CN106783011A - 采用半桥电路的交流电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用半桥电路的交流电磁铁，包括由动铁芯、静铁芯、复位弹簧、励磁线圈所组成的常规交流电磁铁以及电子单元两部分，所述电子单元由DC电源电路、开关脉冲发生电路、开关电路、增压电路、分压电路、半桥电路、公共端所组成。

Description

采用半桥电路的交流电磁铁

技术领域

本发明涉及低压电器领域，尤其涉及一种可以高效节电的采用半桥电路的交流电磁铁。

背景技术

交流电磁铁是一种应用非常广泛的低压电器。例如交流电磁接触器、交流电磁阀、交流电磁牵引器、交流电磁离合器、交流电磁制动器、交流电磁吸盘、交流电磁起重机、交流电磁锁、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、交流磁悬浮列车等器械中均设有交流电磁铁。

图1为常规交流电磁铁的工作原理图。这种常规的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；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。

这种常规交流电磁铁的工作过程可分为启动、吸持、复位三个阶段：

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。

2、吸持：励磁线圈L继续与AC电压接通，动、静铁芯继续保持吸合的状态。在此阶段，励磁电源只须提供较小的功率(以下称此功率为吸持功率)，动、静铁芯也能继续吸合。在此阶段，励磁电源若提供过大的吸持功率，将造成电能浪费并导致交流电磁铁不应有的发热升温。

3、复位：励磁线圈L断开AC电压，动、静铁芯复位分离。

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所示的由静铁芯G、励磁线圈L、阀芯(相当于动铁芯)M、复位弹簧F组成的常规交流电磁阀的工作过程为：AC电压接通前，入口与出口隔断；AC电压接通后，阀芯(动铁芯)M与静铁芯G吸合，入口与出口连通。图3所示的由静铁芯G、励磁线圈L、动铁芯M、复位弹簧F组成的常规交流电磁接触器(以下简称交流接触器)的工作过程为：AC电压接通前，动触点与常闭触点连接；AC电压接通后，动铁芯M与静铁芯G吸合、动触点与常开触点连接。

常规交流电磁铁由于启动与吸持阶段，励磁线圈L中均通以相同的AC电压，因此存在以下的严重缺点：

1、无谓的耗电：前已述，在启动和吸持阶段，常规交流电磁铁的励磁线圈L中均通以相同的AC电压，导致吸持功率过大，造成了无谓的电能损耗；

2、发热：无谓的电能损耗所产生的恶果是升温发热，严重时，甚至会烧毁常规交流电磁铁的励磁线圈L；

3、存在烦人的交流噪声。

4、AC电压接通后，励磁线圈L产生的磁力不够强，动铁芯M与静铁芯G吸合的速度较慢。

5、无续流电路，AC电压切断瞬间，易对外电路产生干扰。

针对常规交流电磁铁的现状，本发明要迖到的目标是：应用电子技术，改造传统产业，设计一种可高效节电的采用半桥电路的交流电磁铁。

发明内容

本发明实现上述目标的方法为：一种采用半桥电路的交流电磁铁，包括由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L所组成的常规交流电磁铁以及电子单元100两部分，其特征在于：所述电子单元100由DC电源电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105、半桥电路106、公共端E所组成；其中，所述DC电源电路101的1端与所述半桥电路106相连接；所述开关脉冲发生电路102的3端与所述电源电路101的2端相连接、4端与所述开关电路103的5端相连接；所述开关电路103的6端与半桥电路106的DC2端相连接、7端与增压电路104的8端相连接；所述增压电路104的9端与半桥电路106的DC2端相连接；所述分压电路105的10端也与所述半桥电路106相连接；所述半桥电路106的AC1端与AC电压的P1端相连接、DC1端与所述励磁线圈L的A1端相连接、DC2端与所述励磁线圈L的A2端相连接；所述公共端E与AC电压的P2端相连接；DC电源电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105各自的一端均与所述公共端E相连接(见图4)。

所述电子单元100与常规交流电磁铁按以上所述方式相组合，即可组成本发明所指的采用半桥电路的交流电磁铁。

所述DC电源电路101的1端与所述半桥电路106相连接的方法，可以分别采用以下三种：第一种，DC电源电路101的1端与半桥电路106的AC1端相连接；第二种，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC1端相连接；第三种，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC2端相连接。

所述分压电路105的10端与所述半桥电路106相连接的方法，可以分别采用以下二种：第一种，分压电路105的10端与半桥电路106的DC2端相连接；第二种，分压电路105的10端与半桥电路106的DC1端相连接。

所述DC电源电路101可以采用多种电路结构，本发明优选了以下的电路结构：其由1端、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电容C2、2端组成；其中，所述第一电容C1一端与所述1端相连接、另一端与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极均相连接；第二二极管D2的负极与第二电容C2的正极、2端均相连接；第一二极管D1的正极、第二电容C2的负极均与公共端E相连接。

所述开关脉冲发生电路102可以采用多种电路结构，本发明优选了以下的电路结构：

a、其由3端、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、三极管T1、4端组成；其中：第一电阻R1、第三电阻R3各自的一端均与3端相连接；第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第三电容C3的一端均与三极管T1的基极相连接；第三电阻R3的另一端、三极管T1的集电极均与4端相连接；第三电容C3的另一端、第二电阻R2的另一端、三极管T1的发射极均与公共端E相连接(见图5)。

b、其由3端、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第六电容C6、集成时基电路IC1、4端组成；其中：第五电阻R5的一端、集成时基电路IC1的8脚和4脚均与3端相连接；集成时基电路IC1的6脚和2脚、第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端、第六电容C6的一端均互相连接；第七电阻R7的一端与集成时基电路IC1的3脚相连接、另一端与4端相连接；第六电容C6的另一端、第六电阻R6的另一端、集成时基电路IC1的1脚均与公共端E相连接(见图6)。

所述集成时基电路IC1可以选用多种集成电路，本发明优选555集成时基电路。

C、其由3端、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第七电容C7、集成运算放大器IC2、4端组成；其中：第八电阻R8的一端、第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端、集成运算放大器IC2的8脚均与3端相连接；第八电阻R8的另一端、第七电容C7的一端、第九电阻R9的一端均与集成运算放大器IC2的2脚相连接；第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端均与集成运算放大器IC2的3脚相连接；第十二电阻R12的另一端、4端均与集成运算放大器IC2的1脚相连接；第七电容C7的另一端、第九电阻R9的另一端、第十一电阻R11的另一端、集成运算放大器IC2的4脚均与公共端E相连接(见图7)。

所述开关电路103可以采用多种电路结构，本发明优选了以下的电路结构：其由第五二极管D5、单向晶体闸流管SCR(Silicon Controlled Rectifier)、5端、6端、7端组成；其中：所述第五二极管D5的正极与6端相连接，负极与所述单向晶体闸流管SCR的阳极、7端相连接；单向晶体闸流管SCR的阴极与所述与公共端E相连接、门极与5端相连接(见图5、图6、图7)。

所述单向晶体闸流管SCR可以用其他开关器件例如场效应管(Field EffectTransistor，FET)、双向晶体闸流管(Triode AC Switch，TRIAC)、绝缘栅双极型晶体管(Insulatend Gate Bipolar Transistor，IGBT)、电子注入增强栅晶体管(InjectionEnhanced Gate Tansistor，IEGT)、静电感应晶闸管(Static Induction Thyristor，SITH)或开关三极管代替。

所述增压电路104可以采用多种电路结构，本发明优选了以下的电路结构：其由8端、第四电容C4、第六二极管D6、9端、其中：第四电容C4的正极与8端相连接、负极与9端相连接；第六二极管D6的负极也与8端相连接、正极与公共端相连接(见图5、图6、图7)。

所述增压电路104的特征在于：其具有增强启动电压、滤除干扰电压的双重功能。

所述分压电路104可以采用多种电路结构，本发明优选了以下的电路结构：其由10端、第五电容C5组成，其中：第五电容C5的一端接10端、另一端接公共端E。

所述半桥电路106可以采用多种电路结构，本发明优选了以下的电路结构：其由第三二极管D3、第四二极管D4、AC1端、DC1端、DC2端组成，其中：第三二极管D3的负极、第四二极管D4的正极均与AC1端相连接；第三二极管D3的正极与DC2端相连接；第四二极管D4的负极与DC1端相连接(见图5、图6、图7)。

所述半桥电路106的特征在于：其具有整流、转化干扰电压为励磁电流、抑制内部干扰电压的三重功能。

应用本发明，可以取得以下有益效果：

1、高效节电：实测结果表明，与常规件相比较，应用本发明的创新件的节电效率高达96％。

2、低热运行：本发明具有高效节电的功能，节约了电能，运行时必然低热。

3、寂静无噪：

本发明所指的采用半桥电路的交流电磁铁，AC电压经半桥电路106整流后，为直流运行，故运行时寂静无可闻噪声。

而常规交流电磁铁为交流运行，必然存在烦人的交流噪声。

4、抗干扰性能强：

在AC电压正半周，半桥电路106可将外部干扰整流转化为励磁电流；在AC电压负半周，增压电路可吸收或滤除外部干扰；在AC电压关断时，半桥电路106设有续流器件。因此，本发明抗干扰性能强，既可消除外部干扰，同时也不干扰外部电路。

综上所述，由于本发明具有高效节电、低热运行、寂静无噪、抗干扰性能强等优点，因此，可以在内部设有交流电磁铁的器械，例如交流电磁接触器、交流电磁阀、交流电磁牵引器、交流电磁离合器、交流电磁制动器、交流电磁吸盘、交流电磁起重机、交流电磁锁、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、交流磁悬浮列车等器械中得到应用。

附图说明

图1为常规交流电磁铁的工作原理图；

图2为常规交流电磁阀之交流电磁铁的工作原理图；

图3为常规交流电磁接触器之交流电磁铁的工作原理图；

图4为本发明的原理方框图；

图5为实施例1的电路原理图；

图6为实施例2的电路原理图；

图7为实施例3的电路原理图；

图8为开关脉冲发生电路103输出的脉冲波形图；

图9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4为本发明的原理方框图，图5为实施例1的电路原理图。图4中：L为常规交流电磁铁中的励磁线圈，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4：一种采用半桥电路的交流电磁铁，包括由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L所组成的常规交流电磁铁及电子单元100两部分，其特征在于：所述电子单元100由DC电源电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105、半桥电路106、公共端E所组成；其中，所述DC电源电路101的1端与所述半桥电路106相连接；所述开关脉冲发生电路102的3端与所述电源电路101的2端相连接、4端与所述开关电路103的5端相连接；所述开关电路103的6端与半桥电路106的DC2端相连接、7端与增压电路104的8端相连接；所述增压电路104的9端与半桥电路106的DC2端相连接；所述分压电路105的10端也与所述半桥电路106相连接；所述半桥电路106的AC1端与AC电压的P1端相连接、DC1端与所述励磁线圈L的A1端相连接、DC2端与所述励磁线圈L的A2端相连接；所述公共端E与AC电压的P2端相连接；DC电源电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105各自的一端均与所述公共端E相连接。

所述电子单元100与常规交流电磁铁按以上所述方式相组合，即可组成本发明所指的采用半桥电路的交流电磁铁。

图5为实施例1的电路原理图，本实施例1中：

1端、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电容C2、2端组成为DC电源电路101；其中，所述1端与半桥电路106的DC2端相连接；所述第一电容C1一端与所述1端相连接、另一端与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极均相连接；第二二极管D2的负极与第二电容C2的正极、2端均相连接；第一二极管D1的正极、第二电容C2的负极均与公共端E相连接。

所述DC电源电路101输出的DC电压为Vcc，2端为其正端、公共端E为其负端。

3端、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、三极管T1、4端组成为开关脉冲发生电路102；其中：第一电阻R1、第三电阻R3各自的一端均与3端相连接；第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第三电容C3的一端均与三极管T1的基极相连接；第三电阻R3的另一端、三极管T1的集电极均与4端相连接；第三电容C3的另一端、第二电阻R2的另一端、三极管T1的发射极均与公共端E相连接。

第五二极管D5、单向晶体闸流管SCR、5端、6端、7端组成为开关电路103；其中：所述第五二极管D5的正极与6端相连接，负极与所述单向晶体闸流管SCR的阳极、7端相连接；单向晶体闸流管SCR的阴极与所述与公共端E相连接、门极与5端相连接(见图5、图6、图7)。

所述单向晶体闸流管SCR可以用其他开关器件例如场效应管、双向晶体闸流管、绝缘栅双极型晶体管、电子注入增强栅晶体管、静电感应晶闸管或开关三极管代替。

8端、第四电容C4、第六二极管D6、9端组成为增压电路104，其中：第四电容C4的正极与8端相连接、负极与9端相连接；第六二极管D6的负极也与8端相连接、正极与公共端E相连接。

10端、第五电容C5组成为分压电路104，其中：所述10端与半桥电路106的DC2端相连接；所述第五电容C5的一端接10端、另一端接公共端E。

第三二极管D3、第四二极管D4、AC1端、DC1端、DC2端组成为半桥电路106，其中：第三二极管D3的负极、第四二极管D4的正极均与AC1端相连接；第三二极管D3的正极与DC2端相连接；第四二极管D4的负极与DC1端相连接。

下面，结合附图，阐述本实施例1的工作过程：

一、启动：

结合图4、图5、图8、图9：

t＝t1时，AC电压接通，AC电压沿着P2—D6—C4—D3—P1的路径对增压电路104中的第四电容C4充电，第四电容C4充电储能。

t＝t2时，AC电压进入P1为高电平、P2为低电平的正半周。第二二极管D2导通，电流ic1(实线剪头所示)沿着P1—D4—励磁线圈L—C1—D2—Vcc(多路径)—P2的路径流通，DC电源电路101输出的DC电压Vcc迅速建立。

DC电压Vcc通过第一电阻R1对第三电容C3充电。

在t3～t5时域，第三电容C3上的电压，即三极管T1基极电压Vb＜0.7V，三极管T1为截止状态(三极管T1选用硅三极管)，开关脉冲发生电路102输出的幅度为Vg＝Vgt的控制脉冲；

随着充电进程，t＝t5时，第三电容C3上的电压，即三极管T1基极电压

Vb≥0.7V，三极管T1由截止状态转变为导通状态，所述Vg≈0。

综上所述，再结合图8，在本发明启动—吸持—复位的工作周期内，所述开关脉冲发生电路102输出单个电压幅度为Vg＝Vgt的控制脉冲，其波形由图8表示，图中Vgt为单向晶体闸流管SCR的门极触发电压。

再结合图5，Vg＝Vgt时，单向晶体闸流管SCR触发导通。

单向晶体闸流管SCR触发导通之后，增压电路104中的第四电容C4通过单向晶体闸流管SCR放电释能，其放电释能的过程可分为二个阶段：

1、第五二极管D5截止阶段：若忽略第四二极管D4、晶体闸流管SCR之上的电压，则励磁线圈L两端的电压U＝Uc+u

上式中：Uc为第四电容C4上的电压、u为AC电压正半周时的瞬时值：u＝UmSin(ωt+φ)，其中Um为AC电压的的振幅值、ω为AC电压的角频率、φ为AC电压的初相角。

由上式可知，励磁线圈L两端的电压U为第四电容C4上的电压Uc、AC电压正半周时的瞬时值u之和。换言之：在AC电压正半周，所述电磁铁启动过程中，等效为相串联的双电源启动，一个电源为AC电压、另一个电源为已充电储能的增压电路104中的第四电容C4。简言之：增压电路104具有增强启动电压的功能。

在相串联的双电源驱动下，励磁线圈L中的启动励磁电流I沿着P1—D4—励磁线圈L—C4—单向晶体闸流管SCR—P2的路径流通。

随着励磁电流I的流通，第四电容C4放电释能。

只要调整第四电容C4的值，本发明就可获得足够强的启动励磁电流I，使动铁芯M、静铁芯G吸合动作强劲有力。

2、第五二极管D5导通阶段：

随着放电释能的进程，第四电容C4上的电压Uc不断降低，Uc＝0以后，AC电压对其反向充电。当Uc＝－0.7V时，第五二极管D5导通(第五二极管D5选用硅二极管)。

第五二极管D5导通后，第四电容C4上的电压Uc被钳制为Uc＝－0.7V，其就获得了第五二极管D5的保护而不会因反向电压过高而损坏。

简言之：第五二极管D5兼有保护第四电容C4不受损坏的功能。

第五二极管D5导通后，启动励磁电流I改由下述路径流动：P1—D4—励磁线圈L—D5—单向晶体闸流管SCR—P2，AC电压继续为所述采用半桥电路的交流电磁铁提供启动功率。

t＝t4时，动铁芯M与静铁芯G吸合，所述采用半桥电路的交流电磁铁完成启动过程并进入吸持阶段。

二、吸持：

再结合图8，图9，在t4～t5时域，开关脉冲发生电路102输出的脉冲电压仍为Vg＝Vgt，单向晶体闸流管SCR仍为导通状态。

t＝t5时，开关脉冲发生电路102输出的脉冲电压Vg≈0，根据晶体闸流管工作原理，已处于导通状态的单向晶体闸流管SCR继续导通，启动励磁电流I继续流通。

在t＝t6时，单向晶体闸流管SCR因其阳极电流小于其最小维持电流而关断，启动励磁电流I切断。

前已述，t＝t4时，动铁芯M与静铁芯G已吸合，本发明已完成启动过程；但在t4～t6时域，单向晶体闸流管SCR仍导通，启动励磁电流I仍流通。此t4～t6时域中，启动励磁电流I起到了巩固启动成果的作用，本发明称此t4～t6时域为启动巩固时域。

单向晶体闸流管SCR关断后，AC电压通过第一电容C1上的电流ic1、第五电容C5上的电流ic3为本发明提供吸持功率，使已吸合的动铁芯M与静铁芯G继续保持吸合状态。其过程为：

结合图5，在P1为高电平、P2为低电平的AC电压正半周：

第一电容C1上的电流ic1沿着P1—D4—励磁线圈L—C1(充电)—D2—Vcc(多路径)—P2的路径流通；

第五电容C5上的电流ic3沿着P1—D4—励磁线圈L—C5(充电)—P2的路径流通；

在P1为低电平、P2为高电平的AC电压负半周：

第一电容C1上的电流ic2(虚线箭头所示)沿着P2—D1—C1(放电)—D3—P1的路径流通；

第五电容C5上的电流ic4(虚线箭头所示)沿着P2—C5(放电)—D3—P1的路径流通；

图5中，第一电容C1上实线箭头表示的电流ic1、虚线箭头表示的电流ic2，存在互生共存的关系，没有前者对第一电容C1充电，就没有后者对第一电容C1放电，反之亦然。

第五电容C5上实线箭头表示的电流ic3、虚线箭头表示的电流ic4，也同样存在互生共存的关系。

综上所述，简言之：电流ic1、电流ic3共同维持本发明的吸持状态。

本专业人员应该清楚：当电磁铁要求的吸持功率较小时，所述第五电容C5可以省略。

三、复位

t＝t7时，AC电压关断，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—D3—D4—A1路径续流并逐渐减小至零，所述采用半桥电路的交流电磁铁复位。

综上所述可知：所述半桥电路106在本发明中兼具二种功能，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，续流功能：为励磁线圈L中的电流提供续流路径。简言之：电桥电路105兼具整流、续流二种功能。

t＝t8时，AC电压重新接通，所述采用半桥电路的交流电磁铁再次通电，重新进入启动、吸持、复位的工作周期中。

图6为实施例2的电路原理图，本实施例2的电路结构与实施例1相同，不同之处为：

1、在实施例1中，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC2端相连接，而本实施例2中，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC1端相连接；

2、在实施例1中，开关脉冲发生电路102由三极管T1及其外围器件组成；而本实施例2中，所述开关脉冲发生电路102由集成时基电路IC1及其外围器件组成：其由3端、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第六电容C6、集成时基电路IC1、4端组成；其中：第五电阻R5的一端、集成时基电路IC1的8脚和4脚均与3端相连接；集成时基电路IC1的6脚和2脚、第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端、第六电容C6的一端均互相连接；第七电阻R7的一端与集成时基电路IC1的3脚相连接、另一端与4端相连接；第六电容C6的另一端、第六电阻R6的另一端、集成时基电路IC1的1脚均与公共端E相连接。

本实施例2中的开关脉冲发生电路102产生开关脉冲之工作过程为：

结合图6、图8、图9：

t＝t3时，第六电容C6两端的电压即集成时基电路IC1的2脚、6脚上的电压Vi＜1/3Vcc＜2/3Vcc，集成时基电路IC1的3脚上的电压Vo为高电平，即Vo≈Vcc，经第七电阻R7分压以后，所述开关脉冲发生电路102之输出电压Vg＝Vgt。

从t＝t2时刻开始，DC电压Vcc通过第五电阻R5对第六电容C6充电，第六电容C6上的电压Vi不断地上升。

至t＝t5时，第六电容C6上的电压即集成时基电路IC1的6脚、2脚上的电压Vi＞2/3Vcc＞1/3Vcc，集成时基电路IC1的3脚上的电压Vo变为低电平，即Vo≈0，所述开关脉冲发生电路102之输出电压亦随之下降为零，即Vg＝0。

综上分析可知：本实施例4中的开关脉冲发生电路102输出的开关脉冲波形可用图8表示。

本实施例2启动、吸持、复位的工作过程与实施例1相同。

图7为实施例3的电路原理图，与实施例1相比较，本实施例3有三处与实施例1不同：

第一处，在实施例1中，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC2端相连接，而本实施例3中，DC电源电路101的1端与半桥电路106的AC1端相连接；

第二处，在实施例1中，分压电路105的10端与半桥电路106的DC2端相连接，而本实施例3中，分压电路105的10端与半桥电路106的DC1端相连接；

第三处，开关脉冲发生电路102与实施例1不相同。在本实施例3中，所述开关脉冲发生电路102由3端、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第七电容C7、集成运算放大器IC2、4端组成；其中：第八电阻R8的一端、第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端、集成运算放大器IC2的8脚均与3端相连接；第八电阻R8的另一端、第七电容C7的一端、第九电阻R9的一端均与集成运算放大器IC2的2脚相连接；第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端均与集成运算放大器IC2的3脚相连接；第十二电阻R12的另一端、4端均与集成运算放大器IC2的1脚相连接；第七电容C7的另一端、第九电阻R9的另一端、第十一电阻R11的另一端、集成运算放大器IC2的4脚均与公共端E相连接。

本实施例3中的开关脉冲发生电路102产生开关脉冲之工作过程为：

DC电压Vcc通过第八电阻R8对第七电容C7充电，随着充电的进程，该第七电容C7上的电压即集成运算放大器IC2之2脚上的电压V2逐渐上升。

结合图8，在t3～t5时域，集成运算放大器IC2之3脚上电压V3大于其2脚上电压V2，即V3＞V2，集成运算放大器IC2输出的电压即其之1脚上的电压Vg为高电平Vgt。

随着充电的进程，第七电容C7上的电压即集成运算放大器IC2之2脚上的电压V2逐步上升，至t＝t5时，集成运算放大器IC2之2脚上电压V2已上升为大于集成运算放大器IC2之3脚上电压V3，即V2＞V3，集成运算放大器IC2输出的电压即其之1脚上的电压Vg变为低电平，即Vg＝0

综上所述，本实施例3中的开关脉冲发生电路102输出的开关脉冲波形可用图8表示。

本实施例3启动、吸持、复位的工作过程与实施例1相同。

结合图4、图5、图6、图7，本发明具有以下重要的抗干扰特征：

1、在P1为低电平、P2为高电平的AC电压负半周，第三二极管D3、第六二极管D6均导通，增压电路104中的第四电容C4等效与AC电压相并联，因此，由AC电压引入的干扰电压被第四电容C4滤除。简言之：增压电路104兼有滤除干扰电压的功能。

综合先前所述：增压电路104具有增强启动电压、滤除干扰电压的双重功能。

2、在P1为低电平、P2为高电平的AC电压正半周，励磁电感L中的励磁电流按P1—D4—励磁电感L—D5—SCR—P2(启动过程)的路径或P1—D4—励磁电感L—C5—P2(吸持过程)路径流通，由AC电压引入的干扰电压经半桥电路106中的第四二极管D4整流后，转化为励磁电感L中的励磁电流。简言之：半桥电路106兼有转化干扰电压为励磁电流的功能。

3、如前已述，AC电压关断时，励磁电感L中电流通过半桥电路106中的第三二极管D3、第四二极管D4续流并逐渐减小至零，因此，可防止本发明内部产生干扰电压。简言之：半桥电路106兼有抑制内部干扰电压的功能。

综合先前所述：半桥电路106具有整流、转化干扰电压为励磁电流、抑制内部干扰电压的三重功能。

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 (7)

1.一种采用半桥电路的交流电磁铁，包括由动铁芯M、静铁芯G、复位弹簧F、励磁线圈L所组成的常规交流电磁铁以及电子单元100两部分，其特征在于：所述电子单元100由DC电源电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105、半桥电路106、公共端E所组成；其中，所述DC电源电路101的1端与所述半桥电路106相连接；所述开关脉冲发生电路102的3端与所述电源电路101的2端相连接、4端与所述开关电路103的5端相连接；所述开关电路103的6端与半桥电路106的DC2端相连接、7端与增压电路104的8端相连接；所述增压电路104的9端与半桥电路106的DC2端相连接；所述分压电路105的10端也与所述半桥电路106相连接；所述半桥电路106的AC1端与AC电压的P1端相连接、DC1端与所述励磁线圈L的A1端相连接、DC2端与所述励磁线圈L的A2端相连接；所述公共端E与AC电压的P2端相连接；DC电源电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105各自的一端均与所述公共端E相连接。

2.如权利要求1所述的采用半桥电路的交流电磁铁，其特征在于：所述DC电源电路101的1端与所述半桥电路106相连接的方法采用以下三种之一：第一种，DC电源电路101的1端与半桥电路106的AC1端相连接；第二种，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC1端相连接；第三种，DC电源电路101的1端与半桥电路106的DC2端相连接；

所述分压电路105的10端与所述半桥电路106相连接的方法采用以下二种之一：第一种，分压电路105的10端与半桥电路106的DC2端相连接；第二种，分压电路105的10端与半桥电路106的DC1端相连接。

3.如权利要求2所述的采用半桥电路的交流电磁铁，其特征在于：所述DC电源电路101由1端、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二电容C2、2端组成；其中，所述第一电容C1一端与所述1端相连接、另一端与第一二极管D1的负极、第二二极管D2的正极均相连接；第二二极管D2的负极与第二电容C2的正极、2端均相连接；第一二极管D1的正极、第二电容C2的负极均与公共端E相连接。

4.如权利要求3所述的采用半桥电路的交流电磁铁，其特征在于：所述开关脉冲发生电路102的电路结构为以下三种结构之一：

第一种：所述开关脉冲发生电路102由3端、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、三极管T1、4端组成；其中：第一电阻R1、第三电阻R3各自的一端均与3端相连接；第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端、第三电容C3的一端均与三极管T1的基极相连接；第三电阻R3的另一端、三极管T1的集电极均与4端相连接；第三电容C3的另一端、第二电阻R2的另一端、三极管T1的发射极均与公共端E相连接；

第二种：所述开关脉冲发生电路102由3端、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第六电容C6、集成时基电路IC1、4端组成；其中：第五电阻R5的一端、集成时基电路IC1的8脚和4脚均与3端相连接；集成时基电路IC1的6脚和2脚、第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的一端、第六电容C6的一端均互相连接；第七电阻R7的一端与集成时基电路IC1的3脚相连接、另一端与4端相连接；第六电容C6的另一端、第六电阻R6的另一端、集成时基电路IC1的1脚均与公共端E相连接；

第三种：所述开关脉冲发生电路102由3端、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第七电容C7、集成运算放大器IC2、4端组成；其中：第八电阻R8的一端、第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端、集成运算放大器IC2的8脚均与3端相连接；第八电阻R8的另一端、第七电容C7的一端、第九电阻R9的一端均与集成运算放大器IC2的2脚相连接；第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的一端均与集成运算放大器IC2的3脚相连接；第十二电阻R12的另一端、4端均与集成运算放大器IC2的1脚相连接；第七电容C7的另一端、第九电阻R9的另一端、第十一电阻R11的另一端、集成运算放大器IC2的4脚均与公共端E相连接。

5.如权利要求3所述的采用半桥电路的交流电磁铁，其特征在于：所述开关电路103由第五二极管D5、单向晶体闸流管SCR(Silicon Controlled Rectifier)、5端、6端、7端组成；其中：所述第五二极管D5的正极与6端相连接，负极与所述单向晶体闸流管SCR的阳极、7端相连接；单向晶体闸流管SCR的阴极与所述与公共端E相连接、门极与5端相连接。

6.如权利要求3所述的采用半桥电路的交流电磁铁，其特征在于：所述增压电路104由8端、第四电容C4、第六二极管D6、9端、其中：第四电容C4的正极与8端相连接、负极与9端相连接；第六二极管D6的负极也与8端相连接、正极与公共端相连接。

7.如权利要求3所述的采用半桥电路的交流电磁铁，其特征在于：所述半桥电路106由第三二极管D3、第四二极管D4、AC1端、DC1端、DC2端组成，其中：第三二极管D3的负极、第四二极管D4的正极均与AC1端相连接；第三二极管D3的正极与DC2端相连接；第四二极管D4的负极与DC1端相连接。