系列化电磁单元起重电磁铁的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种系列化电磁单元起重电磁铁，其线圈壳体与空心的铁芯套固连，形成封闭的线圈腔体，线圈装在线圈腔体内，构成电磁单元；按安匝数的不同电磁单元分为不同规格，相同规格的电磁单元不仅安匝数相同，而且其他电气参数和几何尺寸也相同，具有互换性，电磁单元是完全独立的元件；相同规格电磁单元构成的电磁组件与其他部件不同组合，构成不同结构的起重电磁铁。不同规格电磁单元与其他部件相同组合，构成结构相同，吊运能力不同的起重电磁铁。本发明具有制造、维护方便，重量轻，能耗较低，系列化的特点。
【专利说明】系列化电磁单元起重电磁铁
[0001]
【技术领域】 本发明涉及一种电磁铁，尤其是涉及一种起重电磁铁。
【背景技术】
[0002] 在我国钢铁生产工艺中，广泛使用起重电磁铁吊运钢铁原材料和产品，其中绝大 多数起重电磁铁为E形和圆形结构。这类起重电磁铁结构的一个显著特点是磁轭板与外磁 极是励磁线圈壳体的一部分，一般是一个大铁芯外绕励磁线圈，大铁芯是内磁极。在制造 时，先将内、外磁极焊接在磁轭板上，成为起重电磁铁的壳体，再将绕制好的励磁线圈放入 内、外磁极之间的空腔内，最后将护板与内、外磁极焊接，封闭励磁线圈腔体。而返修时，必 须将整个起重电磁铁运至专门的检修场所，首先破除护板，剃除绝缘固化材料，再取出励磁 线圈进行修理。由于这类起重电磁铁重量大，线圈体积大，因而制造麻烦，返修难度很大，时 间也较长，同时能耗也较大。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术中的不足，本发明的目的是提供一种制造和维护方便，重量轻， 能耗较低，系列化的起重电磁铁。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明系列化电磁单元起重电磁铁，包括线圈，该线圈除 中心空腔外其余均被线圈壳体封闭；系列化电磁单元起重电磁铁是"E"形结构，或者是"U" 形结构，或者是圆形结构；线圈壳体与空心的铁芯套固连，形成封闭的线圈腔体，线圈装在 线圈腔体内，构成电磁单元；电磁单元分为不同规格，相同规格的电磁单元不仅安匝数相 同，而且其他电气参数和几何尺寸也相同，具有互换性，电磁单元是独立的元件；相适配的 铁芯套入电磁单元的空心内并固定,构成电磁组件，系列化电磁单元起重电磁铁至少有一 个电磁组件。
[0005] 相同规格的电磁单元构成的电磁组件与其他部件组合不同，构成结构不同的起重 电磁铁，电磁组件与磁极固连，铁芯为磁轭；或电磁组件与磁轭板固连，铁芯是磁极或磁极 之一。
[0006] 不同规格的电磁单元构成的电磁组件与其他部件组合相同，构成结构相同的起重 电磁铁，其安匝数不同，即构成吊运能力不同的起重电磁铁。
[0007] 本发明系列化电磁单元起重电磁铁，相同规格电磁单元构成的电磁组件与其他部 件不同的组合构成不同结构的起重电磁铁： ①每个电磁组件的铁芯的两端分别与两个磁极的上表面固连，铁芯为磁轭，所有电磁 单元的磁极性相同，构成"U"形起重电磁铁；或每两个电磁组件一组，每个铁芯的一端均与 磁轭板固连，铁芯的中心线与磁轭板垂直,这两个电磁单元的磁极性相异，构成"U"形起重 电磁铁； ②每两个电磁组件一组，其中一根铁芯的两端分别与内磁极和一个外磁极的上表面固 连，另一根铁芯的两端分别与内磁极和另一侧的一个外磁极的上表面固连，铁芯为磁轭，每 个电磁单元靠内磁极端的磁极性相同，构成"E"形起重电磁铁；或磁轭板的两侧固连两个 外磁极，电磁组件位于两个外磁极之间与磁轭板固连，铁芯的中心线与磁轭板垂直，每个电 磁单元的磁极性相同,铁芯为中磁极,构成"Ε"形起重电磁铁； ③圆环形外磁极和圆形内磁极的上面与四个电磁组件固连，并且每个铁芯的两端分别 与外磁极和内磁极相连，铁芯是磁轭，在同一直径上有两根铁芯；每个电磁单元靠内磁极侧 的磁极性相同，构成圆形起重电磁铁；或在圆环形外磁极和圆形内磁极之间沿圆周向均布 多个电磁组件，每个电磁组件的一端与圆形磁轭板固连，铁芯的中心线与磁轭板垂直，每个 电磁单元的磁极性相同，所有铁芯的另一端均与圆环形极靴固连，铁芯为中磁极，构成圆形 起重电磁铁； ④多个电磁组件上的铁芯的一端与磁轭板固连，铁芯的中心线与磁轭垂直，铁芯为磁 极，相邻两个电磁组件上的电磁单元的磁极性相异，构成U形组合式起重电磁铁。
[0008] 本发明系列化电磁单元起重电磁铁的电磁单元的线圈壳体由第一端板、周向壳体 和第二端板组成，线圈壳体不导磁；电磁单元还有一个空心的铁芯套，第一端板的内圆固连 在铁芯套上，周向壳体的一端固定在第一端板的外圆上，装入线圈后，第二端板的内圆和外 圆分别与铁芯套和周向壳体的另一端固连，封闭线圈。
[0009] 作为本发明系列化电磁单元起重电磁铁的一种改进,其电磁单元的线圈壳体由第 一端板、周向壳体和第二端板组成，线圈壳体不导磁；第一端板固连在铁芯上，周向壳体的 一端固定在第一端板的外圆上，装入线圈后第二端板与铁芯和周向壳体固连，封闭线圈。
[0010] 本发明系列化电磁单元起重电磁铁采用的电磁单元是完全独立的元件，是单独的 成品，并且分为若干规格，形成系列。在设计制造起重电磁时，根据吊运物体的情况确定起 重电磁的结构和所需安匝数，进行磁路分析，选择电磁单元的规格和数量。将起重电磁铁的 其他部件连接好后，再将选择好的电磁单元成品与铁芯组成电磁组件，直接将电磁组件装 在其他连接好的部件上，完成起重电磁铁的制造。由于电磁单元有不同规格，所以不同结 构、不同吊运力的起重电磁铁总能找到某一规格的电磁单元成品，很方便地完成起重电磁 铁的制造。
[0011 ] 而在维修时，只需要拆下损坏的电磁单元，并立即换上同规格的电磁单元成品，损 坏的起重电磁铁立即能投入使用。而损坏的电磁单元的修理也由于其线圈较小，拆除与修 理都很方便快捷。
[0012] 另外，由于本发明系列化电磁单元起重电磁铁至少有一个电磁单元，而实际上绝 大多数情况是有两个以上电磁单元，按等截面积原理，电磁单元的铁芯的直径一定小于传 统起重电磁铁的大铁芯的直径。在同样的吊运能力的情况下，一般而言电磁铁的安匝数应 相同。所以本发明的起重电磁铁上所有电磁单元线圈所用电磁线必然比传统起重电磁铁的 线圈所用电磁线要短，重量也要小。
[0013] 由于本发明的起重电磁铁上所有电磁单元线圈所用电磁线比现有传统起重电磁 铁的线圈所用电磁线要短，在电磁线截面积相同的情况下，现有传统起重电磁铁的电磁单 元线圈的电阻比本发明的所有电磁单元线圈的总电阻大，要获得同样的安匝数，就要增加 现有传统起重电磁铁的电压，能耗较高；若在电压相等的情况下，只有加大现有传统起重电 磁铁的电磁线截面积，使其电阻与本发明的电阻相同，但将进一步加大自重，提高吊运设备 的能耗，所以本发明的能耗较低。
[0014] 本发明的电磁单元成品的体积比较小，绝大多数起重电磁铁有两个以上电磁单 元，因而增加了散热面积，有利于线圈散热，冷态电流与热态电流之差有所减小，从而在设 计时可减小冷态电流，降低能耗。
[0015] 本发明的电磁单元线圈的体积比传统起重电磁铁线圈要小，所以本发明的电磁单 元线圈的绕制不需要专门的大型绕线机，对绕线机的要求较低，制作简单且容易。
[0016] 因而本发明系列化电磁单元起重电磁铁具有制造、维护方便，重量轻，能耗较低， 系列化的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和本发明的实施方式作进一步详细说明： 图1为本发明系列化电磁单元起重电磁铁的电磁单元示意图。
[0018] 图2为本发明系列化电磁单元起重电磁铁的电磁单元结构示意图。
[0019] 图3为电磁单元套入铁芯的电磁组件结构示意图。
[0020] 图4为电磁组件装在两磁极上表面构成"U"形起重电磁铁示意图。
[0021 ] 图5为图4的左视示意图。
[0022] 图6为两个电磁组件为一组并与磁轭板固连构成"U"形起重电磁铁示意图。
[0023] 图7为图6的左视示意图。
[0024] 图8为电磁组件位于两外磁极之间并与磁轭板固连构成"E"形起重电磁铁示意 图。
[0025] 图9为图8的左视示意图。
[0026] 图10为两个电磁组件为一组并分别与一个外磁极和内磁极上表面相连构成"E" 形起重电磁铁示意图。
[0027] 图11为图10的左视示意图。
[0028] 图12为电磁组件的两端分别与圆形的内磁极和圆环形外磁极上表面相连构成圆 形起重电磁铁示意图。
[0029] 图13为多个电磁组件的一端与磁轭板固连构成U形组合式起重电磁铁示意图。
【具体实施方式】
[0030] 从图1一图3所示可知，本发明的电磁单元7可以是圆柱体，也可以是六方体，本发 明优选电磁单元7为圆柱体，电磁单元7包括线圈4，线圈壳体，空心的铁芯套1 ;线圈壳体 由第一端板3、周向壳体2和第二端板5组成，本发明优选不锈钢制作周向壳体2。第一端 板3的内圆周边与铁芯套1的外圆焊接，周向壳体2的一端与端板3的外圆周边焊接，在铁 芯套1与第一端板3和周向壳体2之间构成圆环柱空腔，将线圈4装入空腔，经绝缘和固定 后，再将第二端板5的内圆周边与铁芯套1的外圆焊接，同时将第二端板5的外圆周边与周 向壳体2的另一端焊接，封闭线圈4，完成电磁单元7的制造。将铁芯6套入电磁单元7的 空心内并将铁芯套1点焊在铁芯6上，组成电磁组件；有的铁芯6两端均伸出电磁单元7， 有的只一端伸出电磁单兀7。
[0031] 目前使用的起重电磁铁的安匝数，绝大多数在IN=40000-120000之间，可将其划 分 IN=40000 及以下，50000，60000，70000，80000，90000，100000，110000，120000 及以上几 个等级，也可以划分IN=40000，60000, 80000, 100000, 120000几个等级，本发明优选后 一种划分。当起重电磁铁的安匝数较小时，如IN=20000，起重电磁铁只设一个电磁单元7 ; 当起重电磁铁的安匝数在IN=40000，60000, 80000, 100000, 120000时，起重电磁铁有 2-6个电磁单元7，并随安匝数增大，增加电磁单元7的个数。
[0032] 本发明优选电磁单元7的规格划分如下： ①当起重电磁铁的IN=40000时，设置两个电磁单元7，则每个电磁单元7的IN=20000， 两个电磁单元7的线圈4串联。
[0033] ②起重电磁铁的IN=60000时，设置三个或四个电磁单元7，则每个电磁单元7的 IN=20000或IN=15000，所有线圈4串联。
[0034] ③起重电磁铁的IN=80000时，设置四个电磁单元7，则每个电磁单元7的 IN=20000，所有线圈4串联。
[0035] ④起重电磁铁的IN=100000时，设置四个或五个电磁单元7，则每个电磁单元7的 IN=25000或IN=20000，所有线圈4串联。
[0036] ⑤起重电磁铁的IN=120000时，设置六个电磁单元7，则每个电磁单元7的 IN=20000，所有线圈4串联。
[0037] 安匝数等级不同的起重电磁铁，其功率不同，尽管不同等级的起重电磁铁的电磁 单元7都有IN=20000的情况，但这些电磁单元7的线圈匝数（N)和电流（I)并不相等，仅是 两者的乘积相同而已，所以这些电磁单元7不是相同的规格，而且其几何尺寸也不相同，不 具有互换性。
[0038] 按这七种规格绕制线圈4，制造出这七种规格的电磁单元7成品。
[0039] 根据所要制造起重电磁铁的安匝数要求，选择其中一种规格的电磁单元7制造起 重电磁铁。
[0040] 本发明以IN=80000的起重电磁铁为例说明其实施方式。
[0041] (1)图4、图5所示U形结构起重电磁铁 选择四个电磁单元7，起重电磁铁的额定电压V=110(v)，四个电磁单元7的线圈4串 联，则每个电磁单元7的电压V=27. 5(v)，1=33 (A), N=606，即IN=19998 ;每个电磁单元7 的外圆Φ 500，内圆Φ 201，高150 ;铁芯6的直径为Φ 200，长300。将铁芯6套入电磁单元 7的空心内，两端均伸出电磁单元7并将铁芯套1点焊在铁芯6上，组成电磁组件。两块磁 极8的几何尺寸为2100X300X70，两块磁极8的上表面均匀制作四个半圆弧，半圆弧之间 相距530，每个电磁组件的铁芯6两端分别放入两块磁极8上的相应半圆弧上，铁芯6与半 圆弧相适配，每个电磁组件的磁极性相同，铁芯6与磁极8的半圆弧有对应的螺孔，用螺栓 将铁芯6固定在磁极8上，四个电磁单元7的线圈串联；为了增加起重电磁铁的刚度，在两 端分别用弱导磁的高锰钢板焊接在两块磁极8上。这种U形起重电磁铁结构最简单，重量 最轻，起重电磁铁单位重量的吊运能力最大。可吊运钢坯、钢板、钢管、钢轨、高线盘圆等。
[0042] (2)图6、图7所示U形结构起重电磁铁 选择四个电磁单元7，起重电磁铁的额定电压V=110(v)，四个电磁单元7的线圈4串 联，则每个电磁单元7的电压V=27. 5(v)，1=33 (A), N=606，即IN=19998 ;每个电磁单元7 的外圆Φ 500，内圆Φ 201，高150 ;铁芯6的直径为Φ 200，长180。将铁芯6套入电磁单元 7的空心内，一端伸出电磁单元7，另一端略微伸出电磁单元7，并将铁芯套1点焊在铁芯6 上，组成电磁组件，并且两个铁芯6的伸出端磁极为N极，另两个铁芯6的伸出端磁极为S 极。每两个伸出端磁极性相异的电磁组件为一组，将同组的两个略微伸出电磁单元7的铁 芯6与几何尺寸为1500X900X50的磁轭板9同面的两边用螺栓固连，两个电磁组件的连 线与磁轭板9长方向的中心线正交，用同样方法固连另外两个电磁组件；同侧的两个铁芯6 的伸出端用螺栓连接一条形极靴；四个电磁单元7的线圈串联。
[0043] (3)图8、图9所示E形结构起重电磁铁 选择四个同上的电磁单元7 ;铁芯6的直径为Φ 200，长180。将铁芯6套入电磁单元 7的空心内，一端伸出电磁单元7，另一端略微伸出电磁单元7，并将铁芯套1点焊在铁芯6 上，组成电磁组件，并且四个铁芯6的伸出端磁极性相同。几何尺寸为2100X900X50的磁 轭板9的两边分别焊接两个几何尺寸为2100 X 180X50的外磁极8，将每个略微伸出电磁单 元7的铁芯6与磁轭板9的中央沿长方向用螺栓连接，串联四个电磁单元7的线圈。
[0044] (4)图10、图11所示E形结构起重电磁铁 选择四个同上的电磁单元7，铁芯6的直径为Φ 200，长300。将铁芯6套入电磁单元7 的空心内，两端均伸出电磁单元7并将铁芯套1点焊在铁芯6上，组成电磁组件。两块几何 尺寸为1500X300X70的外磁极8和一块几何尺寸为1500X300X140的内磁极的上表面 都均匀制作两个半圆弧，两个电磁组件的铁芯6两端分别放入一块外磁极8和内磁极上的 相应半圆弧上，另两个电磁组件的铁芯6两端分别放入另一块外磁极8和内磁极上的相应 半圆弧上，铁芯6与半圆弧相适配，用螺栓将铁芯6固定在磁极8上，每个电磁组件靠内磁 极侧的磁极性相同，四个电磁单元7的线圈串联；为了增加起重电磁铁的刚度，在两端分别 用不锈钢板焊接在外磁极8和内磁极上。并为保证吊运稳定，在内磁极上设四个吊耳，在两 个外磁极8上各设两个吊耳，铁芯6只承受电磁单元7的重量。
[0045] (5)图12所示圆形结构起重电磁铁 选择四个同上的电磁单元7，铁芯6的直径为Φ 200，长450。将铁芯6套入电磁单元7 的空心内，两端均伸出电磁单元7并将铁芯套1点焊在铁芯6上，组成电磁组件。在圆形内 磁极（Φ500Χ300)和同心的圆环形外磁极8 (( Φ 1300-Φ 1200)Χ300)上表面的两根正交 直径方向各制作四个半圆弧，四个电磁组件的铁芯6两端分别放入外磁极和内磁极上的相 应半圆弧上，铁芯6与半圆弧相适配，每个电磁组件靠内磁极侧的磁极性相同，用螺栓将铁 芯6的两端分别固定在内、外磁极上，四个电磁单元7的线圈串联，并用焊接方法在下边用 弱导磁的高锰钢板与内、外磁极之间进行固连，增强其刚度。并为保证吊运稳定，在内、个磁 极上均设四个吊耳，铁芯6只承受电磁单元7的重量。
[0046] (6)图13所示U形组合式起重电磁铁 选择四个同上的电磁单元7，铁芯6的直径为Φ 200，长180。将铁芯6套入电磁单元 7的空心内，一端伸出电磁单元7，另一端略微伸出电磁单元7，并将铁芯套1点焊在铁芯6 上，组成电磁组件，并且两个铁芯6的伸出端磁极为Ν极，另两个铁芯6的伸出端磁极为S 极。每两个伸出端磁极性相异的电磁组件为一组，将同组的两个略微伸出电磁单元7的铁 芯6与几何尺寸为2200X600X50的磁轭板9沿长方向用螺栓固连，另外一组的两个电磁 组件用同样方法固连在磁轭板9上，中央两个电磁组件的磁极性相同；四个电磁单元7的线 圈串联。
[0047] 作为本发明系列化电磁单元起重电磁铁的一种改进，其电磁单元7的线圈壳体的 第一端板3的内圆周边与铁芯6外圆焊接，第一端板3的外圆与周向壳体2的一端焊接，装 入线圈4，经绝缘和固定后，第二端板5的内圆与铁芯6外圆焊接，第二端板5的外圆与周向 壳体2的另一端焊接，封闭线圈4，构成电磁组件。其他与上述相同。
[0048] 当本发明的起重电磁铁需要检修时，只需卸下损坏的电磁组件的连接螺栓，取下 损坏的电磁组件，并换上相同规格的电磁组件，恢复起重电磁铁的功能。
[0049] 本文已对本发明系列化电磁单元起重电磁铁作了充分描述，在不背离本文提出的 发明精神和范围情况下，可对本发明作一些修改和改进，这对一个具有普通技术水平的人 来说是显而易见的，但均落入本发明保护范围。
【权利要求】
1. 一种系列化电磁单元起重电磁铁，包括线圈（4)，该线圈（4)除中心空腔外其余均被 线圈壳体封闭；所述系列化电磁单元起重电磁铁是"E"形结构，或者是"U"形结构，或者是 圆形结构；其特征在于：所述线圈壳体与空心的铁芯套（1)固连，形成封闭的线圈腔体，线 圈（4)装在线圈腔体内，构成电磁单元（7);所述电磁单元（7)分为不同规格，相同规格的电 磁单元（7)不仅安匝数相同，而且其他电气参数和几何尺寸也相同，具有互换性，所述电磁 单元（7)是独立的元件；相适配的铁芯（6)套入电磁单元（7)的空心内并固定，构成电磁组 件，所述系列化电磁单元起重电磁铁至少有一个电磁组件； 相同规格的电磁单元（7)构成的电磁组件与其他部件组合不同，构成结构不同的起重 电磁铁；电磁组件与磁极（8)固连，铁芯（6)为磁轭；或电磁组件与磁轭板（9)固连，铁芯 (6)是磁极或磁极之一； 不同规格的电磁单元（7)构成的电磁组件与其他部件组合相同，构成结构相同的起重 电磁铁，其安匝数不同，即构成吊运能力不同的起重电磁铁。
2.根据权利要求1所述系列化电磁单元起重电磁铁，其特征在于：相同规格电磁单元 (7)构成的电磁组件与其他部件不同的组合构成不同结构的起重电磁铁： ①每个电磁组件的铁芯（6)的两端分别与两个磁极（8)的上表面固连，铁芯（6)为磁 轭，所有电磁单元（7)的磁极性相同，构成"U"形起重电磁铁；或每两个电磁组件一组，每个 铁芯（6)的一端均与磁轭板（9)固连，铁芯（6)的中心线与磁轭板（9)垂直,这两个电磁单 元(7)的磁极性相异，构成"U"形起重电磁铁； ②每两个电磁组件一组，其中一根铁芯（6)的两端分别与内磁极和一个外磁极（8)的 上表面固连，另一根铁芯（6)的两端分别与内磁极和另一侧的一个外磁极（8)的上表面固 连，铁芯（6)为磁轭，每个电磁单元（7)靠内磁极端的磁极性相同，构成"E"形起重电磁铁； 或磁轭板（9)的两侧固连两个外磁极（8)，电磁组件位于两个外磁极（8)之间与磁轭板（9) 固连,铁芯（6)的中心线与磁轭板（9)垂直，每个电磁单元（7)的磁极性相同，铁芯（6)为中 磁极，构成"E"形起重电磁铁； ③圆环形外磁极和圆形内磁极的上面与四个电磁组件固连，并且每个铁芯（6)的两端 分别与外磁极（8)和内磁极相连，铁芯（6)是磁轭，在同一直径上有两根铁芯（6);每个电 磁单元（7 )靠内磁极侧的磁极性相同，构成圆形起重电磁铁；或在圆环形外磁极（8 )和圆形 内磁极之间沿圆周向均布多个电磁组件，每个电磁组件的一端与圆形磁轭板（9)固连，铁芯 (6)的中心线与磁轭板垂直，每个电磁单元（7)的磁极性相同，所有铁芯（6)的另一端均与 圆环形极靴固连，铁芯（6)为中磁极,构成圆形起重电磁铁； ④多个电磁组件上的铁芯（6)的一端与磁轭板（9)固连，铁芯（6)的中心线与磁轭垂 直，铁芯（6)为磁极，相邻两个电磁组件上的电磁单元（7)的磁极性相异，构成U形组合式起 重电磁铁。
3.根据权利要求1或2所述系列化电磁单元起重电磁铁，其特征在于：所述电磁单元 (7)的线圈壳体由第一端板（3)、周向壳体（2)和第二端板（5)组成，线圈壳体不导磁；所述 电磁单元（7)还有一个空心的铁芯套（1)，第一端板（3)的内圆固连在铁芯套（1)上，周向壳 体（2)的一端固定在第一端板（3)的外圆上，装入线圈（4)后，第二端板（5)的内圆和外圆 分别与铁芯套（1)和周向壳体（2)的另一端固连，封闭线圈（4)。
4.根据权利要求1或2所述系列化电磁单元起重电磁铁，其特征在于：所述电磁单元 (7)的线圈壳体由第一端板（3)、周向壳体（2)和第二端板（5)组成，线圈壳体不导磁；第一 端板（3)固连在铁芯（6)上，周向壳体（2)的一端固定在第一端板（3)的外圆上，装入线圈 (4)后，第二端板（5)与铁芯（6)和周向壳体（2)固连，封闭线圈（4)。
【文档编号】B66C1/06GK104044989SQ201310083475
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月16日 优先权日:2013年3月16日
【发明者】杨祖成, 周洋 申请人:杨祖成