为电容，该电容能够实现降压限流的作用，由于电容具有隔直通交的作用，从电容通电到充满电的过程中，励磁线圈电流逐渐减小直至为0，电压逐渐减小直至为0，整个过程中电磁锁的功率由于电容的串入相比正向吸合过程功率大大降低，其功率的大小可以通过选择不同的容值的电容来调节，当调节到励磁线圈反向产生的磁场强度与永磁体的磁场强度大小相等、方向相反时，电磁锁的释放功能达到最佳，解决了现有技术中电磁锁释放不开的问题，提高了系统的可靠性。

3.本发明实施例所述的电磁锁驱动电路，在所述电流控制元件的两端并联设置有泄放电阻，其目的是在下个释放时刻到来前将电容充满的电荷释放完毕，为下次开启续流做准备，保证流控制元件每次正常工作。

4.本发明实施例所述的电磁锁驱动电路，通过双刀双掷可控开关在所述第一工作状态和所述第二工作状态之间切换，双刀双掷可控开关可以是双刀双掷继电器，双向同时切换，且容易控制，提高了电磁锁的吸合和释放速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为电磁锁的结构图；

图2A、图2B、图2C分别为本发明实施例1中电磁锁驱动电路的具体示例的结构图；

图3为本发明实施例2中的电磁锁驱动电路的一个具体实例的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例中提供一种电磁锁驱动电路，用于驱动电磁锁的闭锁或开锁动作，该电磁锁的结构如图1所示，该电磁锁驱动电路接入所述电磁锁的励磁线圈4的第一端和第二端，用于通过控制输入电磁锁励磁线圈的电流而控制电磁锁的工作状态。

本实施例中的电磁锁驱动电路如图2A和图2B所示，包括第一电源输入端、第二电源输入端和电流控制元件，其中第一电源输入端和第二电源输入端可以直接连接直流电源或者连接由交流电源经整流后输出的直流电源，第一电源输入端和第二电源输入端分别是电源的正极端和负极端。

本实施例中的电磁锁驱动电路具有两个工作状态：

第一工作状态例如为电磁锁的闭锁状态，如图2A所示，电磁锁驱动电路在闭锁时，所述第一电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端连接，所述第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端连接。此时，电磁锁的励磁线圈输出与电磁锁的永磁体方向相同的磁场，使得磁场强度增强，电磁锁的铁柱1克服弹簧2的弹力运动并与永磁体3吸合，实现闭锁。

第二工作状态例如为开锁状态，如图2B所示，电磁锁驱动电路开锁时，其第一电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端连接，所述第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端连接，电流接入方向与闭锁状态相反，电流控制元件串联连接在该第二工作状态所形成的回路中。如图2B所示，电流控制元件即可以设置在第一电源输入端和电磁锁的励磁线圈的第一端之间，也可以设置在第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端，选择其中的一个位置设置即可，当然两个位置均设置也是可以的。

作为电流控制元件的一种具体实现方式，如图2C所示，电流控制元件可以选择电容，由于电容值可以根据需要来选择，且接入回路简单方便，成本低，因此电流控制元件优选电容，图2C中该电容串联在第二电源输入端与励磁线圈的第二端之间，用于改变流过该回路的电流。在开锁过程中电磁锁的功率由于电容的串入相比正向吸合过程功率大大降低，当调节到励磁线圈反向产生的磁场强度与永磁体的磁场强度大小相等、方向相反时，电磁锁的释放功能达到最佳，解决了现有技术中电磁锁释放不开的问题，提高了系统的可靠性。为了保证电容上的电荷每次充分释放，作为进一步优化方式，还在所述电容的两端并联设置泄放元件，泄放元件可以是图2C中的泄放电阻，在电容的两端并联设置电阻，用于泄放回路中的电荷，其目的是在下个释放时刻到来前将电容充满的电荷释放完毕，为下次开启续流做准备，保证电容每次正常工作。

作为其他可以替换的实现方式，电流控制元件还可以选择为电感等具有电流控制功能的器件，其位置可以选择在第二工作状态下串联在第一电源输入端与励磁线圈的第一端之间或串联在第二电源输入端与励磁线圈的第二端之间，只要在第二工作状态形成的回路中接入电流控制元件实现功率的变化即可。当然为了实现开锁状态和闭锁状态的电流不同，也可以将电流控制元件设置在闭锁状态形成的回路中，使闭锁状态回路形成的电流增大，电流的调节也可以通过电流放大器或者具有电流放大作用的三极管来控制，使得开锁时的电流小于闭锁时的电流，开锁时功率降低，电磁锁的释放功能加强，能够实现顺利开锁即可。因此，上述第一工作状态和第二工作状态可以互换，也就是说在开锁状态和闭锁状态改变电流均可以实现，只要保证开锁电流小于闭锁电流即可，在此发明构思下的任意实现方式均属于本发明的保护范围内。

本实施例中的电磁锁驱动电路，闭锁和开锁状态下，第一电源输入端和第二电源输入端分别交替连接电磁锁的励磁线圈的第一端和第二端，使得输入励磁线圈的电流方向相反，所述电流控制元件串联连接在第二工作状态所形成的回路中，用于改变流过所述回路的电流，从而使得在第一工作状态和第二工作状态下流入励磁线圈的电流不同，使得励磁线圈产生的磁场也不同，分别满足电磁锁闭锁和释放的需求，从而实现了通过单一电源控制电磁锁的驱动电路，减少了电源数量，省去了常规电路复杂的降压部分，大大简化了外围电路，降低了外围电路的设计难度及设计成本，解决了电磁锁反向励磁时功率过大无法回弹释放的问题，提高了系统的可靠性。

实施例2：

本实施例中提供一种电磁锁驱动电路，在实施例1的基础上，第一电源输入端和第二电源输入端连接由交流电源经整流电路整流后输出的直流电源，通过交流电源来为电磁锁驱动电路供电。此外，本实施例中的电磁锁驱动电路通过双刀双掷可控开关在开锁和闭锁状态之间进行切换。

如图2所示，本实施例中的电磁驱动电路的电源由交流电源提供，交流电源经桥式整流电路整流后输出直流电源，所述交流电源的输出端ACN通过整流二极管D1(D1为正向连接)连接第一电源输入端，通过整流二极管D2(D2为反向接入)连接第二电源输入端，所述整流二极管D1与所述整流二极管D2方向相反，所述交流电源的第二输出端ACL通过整流二极管D3(D3反向接入)连接第二电源输入端，通过整流二极管D4(D4正向接入)连接第一电源输入端，所述整流二极管D3与整流二极管D4方向相反，所述整流二极管D3与所述整流二极管D2方向相同，整流二极管D1与D4方向相同。此处的整流二极管D1、D2、D3、D4可选常规的1N4007，也可以是其他合适的二极管或整流桥。通过该整流电路，将交流电源转换为直流电源输出，第一电源输入端为正极输入端，第二电源输入端为负极输入端。

为了对电源进行控制，在所述交流电源的输入端ACL和整流电路之间设置有第一可控开关，所述第一可控开关为继电器K1，继电器K1的接线端连接第一电力电子开关的输出端，所述电力电子开关的输入端连接第一信号输出端。此处的电力电子开关可以是三极管Q1，为NPN型三极管，当然其他的三极管或者MOS管也适用。三极管Q1的基极通过电阻R4连接信号输出端第一I/O口，此处的信号由控制器发出。Q1的集电极连接继电器K1的接线端口1，在继电器K1的接线端口1和接线端口2之间还并联有续流二极管D5，防止继电器K1断开时产生的反电势对电路造成影响或元器件损坏。继电器K1的接线端口2通过电阻R2连接+12V电源。

本实施例中，所述电磁锁驱动电路通过双刀双掷可控开关在所述第一工作状态和所述第二工作状态之间切换。当然不采用双刀双掷可控开关，而是选择其他可控开关通过联动控制(如多个继电器相互配合)也可以实现上述切换，但由于双刀双掷可控开关可以同时进行双路控制，因此实现起来更加简单方便。此处的双刀双掷可控开关可以是双刀双掷继电器K2，其第一静触点连接所述励磁线圈的第一端，第二静触点连接所述励磁线圈的第二端；第一动触点和第四动触点均连接第二电源输入端；第二动触点和第三动触点均连接第一电源输入端，第一静触点与所述第一动触点或第二动触点接触；第二静触点与所述第三动触点或第四动触点接触。本实施例中电流控制元件电容C1设置在所述第四动触点和第二电源输入端之间，电容C1的两端并联电阻R1。本实施例中，选择电容C1的耐压400V以上，容量根据电磁锁释放的实际功率进行调整，泄放电阻R1综合功耗以及所需泄放时间进行合理选择。

第一工作状态为闭锁状态，所述第一静触点连接第一动触点，第二静触点连接第三动触点，第二工作状态为开锁状态，第一静触点连接第二动触点，所述第二静触点连接第四动触点，第四动触点通过电容C1连接第二电源输入端。其中，第一动触点和第三动触点为常闭触点，双刀双掷继电器K1的接线端连接第二电力电子开关的输出端，当没有信号输入时，继电器K2常闭触点闭合，当有电流输入后，继电器K2的常闭触点打开，切换到第二动触点和第四动触点，实现了双刀双掷。

其中，控制继电器K2启动的第二电力电子开关为三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R5连接信号输出端第二I/O口，该控制信号由控制器发出，通过其输出的信号进行控制继电器K2的动作。三极管Q2的集电极连接继电器K2的一个接线端，控制继电器K2的双刀双掷的切换。继电器K2的另一接线端还通过电阻R3连接到+12V电源，在继电器K2的两个接线端口之间还并联有续流二极管D6，防止继电器K2断开时产生的反电势对电路造成影响或元器件损坏。三极管Q1和三极管Q2的发射极分别接地，所述第一I/O口和第二I/O口还分别通过电阻R6、R7接地。

将本实施例中的电磁驱动电路应用与电磁锁中，具体工作过程如下：当按下关门键，同步电机通过减速齿轮机构带动电动门开始慢慢闭合，当自动门闭合到离门框位置约5cm时，门底端的感应开关感应到信号传输给主芯片IC，主芯片IC作为主控制器，发出电磁锁闭合信号，给出高电平，此时三极管Q1导通，继电器K1动作，市电通过整流桥整流后经继电器K2的触点流入电磁锁的励磁线圈，此电流产生的磁场方向与永磁体的方向相同，与永磁体磁场叠加后产生的强磁场力克服电磁锁的弹簧弹力拉动铁柱直至与永磁体吸合，此时由于永磁体与铁柱的极近距离而产生强大的磁引力，其值远大于弹簧的弹力，此时断电后，吸合状态仍被保持，直至下次开门动作，整个通电过程约0.2S。

当按下开门键，主芯片IC控制Q1和Q2的第一I/O口和第二I/O口输出高电平，此时三极管Q1和Q2导通，继电器K1和K2开始动作，市电经整流桥反向流入电磁锁的励磁线圈经电容C1返回到电网，由于电容C1具有隔直通交的作用，所以从电容通电到充满电的过程中，整个励磁线圈电流逐渐减小直至为0，电压逐渐减小直至为0，整个过程电磁锁功率由于电容的串入相比正向吸合过程功率大大降低，其功率的大小可以通过选择不同容值的电容C1来实现调节，当调节到励磁线圈反向产生的磁场强度与永磁体的磁场强度大小相等，方向相反时，此时电磁锁的释放功能达到最佳，完全解决释放放不开的问题，电阻R1为C1的泄放电阻，目的是在下个释放时刻到来前将电容C1充满的电荷释放完毕，为下次开启续流做准备。

本实施例中的电磁锁驱动电路，通过双刀双掷继电器实现整流后的直流电压或电流方向的切换，满足电磁锁的吸合及释放励磁需求，同时通过电容的限流降压实现功率的转变，解决电磁锁释放功率过大而出现的反吸不放问题。该方案实现了大功率电磁锁的吸合及释放，满足吸合大功率，释放小功率的要求。

此外，本实施例中还提供一种使用上述电磁锁驱动电路的电磁锁，该电磁锁的励磁线圈的第一端和第二端分别按照上述方式接入上述的电磁锁驱动电路中，由于电磁锁驱动电路中利用电容的无功特性及隔直通交特性有效限制电磁锁的小功率释放要求，采用双刀双掷继电器实现电压及电流的正反切换，实现了通过单一电源实现电压或电流方向的改变并改变输出功率，省去了常规电路复杂的降压部分，通过一个高压电容巧妙地实现降压限流，大大简化外围电路，降低外围电路的设计难度及设计成本，解决了电磁锁反向励磁时功率过大无法回弹释放的问题，实现了顺利闭锁和开锁。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种电磁锁驱动电路，其特征在于，包括第一电源输入端、第二电源输入端和电流控制元件，所述电磁锁驱动电路在第一工作状态时，所述第一电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端连接，所述第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端连接；所述电磁锁驱动电路在第二工作状态时，所述第一电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端连接，所述第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端连接，所述电流控制元件串联连接在所述第一工作状态或所述第二工作状态所形成的回路中，用于改变流过所述回路的电流。

2.根据权利要求1所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，在所述第二工作状态所形成的回路中，所述电流控制元件设置在第一电源输入端和电磁锁的励磁线圈的第一端之间，或所述电流控制元件设置在第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第二端之间；

或者

在所述第一工作状态所形成的回路中，所述电流控制元件设置在第一电源输入端和电磁锁的励磁线圈的第二端之间，或所述电流控制元件设置在第二电源输入端与电磁锁的励磁线圈的第一端之间。

3.根据权利要求2所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，所述电流控制元件包括电容或电感。

4.根据权利要求3所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，在所述电流控制元件的两端并联设置有泄放元件。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，所述电磁锁驱动电路通过双刀双掷可控开关在所述第一工作状态和所述第二工作状态之间切换，所述双刀双掷可控开关的第一静触点连接所述励磁线圈的第一端，第二静触点连接所述励磁线圈的第二端；第一动触点和第四动触点均连接第二电源输入端；第二动触点和第三动触点均连接第一电源输入端；

第一工作状态下所述第一静触点连接第一动触点，第二静触点连接第三动触点，第二工作状态下所述第一静触点连接第二动触点，所述第二静触点连接第四动触点。

6.根据权利要求5所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，第二工作状态所形成的回路中，所述电流控制元件设置在所述第四动触点和第二电源输入端之间；或者所述电流控制元件设置在所述第二动触点和第一电源输入端之间。

7.根据权利要求6所述的电磁驱动电路，其特征在于，所述双刀双掷可控开关为双刀双掷继电器，其输入端连接第二电力电子开关的输出端，所述电力电子开关的输入端连接第二信号输出端。

8.根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，所述第一电源输入端和第二电源输入端连接直流电源或者连接由交流电源经整流电路整流后输出的直流电源。

9.根据权利要求8所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，在所述交流电源和所述整流电路之间设置有第一可控开关。

10.根据权利要求9所述的电磁锁驱动电路，其特征在于，所述第一可控开关为继电器，其输入端连接第一电力电子开关的输出端，所述电力电子开关的输入端连接第一信号输出端。

11.一种使用所述权利要求1-10任一项所述的电磁锁驱动电路驱动的电磁锁。