CN1979701A - 径向多极磁环的定量退磁加工系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
径向多极磁环的定量退磁加工系统及其检测方法，它涉及定量磁加工的技术领域，它是为了解决现有技术中缺乏有效地进行定量磁加工的装置及其方法的问题。本发明将磁环(7)置于退磁头(6)的一对极之间，磁环在单相交流电机的带动下进行高速旋转，磁通传感器(8)检测磁环的磁通量并与磁通表(12)设定的上限j和下限k值进行比较，当测量值大于j时，单片机控制电路(14)控制单相调压模块(2)增大激磁线圈(5)中的电流，直到测量值小于j，当测量值在j和k之间时磁环为合格品，当测量值小于k时磁环为不合格品。本发明的装置可用于对单极或径向多极充磁的永磁磁环的磁场强度幅值进行削减，其减磁的变化过程是接近平滑的，减磁量最小可达0.1％。
Description
技术领域
本发明涉及定量磁加工的技术领域。
背景技术
永磁材料、永磁电器技术的发展和应用领域的拓展大量地提出了对永磁体进行定量加工的要求，这也是永磁电器性能稳定及产品一致性的必须。单纯的充磁和退磁功能已无法满足要求，民用工业、军事工业和航空航天领域都迫切需求能对永磁体进行磁加工(包括幅值以及磁场分布的改变)的设备。
发明内容
为了解决现有技术中缺乏有效地进行定量磁加工的装置及其方法的问题，从而本发明提供了一种径向多极磁环的定量退磁加工系统及其检测方法。
本发明的定量退磁加工系统包括电源滤波器、单相调压模块、整流器、滤波器、激磁线圈、退磁头、磁通传感器、单相交流电机、阻容移相器、固态继电器、磁通表、单片机控制电路和启动按钮，单相交流电源的两个电源端连接电源滤波器的两个输入端，电源滤波器的两个输出端连接单相调压模块的两个电源输入端，单相调压模块的两个电源输出端连接整流器的两个交流输入端，整流器的两个直流输出端连接滤波器的两个输入端，滤波器的两个输出端连接激磁线圈的两个接线端，激磁线圈缠绕在退磁头上，退磁头是不封闭的铁心，且退磁头由第一退磁极和第二退磁极构成，磁环置于第一退磁极和第二退磁极之间，磁通传感器安置在第一退磁极和第二退磁极的中间靠近磁环外表面的位置，磁通传感器的检测信号输出端连接磁通表的数据输入端，磁通表的高磁通信号输出端连接单片机控制电路的第一测量信号输入端，磁通表的低磁通信号输出端连接单片机控制电路的第二测量信号输入端，磁通表的清零信号控制端连接单片机控制电路的磁通测量控制信号输出端，单片机控制电路包括PWM脉宽调制电路，单片机控制电路中PWM脉宽调制电路的控制端连接启动按钮的输出端，单片机控制电路中PWM脉宽调制电路的调压控制信号输出端连接单相调压模块的控制信号输入端，单片机控制电路的电机启动控制信号输出端连接固态继电器的控制信号输入端，固态继电器的两个交流电源输入端分别连接单相交流电源的两个输出端，固态继电器的两个电源输出端连接阻容移相器的两个输入端，阻容移相器的两个输出端连接单相交流电机的两个驱动控制端，单相交流电机的输出轴与磁环同轴旋转。第一退磁极和第二退磁极的极头部位截面积比极身较小。
单相交流电源通过电源滤波器、单相调压模块、整流器和滤波器得到一定幅值的直流电压，施加到激磁线圈上产生激磁电流，使退磁头建立一定幅值的退磁场，退磁头是两极的结构，在直流激磁的情况下，产生一对空间位置不变的NS极，退磁头的极头部位截面积比极身较小，从而起到聚磁的作用，使在极头与磁环之间的气隙建立较强的退磁场。启动按钮控制单片机控制电路输出电机启动控制信号，从而使单相交流电机带动磁环高速旋转，此时磁环上的N极区域处于退磁头的S极下时，则退磁场与磁环的磁场反向，如果前者场强高于后者，则磁环的相应区域被退磁，当磁环上的N极区域处于退磁头的N极下时，则退磁场与磁环的磁场一致，没有退磁效应，但该N极区域再旋转过180°时就将磁退到S极，对于磁环S极区域的情况类似，这样整个磁环将在旋转过程中被均匀的退磁，退磁部分的大小取决于所加激磁电流的大小，激磁电流越大，退磁场越强，磁环被退掉的部分越大，所剩的每极磁通幅值越小，总磁通量也越小，极限的情况下，当退磁场足够强，磁环可被完全退磁到磁中性状态。
其中，阻容移相器用于对单相交流电动机进行两相驱动，固态继电器用于接通和断开电机电源，从而实现对电机的启停控制。
磁通传感器检测到的正比于磁环每极磁通量的感应电势信号送到磁通表，磁通表通过量程选择确定与磁环所测磁通量相对应的量程，根据控制磁通量的要求确定上限设定值和下限设定值；磁通表的工作方式选择在最大值保持的方式之下，所以在磁通输入信号始终接入的情况下，如果有新的磁通测量值高于历史值，则该值将取代原有值，反过来如果新的测量值小于历史最高值，则磁通表始终显示该最大值。所以在每次测量的时候，要首先对磁通表发出清零信号，清除历史值进行新的测试。相邻两次测量的时间间隔要大于磁环旋转一周的时间，这样才能保证所测得的值是经过退磁处理以后的新的磁通值。
本发明定量退磁加工系统的检测方法按以下步骤进行：
001、设定单片机控制电路的激磁电压初始值b、激磁电压增加幅值c；
002、设定磁通表的量程i、磁通上限j、磁通下限k；
003、单片机控制电路发出清零信号f使磁通表清零；
004、磁通传感器将磁通测量数据送入磁通表内，并将测取磁环的每极磁通的最大幅值信号与磁通表的上下限设定值进行比较；
005、判断磁通传感器的测量值是否高于磁通表设定的磁通上限j；
如果步骤005的比较结果为是，则执行步骤006：磁通表输出磁通高信号g给单片机控制电路，然后执行步骤007：单片机控制电路接收上述磁通高信号g后通过PWM的方式输出调压控制信号去控制单相调压模块增大双向可控硅的导通角，从而增大激磁线圈中的励磁电流，返回至步骤三，直到磁通表不再输出磁通高信号g，即磁通传感器的测量值不再高于磁通表设定的磁通上限j；
如果步骤005的比较结果否，则执行步骤008：判断磁通传感器的测量值是否小于磁通表设定的磁通下限k；如果步骤008的判断结果为是，则执行步骤009：磁通表输出磁通低信号h给单片机控制电路，此磁环为不合格品；
如果步骤008的判断结果为否，则此磁环为合格品。
根据被加工磁件的磁通量的大小，可通过单片机的初值设定来确定激磁电压的起始值，该起始值将与所要使用的退磁磁场强度最低值相对应，还可以通过增量设置来确定激磁电压增加的幅度，从而根据生产节拍的要求和控制磁通上下限的精度要求，来确定一个适当的激磁磁场增加幅度，如果增加的快则退磁过程时间短，但可能控制精度比较粗，反过来则退磁过程时间较长但可以获得较高的退磁控制精度。
发明效果：本发明的装置可用于对单极或径向多极充磁的永磁磁环的磁场强度幅值进行削减，其减磁的变化过程是接近平滑的，减磁量最小可达0.1％。无论对于对称的磁极分布还是对于偏心的磁极分布，退磁幅度是均匀和一致的；在偏心充磁的情况下，磁件的几何中心与磁场分布波形的物理中心(极坐标形式)将不重合，这时使用该装置进行退磁处理，可使偏心磁场的分布的变化比较均匀，从而改善永磁电器的性能。本发明装置的退磁头采用一对极的结构，传感器可对减磁结果进行检测和反馈，在系统闭环控制下实现对加工工件减磁处理到设定的上下限范围之内，退磁的情况下可将工件去磁到零磁化状态。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；图2是本发明方法的流程框图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1，本具体实施方式的定量退磁加工系统由电源滤波器1、单相调压模块2、整流器3、滤波器4、激磁线圈5、退磁头6、磁通传感器8、单相交流电机9、阻容移相器10、固态继电器11、磁通表12、单片机控制电路14和启动按钮15组成，单相交流电源的两个电源端连接电源滤波器1的两个输入端，电源滤波器1的两个输出端连接单相调压模块2的两个电源输入端，单相调压模块2的两个电源输出端连接整流器3的两个交流输入端，整流器3的两个直流输出端连接滤波器4的两个输入端，滤波器4的两个输出端连接激磁线圈5的两个接线端，激磁线圈5缠绕在退磁头6上，退磁头6是不封闭的铁心，且退磁头6由第一退磁极6-1和第二退磁极6-2构成，磁环7置于第一退磁极6-1和第二退磁极6-2之间，磁通传感器8安置在第一退磁极6-1和第二退磁极6-2的中间靠近磁环7外表面的位置，磁通传感器8的检测信号输出端连接磁通表12的数据输入端，磁通表12的高磁通信号输出端连接单片机控制电路14的第一测量信号输入端，磁通表12的低磁通信号输出端连接单片机控制电路14的第二测量信号输入端，磁通表12的清零信号控制端连接单片机控制电路14的磁通测量控制信号输出端，单片机控制电路14包括PWM脉宽调制电路，单片机控制电路14中PWM脉宽调制电路的控制端连接启动按钮15的输出端，单片机控制电路14中PWM脉宽调制电路的调压控制信号输出端连接单相调压模块2的控制信号输入端，单片机控制电路14的电机启动控制信号输出端连接固态继电器11的控制信号输入端，固态继电器11的两个交流电源输入端分别连接单相交流电源的两个输出端，固态继电器11的两个电源输出端连接阻容移相器10的两个输入端，阻容移相器10的两个输出端连接单相交流电机9的两个驱动控制端，单相交流电机9的输出轴与磁环7同轴旋转。第一退磁极6-1和第二退磁极6-2的极头部位截面积比退磁极的极身的横截面小。
参见图2，本具体实施方式定量退磁加工系统的检测方法按以下步骤进行：001、设定单片机控制电路14的激磁电压初始值b、激磁电压增加幅值c；002、设定磁通表12的量程i、磁通上限j、磁通下限k；003、单片机控制电路14发出清零信号f使磁通表12清零；004、磁通传感器8将磁通测量数据送入磁通表12内，并将测取磁环7的每极磁通的最大幅值信号与磁通表12的上下限设定值进行比较；005、判断磁通传感器8的测量值是否高于磁通表12设定的磁通上限j；如果步骤005的比较结果为是，则执行步骤006：磁通表12输出磁通高信号g给单片机控制电路14，然后执行步骤007：单片机控制电路14接收上述磁通高信号g后通过PWM的方式输出调压控制信号去控制单相调压模块2增大双向可控硅的导通角，从而增大激磁线圈5中的励磁电流，返回至步骤三，直到磁通表12不再输出磁通高信号g，即磁通传感器的测量值不再高于磁通表12设定的磁通上限j；如果步骤005的比较结果否，则执行步骤008：判断磁通传感器8的测量值是否小于磁通表12设定的磁通下限k；如果步骤008的判断结果为是，则执行步骤009：磁通表12输出磁通低信号h给单片机控制电路14，此磁环7为不合格品；如果步骤008的判断结果为否，则此磁环7为合格品。
所述电源滤波器1的额定电流和额定电压分别为3A、220Vac；所述单相调压模块2的额定电流和额定电压分别为10A、220Vac；所述整流器3的额定电流和额定电压分别为3A、400V；所述滤波器4的主要技术指标是2200μf/100V；所述激磁线圈5的主要技术指标是5000AN；所述单相交流电机9的功率为30W，转数为1250r/m；所述移相器10为1.5μf；所述固态继电器11的额定电流和额定电压分别为5A、220Vdc；所述磁通表12的型号为MFM-010H；单片机控制电路14的主要芯片采用型号为PIC16F873的单片机；所述磁通传感器8的型号为SH201。
具体实施方式二：参见图1，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：本具体实施方式的定量退磁加工系统还包括显示器13，显示器13的数据输入端连接磁通表12的数据输出端。所述显示器为130～0.2V三位半数码显示器。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。显示器13用于显示所测磁通量的最大幅值，使检测结果更直观化。
具体实施方式三：参见图1，本具体实施方式与具体实施方式一的不同点是：本具体实施方式的定量退磁加工系统还包括声光报警器16，声光报警器16的输入端连接单片机控制电路14的报警信号输出端。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。当单片机控制电路14接受到磁通表12输出的磁通低信号h时，就会发出报警控制信号启动声光报警器16工作，用以提示工作人员检测的磁环7出现了不合格品。
Claims (3)
1、径向多极磁环的定量退磁加工系统，其特征在于它包括电源滤波器(1)、单相调压模块(2)、整流器(3)、滤波器(4)、激磁线圈(5)、退磁头(6)、磁通传感器(8)、单相交流电机(9)、阻容移相器(10)、固态继电器(11)、磁通表(12)、单片机控制电路(14)和启动按钮(15)，单相交流电源的两个电源端连接电源滤波器(1)的两个输入端，电源滤波器(1)的两个输出端连接单相调压模块(2)的两个电源输入端，单相调压模块(2)的两个电源输出端连接整流器(3)的两个交流输入端，整流器(4)的两个直流输出端连接滤波器(4)的两个输入端，滤波器(4)的两个输出端连接激磁线圈(5)的两个接线端，激磁线圈(5)缠绕在退磁头(6)上，退磁头(6)是不封闭的铁心，且退磁头(6)由第一退磁极(6-1)和第二退磁极(6-2)构成，磁环(7)置于第一退磁极(6-1)和第二退磁极(6-2)之间，磁通传感器(8)安置在第一退磁极(6-1)和第二退磁极(6-2)的中间靠近磁环(7)外表面的位置，磁通传感器(8)的检测信号输出端连接磁通表(12)的数据输入端，磁通表(12)的高磁通信号输出端连接单片机控制电路(14)的第一测量信号输入端，磁通表(12)的低磁通信号输出端连接单片机控制电路(14)的第二测量信号输入端，磁通表(12)的清零信号控制端连接单片机控制电路(14)的磁通测量控制信号输出端，单片机控制电路(14)包括PWM脉宽调制电路，单片机控制电路(14)中PWM脉宽调制电路的控制端连接启动按钮(15)的输出端，单片机控制电路(14)中PWM脉宽调制电路的调压控制信号输出端连接单相调压模块(2)的控制信号输入端，单片机控制电路(14)的电机启动控制信号输出端连接固态继电器(11)的控制信号输入端，固态继电器(11)的两个交流电源输入端分别连接单相交流电源的两个输出端，固态继电器(11)的两个电源输出端连接阻容移相器(10)的两个输入端，阻容移相器(10)的两个输出端连接单相交流电机(9)的两个驱动控制端，单相交流电机(9)的输出轴与磁环(7)同轴旋转。
2、根据权利要求1所述的径向多极磁环的定量退磁加工系统，其特征在于所述第一退磁极(6-1)和第二退磁极(6-2)的极头部位截面积小于极身的截面积。
3、径向多极磁环的定量退磁加工系统的检测方法，它按以下步骤进行：
001、设定单片机控制电路(14)的激磁电压初始值b、激磁电压增加幅值c；
002、设定磁通表(12)的量程i、磁通上限j、磁通下限k；
003、单片机控制电路(14)发出清零信号f使磁通表(12)清零；
004、磁通传感器(8)将磁通测量数据送入磁通表(12)内，并将测取磁环(7)的每极磁通的最大幅值信号与磁通表(12)的上下限设定值进行比较；
005、判断磁通传感器(8)的测量值是否高于磁通表(12)设定的磁通上限j；
如果步骤005的比较结果为是，则执行步骤006：磁通表(12)输出磁通高信号g给单片机控制电路(14)，然后执行步骤007：单片机控制电路(14)接收上述磁通高信号g后通过PWM的方式输出调压控制信号去控制单相调压模块(2)增大双向可控硅的导通角，从而增大激磁线圈(5)中的励磁电流，返回至步骤三，直到磁通表(12)不再输出磁通高信号g，即磁通传感器的测量值不再高于磁通表(12)设定的磁通下限k；
如果步骤005的比较结果否，则执行步骤008：判断磁通传感器(8)的测量值是否小于磁通表(12)设定的磁通上限j；
如果步骤008的判断结果为是，则执行步骤009：磁通表(12)输出磁通低信号h给单片机控制电路(14)，此磁环(7)为不合格品；
如果步骤008的判断结果为否，则此磁环(7)为合格品。
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