專利名稱：具有變極性磁極的直流電磁鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所述的具有變極性磁極的直流電磁鐵是一種由固定極性磁極和變極性磁極相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，可隨負(fù)載連續(xù)增大而其磁場的吸力也連續(xù)變化增大的一種新型直流電磁鐵。
該技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)都是以一組N性固定性磁極與另一組S性固定性磁極相結(jié)合而成的直流電磁鐵。目前提高現(xiàn)有電磁鐵的吸力主要有兩種方式，即增大磁化力或選取合理的磁場結(jié)構(gòu)。而在造價和耗電一定的條件下，上述兩種方式成為一對矛盾體。如現(xiàn)有的圓型電磁鐵，其磁化力安匝數(shù)很大，而磁場結(jié)構(gòu)卻不理想。又如現(xiàn)有的矩型五磁極電磁鐵，磁場結(jié)構(gòu)很理想，但其總安匝數(shù)只利用了一半。針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題進(jìn)行新的設(shè)計以提高其工作性能、從而使直流電磁鐵具有變極性磁極以適應(yīng)磁化力和結(jié)構(gòu)的雙重要求是十分必要的。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的是設(shè)計一種結(jié)構(gòu)合理、造價低廉、性能先進(jìn)、工藝性好、維修簡單、使用可靠的新型具有變極性磁極的直流電磁鐵。本發(fā)明的變極是由變極性磁極和中間磁極開孔實現(xiàn)的。二者可聯(lián)合運用實現(xiàn)變極，也可分別單獨運用實現(xiàn)變極。通過本發(fā)明的應(yīng)用可實現(xiàn)磁化力大與結(jié)構(gòu)合理雙重要求的完美統(tǒng)一，故而本發(fā)明是一種新型具有變極性磁極的直流電磁鐵。
本發(fā)明所提供的具有變極性磁極的直流電磁鐵由中間固定極性磁極、外固定極性磁極、激磁繞組、非導(dǎo)磁護(hù)板所組成。其特征如附

圖1所示，激磁繞組分內(nèi)激磁繞組和外激磁繞組。在內(nèi)、外激磁繞組中間具有變極性磁極，中間固定極性磁極的內(nèi)部具有中間磁極開孔，在外激磁繞組的下端固裝有非導(dǎo)磁護(hù)板、在內(nèi)激磁繞組的下端固裝有鋼板。本發(fā)明所述的變極性磁極與中間磁極開孔可聯(lián)合運用實現(xiàn)變極、也可分別單獨運用實現(xiàn)變極。本發(fā)明所述當(dāng)A4＞0、A1＞A2、A3＞A2時，變極性磁極與中間磁極開孔可聯(lián)合運用實現(xiàn)變極。其中A1為中間固定極性磁極的橫截面積。A2為變極性磁極的橫截面積。A3為外固定極性磁極的橫截面積。A4為中間磁極開孔的橫截面積。本發(fā)明所述當(dāng)A4＝0、A1＞A2、A3＞A2時為變極性磁極單獨運用實現(xiàn)變極。本發(fā)明所述當(dāng)A2＝0、A4＞1/3A1時為中間磁極開孔單獨運用實現(xiàn)變極。
本發(fā)明提供一種具有變極性磁極的直流電磁鐵，其特點如下所述1、本發(fā)明同現(xiàn)行固定極性電磁鐵結(jié)構(gòu)相比，在其兩組固定極性磁極之間多了一組變極性磁極。線圈[4]包繞磁極[1]，變極性磁極[2]在線圈[4]外圍。線圈[5]又包繞著變極性磁極[2]。磁極[3]在線圈[5]外圍。線圈[4]和線圈[5]產(chǎn)生的空間磁勢F1和F2同方向。并且要求，A3＞A2、A1＞A2。
2、當(dāng)電磁鐵處于空載與微載時，磁極[1]的極性若為N，則變極性磁極[2]的極性必為S。隨負(fù)載以最大吸重能力為限連續(xù)增大時，變極性磁極的極性經(jīng)零值后、自動的擔(dān)負(fù)起使磁場合理分布向正向連續(xù)變化的任務(wù)，其負(fù)載能力也同時自動正向變化。
3、本發(fā)明的附圖1展示了在中間磁極[1]的中心部位開孔[8]的結(jié)構(gòu)型式。中間磁極開孔也是使磁場趨向合理分布的一種方式。附圖1是變極性磁極與中間磁極開孔聯(lián)合運用的實例。附圖2是變極性磁極單獨運用的實例。中間開孔也可單獨運用實現(xiàn)變極，但中間孔的橫截面積A4與中間磁極的橫截面積A1之比大于或等于1∶3時其磁場分布的合理性才能出現(xiàn)明顯的效果。
4、本發(fā)明是依據(jù)《周易》的陰陽、消長轉(zhuǎn)化、均衡理論在變極性磁極的直流電磁鐵設(shè)計實踐中的應(yīng)用。
綜上所述可知，本發(fā)明具有單位能耗小、單位吸重大、散熱性好等特點。其單位吸重可提高20%左右。因此，，必將在生產(chǎn)實踐中得到廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)越性、合理性、可靠性必將產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和積極的社會效益。
本發(fā)明共有八張附圖其中附圖1是圓型電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是矩型電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是用于計算的具有變極性磁極的矩型電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4是與附圖3相比擬的常規(guī)矩型電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖(序號含義見實施例)。
附圖5是附圖3的等值磁路圖。
附圖6是附圖4的等值磁路圖。
附圖7是利用標(biāo)么值表示附圖5的結(jié)構(gòu)型式。
附圖8是利用標(biāo)么值表示附圖6的結(jié)構(gòu)型式。
圖中1、中間固定極性磁極(其橫截面積為A1、磁路長度為L1)2、變極性磁極(其橫截面積為A2、磁路長度L2)3、外固定極性磁極(其橫截面積為A3、磁路長度L3)4、內(nèi)激磁繞組(其匝數(shù)W1、電流I1)5、外激磁繞組(其匝數(shù)W2、電流I2)6、鋼板(鋼板可為導(dǎo)磁鋼板，也可為非導(dǎo)磁鋼板)7、非導(dǎo)磁護(hù)板8、中間磁極開孔(其橫截面積為A4)本發(fā)明的具體實施例如附圖所示附圖1為圓型電磁鐵結(jié)構(gòu)示意圖，主要由固定極性磁極[1]、外固定極性磁極[3]、激磁繞組、非導(dǎo)磁護(hù)板[7]、鋼板[6]所組成。激磁繞組分內(nèi)激磁繞組[4]和外激磁繞組[5]。在內(nèi)、外激磁繞組[4、5]中間具有變極性磁極[2]，中間固定極性磁極[1]的內(nèi)部具有中間磁極開孔[8]。在外激磁繞組[5]的下端固裝有非導(dǎo)磁護(hù)板[7]、在內(nèi)激磁繞組[4]下端固裝鋼板[6]。在結(jié)構(gòu)中，A4＞0、A1＞A2、A3＞A2，從而達(dá)到變極性磁極[2]與中間磁極開孔[8]聯(lián)合運用實現(xiàn)變極。其中A1為中間固定極性磁極[1]的橫截面積;A2為變極性磁極[2]的橫截面積;A3為外固定極性磁極[3]的橫截面積;A4為中間磁極開孔[8]的橫截面積。
附圖3為計算用的有變極性磁極矩型電磁鐵示意圖，其序號與含義與圖2相同。圖5為圖3的等值磁路圖。圖4為與圖3相比擬的常規(guī)矩型電磁鐵示意圖。圖6為圖4的等值磁路圖。圖4中的序號含義如下1、中間磁極。其截面積為A、磁路長度為L。
2、激磁繞組。匝數(shù)為W、電流為I。
3、外磁極組。
附圖3及附圖4成立下列關(guān)系式L1/A1∶L2/A2∶L3/A3∶L/A＝1∶2∶1∶2其中A1∶A2∶A3∶A＝1.5∶0.5∶2∶2則W1I1∶W2I2∶WI＝5∶15∶20為突出問題的實質(zhì)內(nèi)容在計算中做三個合理簡化以說明如下1、磁路工作呈線性狀態(tài)，負(fù)載以等厚鋼板模擬。
2、略去電磁鐵的端部影響。
3、計算一律用標(biāo)么值(歸算值)，采用標(biāo)么值后，等值磁路圖5與圖6化成了圖7與圖8。下面采用兩種方式加以證明證明11、空載時，圖3中磁極1與磁極2有相反極性是明顯的。
2、當(dāng)Rm＝400時可用疊加原理計算說明當(dāng)Um1i單獨作用時

1i＝20/102.987≈0.194此磁通主要供給磁極2支路。
當(dāng)Um2i單獨作用時

2i＝15/77.62≈0.193

2＝

2i-

1i＝0.001＜0因為

2＜0故可證明磁極2磁極1反極性。
證明2一、當(dāng)Rm＝4(1)對圖7用回路法，則有20＝2

1+4(

1+

2)……(1)15＝2

2+4(

1+

2)……(2)解式(1)與(2)得

1＝3

2＝0.5

3＝3.5(2)對圖8有

＝20/6≈3.3二、當(dāng)Rm＝1(1)對圖7用回路法、則有20＝1.25

1+1.75(

1+

2)……()15＝2

2+1.75(

1+

2)……(2)解式(1)與(2)得

1＝5.95

2＝1.23

3＝7.18由于

2＞0故說明磁極2與磁極1同極性。
(2)圖3和圖4做吸力比較吸力比＝∑(

i/Ai)2·Ai/(

/A)2·2A
此時

＝20/3≈6.67吸力比＝[(7.18/2)2·2+(5.95/1.5)2·1.5+(1.23/0.5)2·0.5]/(6.67/2)2·2·2≈1.178故而說明此時圖3結(jié)構(gòu)比圖4結(jié)構(gòu)吸力提高了1.18倍，因此可說明具有變極性磁極結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和可行性。
權(quán)利要求
1.一種具有變極性磁極的直流電磁鐵由中間固定極性磁極[1]、外固定極性磁極[3]、激磁繞組、非導(dǎo)磁護(hù)板[7]所組成，其特征在于激磁繞組分內(nèi)激磁繞組[4]和外激磁繞組[5]；在內(nèi)、外激磁繞組[4、5]中間具有變極性磁極[2]，中間固定極性磁極[1]的內(nèi)部具有中間磁極開孔[8]，在外激磁繞組[5]的下端固裝有非導(dǎo)磁護(hù)板[7]、在內(nèi)激磁繞組[4]的下端固裝有鋼板[6]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有變極性磁極的直流電磁鐵，其特征在于變極性磁極[2]與中間磁極開孔[8]可聯(lián)合運用實現(xiàn)變極、也可分別單獨運用實現(xiàn)變極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有變極性磁極的直流電磁鐵，其特征在于當(dāng)A4＞0、A1＞A2、A3＞A2時，變極性磁極[2]與中間磁極開孔[8]可聯(lián)合運用實現(xiàn)變極;其中A1為中間固定極性磁極[1]的橫截面積;A2為變極性磁極[2]的橫截面積;A3為外固定極性磁極[3]的橫截面積;A4為中間磁極開孔[8]的橫截面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有變極性磁極的直流電磁鐵，其特征在于當(dāng)A4＝0、A1＞A2、A3＞A2時為變極性磁極[2]單獨運用實現(xiàn)變極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有變極性磁極的直流電磁鐵，其特征在于當(dāng)A2＝0、A4≥1/3A1時為中間磁極開孔[8]單獨運用實現(xiàn)變極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有變極性磁極的直流電磁鐵。其結(jié)構(gòu)是在內(nèi)、外激磁繞組中間具有變極性磁極，中間固定性磁極的內(nèi)部具有中間磁極開孔。在內(nèi)、外激磁繞組的下端分別固裝有鋼板和非導(dǎo)磁護(hù)板。本發(fā)明是一種將固定極性磁極和變極性磁極相結(jié)合的新型直流電磁鐵。
文檔編號H01F7/06GK1059420SQ9110570
公開日1992年3月11日 申請日期1991年8月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月13日
發(fā)明者李新娥, 于海濱 申請人:李新娥, 于海濱