1 引言

        隨著電機(jī)迈着、家用電子、計(jì)算機(jī)邪码、通信等技術(shù)日新月異的更新和發(fā)展裕菠，永磁材料需要量越來越大性能越來越高。目前闭专，永磁材料大多采用釹鐵硼奴潘、鐵氧體、鋁鎳鈷影钉、釤鈷等画髓，并具有矯頑力大掘剪、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，這些材料經(jīng)充磁電源的高壓大電流向螺線管瞬間脈沖放電奈虾，使其磁化夺谁。生產(chǎn)中要求充磁電源高效、穩(wěn)定以息、精度高固荷，同時(shí)，在機(jī)測(cè)試充磁后永磁材料的磁通量兴题。文中介紹了的充磁和測(cè)量為一體高效自動(dòng)充磁機(jī)应婴，使用plc實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，觸摸屏作為參數(shù)調(diào)整噩檬、工作顯示等林邪。

2 電磁交換

      充磁機(jī)根據(jù)電容儲(chǔ)能脈沖放電產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)，對(duì)鐵磁性物質(zhì)進(jìn)行磁化趋奸。在電磁交換前锡褂，電容儲(chǔ)存的能量

(1)
        式中uc為儲(chǔ)存電容的端電壓，c為儲(chǔ)存電容的容量群鞭。改變電容的電壓或容量估褐，可調(diào)節(jié)電容存儲(chǔ)電場(chǎng)能量大小。目前刃纽，電容在2kv～3.5kvdc酝侯，存儲(chǔ)能量可達(dá)100kj以上。
    電容c被充電至設(shè)定電壓u0時(shí)斷開充電電源烫止，隨即接通lr串聯(lián)電路蒋荚，則電容c所儲(chǔ)電荷通過lr迅速地以脈沖形式放電，得到極大的脈沖電流峰值馆蠕。電容放電的端電壓uc滿足 
     (2)

    其放電電流
     (3)

       式中l(wèi)為充磁頭中螺線管的電感量期升，r為螺線管、放電回路連接導(dǎo)線電阻互躬、接觸電阻及放電器件內(nèi)阻的總和(忽略線路分布電容與分布電感)播赁。

    對(duì)脈沖充磁，充磁頭常選用
     (4)

    即欠阻尼情況下吼渡，電容放電電流容为，使脈沖磁場(chǎng)峰值達(dá)到磁化線圈內(nèi)被充磁材料內(nèi)矯頑力的3～5倍時(shí)進(jìn)行可飽和磁化。

    磁通強(qiáng)度檢測(cè)有磁電式磁通寺酪、電子式磁通和數(shù)字積分式磁通三種坎背。圖1為電子式磁通電路，有探測(cè)線圈和積分電路組成寄雀。當(dāng)探測(cè)線圈中所鏈合的磁通變化δφ時(shí)得滤，線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)娇建，經(jīng)積分后的輸出電壓
     (5)

 式中n為探測(cè)線圈的匝數(shù)，r為電阻房包，c為積分電容抠建。  

圖1  電子式磁通檢測(cè)電路     

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)      
                                                 
    圖2為充磁機(jī)系統(tǒng)示意圖。電路是由可調(diào)直流高壓電源他案、放電開關(guān)電路盛己、plc控制器、觸摸屏质驻、磁通檢測(cè)和充磁頭等電路組成弊肢。控制要求：

    ① 調(diào)節(jié)可控硅控制角度來調(diào)節(jié)充磁電流汁匪；
    ② 自動(dòng)檢測(cè)充磁產(chǎn)品磁通強(qiáng)度蠕为；
    ③ 人機(jī)對(duì)話，即設(shè)定參數(shù)和顯示運(yùn)行狀態(tài)贩俺；
    ④ plc現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的控制和運(yùn)算艘珊；
    ⑤ 功率元件的過流和過壓保護(hù)；
    ⑥ 具有輸入短路保護(hù)洋魂，操作安全绷旗。    

 
圖2  系統(tǒng)總體框圖 

3.1 充磁電路

    充磁電路有主電路和觸發(fā)電路。充磁機(jī)的電路圖如圖3所示副砍。主電路主要由交流調(diào)壓升壓衔肢、整流儲(chǔ)能和放電等電路組成。通過調(diào)節(jié)雙向可控硅vt1和tv2的移相角(或?qū)ń?來調(diào)節(jié)升壓變壓器t的輸入電壓豁翎，然后通過橋式整流電路得到脈動(dòng)的直流電壓角骤，將電能儲(chǔ)存在電容組cl中。當(dāng)可控硅vt7導(dǎo)通心剥，其瞬間向充磁頭產(chǎn)生強(qiáng)脈沖電流放電邦尊，對(duì)材料進(jìn)行快速充磁。在雙向可控硅同步相控觸發(fā)電路中优烧，模擬量模塊fx0n-3a的輸出端電壓vout控制導(dǎo)通角胳赌，以調(diào)節(jié)存能電容上端電壓。

圖3 充磁電路圖

3.2 系統(tǒng)控制電路

    圖4為系統(tǒng)控制電路匙隔，選三菱fx1n-24mr為系統(tǒng)主控器，模擬量fx0n-3a有二個(gè)輸入和一個(gè)輸出熏版，其中輸入檢測(cè)電流信號(hào)和磁通信號(hào)纷责，輸出控制雙向可控硅的導(dǎo)通角。

圖4 系統(tǒng)控制電路 



圖5 程序框圖    

3.3 控制程序設(shè)計(jì)

        控制程序有手動(dòng)與自動(dòng)系亭。手動(dòng)控制程序用于電容切換和電容充電檢查剿哪、充磁檢查等調(diào)試和維護(hù)差赂。

        自動(dòng)控制程序包含有順序控制程序，電容分級(jí)充電子程序主厅，磁性檢測(cè)子程序拨俏，hmi接口程序，關(guān)門和充磁頭連接咒祠、過壓過流等智复。由于整個(gè)工作按流水動(dòng)作，所以采用順序控制將這些工作的子程序串聯(lián)在一起萌琉，這樣對(duì)編寫程序較為簡(jiǎn)便光樱，并用stl指令易讀。

        電容分級(jí)充電子程序就是考慮到電容在零狀態(tài)充電時(shí)可能有很大的沖擊電流咧饭，會(huì)損壞橋式整流電路和雙向可控桂尿愿。存儲(chǔ)電能電容分二級(jí)充電，開始接上限流電阻r1栏渺，過后用km2的觸點(diǎn)短接呛梆，進(jìn)行全壓充電。

        充磁后的工件被氣閥頂?shù)綑z測(cè)磁通的線圈前磕诊，應(yīng)先對(duì)圖1中積分電容短接放電(檢測(cè)清零)填物，隨后磁性工件插入線圈中，就能檢查到產(chǎn)品的磁通量秀仲，從而鑒別本批產(chǎn)品性能要求融痛，同時(shí)，可穩(wěn)定雙向可控硅的導(dǎo)通角神僵，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量雁刷。

        觸摸屏選用三菱f940got，設(shè)定參數(shù)和顯示運(yùn)行狀態(tài)保礼。設(shè)定充磁極數(shù)沛励、充磁電流，顯示磁通量和工作狀態(tài)等炮障。hmi接口程序是實(shí)現(xiàn)觸摸屏與plc之間的組態(tài)目派。

4 結(jié)束語

        充磁機(jī)存儲(chǔ)電容脈沖放電，最大瞬間放電電流可達(dá)到30ka以上胁赢，在10ms時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生極高強(qiáng)度的磁場(chǎng)咧歪，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊影響。配合合適的充磁線圈欠杀，在瞬間產(chǎn)生30000 oe(奧斯特)以上的磁場(chǎng)厦湘，針對(duì)釹鐵硼等高矯頑力磁體，充磁效果更好。充磁和磁通檢測(cè)為一體適合流水線作業(yè)哺里，具有高效荤勤、可靠、抗干擾的特點(diǎn)骄鸽，但是鹉陪，減少電力電子器件在通斷時(shí)對(duì)周圍影響待于進(jìn)一步研究。

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