CN203288377U - 一种新型磁场取向电源退磁结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型磁场取向电源退磁结构，包括取向线圈、模腔、上下冲模和连接取向线圈的取向电路，模腔置于感应线圈中，冲模位于模腔上下位置，在对模腔中的磁粉进行压制成型时，取向电路输出高强度的充磁取向电流，取向线圈产生强磁场对磁坯进行充磁，充磁后取向电路输出较小的反向充磁取向电流，取向线圈产生反向磁场对磁坯进行退磁。本实用新型利用取向电路中高频开关电源的全桥变换器结构，通过整流、恒流限压和换向3大功能模块实现了取向电源的工作要求，本实用新型生产的磁坯均为异方性磁体，在磁坯的后期再加工充磁过程中其场强比同方性磁体高出25％，高频全桥变换器可高速输出正向和反向电流，满足了高速成型压机的工作周期。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁体成型取向电源、充退磁电源，具体涉及一种新型磁场取向电源退磁结构。
背景技术
烧结钕铁硼是各项异性磁体，需要将合金粉末在磁场中进行取向，形成定向组织结构，磁体才会有高的磁性能。在钕铁硼、铁氧体等毛坯粉末成型取向时，将粉末放入模具腔中，然后对线圈进行通电产生感应磁场，粉末在感应磁场的作用下按规则排列，此时模具腔的上下冲模开始对粉末挤压成型将粉末成型为磁体毛坯，成型过程中，成型完成后，两边的冲模施加一个较小电流的反向磁场，让已经带磁的毛坯开始消磁。而目前烧结钕铁硼粉末取向方法多是一次取向，即将线圈的电流直接从零安培加至电流饱和处，直线上升，电流没有交替，容易出现大量钕铁硼粉末团聚在一起，导致粉末颗粒取向不完全，即排列位置杂乱，降低了烧结钕铁硼毛坯磁性能的一致性，而且毛坯密度不均匀，通过此种方式生产出的磁体毛坯的内部磁晶的磁极指向处于一种杂乱无序的状态，多为一种同方性磁体，在后期对磁体毛坯进行充磁时需要更大的充磁磁场才能使磁体毛坯达到指定的磁场强度，造成了设备功耗的浪费。
针对上述磁体毛坯的取向问题，研发人员也提出了一种解决方案，那就是：在取向电路中增加可控硅，然后由可控硅通过控制触发角实现恒流限压和换向控制。此种方式虽然在一定程度上可以使得磁体毛坯的内部磁晶的磁极指向大体趋于一致，从而使得生产出的磁体毛坯为一种异方性磁体，然而这种结构的取向电路存在以下不足：
1、功率因数低，增加了线路上的电压损失，降低了电压质量，降低了设备利用率，增加了生产成本；
2、控制精度不够高，重复性不好，特别是满电流输出的25％以下的小电流控制波动大。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种输出精度更高，更稳定，可重复性输出的，且输出电流曲线可控，响应度高的高频恒流限压取向控制电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种新型磁场取向电源退磁结构，包括取向线圈、模腔、上下冲模和连接取向线圈的取向电路，所述模腔置于取向线圈中，所述上下冲模位于模腔上下位置，所述取向电路采用高频开关电源的全桥变换器结构，包括整流、高频恒流限压和低频正反向控制三大电路模块，所述整流模块将三相交流电转换成直流电，直流电经过高频恒流限压模块中的滤波电容和高频全桥变换器实现恒流限压，所述低频正反向控制模块包括绝缘栅双极型晶体管IGBT5至IGBT8，IGBT5和IGBT6串联，IGBT7和IGBT8串联，两组串联的绝缘栅双极型晶体管再并联，取向线圈一端接在串联的IGBT5和IGBT6之间，一端接在串联的IGBT7和IGBT8之间；所述低频正反向控制模块通过串并联的绝缘栅双极型晶体管IGBT5-IGBT8实现充磁取向电流的正向输出和反向输出，充磁取向电流正向输出时，IGBT5和IGBT8开通，然后给指令高频恒流限压模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3进行高频交替工作恒流输出，充磁取向电流正向输出停止时，先停止高频恒流限压模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1-IGBT4，然后关断IGBT5，IGBT8继续导通，并利用IGBT6的续流二极管对感性负载进行续流直到电流降到零再关断IGBT8，反向电流输出时，先开通IGBT6和IGBT7，然后给指令高频恒流限压模块中的IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3进行高频交替工作恒流输出，反向电流停止时，先停止高频恒流限压模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1-IGBT4，然后关断IGBT7，IGBT6继续导通，并利用IGBT8的续流二极管对感性负载进行续流直到电流降到零再关断IGBT6。
上述的一种新型磁场取向电源退磁结构，所述模腔和上下冲模均为无磁性钢。
上述的一种新型磁场取向电源退磁结构，所述充磁取向电流的正反向输出均为恒流，所述充磁取向电流的正向输出大于反向输出，正反向输出的持续时间均为0.5-10S。
上述的一种新型磁场取向电源退磁结构，所述充磁取向电流在正反向输出切换时，恒流限压模块终止输出，绝缘栅双极型晶体管IGBT5-IGBT8实现零电压打开，零电流关断。
本实用新型的有益效果为：该磁场取向电源退磁结构利用取向电路中的高频开关电源的全桥变换器结构，通过整流、恒流限压和换向3大功能模块实现了取向电源的工作要求，本实用新型生产的磁坯均为异方性磁体，在磁坯的后期再加工充磁过程中其场强比同方性磁体高出25％，高频全桥变换器可高速输出正向和反向电流，满足了高速成型压机的工作周期。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的的原理框图；
图3为本实用新型的电路图；
图4为本实用新型的正反向充磁取向电流的波形图；
图中：取向线圈1、模腔2、上冲模3、下冲模4、整流模块5、高频恒流限压模块6、低频正反向控制模块7。
具体实施方式
为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1、图2和图3所示，一种新型磁场取向电源退磁结构，包括取向线圈1、模腔2、上冲模3、下冲模4和连接取向线圈1的取向电路，模腔2置于取向线圈1中，上冲模3和下冲模4位于模腔2的上下位置，模腔2、上冲模3和下冲模4均为一种无磁性钢材制作。
取向电路采用高频开关电源的全桥变换器结构，包括整流模块5、高频恒流限压模块6和低频正反向控制模块7三大电路模块。
整流模块5将三相交流电转换成直流电，直流电经过高频恒流限压模块6中的滤波电容和高频全桥变换器实现恒流限压，低频正反向控制模块7包括绝缘栅双极型晶体管IGBT5至IGBT8，其中IGBT5和IGBT6串联，IGBT7和IGBT8串联，两组串联的绝缘栅双极型晶体管再并联，取向线圈1一端接在串联的IGBT5和IGBT6之间，一端接在串联的IGBT7和IGBT8之间；低频正反向控制模块7通过串并联的绝缘栅双极型晶体管IGBT5-IGBT8实现充磁取向电流的正向输出和反向输出。
充磁取向电流在正反向输出切换时，恒流限压模块终止输出，另外，由于正反向输出电流的切换周期都超过0.5秒(高速的0.5秒，低速的超过20秒)，因此绝缘栅双极型晶体IGBT5至IGBT8可简便地实现零电压打开，零电流关断。
充磁取向电流正向输出时，绝缘栅双极型晶体管IGBT5和IGBT8开通，然后给指令高频恒流限压模块6中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3进行高频交替工作恒流输出；充磁取向电流正向输出停止时，先停止高频恒流限压模块6中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1-IGBT4，然后关断IGBT5，IGBT8继续导通，并利用IGBT6的续流二极管对感性负载进行续流直到电流降到零再关断IGBT8。
反向电流输出时，先开通绝缘栅双极型晶体管IGBT6和IGBT7，然后给指令高频恒流限压模块6中的IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3进行高频交替工作恒流输出；反向电流停止时，先停止高频恒流限压模块6中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1-IGBT4，然后关断IGBT7，IGBT6继续导通，并利用IGBT8的续流二极管对感性负载进行续流直到电流降到零再关断IGBT6。
如图4所示，实施时，充磁取向电流的正反向输出稳定后均为恒定电流，充磁取向电流的正向输出大于反向输出，正反向输出的持续时间均为0.5-10S。
在用本实用新型对钕铁硼、铁氧体等毛坯粉末成型取向时，将粉末放入模腔中，然后对取向线圈进行通电产生感应磁场，粉末在感应磁场的作用下按规则排列，此时模腔的上下冲模开始对粉末挤压成型将粉末成型为磁体毛坯，成型过程中，在感应磁场的作用下磁体毛坯内部的磁晶的磁极指向大体趋于一致，此时的磁体毛坯在感应磁场的作用下具有一定的磁性，成型完成后，取向电路向取向线圈输出一个反向的充磁取向电流，反向的充磁取向电流产生反向的感应磁场，带磁的磁体毛坯开始消磁，之前具有一定磁性的磁体毛坯内部磁晶的磁场强度得到一定的削弱，但是磁体毛坯内部的磁晶的磁极指向仍然趋于一致，这样生产的磁体毛坯为一种异方性磁体，在后期对磁体毛坯的加工过程中，相同充磁条件下，异方性磁体的磁性更强，相比传统的磁体毛坯成型工艺，通过本实用新型生产出的磁体毛坯在后期加工充磁后得到的成品的磁场强度比同方性磁体加工充磁后得到的成品的磁场强度高出25％。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (3)
1.一种新型磁场取向电源退磁结构，包括取向线圈、模腔、上下冲模和连接取向线圈的取向电路，所述模腔置于取向线圈中，所述上下冲模位于模腔上下位置，其特征在于，所述取向电路采用高频开关电源的全桥变换器结构，包括整流、高频恒流限压和低频正反向控制三大电路模块，所述整流模块将三相交流电转换成直流电，直流电经过高频恒流限压模块中的滤波电容和高频全桥变换器实现恒流限压，所述低频正反向控制模块包括绝缘栅双极型晶体管IGBT5至IGBT8，IGBT5和IGBT6串联，IGBT7和IGBT8串联，两组串联的绝缘栅双极型晶体管再并联，取向线圈一端接在串联的IGBT5和IGBT6之间，一端接在串联的IGBT7和IGBT8之间；所述低频正反向控制模块通过串并联的绝缘栅双极型晶体管IGBT5-IGBT8实现充磁取向电流的正向输出和反向输出，充磁取向电流正向输出时，IGBT5和IGBT8开通，然后给指令高频恒流限压模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3进行高频交替工作恒流输出，充磁取向电流正向输出停止时，先停止高频恒流限压模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1-IGBT4，然后关断IGBT5，IGBT8继续导通，并利用IGBT6的续流二极管对感性负载进行续流直到电流降到零再关断IGBT8，反向电流输出时，先开通IGBT6和IGBT7，然后给指令高频恒流限压模块中的IGBT1、IGBT4和IGBT2、IGBT3进行高频交替工作恒流输出，反向电流停止时，先停止高频恒流限压模块中的绝缘栅双极型晶体管IGBT1-IGBT4，然后关断IGBT7，IGBT6继续导通，并利用IGBT8的续流二极管对感性负载进行续流直到电流降到零再关断IGBT6。
2.根据权利要求1所述的一种新型磁场取向电源退磁结构，其特征在于，所述模腔和上下冲模均为无磁性钢。
3.根据权利要求1所述的一种新型磁场取向电源退磁结构，其特征在于，所述充磁取向电流的正反向输出均为恒流，所述充磁取向电流的正向输出大于反向输出，正反向输出的持续时间均为0.5-10S。
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