CN106783012B

CN106783012B - 高效节电的电磁铁

Info

Publication number: CN106783012B
Application number: CN201611230217.7A
Authority: CN
Inventors: 汪孟金; 孙浙胜; 朱亮
Original assignee: Ningbo Zhenhai Huatai Electric Factory
Current assignee: Ningbo City Zhenghai Hua Tai Electrical Appliances Co.,Ltd.
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-06-19
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: CN106783012A

Abstract

本发明公开了一种高效节电的电磁铁，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、控制脉冲发生电路、开关电路、增压电路、分压电路、电桥电路、开关k、公共端E所组成。

Description

高效节电的电磁铁

技术领域

本发明涉及低压电器领域，尤其涉及一种采用增压电路、可以高效节电的高效节电的电磁铁。

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。

这种常规的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组成的常规流体换向交流电磁阀的工作过程为：AC电压接通前，端口1与端口4连通、端口2与端口3连通；AC电压接通后，阀芯(动铁芯)M与静铁芯G吸合，端口1与端口2连通、端口5与端口4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，甚至会烧毁常规的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。

针对常规交流电磁铁的现状，本发明要达到的目标是：应用电子技术，改造传统产业，设计一种采用增压电路、可以高效节电的电磁铁。

发明内容

本发明实现上述目标的方法为(见图4)：一种高效节电的电磁铁，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、控制脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105、电桥电路106、开关k、公共端E所组成；其中，所述DC电源电路101的1端与所述电桥电路 106相连接；所述控制脉冲发生电路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端与电桥电路106的AC2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端与电桥电路106的AC2端相连接、11端与AC电压的P2端相连接；所述分压电路105的10端也与所述电桥电路106相连接；所述电桥电路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；所述开关k的一端与公共端E相连接、另一端与AC电压的P2端相连接；DC电源电路101、控制脉冲发生电路102、开关电路103、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高效节电的电磁铁。

所述DC电源电路101的1端与所述电桥电路106相连接的方法，可以分别采用以下四种：第一种，DC电源电路101的1端与电桥电路106的AC1端相连接；第二种，DC电源电路101的1端与电桥电路106的DC1端相连接；第三种， DC电源电路101的1端与电桥电路106的DC2端相连接；第四种，DC电源电路 101的1端与电桥电路106的AC2端相连接。

所述分压电路105的10端与所述电桥电路106相连接的方法，可以分别采用以下三种：第一种，分压电路105的10端与电桥电路106的DC2端相连接；第二种，分压电路105的10端与电桥电路106的AC2端相连接；第三种，分压电路105的10端与电桥电路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。

所述控制脉冲发生电路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、第四电阻R4、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、第四电阻R4的一端、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、第四电阻R4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、集成时基电路IC1的3脚均与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、第七电阻R7的另一端均与公共端E 相连接(见图10)。

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，其可以用集成运算放大器替代。

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：其由第七二极管D7、场效应管FET(Field Effect Transistor)、5端、6端、 7端组成；其中：所述第七二极管D7的正极与6端相连接，负极与所述场效应管FET的漏极、7端相连接；场效应管FET的源极与所述公共端E相连接、闸极与5端相连接(见图5、图7、图8或图9)。

所述场效应管FET可以用其他开关器件例如单向晶体闸流管(SiliconControlled Rectifier，SCR)、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(Injection Enhanced Gate Tansistor，IEGT)、静电感应晶闸管(Static InductionThyristor，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、第八二极管D8、9端、11端组成，其中：第四电容C4 的正极与8端相连接、负极与9端相连接；第八二极管D8的负极也与8端相连接、正极与11端相连接(见图5、图7、图8或图9)。

所述分压电路105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。

所述电桥电路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、第五二极管D5、第六二极管D6、AC1端、 AC2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、第五二极管D5的正极均与DC2 端相连接；第四二极管D4的负极、第六二极管D6的负极均与DC1端相连接；第五二极管D5的负极、第六二极管D6的正极均与AC2端相连接(见图5、图7、图8或图9)。

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99％。

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：本发明所指的高效节电的电磁铁，AC电压经电桥电路106整流后，为直流运行，故运行时寂静无可闻噪声。

而常规的交流电磁铁为交流运行，必然存在烦人的交流噪声。

综上所述，由于本发明具有高效节电、低热运行、寂静无噪等优点，因此，可以在内部设有交流电磁铁的器械，例如交流接触器、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、交流磁悬浮列车、交流电磁弹射器等器械中得到应用。

附图说明

图1为常规交流电磁铁的工作原理图；

图2为常规流体换向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为实施例4的电路原理图；

图9为实施例5的电路原理图；

图10为实施例6的电路原理图；

图11为AC电压波形图——初相角φ＝0时的AC电压波形图；

图12为控制脉冲发生电路103输出的脉冲波形图。

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4：一种高效节电的电磁铁，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、控制脉冲发生电路102、开关电路103、增压电路104、分压电路105、电桥电路106、开关k、公共端E所组成；其中，所述DC电源电路101的1端与所述电桥电路106相连接；所述控制脉冲发生电路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端与电桥电路106的AC2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端与电桥电路106的AC2端相连接、11端与AC电压的P2端相连接；所述分压电路105的10端也与所述电桥电路106相连接；所述电桥电路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；所述开关k的一端与公共端E相连接、另一端与AC电压的P2端相连接；DC电源电路101、控制脉冲发生电路102、开关电路103、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的方式相组合，即可组成本发明所指的高效节电的电磁铁。

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端与电桥电路106的AC2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、第四电阻 R4、三极管T1、4端组成为控制脉冲发生电路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、第四电阻R4的一端、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、第四电阻R4的另一端均与公共端E相连接。

第七二极管D7、场效应管FET、5端、6端、7端组成为开关电路103；其中：所述第七二极管D7的正极与6端相连接，负极与所述场效应管FET的漏极、 7端相连接；场效应管FET的源极与所述与公共端E相连接、闸极与5端相连接。

本专业的人员应该清楚：所述场效应管FET可以用其他开关器件例如单向晶体闸流管、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、第八二极管D8、9端、11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；第八二极管D8的负极也与8端相连接、正极与11端相连接。

10端、第五电容C5组成为分压电路104，其中：所述10端与电桥电路106 的AC2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、第五二极管D5、第六二极管D6、AC1端、 AC2端、DC1端、DC2端组成为电桥电路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、第五二极管D5 的正极均与DC2端相连接；第四二极管D4的负极、第六二极管D6的负极均与 DC1端相连接；第五二极管D5的负极、第六二极管D6的正极均与AC2端相连接。

下面，结合附图，阐述本实施例1的工作过程：

前已述，常规电磁铁的工作过程分为启动、吸持、复位三个阶段，本发明的工作过程则分为预备、启动、吸持、复位四个阶段。

一、预备：

结合图11、图12、图5：

设t＝t1时，P1端、P2端的AC电压已接通，但开关K未闭合；至t＝tk时，开关K闭合。

从P1端、P2端输入的AC电压的数学表达式为：

u＝UmSin(2πft+φ)

上式中：u为AC电压的瞬时值，Um为AC电压的振幅值，f为AC电压的频率，φ为AC电压的初相角。

为简便说明，现假设初相角φ＝0，则AC电压的瞬时值u的表达式为：

u＝UmSin2πft

其波形如图11所示。

在t1～tk时域，由于开关K未闭合，因此，场效应管FET为截止状态。

在tk～t3时域，AC电压处于P1为低电平、P2为高电平的负半周，第二二极管D2为截止状态、DC电源电路101输出的DC电压Vcc＝0、控制脉冲发生电路102输出的脉冲电压Vg＝0，因此，场效应管FET为截止状态。

在t2～t3时域，AC电压处于P1为低电平、P2为高电平的负半周，其通过下述路径对增压电路104中的第四电容C4充电储能：P2-11端-D8—C4—D6 —励磁线圈L—D3—P1。

由于在t2～t3时域，场效应管FET为截止状态且AC电压为负半周，因此，第四电容C4只充电不放电，其两端的电压Uc将达到AC电压的振幅值Um即Uc＝Um

本发明增设预备阶段的目的为：对第四电容C4充电，使其上的电压Uc＝Um。换言之，本发明在启动之前，第四电容C4上的电压为Um。

二、启动：

再结合图5、图11、图12：

t＝t3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(实线箭头所示)沿着P1—D4—励磁线圈L—D5-C1-D2—Vcc (多路径)—开关K—P2的路径流通，DC电源电路101输出的DC电压Vcc迅速到达设定值，例如12V。

DC电压Vcc通过第一电阻R1对第三电容C3充电。

在t4～t6时域，第三电容C3上的电压即三极管T1的基极上的电压Vb＜ 0.7V，三极管T1为截止状态(三极管T1选用硅三极管)，控制脉冲发生电路102 输出电压幅度为Vg的控制脉冲。可以调整第一电容C1或第三电阻R3的值，使此t4～t6时域内的Vg＞Ut，Ut为场效应管FET的开启电压。

随着充电进程，t＝t6时，第三电容C3上的电压即三极管T1的基极上的电压

Vb≥0.7V，三极管T1由截止状态转变为导通状态，所述Vg≈0＜Ut。

综上所述，在本发明预备—启动—吸持—复位的工作周期内，所述控制脉冲发生电路102输出单个电压幅度为Vg的控制脉冲，其波形由图12表示。

再结合图5，在所述电压幅度为Vg的控制脉冲的控制下，t＝t4时，场效应管FET导通，本发明所指的电磁铁进入启动阶段，铁芯M开始朝静铁芯G运动。

场效应管FET导通之后，第四电容C4通过场效应管FET放电释能，其放电释能的过程可分为二个阶段：

1、第七二极管D7截止阶段：若忽略第四二极管D4、第五二极管D5、场效应管FET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。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第四电容C4。

在相串联的双电源驱动下，励磁线圈L中的启动电流I沿着P1—D4—励磁线圈L-D5—C4—场效应管FET—开关K-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。

由于t＝t4时，第四电容C4上的电压Uc＝Um，因此，本发明就可获得足够强的启动电流I，使动铁芯M、静铁芯G强劲吸合。

下述实验证明了上述结论的正确性。

取励磁线圈L的标称工作电压为AC380V的CJ20—250A型交流接触器一个：

步骤1、按图3，在A1端、A2端输入AC220V，CJ20—250A型交流接触器不能启动吸合；

步骤2、按图4，但省略增压电路104中的第四电容C4，在在P1端、P2端输入AC220V，再接通开关K，CJ20—250A型交流接触器可以启动吸合，但吸合的速度较慢；

步骤3、按图5，增压电路104中的第四电容C4接入不省略，在P1端、P2 端输入AC220V，再接通开关K，CJ20-250A型交流接触器吸合强劲；即使将AC 电压降为AC145V，CJ20-250A型交流接触器仍能强劲吸合。

上述实验证明，本发明的增压电路104有效地强化了本发明所指的电磁铁的启动过程。

简言之：所述增压电路104具有强化启动过程的功能。

2、第七二极管D7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，第七二极管D7导通(第七二极管D7选用硅二极管)。

第七二极管D7导通后，第四电容C4上的电压Uc被钳制为Uc＝－0.7V，其就获得了第七二极管D7的保护而不会因反向电压过高而损坏。

简言之：第七二极管D7具有保护第四电容C4不受损坏的功能。

第七二极管D7导通后，启动电流I改由下述路径流动：P1—D4-励磁线圈 L-D5-D7-场效应管FET—开关K-P2，AC电压继续为所述高效节电的电磁铁提供启动功率。

t＝t5时，动铁芯M与静铁芯G吸合，所述高效节电的电磁铁完成启动过程并进入吸持阶段。

三、吸持：

再结合图11、图12，在t5～t6时域，控制脉冲发生电路102输出的脉冲电压仍为Vg＞Ut，场效应管FET仍为导通状态，启动电流I继续流通。

前已述，t＝t5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t5～t6时域，场效应管FET仍导通，启动电流I仍流通。此t5～t6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～t6时域为启动巩固时域。

t＝t6时，所述三极管T1导通，控制脉冲发生电路102输出的电压Vg≈0＜ Ut，场效应管FET关断。

综上所述，本发明的工作特征为：DC电源电路101输出的DC电压Vcc到达设定值后，所述三极管T1截止时，所述场效应管FET导通；反之，所述三极管 T1导通时，所述场效应管FET关断。

场效应管FET关断后，DC电源电路101和分压电路105共同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：

DC电源电路101中的电流ic1沿着P1-D4-励磁线圈L-D5-C1(充电) -D2-Vcc(多路径)—开关K—P2的路径流通；

同时，分压电路105中的电流ic3沿着P1—D4—励磁线圈L-D5-C5(分压)-开关K-P2的路径流通。

在P1为低电平、P2为高电平的AC电压负半周：

DC电源电路101中的电流ic2沿着P2-开关K-D1-C1(放电)—D6—励磁线圈L-D3-P1的路径流通；

同时，分压电路105中的电流ic4沿着P2—开关K—C5(分压)—D6—励磁线圈L—D3—P1的路径流通。

综上所述，在本发明的吸持阶段，DC电源电路101、分压电路105，互相协调，共同为本发明提供吸持功率。

本专业的人员应该清楚：DC电源电路101中的第一电容C1、分压电路105 中的第五电容C5均具有对AC电压降压(或称分压)的作用。

四、复位

t＝t7时，开关K关断，所述ic1、ic3或ic2、ic4均切断为零。

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和A1-励磁线圈L-A2-D5-D6-A1二条路径续流并逐渐减小至零，所述高效节电的电磁铁复位。

综上所述可知：所述电桥电路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106兼具整流、续流二种功能。

开关K在t＝t7时关断后，本发明所用的电子器件除第四电容C4之外，其余器件均陆续停止工作，仅第四电容C4仍将继续工作，过程为：

开关K关断、AC电压的第一个负半周到来后，AC电压循着如前所述的路径 P2-11端-D8-C4-D6-励磁线圈L-D3-P1对第四电容C4充电储能，直至第四电容C4上的电压Uc＝Um

第四电容C4上的电压充至Uc＝Um之后，由于场效应管FET已关断，因此，其无法放电，将保持Uc＝Um的状态，一直至下一个工作周期到来。

本专业人员应清楚：第四电容C4上的电压充至Uc＝Um之后，其等效为开路，即等效为停止工作。换言之：第四电容C4上的电压充至Uc＝Um之后，其对AC 电压供电系统将无影响。

综上所述，所述增压电路的特征为：控制脉冲到来之前，其充电储能；控制脉冲到来之后，其放电释能。

t＝t8时，开关K重新接通，所述高效节电的电磁铁再次进入新的工作周期中。

综上所述，再结合图12，本专业人员应该清楚：

t1～t4时域，是本发明的预备阶段；t4～t5时域，是本发明的启动阶段； t5～t7时域，是本发明的吸持阶段。

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端与电桥电路106的AC2端相连接，而本实施例2中，DC电源电路101的1端与电桥电路106的DC2端相连接；

2、在实施例1中，分压电路105的10端与电桥电路106的AC2端相连接，而本实施例2中，分压电路105的10端与电桥电路106的DC1端相连接。

本实施例2的工作原理与工作过程与实施例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有一处与实施例1不同：在实施例1中，DC电源电路101的1端与电桥电路106的AC2 端相连接，而本实施例3中，DC电源电路101的1端与电桥电路的AC1端相连接。

本实施例3的工作原理与工作过程与实施例1不相同之处为：分压电路105 单独承担为本发明提供吸持功率的任务。

图8为实施例4的电路原理图，与实施例1相比较，本实施例4有一处与实施例1不同：在实施例1中，DC电源电路101的1端与电桥电路106的AC2 端相连接，而本实施例4中，DC电源电路101的1端与电桥电路106的DC1端相连接。

本实施例4的工作原理与工作过程与实施例1相同。

图9为实施例5的电路原理图，与实施例1相比较，本实施例5有一处与实施例1不同：在实施例1中，分压电路105的10端与电桥电路106的AC2端相连接，而本实施例5中，分压电路105的10端与电桥电路106的DC2端相连接。

本实施例5的工作原理与工作过程与实施例1相同。

图10为实施例6的电路原理图，本实施例6的DC电源电路101、开关电路 103、增压电路104、分压电路105、电桥电路106均与实施例1相同，但控制脉冲发生电路102与实施例1的不相同。

本实施例6中，所述控制脉冲发生电路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、集成时基电路IC1的3脚均与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、第七电阻R7的另一端均与公共端E相连接。

本专业的人员应该清楚：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，其可以用集成运算放大器替代。

本实施例6中的控制脉冲发生电路102产生控制脉冲之工作过程为：

结合图10、图11、图12：

从t＝t3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。

t＝t4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Vg为高电平，即 Vg≈Vcc＞Ut

至t＝t6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Vg变为低电平：Vg ≈0，即所述控制脉冲发生电路102之输出电压下降为零。

综上分析可知：本实施例4中的控制脉冲发生电路102输出的控制脉冲波形可用图12表示。

本实施例6的工作过程与实施例1相同。

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

1.一种高效节电的电磁铁，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)、控制脉冲发生电路(102)、开关电路(103)、增压电路(104)、分压电路(105)、电桥电路(106)、开关(k)、公共端(E)所组成；其中，所述DC电源电路(101)的第一端(1)与所述电桥电路(106)相连接；所述控制脉冲发生电路(102)的第一端(3)与所述电源电路(101)的第二端(2)相连接、控制脉冲发生电路(102)的第二端(4)与所述开关电路(103)的第一端(5)相连接；所述开关电路(103)的第二端(6)与电桥电路(106)的第二端(AC2)相连接、开关电路(103)的第三端(7)与增压电路(104)的第一端(8)相连接；所述增压电路(104)的第二端(9)与电桥电路(106)的第二端(AC2)相连接、增压电路(104)的第三端(11)与AC电压的第二端(P2)相连接；所述分压电路(105)的第一端(10)也与所述电桥电路(106)相连接；所述电桥电路(106)的第一端(AC1)与AC电压的第一端(P1)相连接、电桥电路(106)的第三端(DC1)与所述励磁线圈(L)的第一端(A1)相连接、电桥电路(106)的第四端(DC2)与所述励磁线圈(L)的第二端(A2)相连接；所述开关(k)的一端与公共端(E)相连接、另一端与AC电压的第二端(P2)相连接；DC电源电路(101)、控制脉冲发生电路(102)、开关电路(103)、分压电路(105)各自的一端均与所述公共端(E)相连接；

其中，所述DC电源电路(101)由DC电源电路(101)的第一端(1)、第一电容(C1)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第二电容(C2)、DC电源电路(101)的第二端(2)组成；其中，所述第一电容(C1)一端与所述DC电源电路(101)的第一端(1)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、DC电源电路(101)的第二端(2)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；

其中，所述控制脉冲发生电路(102)由控制脉冲发生电路(102)的第一端(3)、第三电容(C3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、三极管(T1)、控制脉冲发生电路(102)的第二端(4)组成；其中：第一电阻(R1)、第三电阻(R3)各自的一端均与控制脉冲发生电路(102)的第一端(3)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、第四电阻(R4)的一端、三极管(T1)的集电极均与控制脉冲发生电路(102)的第二端(4)相连接；第三电容(C3)的另一端、第二电阻(R2)的另一端、第四电阻(R4)的另一端、三极管(T1)的发射极均与公共端(E)相连接；

其中，所述开关电路(103)由第七二极管(D7)、场效应管(FET)、开关电路(103)的第一端(5)、开关电路(103)的第二端(6)、开关电路(103)的第三端(7)组成；其中：所述第七二极管(D7)的正极与开关电路(103)的第二端(6)相连接，负极与所述场效应管(FET)的漏极、开关电路(103)的第三端(7)相连接；场效应管(FET)的源极与所述公共端(E)相连接、闸极与开关电路(103)的第一端(5)相连接；

其中，所述增压电路(104)由增压电路(104)的第一端(8)、第四电容(C4)、第八二极管(D8)、增压电路(104)的第二端(9)、增压电路(104)的第三端(11)组成，其中：第四电容(C4)的正极与增压电路(104)的第一端(8)相连接、负极与增压电路(104)的第二端(9)相连接；第八二极管(D8)的负极也与增压电路(104)的第一端(8)相连接、正极与增压电路(104)的第三端(11)相连接；其中，所述分压电路(105)由分压电路(105)的第一端(10)、第五电容(C5)组成，其中：第五电容(C5)的一端接分压电路(105)的第一端(10)、另一端接公共端(E)；其中，所述电桥电路(106)由第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)、电桥电路(106)的第一端(AC1)、电桥电路(106)的第二端(AC2)、电桥电路(106)的第三端(DC1)、电桥电路(106)的第四端(DC2)组成，其中：第三二极管(D3)的负极、第四二极管(D4)的正极均与电桥电路(106)的第一端(AC1)相连接；第三二极管(D3)的正极、第五二极管(D5)的正极均与电桥电路(106)的第四端(DC2)相连接；第四二极管(D4)的负极、第六二极管(D6)的负极均与电桥电路(106)的第三端(DC1)相连接；第五二极管(D5)的负极、第六二极管(D6)的正极均与电桥电路(106)的第二端(AC2)相连接。