专利名称：一种高效率低功耗的磁化/退磁装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种磁化/退磁装置，特别是涉及一种高效率低功耗的磁化/退磁装置。
背景技术：
在许多对铁磁性工件进行无损检测时，经常要用到磁粉法、漏磁法、涡流法和电磁超声法等，在这些无损检测方法的使用中，无一例外地需要对被测对象进行磁化。在磁粉检测和漏磁检测中对被检工件进行磁化，是为了在工件缺陷处产生漏磁场；在涡流探伤中对被测工件进行磁化，是为了消除材料磁导率不均匀给检测带来的干扰；在电磁超声探伤中对被检测工件进行磁化，是为了使感生涡流在磁场中受到力的作用，从而带动材料质点振动辐射出超声波。这些铁磁性工件无损检测后，都会在工件中保留一定的剩磁，留有剩磁的工件在后续的加工、使用过程中会产生一定的麻烦，例如带剩磁的工件在加工、使用中会吸附金属粉、屑，轻则影响工作，重则危及运行的安全，象轴承、油路系统工件，工作在摩擦部位的工件等；剩磁会对精密仪器，电子器件的工作产生干扰，象飞机或船的罗盘、仪表表头等；带有剩磁的工件在电弧焊接时会产生电弧偏吹，电镀时会产生电镀电流偏移等。在磁粉检测中有时也需要对有剩磁的工件退磁后再进行检测，否则剩磁的存在会导致错误的结论。为此，工件在完成无损检测后，通常都要进行退磁处理。
现有技术的退磁装置采用的是交流退磁或直流退磁。交流退磁是一种经典而使用较多的退磁方式，交流退磁的过程，是让铁磁性工件从一个通有交流电的线圈中通过，并沿轴向逐渐远离线圈，当铁磁性工件置于交变磁场中，其磁特性按磁滞回线描述的规律变化，当它远离励磁装置的交变磁场时，工件上某一点上的磁场幅值逐渐递减，回线的轨迹也越来越小，当磁场降低到零时，工件中残留的磁场也接近于零，但是由于铁磁性工件中的交变磁场存在着趋肤效应，对于厚壁管形或棒形铁磁性工件，无法将剩磁去除干净；另外，在交流退磁中还会出现“速度效应”，从而影响了退磁效果。直流退磁是对铁磁性工件施加一个与磁化方向相反的磁场，由于直流产生的稳恒磁场不存在趋肤效应，直流退磁既可以用于薄壁管形工件，又可以用于厚壁管工件和棒形工件，但是由于直流退磁场的强度应等于铁磁性工件的矫顽力，对于不同规格、不同材质的工件，以及不同的磁化状态，需要使用不同强弱的退磁电流，这样，往往需要经过反复试验才能找到准确的工作电流值，为此，造成了使用的困难。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，既可以作为磁饱和器对工件进行磁化，又可以作为退磁装置对工件进行退磁；而且退磁的被测工件不局限于管件的厚、薄，对管、棒、线及机械零部件均有较好的退磁效果；且退磁速度快，损耗功率小。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，它包括一直流电源，其作用在于向励磁装置提供励磁信号，使励磁装置产生磁化/退磁磁场；一方波信号发生器，由可编程逻辑器件构成，其作用在于产生出两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号；一驱动器，其作用在于对方波信号发生器输出的方波信号或恒压信号进行放大；一单/双向可控硅电路，其作用在于接受来自于方波信号发生器输出的方波信号或恒压信号作为控制信号，通过对可控硅的控制极的控制，使直流电源的信号产生出周期性正、反向变化或恒定不变，并加载在励磁装置上；一励磁装置，其作用在于在直流电源的电压信号的激励下产生出磁化/退磁磁场，从而对工件进行磁化/退磁处理；一控制开关，连接在方波信号发生器或单/双向可控硅电路中，对磁化或退磁磁场的产生进行变换控制；方波信号发生器输出的两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号接至驱动电路的输入；驱动电路的输出接至单/双向可控硅电路的控制端；直流电源的输出接至单/双向可控硅电路的输入；单/双向可控硅电路的输出接至励磁装置的线圈；控制开关连接于方波信号发生器或单/双向可控硅电路中。
所述的励磁装置包括一块状铁芯，铁芯由前向后设有工字型通槽，由工字型通槽形成的铁芯两内凸体上绕制有线圈，铁芯沿横向设有通孔。
所述的控制开关与方波信号发生器相连接，对方波信号发生器产生两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号进行变换控制。
所述的控制开关与单/双向可控硅电路相连接，对直流电源直通励磁装置或单/双向可控硅电路进行变换控制。
所述的方波信号发生器设有第一方波信号和第二方波信号，第一方波信号、第二方波信号的占空比小于1，第一方波信号的脉冲与第二方波信号的脉冲在同一时序下相错位。
所述的单/双向可控硅电路由可控硅D1、D2、D3、D4构成，可控硅D1的阳极接至电源的正极，D1的阴极接至励磁装置的线圈的第一端，D1的控制极接至驱动器输出的第一方波信号输出端；可控硅D2的阳极接至励磁装置的线圈的第一端，D2的阴极接至电源的负极，D2的控制极接至驱动器输出的第二方波信号输出端；可控硅D3的阳极接至励磁装置的线圈的第二端，D3的阴极接至电源的负极，D3的控制极接至驱动器输出的第一方波信号输出端；可控硅D4的阳极接至电源的正极，D4的阴极接至励磁装置的线圈的第二端，D4的控制极接至驱动器输出的第二方波信号输出端。
使用时，本实用新型既可以作为磁饱和器对工件进行磁化，又可以作为退磁装置对工件进行退磁。
作为磁饱和器使用时，将控制开关打在磁化挡。控制开关可以与方波信号发生器相连接，也可以连接在单/双向可控硅电路处。前者状态时，方波信号发生器停止振荡，只输出固定电平给驱动器，从而使直流电源正、负极恒定地加载在励磁装置的线圈的第一端和第二端之间或是第二端和第一端之间，这样，励磁装置的线圈的第一端恒定为“+”、第二端恒定为“-”或是第二端恒定为“+”、第一端恒定为“-”，即形成一个恒定的磁化场。而后者状态时，直流电源是直通励磁装置而不经过单/双向可控硅电路，从而使直流电源正、负极恒定地加载在励磁装置的线圈的第一端“+”和第二端“-”之间，形成一个恒定的磁化场。
作为退磁装置使用时，将控制开关打在退磁挡。由方波信号发生器产生的第一方波信号和第二方波信号具有一定的时序相位差，由于第一方波信号、第二方波信号的占空比小于1，且第一方波信号的脉冲与第二方波信号的脉冲在同一时序下相错位，这样，当第一方波信号有脉冲时，第二方波信号就没有脉冲，而第二方波信号有脉冲时，第一方波信号就没有脉冲，并且在两路方波信号的脉冲之间存在着同一时序下的零电平信号。第一方波信号、第二方波信号经驱动器放大后分别输出给单/双向可控硅电路的A、B端，其具体工作过程是，当A端出现第一个脉冲时，B端没有脉冲，此时A端的电平信号对可控硅的控制极产生作用，由于A端接至可控硅D1、D3的控制极，则可控硅D1、D3导通，直流电源的正、负极加载在励磁装置的线圈的第一端和第二端之间，相当于在励磁装置的线圈的第一端和第二端之间加一个正向电压，形成了励磁装置线圈上的第一个电平脉冲信号，为正相脉冲；A端第一个脉冲结束后，B端的第一个脉冲尚未出现，可控硅D1、D2、D3、D4的控制极均没有信号，可控硅D1、D2、D3、D4均处于截止状态，励磁装置的线圈加载的是零电平信号。经过一小段的零电平信号后，A端仍然没有脉冲，而B端出现第一个脉冲，此时B端的电平信号对可控硅的控制极产生控制作用，由于B端接至可控硅D2、D4的控制极，则可控硅D2、D4导通，直流电源的正、负极加载在励磁装置的线圈的第二端和第一端之间，相当于在励磁装置的线圈的第一端和第二端之间加一个反向电压，形成了励磁装置的线圈上的第二个电平脉冲信号，为反相脉冲；B端第一个脉冲结束后，A端的第二个脉冲尚未出现，可控硅D1、D2、D3、D4的控制极均没有信号，可控硅D1、D2、D3、D4均处于截止状态，励磁装置的线圈加载的是零电平信号。当A端出现第二个脉冲时，重复上述过程，而后依此类推。
本实用新型的有益效果是，由于采用了直流电源、方波信号发生器、驱动器、单/双向可控硅电路、励磁装置及控制开关来构成磁化/退磁装置，且方波信号发生器输出的两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号接至驱动电路的输入，驱动电路的输出接至单/双向可控硅电路的控制端，直流电源的输出接至单/双向可控硅电路的输入，单/双向可控硅电路的输出接至励磁装置的线圈，使得本装置既可以作为磁饱和器对工件进行磁化，又可以作为退磁装置对工件进行退磁，具有较高的使用效率；由于采用了设有工字型通槽的块状铁芯并在铁芯两内凸体上绕制线圈来构成励磁装置，这种含有铁芯的线圈与空心线圈相比，磁化时其效率可相差20～50倍，从而进一步提高了磁化效率；由于直流电源通过单/双向可控硅在方波信号发生器的控制下形成周期性正、反向加载在励磁装置的线圈上，使励磁装置的线圈上的电压出现了某种频率的周期性正、反向变化，而利用这种电压变化的效果在励磁装置的线圈上产生出交变磁场来作为退磁磁场，该退磁磁场可以对管、棒、线及机械零部件等受磁化工件进行较好效果的退磁处理；由于采用了单/双向可控硅电路对直流电源进行倒相，使得周期性正、反变化后的电压幅值为原来的2倍，则退磁时的电压值只需大于或等于磁化时电压值的一半即可达到完全退磁的效果，从而大大减少了退磁时的功率损耗。是一种高效率、低功耗的磁化/退磁装置。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置不局限于实施例。
图1是本实用新型的结构原理框图；图2是本实用新型单/双向可控硅电路图；图3是本实用新型方波信号发生器产生的时序控制信号波形图；图4是本实用新型励磁装置的线圈的电压信号变化图；图5是本实用新型励磁装置构造图。
具体实施方式
参见附图所示，本实用新型的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，它包括一方波信号发生器1、一驱动器2、一单/双向可控硅电路3、一直流电源4、一励磁装置5、一控制开关6；方波信号发生器1由可编程逻辑器件构成，它可以产生不同频率及其占空比的方波信号，方波信号发生器1的作用在于产生出两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号；驱动器2的作用在于对方波信号发生器1输出的方波信号或恒压信号进行放大；单/双向可控硅电路3的作用在于接受来自于方波信号发生器1输出的方波信号或恒压信号作为控制信号，通过对可控硅的控制极的控制，使直流电源的信号产生出周期性正、反向变化或恒定不变，并加载在励磁装置5上；直流电源4的作用在于向励磁装置5提供励磁信号，使励磁装置5产生磁化/退磁磁场；励磁装置5的作用在于在直流电源4的电压信号的激励下产生出磁化/退磁磁场，从而对工件进行磁化/退磁处理；控制开关6，连接于方波信号发生器1对磁化或退磁磁场的产生进行变换控制，也可以与单/双向可控硅电路3相连接；方波信号发生器1输出的两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号接至驱动电路2的输入；驱动电路2的输出接至单/双向可控硅电路3的控制端；直流电源4的输出接至单/双向可控硅电路3的输入；单/双向可控硅电路3的输出接至励磁装置5的线圈；控制开关6连接于方波信号发生器中。
其中，励磁装置5包括一块状铁芯51，铁芯51由前向后设有工字型通槽511，由工字型通槽511构成的铁芯两内凸体512上绕制有线圈52，铁芯51沿横向设有通孔513，退磁时，工件61从励磁装置5的通孔513中通过；控制开关6与方波信号发生器1相连接，对方波信号发生器1产生两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号进行变换控制；方波信号发生器1设有第一方波信号和第二方波信号，第一方波信号、第二方波信号的占空比小于1，第一方波信号的脉冲与第二方波信号的脉冲在同一时序下相错位。
单/双向可控硅电路3由可控硅D1、D2、D3、D4构成，可控硅D1的阳极接至电源的正极，D1的阴极接至励磁装置的线圈52的第一端C1，D1的控制极接至驱动器2输出的第一方波信号输出端A；可控硅D2的阳极接至励磁装置的线圈52的第一端C1，D2的阴极接至电源的负极，D2的控制极接至驱动器2输出的第二方波信号输出端B；可控硅D3的阳极接至励磁装置的线圈52的第二端C2，D3的阴极接至电源的负极，D3的控制极接至驱动器2输出的第一方波信号输出端A；可控硅D4的阳极接至电源的正极，D4的阴极接至励磁装置的线圈52的第二端C2，D4的控制极接至驱动器输出的第二方波信号输出端B。
使用时，本实用新型既可以作为磁饱和器对工件进行磁化，又可以作为退磁装置对工件进行退磁。
作为磁饱和器使用时，将控制开关6打在磁化挡。控制开关6与方波信号发生器1相连接，方波信号发生器1停止振荡，只输出固定电平给驱动器，从而使直流电源正、负极恒定地加载在励磁装置5的线圈52的第一端C1和第二端C2之间，形成第一端C1为“+”和第二端C2为“-”，即形成一个恒定的磁化场，从而进行无损检测。
作为退磁装置使用时，将控制开关6打在退磁挡。由方波信号发生器1产生的第一方波信号和第二方波信号具有一定的时序相位差，由于第一方波信号、第二方波信号的占空比小于1，且第一方波信号的脉冲与第二方波信号的脉冲在同一时序下相错位，这样，当第一方波信号有脉冲时，第二方波信号就没有脉冲，而第二方波信号有脉冲时，第一方波信号就没有脉冲，并且在两路方波信号的脉冲之间存在着同一时序下的零电平信号。第一方波信号、第二方波信号经驱动器放大后分别输出给单/双向可控硅电路3的A、B端，其具体工作过程是，当A端出现第一个脉冲11时，B端没有脉冲，此时A端的电平信号对可控硅的控制极产生作用，由于A端接至可控硅D1、D3的控制极，则可控硅D1、D3导通，直流电源的正、负极加载在励磁装置的线圈52的第一端C1和第二端C2之间，即C1为“+”，C2为“-”，相当于在励磁装置的线圈52的第一端C1和第二端C2之间加一个正向电压，形成了励磁装置线圈52上的第一个电平脉冲信号31，为正相脉冲；A端第一个脉冲11结束后，B端的第一个脉冲尚未出现，可控硅D1、D2、D3、D4的控制极均没有信号，可控硅D1、D2、D3、D4均处于截止状态，励磁装置的线圈52加载的是零电平信号311。经过一小段的零电平信号311后，A端仍然没有脉冲，而B端出现第一个脉冲21，此时B端的电平信号对可控硅的控制极产生控制作用，由于B端接至可控硅D2、D4的控制极，则可控硅D2、D4导通，直流电源的正、负极加载在励磁装置的线圈的第二端C2和第一端C1之间，即C1为“-”，C2为“+”，相当于在励磁装置的线圈52的第一端C1和第二端C2之间加一个反向电压，形成了励磁装置的线圈52上的第二个电平脉冲信号32，为反相脉冲；B端第一个脉冲结束后，A端的第二个脉冲尚未出现，可控硅D1、D2、D3、D4的控制极均没有信号，可控硅D1、D2、D3、D4均处于截止状态，励磁装置的线圈52加载的是零电平信号321。当A端出现第二个脉冲12时，重复上述过程，并依此类推，则A端的脉冲12使励磁装置的线圈52被加载一正相脉冲电压33；B端的脉冲22使励磁装置的线圈52被加载一反相脉冲电压34；A端的脉冲13使励磁装置的线圈52被加载一正相脉冲电压35；B端的脉冲23使励磁装置的线圈52被加载一反相脉冲电压36；A端的脉冲14使励磁装置的线圈52被加载一正相脉冲电压37；B端的脉冲24使励磁装置的线圈52被加载一反相脉冲电压38；……由于采用了直流电源4、方波信号发生器1、驱动器2、单/双向可控硅电路3、励磁装置5及控制开关6来构成磁化/退磁装置，使得本装置既可以作为磁饱和器对工件进行磁化，又可以作为退磁装置对工件进行退磁，具有较高的使用效率；由于采用了设有工字型通槽511的块状铁芯51并在铁芯两内凸体512上绕制线圈来构成励磁装置5，这种含有铁芯51的线圈与空心线圈相比，磁化时其效率可相差20～50倍，从而进一步提高了磁化效率；由于直流电源4通过单/双向可控硅3在方波信号发生器1的控制下形成周期性正、反向加载在励磁装置的线圈52上，使励磁装置的线圈52上的电压出现了某种频率的周期性正、反向变化，而利用这种电压变化的效果在励磁装置的线圈52上产生出交变磁场来作为退磁磁场，该退磁磁场可以对管、棒、线及机械零部件等受磁化工件进行较好效果的退磁处理；由于采用了单/双向可控硅电路3对直流电源4进行倒相，使得周期性正、反变化后的电压幅值为原来的2倍，如原来为V0，则退磁时的电压值VPP只需大于或等于磁化时电压值V0的一半即可达到完全退磁的效果，从而大大减少了退磁时的功率损耗。本实用新型是一种高效率、低功耗的磁化/退磁装置。
权利要求1.一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，其特征在于它包括直流电源、方波信号发生器、驱动器、单/双向可控硅电路、励磁装置和控制开关；方波信号发生器输出的两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号接至驱动电路的输入；驱动电路的输出接至单/双向可控硅电路的控制端；直流电源的输出接至单/双向可控硅电路的输入；单/双向可控硅电路的输出接至励磁装置的线圈；控制开关连接于方波信号发生器或单/双向可控硅电路中。
2.根据权利要求1所述的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，其特征在于所述的励磁装置包括一块状铁芯，铁芯由前向后设有工字型通槽，由工字型通槽形成的铁芯两内凸体上绕制有线圈，铁芯沿横向设有通孔。
3.根据权利要求1所述的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，其特征在于所述的控制开关与方波信号发生器相连接，对方波信号发生器产生两路具有一定时序相位差的方波信号或一个恒压信号进行变换控制。
4.根据权利要求1所述的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，其特征在于所述的控制开关与单/双向可控硅电路相连接，对直流电源直通励磁装置或单/双向可控硅电路进行变换控制。
5.根据权利要求1所述的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，其特征在于所述的方波信号发生器设有第一方波信号和第二方波信号，第一方波信号、第二方波信号的占空比小于1，第一方波信号的脉冲与第二方波信号的脉冲在同一时序下相错位。
6.根据权利要求1所述的一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，其特征在于所述的单/双向可控硅电路由可控硅D1、D2、D3、D4构成，可控硅D1的阳极接至电源的正极，D1的阴极接至励磁装置的线圈的第一端，D1的控制极接至驱动器输出的第一方波信号输出端；可控硅D2的阳极接至励磁装置的线圈的第一端，D2的阴极接至电源的负极，D2的控制极接至驱动器输出的第二方波信号输出端；可控硅D3的阳极接至励磁装置的线圈的第二端，D3的阴极接至电源的负极，D3的控制极接至驱动器输出的第一方波信号输出端；可控硅D4的阳极接至电源的正极，D4的阴极接至励磁装置的线圈的第二端，D4的控制极接至驱动器输出的第二方波信号输出端。
专利摘要本实用新型公开了一种高效率低功耗的磁化/退磁装置，它包括直流电源、方波信号发生器、驱动器、单/双向可控硅电路、励磁装置及控制开关，方波信号发生器输出接至驱动电路的输入；驱动电路的输出接至单/双向可控硅电路的控制端；直流电源的输出接至单/双向可控硅电路的输入；单/双向可控硅电路的输出接至励磁装置的线圈；控制开关连接于方波信号发生器或单/双向可控硅电路中。本装置既可以作为磁饱和器对工件进行磁化，又可以作为退磁装置对工件进行退磁，由铁芯绕制线圈构成的励磁装置，其磁化效率可提高20～50倍，而线圈加载的电压被倒相后其电压幅值为原来的2倍，大大减少了退磁时的功率损耗。
文档编号H01F13/00GK2742538SQ20042009875
公开日2005年11月23日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者林俊明 申请人:林俊明