充磁原理及充磁机

充磁机

充磁机的工作原理是：先将电容器充以直流高压电压，然后通过一个电阻极小的线圈放电。放电脉冲电流的峰值可达数万安培。此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场，该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化。 充磁机电容器工作时脉冲电流峰值极高，对电容器耐受冲击电流的性能要求很高。

充磁机结构较简单，实际上就是一个磁力极强的电磁铁，配备多种形状的铁块，作为附加磁极，以便与被充磁体形成闭合磁路，充磁时，摆设好附加磁极，和被充磁体，只要加上激磁电流，刷瞬间即可完成。

PLC在充磁机控制系统的设计

1 引 言

随着电机、家用电子、计算机、通信等技术日新月异的更新和发展，永磁材料需要量越来越大性能越来越高。目前，永磁材料大多采用钕铁硼、铁氧体、铝镍钴、钐钴等，并具有矫顽力大、性能稳定等特点，这些材料经充磁电源的高压大电流向螺线管瞬间脉冲放电，使其磁化。生产中要求充磁电源高效、稳定、精度高，同时，在机测试充磁后永磁材料的磁通量。文中介绍了的充磁和测量为一体高效自动充磁机，使用plc实现系统控制，触摸屏作为参数调整、工作显示等。

2 电磁交换

充磁机根据电容储能脉冲放电产生强大磁场，对铁磁性物质进行磁化。在电磁交换前，电容储存的能量

(1)

式中uc为储存电容的端电压，c为储存电容的容量。改变电容的电压或容量，可调节电容存储电场能量大小。目前，电容在2kv～，存储能量可达100kj以上。

电容c被充电至设定电压u0时断开充电电源，随即接通lr串联电路，则电容c所储电荷通过lr迅速地以脉冲形式放电，得到极大的脉冲电流峰值。电容放电的端电压uc满足

其放电电流

(2)

(3)

式中l为充磁头中螺线管的电感量，r为螺线管、放电回路连接导线电阻、接触电阻及放电器件内阻的总和(忽略线路分布电容与分布电感)。

对脉冲充磁，充磁头常选用

(4)

即欠阻尼情况下，电容放电电流，使脉冲磁场峰值达到磁化线圈内被充磁材料内矫顽力的3～5倍时进行可饱和磁化。

磁通强度检测有磁电式磁通、电子式磁通和数字积分式磁通三种。图1为电子式磁通电路，有探测线圈和积分电路组成。当探测线圈中所链合的磁通变化δφ时，线圈中感应出电动势，经积分后的输出电压

(5)

式中n为探测线圈的匝数，r为电阻，c为积分电容。

图1 电子式磁通检测电路

3 控制系统设计

图2为充磁机系统示意图。电路是由可调直流高压电源、放电开关电路、plc控制器、触摸屏、磁通检测和充磁头等电路组成。控制要求：

① 调节可控硅控制角度来调节充磁电流； ② 自动检测充磁产品磁通强度；

③ 人机对话，即设定参数和显示运行状态； ④ plc现实系统的控制和运算； ⑤ 功率元件的过流和过压保护；

⑥ 具有输入短路保护，操作安全。

图2 系统总体框图

充磁电路

充磁电路有主电路和触发电路。充磁机的电路图如图3所示。主电路主要由交流调压升压、整流储能和放电等电路组成。通过调节双向可控硅vt1和tv2的移相角(或导通角)来调节升压变压器t的输入电压，然后通过桥式整流电路得到脉动的直流电压，将电能储存在电容组cl中。当可控硅vt7导通，其瞬间向充磁头产生强脉冲电流放电，对材料进行快速充磁。在双向可控硅同步相控触发电路中，模拟量模块fx0n-3a的输出端电压vout控制导通角，以调节存能电容上端电压。

图3 充磁电路图

系统控制电路

图4为系统控制电路，选三菱fx1n-24mr为系统主控器，模拟量fx0n-3a有二个输入和一个输出，其中输入检测电流信号和磁通信号，输出控制双向可控硅的导通角。