专利名称：大能量充磁退磁机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种用脉冲磁场对永磁材料进行充磁和退磁的设备。该设备尤适用于尺寸较大且具有高矫顽力的永磁材料的充磁和退磁。
充磁和退磁机是永磁材料生产和研究中的必不可少的设备。现有充磁和退磁设备存在着一些缺点，如市售“TC－1型稀土永磁高能充退磁设备”，该设备充放电通过手动的按钮A1、A2来完成充磁、退磁。图(一)为其原理图。图中符号说明如下T1手动调压变压器T2升压变压器，输出电压为0－1600VD整流桥C贮能电容器组L放电磁场线圈J2充电启动继电器J2放电启动继电器A1充电启动按钮A2放电启动按钮该设备充磁电压为800V，退磁电压为1600V，在退磁时需改变电容器组C的串并联结构，以适应不同的电压值。另外，该设备具有两个完全不同的充、退磁线圈，一个线圈不能同时解决充、退磁两种功能，必须根据需要更换。由此带来该设备如下缺点
1、操作复杂，缺乏自动控制功能；2、无任何安全保护措施；3、磁场强度低，小于30KGS，有效体积小，最大为φ30mm×30mm，不能解决高矫顽力的大型磁钢的充退磁需要。
4、磁场线圈L采用普通线绕式多层线圈，该线圈散热效果差，极易过热，充磁效率低。
本实用新型的目的在于克服上述缺点，提出一种由控制系统，单相倍压电容换流式准恒流充电电源、贮能电容器组、复合式电子开关、比特磁场线圈、多种安全保护系统组成的大能量充磁退磁机。
下面结合图(二)说明本实用新型的内容。
图(二)是本实用新型(MD－45／75型)的电原理图。它由以下六大部分组成一、控制系统；二、单相倍压电容换流式准恒流充电电源；三、贮能电容器组；四、复合式电子开关；五、比特磁场线圈；六、多种安全保护系统。
其控制系统控制换流式准恒流充电电源，给电容器组充电，充电电压达到予选值，再由复合式电子开关自动放电，在比特磁场线圈L中产生脉冲磁场对永磁材料进行充磁或退磁。
下面分别叙述这六大部分。
一、控制系统该系统的功能是控制本设备的充电、放电、和设定运行条件，它由启动和停止控制回路及电压予选回路两部分组成。
1、控制回路控制回路由开关K1、K2、K3，按钮Q1、Q2、Q3、Q4，接触器J1，继电器J2、J3、TJ1、TJ2、TJ3组成。符号功能说明如下K1放电方式选择开关，接通为自动放电方式，断开为手动放电方式。
K2泄放器和电源控制开关K3电压表V的功能选择开关Q1充电启动按钮Q2充电暂停按钮Q3放电启动按钮Q4放电暂停按钮J1充电启动接触器J2放电触发继电器J3泄放继电器TJ1限止充电时间继电器TJ2放电时间继电器，是控制触发器J2的吸合时间，确保晶闸管CT有足够的触发时间。
TJ3中间时间继电器，是防止予选电压继电器J4跳动使触发继电器J2吸合不稳。
2、电压予选回路电压予选回路具有双重功能，这里主要控制充电电压。详细内容在安全保护系统中叙述。充电电压监测和予选电压显示是使用同一块电压表V。
二、单相倍压电容换流式准恒流充电电源该充电电源由串联于变压器BT的高压输出端的换流电容器CB，硅整流器D1，以及处在CB、D1之间与变压器线圈地线之间并联的硅整流器D2组成。当K2电源接通时只需按一下Q1，充电启动接触器J1将吸合并自锁，充电电源自动给贮能电容器组Cf充电，充电速率为10V／秒，当充电电压达到予选电压值时自动停止充电(这一点后面再述)。充电电压最高可到800V，所以只需要80秒即可，因而电源结构简单，效率高，成本低，操作方便。
三、贮能电容器组贮能电容器组Cf由电容器串并联组成。为了防止某一电容器击穿，其他电容器通过此电容器放电而引起爆炸，在每一电容器支路中串有一个防爆保护的快速灭弧熔断器F。它的熔丝用铜丝做成，用金刚砂作为灭弧剂。
四、复合式电子开关复合式电子开关由一个大功率晶闸管CT和一个硅整流器D3反并联，并联的一端与控制充退磁开关K和线圈L公共点连接，K的另一端和作为短路开关的硅整流器D4串联，D4的正端接地，并联的另一端与触发限流电阻R12和触发继电器触头J2－2串联连接组成。
为了保护设备和人身的安全，当断电停止工作时，电容器组Cf上的剩余电压可通过电阻R13泄放掉。
开关K接通为充磁，断开为退磁。所以这种复合式电子开关可以使充磁线圈在不更换任何器件情况下，用作退磁线圈，因而操作方便。
当充磁运行时，使K接通，充电完成，继电器触头J2－2接通，晶闸管CT导通，电容器Cf对磁场线圈L放电，放电电流达到峰值以后，电流经D4返回，不再对Cf充电，形成指数衰减的波形。这样，总放电电流波形为一正向脉冲，适用于充磁。
当退磁运行时，使K断开，放电开始，放电电流达到峰值以后，对Cf反向充电，电流过零以后，反向电流从D3流过，如此反复，产生衰减的振荡电流波形，适用于退磁。
五、比特磁场线圈本实用新型磁场线圈L采用比特线圈，图(三)是磁场线圈结构图。该线圈特征是在其通常的比特线圈匝间装有数个散热片(2)，以及各匝间用聚脂薄膜为基的粘胶带做绝缘层，并在线圈上，下放上用绝缘材料制成的上压板(1)，下压板(4)，再用一组紧固螺栓(5)均匀分布于线圈外侧，并穿过上下压板(1)(4)，压紧固定。当上下板(1)(4)被压紧时，支柱(3)通过对上下压板(1)(4)的支撑力，使上下压板(1)(4)产生予应力以减少放电时各匝间的斥力，不使上下压板(1)(4)产生形变。
六、安全保护系统安全保护系统由过电压保护系统，线圈过热保护系统，电容器防爆灭弧熔断器组成。过电压保护系统是由电压予选回路，过电压保护回路，充电时间限制回路组成的三重保护。线圈过热保护系统由线圈过热保护回路和运行间隔时间控制回路组成。熔断器F在前面贮能电容器组中已述，这里不再多述。下面说明其他二种安全保护措施。
1、过电压保护系统过电压保护系统为三重保护，由电压予选回路，过电压保护回路，充电时间限制回路组成。
(1)电压予选回路该回路由电压比较器B1，开关三极管T1，控制予选电压的继电器J4，电位器W1，高压分压器R1＋R2组成。它具有双重功能，它即可以控制予选充电电压，同时又是自动充电的一个电压限止回路，具有过电压保护功能。予选电压V1通过电位器W1从电源Vcc取得，V1＝0－800V任选，为了安全，该回路已限定V1不能输出大于800V的电压。充电电压Vcf通过高压分压器R1＋R2的低压臂R2上取得。当充电电压达到予选电压值800V时，继电器J4吸合，触头J4－1断开，接触器J1断电，充电自动停止。
(2)过电压保护回路该回路由电压比较器B2、开关三极管T2、作为过压保护的继电器J5、电位器W2、高压分压器R1＋R2组成。警戒电压V2通过电位器W2取得。电容器Cf可允许的最高电压为900V，警戒电压V2取值为850V，(正常予选工作电压为800V)。一旦电压予选回路发生故障，充电电压Vcf达到警戒电压值时，电压比较器B2输出为低电平，开关三极管T2导通，继电器J5吸合，J5－1断开，电路将自动切断电压，停止充电。
(3)充电时间限制回路该回路由限制充电时间的时间继电器TJ1组成，它通过限制充电时间，以达到过压保护目的。也就是当予选回路和过压回路发生故障时，充电电压Vcf超过警戒电压V2而继续上升，当充电时间达到允许予选时间时，TJ1吸合，停止充电，并同时出现声光报警。
2、线圈过热保护系统该系统由线圈过热保护回路和运行间隔时间控制回路组成。
(1)线圈过热保护回路该回路由放在磁场线圈中的热敏电阻RH、电压比较器B4、开关三极管T4、作为过热保护的继电器J6、电位器R10、电阻R8、R9、R11组成。热敏电阻RH的值随温度的升高而降低，磁场线圈L的允许温度为小于100℃，对应于100℃的RH值为400Ω，R9＝R11＝1KΩ，R10取400Ω，当线圈温度升高到100℃时，RH为400Ω，与R10的阻值一样，电压比较器B4的正、负输入端电压平衡，输出电平变低，继电器J6吸合，J6－1断开，切断接触器J1电源，充电停止，并发出声光报警、直到温度降到100℃以下，RH的值大于400Ω时，开关管T4截止，才能再次启动充电。
(2)运行间隔时间控制回路该回路由电压比较器B3、开关三极管T3、作为间隔时间控制的继电器J7、电位器W3、高压分压器R3＋R4、电容C，隔离二极管D5组成。运行前，电压比较器B3负输入端电压VT取常量2V，B3正输入端电位为零，B3输出为低电平，开关管T3不导通。按下充电启动按钮Q1开始充电，在贮能电容器组Cf上电压上升的同时，通过二极管D5给电容器C充电，C上的电压又通过高压分压器的低压臂R4输入到比较器B3的正输入端，当充电电压大于VT时，B3输出端部为高电平，继电器J7－1断开，此时J1处于自锁状态，充电继续进行。充电电压达到予选电压时，Cf放电，由于二极管D5的隔离作用，电容C上的电压只能通过分压器R3＋R4慢慢放电，比较器B3正输入端电压也随之慢慢下降，当下降到2V时或小于2V时，T3截上，J7－1闭合，此时再按下充电启动按钮Q1才能开始充电。由此可见，两次启动Q1之间的时间间隔由电容器C上电压高低及通过分压器R3＋R4放电快慢决定。电容C上电压只有Cf上电压的一半，这样更加安全。在分压器R3＋R4不变情况下，C上电压越高，间隔时间越长，线圈L自然冷却时间也就越长，可以保证线圈L在正常温度下工作，保证充磁退磁的效果。当R3＋R4＝5MΩ，R4＝50KΩ时，间隔时间为90秒。
本实用新型与已有设备相比，具有如下特点1、因采用准恒流充电电源和运行的自动控制程序，仅需按一次启动充电按钮，即可完成一次充磁或退磁，操作简便。
2、因采用复合式电子开关，不需要更换任何器件，只用一个磁场线圈就可实现充磁或退磁两种功能。
3、因采用比特线圈，使充磁退磁效果好，磁场强度高，工作电压为800V时，磁场强度为40KGS，磁场体积大，为φ75mm×85mm，解决了大型磁钢一次充磁达到饱和的要求。
4、具有多种安全保护功能，并采用低电压工作，(最高电压为800V)，使设备安全可靠，不致因误操作而造成危害。
5、尽量采用通用器件，有较理想的性能价格比。
实施例图(二)是MD－45／75型充磁退磁机电原理图。按图(二)所示连接好，元器件所选用型号，数值如下(一)控制系统K1，K2，K3为5A 220V双刀双掷乒乓开关K为3×15A闸刀Q1，Q2，Q3，Q4为LA19型按钮J1为CJ10－10A接触器J2，J3为JZ7继电器TJ1，TJ2为JS14A继电器TJ3为TS7－2A继电器V为1－1000V量程电压表(二)充电电源变压器次级输出电压800VCB为CJ40－1，5μF，2000V油浸电容D1，D2为2DL5／2二极管
(三)贮能电容器组Cf为CD131－450V，2200μ电解电容组成。
F 熔丝为铜丝，灭弧剂为金刚砂(四)电子开关CT为KP500晶闸管D3，D4为ZP500A二极管R12，R13为金属膜电阻(五)磁场线圈磁场线圈用比特线圈，匝间用聚醋薄膜粘胶带绝缘；上下压板 φ内80mm，φ外250mm，厚30mm支柱 φ260mm园周上，高120mm 8组螺栓 φ230mm园周上 8个由铜板制成散热片φ外300mm φ内80mm将比特线圈压紧。
(六)安全保护系统B1，B2，B3，B4为LM339电压比较器T3为3DK4C开关三极管T1，T2，T4为3CK4C开关三极管J4，J5，J6，J7为PR41型继电器W1，W2，W3为1KΩ电位器D5为1N4004二极管C为CJ40－1000VRH为MT－51型热敏电阻其他全部是金属膜电阻Vcc＋12VV1800VV2850VVcf800V运行前确定准备条件如下1、确定运行目的，确定充磁时，K接通；2、确定工作电压，将选择开关K3拨向予选位置，把予选电压V1，调到所需要的数值800V，再将K3拨回；3、将泄放提起，即开关K2接通，泄放继电器J3吸合，电容器组Cf的正极与地隔开；4、选择放电方式，当选择自动放电时，开关K1接通，5、上述运行条件具备后，在比特磁场线圈L内放永磁材料样品。
操作时，首先按充电按钮Q1，接触器J1吸合并自锁，放开Q1后，J1自锁继续吸合，充电电源开始给电容器组Cf充电，此时予选回路、过电压保护回路，充电时间限止继电器TJ1、过热保护回路都同时自动跟踪监测。当Cf上的电压达到予选值时，予选回路的比较器B1两输入端电压平衡，B1的输出端为低电平，开关三极管T1导通，予选电压继电器J4吸合，常闭触头J4－1先断开J1的电源，接触器J1消出自锁，充电停止。与此同时，J4的常开触头J4－2吸合，此时中间时间继电器TJ3通过Q4、K1、J4－2、J1－2、TJ2－1接通电源而吸合，常开点TJ3－2自锁，TJ3延迟3秒后，TJ3－1闭合，J2和TJ2同时吸合，J2的常开点J2－2闭合，利用Cf的高电位将晶闸管CT触发导通，电容器组Cf通过复合电子开关向磁场线圈L放电，产生脉冲磁场，与J2同时吸合的TJ2延迟3秒钟后吸合，TJ2－1断开，TJ3断电，TJ3－2断开，J2，TJ2，TJ3全部断电，恢复到等待状态。
一次放电后，因为作为间隔时间控制的继电器J7处于吸合状态，常闭点断开。只有等待时间到90秒后，J7才会断开，此时有指示灯显示，这时J7－1闭合，如再按下Q1方可进行第二次运行。
若采用手动放电方式，K1断开，其他运行前条件与上述相同，当电压予选继电器J4吸合后，J4－2不能接通TJ3的电源，此时放电，必须按下Q3，放电过程与上述一样。
从运行前准备和操作过程可知，采用自动放电方式，只需按一下Q1，所有其他功能都为自动完成。操作极为方便。
MD－45／75型充磁退磁机投入使用以来，用户反映效果很好。运行两年多，没有出现任何故障。对矫顽力为2万的大型磁钢(2×2×1英寸)或小型磁钢均一次达到饱和，已创造了可观的经济效益和社会效益。
权利要求1.一种由控制系统、充电电源、贮能电容器组、磁场线圈、组成的大能量充磁退磁机，其特征在于由控制系统、单相倍压电容换流式准恒流充电电源、贮能电容器组，复合式电子开关、比特磁场线圈以及多种安全保护系统组成，控制系统控制电容器组Cf充电，充电达到予选值，再由复合式电子开关自动放电，在比特磁场线圈L中产生脉冲磁场对永磁材料进行充磁或退磁。
2.根据权利要求1所述的充磁退磁机，其特征在于控制系统由开关K1，K2，K3，按钮Q1，Q2，Q3，Q4，接触器J1和继电器J2，J3，TJ1，TJ2，TJ3组成的启动充放电和暂停运行功能的电路。
3.根据权利要求1所述的充磁退磁机，其特征在于单相倍压电容换流式准恒流充电电源由串联于电源变压器BT高压输出端的换流电容器CB，硅整流器D1，以及处在CB，D1之间与变压器线圈输出端地线并联的硅整流器D2组成。
4.根据权利要求1所述的充磁退磁机，其特征在于贮能电容器组Cf由电容器串并联组成，在每一个电容器支路中串联一个防爆保护的快速灭弧熔断器F，F的熔丝为铜丝，灭弧材料为金刚砂。
5.根据权利要求1所述的充磁退磁机，其特征在于复合式电子开关由一个大功率晶闸管CT和一个硅整流器D3反并联，并联的一端与控制充退磁开关K和线圈L公共点连接，开关K另一端和作为短路开关的硅整流器D4串联，D4的正端接地，并联的另一端与触发限流电阻R12和触发继电器触头J2－2串联连接，还与泄放电阻R13和泄放继电器触头J3－1串联连接所组成。
6.根据权利要求1所述的充磁退磁机，其特征在于比特磁场线圈匝间装有数个散热片(2)和各匝间用聚脂薄膜为基的粘胶带绝缘层，在线圈上、下放有用绝缘材料制成的上压板(1)、下压板(4)，用一组紧固螺栓(5)均匀分布于线圈外侧，穿过上、下压板(1)、(2)，压紧固定，支柱(3)通过对上、下压板(1)、(4)的支撑力使上下压板产生予应力以减少放电时各匝之间的斥力，使上下压板(1)(4)不产生形变。
7.根据权利要求1所述的充磁退磁机，其特征在于安全保护系统由电压予选回路、过电压保护回路、充电时间限制回路组成的三重过电压保护系统，线圈过热保护回路和运行间隔时间控制回路组成的线圈过热保护系统，电容器防爆灭弧熔断器F组成。
8.根据权利要求1，7所述的充磁退磁机，其特征在于(1)电压予选回路由高压分压器R1＋R2的中间连接电压比较器B1负输入端，通过电位器W1从Vcc取得的可任意调节的予选电压V1加在电压比较器B1正输入端，经电压比较器B1输出端控制开关三极管T1基极和T1发射极连接的控制予选电压的继电器J4组成；(2)过电压保护回路由高压分压器R1＋R2的中间连接电压比较器B2负输入端，通过电位器W2从Vcc取得的警戒电压V2加在电压比较器B2正输入端，经电压比较器B2输出端控制开关三极管T2基极和T2发射极连接的作为过电压保护的继电器J5组成；(3)充电时间限制回路由限制充电时间的时间继电器TJ1组成。
9.根据权利要求1，7所述的充磁退磁机，其特征在于(1)线圈过热保护回路由放在线圈中随温度变化的热敏电阻RH与电压比较器B4正输入端连接，电阻R9、R11和电位器R10串联的R11、R10公共点与电压比较器B4负输入端连接，经电压比较器B4输出端控制开关三极管T4基极和T4发射极连接的作为过热保护的继电器J6组成；(2)运行间隔时间控制回路由通过电位器W3从Vcc取得的时间间隔电压VT加在电压比较器B3负输入端，电容器Cf上电压通过隔离二极管D5和分压器R4＋R3低压臂加到电压比较器B3正输入端，经电压比较器B3输出端控制开关三极管T3基极和T3发射极连接的作为间隔时间控制的继电器J7组成。
专利摘要大能量充磁退磁机属于一种用脉冲磁场对永磁材料进行充磁和退磁的设备。它适合于大尺寸强矫顽力永磁材料的充磁和退磁。它由控制系统，单相倍压电容换流式准恒流充电电源，贮能电容器组，复合式电子开关，比特磁场线圈，多种安全保护系统组成。采用准恒流的电容换流电源对贮能电容器组充电，通过复合电子开关放电在磁场线圈中产生脉冲强磁场对永磁材料进行充磁或退磁。该设备操作简单，安全可靠。
文档编号H01F13/00GK2081559SQ9120208
公开日1991年7月24日 申请日期1991年2月8日 优先权日1991年2月8日
发明者蒋地明, 王龙, 郑少白, 韩共和, 耿秀敏 申请人:中国科学院物理研究所