CN106783008A - 采用变异电桥的推拉交流电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用变异电桥的推拉交流电磁铁，包括由动铁芯(M)、静铁芯(G)、复位弹簧(F)、励磁线圈(L)所组成的常规推拉交流电磁铁及电子单元(100)两部份,所述的电子单元(100)由第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一单向晶体闸流管(SCR1)、第二单向晶体闸流管(SCR2)、电位器(W1)、控制开关(K)所组成。

Description

采用变异电桥的推拉交流电磁铁

技术领域

本发明涉及低压电器领域，尤其涉及一种采用变异电桥且直流运行的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”。

背景技术

交流电磁铁(AC electromagnet)是一种应用非常广泛的低压电器,推拉交流电磁铁是交流电磁铁中的一种。交流电磁冲床、交流电磁钉枪、交流电磁捣碎机、交流电磁切断机、交流电磁充气机等器械中均设有推拉交流电磁铁。

图1为推拉交流电磁铁的工作原理图。这种常规的推拉交流电磁铁主要由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L组成。当励磁线圈L的A1端、A2端接通AC220V、AC110V或AC380V电压(以下通称AC220V、AC110V或AC380V为AC电压或励磁电源)时,动铁芯M受励磁线圈L产生的磁力的作用而与静铁芯G闭合——相当于“推”；当励磁线圈L上的AC电压断开时,动铁芯M失磁并受复位弹簧F的作用而与静铁芯G分离并复位——相当于“拉”。

这种常规的推拉交流电磁铁的工作过程可分为“启动”、“复位”二个阶段：

1、启动：励磁线圈L与AC电压接通，动铁芯M启动。在此阶段，为克服动铁芯M的惯性和复位弹簧F的弹力，励磁电源必须提供较大的功率(以下称此功率为“启动功率”),动、静铁芯才能互相吸合，并且，所述的“启动功率”越大，动、静铁芯之间的吸合力(或称推力)就越大；

2、复位：励磁线圈L断开AC电压,动、静铁芯受复位弹簧F的作用而分离“复位”。

推拉交流电磁铁的用途千差万别，结构也千差万别，但它们的工作原理、工作过程均与图1相同。例如：图2所示的电磁钉枪之中，由静铁芯G、励磁线圈L、动铁芯M、复位弹簧F组成的常规“推拉交流电磁铁”的工作过程为：开关Kt“开”后，即AC电压接通后，在励磁线圈L所产生之磁力的作用下，动铁芯M与静铁芯G吸合，与“连接杆”相连接的物件便随之做“推”动作；开关Kt“关”后，即AC电压断开后，在复位弹簧的作用下，动铁芯M与静铁芯G分离，与“连接杆”相连接的物件便随之做“拉”的动作；

实际使用表明，常规的推拉交流电磁铁，存在以下的缺点：

1、在AC电压为定值(AC220V、AC110V或AC380V)、励磁线圈L制定以后,“启动功率”也随之而定，不能按使用场合不同而作调整，即推力为固定值,不能按需设定；

2、存在烦人的交流噪声；

3、无“续流电路”，AC电压切断瞬间,易产生电磁干扰；

4、为交流运行，存在涡流损耗(eddy current loss)。

针对常规推拉交流电磁铁的现状,本发明要迖到的目标是：“应用电子技术，改造传统产业”，设计一种采用变异电桥且直流运行的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”

发明内容

本发明实现上述目标的方法为：一种采用变异电桥的推拉交流电磁铁，包括由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L所组成的常规推拉交流电磁铁及电子单元100两部份,其特征在于：所述的电子单元100由第一二极管D1、第二二极管D2、第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2、电位器W1、控制开关K所组成；其中，第一单向晶体闸流管SCR1的阳极、第二单向晶体闸流管SCR2的阴极均与AC电压的P1端相连接；所述的第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极均与AC电压的P2端相连接；所述的第一单向晶体闸流管SCR1的阴极、第二二极管D2的负极均与励磁线圈L的A1端相连接；所述的第二单向晶体闸流管SCR2的阳极、第一二极管D1正极均与励磁线圈L的A2端相连接；第一单向晶体闸流管SCR1的门极与电位器W1的一端相连接；第二单向晶体闸流管SCR2的门极与所述的控制开关K的一端相连接；控制开关K的另一端与电位器W1的另一端、电位器W1的滑动臂均相连接。

所述的电子单元100与常规推拉交流电磁铁按以上所述的方式相组合，即可组成本发明所指的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”。

所述的控制开关K可以选择机械开关、电子开关、敏感开关，例如拨码开关、按键开关、磁敏开关、压敏开关、霍尔开关、气敏开关、触摸开关、程控开关。

所述的第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2可以用其他开关器件例如双向晶体闸流管(Triode AC Switch，TRIAC)替代。

所述的电位器W1可以用其他器件例如：电容器、双向触发二极管(bidirectionaltrigger diode)、双向瞬态电压抑止二极管(Two-way to suppress the transientvoltage diode)、气体放电管(gas discharge tube)、半导体放电管(Semiconductordischarge tube)、静电抑制器(Static electricity suppressor)、压敏电阻器(voltagedependent resistor)替代。

所述的第一二极管D1、第二二极管D2、第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2共同组成变异电桥BR；所述的变异电桥BR之四只桥臂分别为：第一桥臂由第二单向晶体闸流管SCR2组成，第二桥臂由第一单向晶体闸流管SCR1组成，第三桥臂由第一二极管D1组成，第四桥臂由第二二极管D2组成；其中，第一桥臂、第二桥臂为受控桥臂，它们受电位器W1、控制开关K的控制。

所述的变异电桥BR的特征在于：其兼具整流、调功、续流三种功能。

应用本发明,可以取得以下有益效果：

1、线路简单精干，所用的元器件少，因此，制造成本低、运行可靠性高；

2、可通过调整电位器W1而调整本发明的“启动功率”，即可按需设定启动功率、按需设定“推力”；

3、控制开关K关后,整机即进入不耗电的“休眠”状态，无待机状态，无待机耗电；

4、为交流输入直流运行,因此,运行时寂静无噪声：

5、因直流运行无涡流损耗,因此,运行时整机发热量小；

6、设有续流器件——第三二极管D3，因此无关断电磁干扰。

附图说明

图1为常规推拉交流电磁铁的工作原理图；

图2为电磁钉枪之常规推拉交流电磁铁的工作原理图；

图3为本发明的一个实施例的电路原理图；

图4为AC电压波形图——初相角φ＝0时的AC电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图,说明本发明的实施方式。

图3为本发明的一个实施例的电路原理图。图3中：L为常规推拉交流电磁铁的励磁线圈，A1、A2为其之两个连接端口；虚线方框100表示本发明的电子单元100。

结合图3：一种采用变异电桥的推拉交流电磁铁，包括由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L所组成的常规推拉交流电磁铁及电子单元100两部份,其特征在于：所述的电子单元100由第一二极管D1、第二二极管D2、第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2、电位器W1、控制开关K所组成；其中，第一单向晶体闸流管SCR1的阳极、第二单向晶体闸流管SCR2的阴极均与AC电压的P1端相连接；所述的第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极均与AC电压的P2端相连接；所述的第一单向晶体闸流管SCR1的阴极、第二二极管D2的负极均与励磁线圈L的A1端相连接；所述的第二单向晶体闸流管SCR2的阳极、第一二极管D1正极均与励磁线圈L的A2端相连接；第一单向晶体闸流管SCR1的门极与电位器W1的一端相连接；第二单向晶体闸流管SCR2的门极与所述的控制开关K的一端相连接；控制开关K的另一端与电位器W1的另一端、电位器W1的滑动臂均相连接。

所述的电子单元100与常规推拉交流电磁铁按以上所述的方式相组合，即可组成本发明所指的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”。

图3中，所述的第一二极管D1、第二二极管D2、第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2共同组成变异电桥BR；所述的变异电桥BR之四只桥臂分别为：第一桥臂由第二单向晶体闸流管SCR2组成，第二桥臂由第一单向晶体闸流管SCR1组成，第三桥臂由第一二极管D1组成，第四桥臂由第二二极管D2组成；其中，第一桥臂、第二桥臂为受控桥臂，它们受电位器W1、控制开关K的控制。

下面，结合附图，阐述本实施例的工作过程：

一、启动：

结合图3、图4：

t＝t0时，AC电压接通。

t＝t1时，控制开关K开。

在t1～t2时域，AC电压处于P1为低电平、P2为高电平的负半周，第一单向晶体闸流管SCR1为截止状态，AC电压通过P2——第二二极管D2——第一单向晶体闸流管SCR1的阴极——第一单向晶体闸流管SCR1的门极——电位器W1——控制开关K——第二单向晶体闸流管SCR2的门极——第二单向晶体闸流管SCR2的阴极——P1之路径，在第二单向晶体闸流管SCR2上建立了“门极触发电压”Uct2，第二单向晶体闸流管SCR2触发导通。

第二单向晶体闸流管SCR2触发导通之后，励磁线圈L中的启动电流I沿着P2——第二二极管D2——励磁线圈L——第二单向晶体闸流管SCR2——P1路径流通。

在t2～t3时域，AC电压处于P1为高电平、P2为低电平的正半周，第二单向晶体闸流管SCR2为截止状态，AC电压通过P1——第二单向晶体闸流管SCR2的阴极——第二单向晶体闸流管SCR2的门极——控制开关K——电位器W1——第一单向晶体闸流管SCR1的门极——第一单向晶体闸流管SCR1的阴极——励磁线圈L——第一二极管D1——P2之路径，在第一单向晶体闸流管SCR1上建立了“门极触发电压”Uct1，第一单向晶体闸流管SCR1触发导通。

第一单向晶体闸流管SCR1触发导通之后，励磁线圈L中的启动电流I沿着P1——第一单向晶体闸流管SCR1——励磁线圈L——第一二极管D1——P2路径流通。

在AC电压处于负半周的t3～t4时域，本实施例的工作过程与同为AC电压负半周的t1～t2时域的工作过程相同；

在AC电压处于正半周的t4～t6时域，本实施例的工作过程与同为AC电压正半周的t2～t3时域的工作过程相同。

AC电压通过启动电流I为本发明提供“启动功率”。

通过调整电位器W1，可以调整第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2的导通角，即可调整所述的“启动功率”。

换言之，可以通过设定电位器W1，设定启动功率，从而设定本发明的推力。

简言之：本发明的特征之一：可以按需设定推力。

本发明的此特征,对于需按需调整推力的电磁钉枪、电磁捣碎机、电磁充气机及类似器械具有重要的实用价值，可以起到节约用电的效果。

结合图3，输入的AC电压经变异电桥BR整流后，励磁线圈L中的启动电流I为直流电流。换言之；本发明为交流输入直流运行的推拉交流电磁铁。

实行直流运行，为本发明带来了以下的有益效果：

1、运行时寂静无噪声：

5、因直流运行无涡流损耗,因此,运行时整机发热量小。

t＝t5时，动铁芯M与静铁芯G吸合,所述的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”完成启动过程。

二、复位

t＝t6时，控制开关K关，第一单向晶体闸流管SCR1上的触发电压Uct1＝0，根据晶体闸流管工作原理，已处于导通状态的第一单向晶体闸流管SCR1继续导通，启动电流I继续流通。

至t＝t7时，第一单向晶体闸流管SCR1因其阳极电流小于其“最小维持电流”而关断。

前已述,t＝t5时，动铁芯M与静铁芯G已经吸合，本发明已完成“启动过程”；但在t5～t7时域,第一单向晶体闸流管SCR1仍导通，启动电流I仍流通。在此t5～t7时域中,启动电流I起到了巩固启动“成果”的作用，本发明称此t5～t7时域为启动巩固时域。

前已述，t＝t6时，控制开关K关，在t＝t7时，第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2均已关断，因此t＝t7时，启动电流I的原流通路径被切断。

第一单向晶体闸流管SCR1关断后，由于励磁线圈L中的电流不能突变，因此，励磁线圈L中的电流将沿着A1—励磁线圈L—A2—D1—D2—A1的路径“续流”并逐渐减小至零，所述的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”复位。因此，所述的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”不会因励磁线圈L中电流突变而对外界产生干扰。

所述的变异电桥BR中的第一二极管D1、第二二极管D2在本发明中兼具“续流”的作用。

综上所述可知：所述的变异电桥BR在本发明中兼具三种功能，第一，整流功能：将流入励磁线圈L中的电流整流成为直流；第二，调功功能：调整所述的“启动功率”；第三，续流功能。简言之：所述的变异电桥BR的特征在于：其兼具整流、调功、续流三种功能。

再结合图3、图4，t＝t7时，第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2均截止，第一二极管D1、第二二极管D2随之亦截止，本发明进入不耗电的“休眠”状态。

t＝t8时，控制开关k重新“开”,所述的“采用变异电桥的推拉交流电磁铁”被“唤醒”：终止“休眠”状态，再次进入“启动”、“复位”的工作周期中。

以上阐述了本发明的技术方案,一切不脱离本发明的技术方案之实质的替代，都应在本发明的权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种采用变异电桥的推拉交流电磁铁，包括由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L所组成的常规推拉交流电磁铁及电子单元100两部份,其特征在于：所述的电子单元100由第一二极管D1、第二二极管D2、第一单向晶体闸流管SCR1、第二单向晶体闸流管SCR2、电位器W1、控制开关K所组成。

2.如权利要求1所述的采用变异电桥的推拉交流电磁铁，其特征在于：其中，第一单向晶体闸流管SCR1的阳极、第二单向晶体闸流管SCR2的阴极均与AC电压的P1端相连接；所述的第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极均与AC电压的P2端相连接；所述的第一单向晶体闸流管SCR1的阴极、第二二极管D2的负极均与励磁线圈L的A1端相连接；所述的第二单向晶体闸流管SCR2的阳极、第一二极管D1正极均与励磁线圈L的A2端相连接；第一单向晶体闸流管SCR1的门极与电位器W1的一端相连接；第二单向晶体闸流管SCR2的门极与所述的控制开关K的一端相连接；控制开关K的另一端与电位器W1的另一端、电位器W1的滑动臂均相连接。