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磁力起重設(shè)備可分為電磁起重和永磁起重兩種。他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，但現(xiàn)在永磁起重更受青睞，前景廣闊。然而，現(xiàn)在一些大型廠礦起業(yè)，也仍然用到電磁起重設(shè)備。比如，橋式電磁起重機(jī)現(xiàn)仍然廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)中，擔(dān)負(fù)著各種物料的運(yùn)輸和吊裝任務(wù)，是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要設(shè)備�，F(xiàn)在，一些發(fā)達(dá)國家的這種設(shè)備，在出廠前就已經(jīng)安裝了防斷電物料墜落裝置。防止了斷電時(shí)墜落事故的發(fā)生。另外在一些特殊場合，電磁起重設(shè)備也又增設(shè)一定程度上的應(yīng)用。下面就寬厚鋼板電磁起重設(shè)備進(jìn)行一下簡要地介紹。
電磁起重設(shè)備
在寬厚板起重技術(shù)的研究和應(yīng)用方面，我國還處在起步階段。寬厚板的特點(diǎn)是大而重。由此給電磁起重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來一系列特殊問題。其中最值得關(guān)注的是，該系統(tǒng)采用了耐高溫專用線性電磁鐵的設(shè)計(jì)思路和電控子系統(tǒng)的工作原理;特別是在電磁起重技術(shù)領(lǐng)域引人了精確調(diào)磁的概念。
1系統(tǒng)組成
起重電磁鐵是以被吸物作為銜鐵的一種直流電磁鐵。將n臺(tái)電磁鐵通過電控系統(tǒng)有機(jī)地組合在一起，便形成了電磁起重系統(tǒng)。電磁起重系統(tǒng)的工作原理相對(duì)簡單，工作時(shí)根據(jù)上層網(wǎng)絡(luò)的指令，電控系統(tǒng)控制全部或部分電磁鐵協(xié)同工作，達(dá)到吸放鋼板的目的。
電磁起重系統(tǒng)由電磁鐵、電控子系統(tǒng)和機(jī)械組件構(gòu)成，如圖1所示。電控主電路由PLC主控單元、變壓器、可控整流模塊和接觸器組成。PLC主控單元通過控制可控整流模塊實(shí)現(xiàn)電磁鐵調(diào)磁，而各吸盤通斷電選擇由PLC控制接觸器實(shí)現(xiàn)。由這些主電路構(gòu)成調(diào)磁保磁控制屏和自動(dòng)充電屏，加上免維護(hù)蓄電池組，構(gòu)成了三位一體的電控子系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)切換、互為備用，能實(shí)現(xiàn)恒充、浮充、自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)整。
2電磁鐵總體布局的原則
電磁鐵的總體布局，基本原則是:用最少的電磁鐵個(gè)數(shù)，安全可靠地滿足起重要求，并確保板材的變形量最小。
1）為確保電磁鐵在高溫下能正常工作，既要把內(nèi)部線圈產(chǎn)生的電阻熱散發(fā)出去，又要阻止外部鋼板的熱量傳進(jìn)來。所采取的措施有:采用耐高溫的電磁線;增加導(dǎo)熱絕緣層和外部傳導(dǎo)熱阻斷層;采用防輻射隔熱層;加大散熱面積并設(shè)計(jì)了外部散熱風(fēng)道。鑒于每次只吊運(yùn)單張鋼板，而鋼板規(guī)格的變化范圍很大，針對(duì)不同厚度的鋼板，電磁鐵需要輸出不同的電磁力，因此需要對(duì)電磁鐵進(jìn)行無級(jí)調(diào)磁。為此，提出了“精確調(diào)磁”的概念，并開發(fā)了相應(yīng)的技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)無級(jí)精確調(diào)磁，
2)電磁鐵性能一致性：為確保精確調(diào)磁、準(zhǔn)確吸吊對(duì)應(yīng)的鋼板，要求成組電磁鐵之間性能具有高度的一致性。對(duì)同一臺(tái)吊車所用的電磁鐵，經(jīng)分析其電磁性能一致性要求為98%。
3)電磁鐵吊掛高度一致性：電磁鐵與掛梁的聯(lián)接采用鏈條聯(lián)接方式。對(duì)成組電磁鐵的基本要求是:保證磁極的底平面處在同一平面內(nèi)。為此采取措施:①電磁鐵裝配完成后，對(duì)磁極底面進(jìn)行精加工，確保每個(gè)電磁鐵的底平面平整;②為保證電磁鐵的吊掛高度一致，采用高度可調(diào)的懸掛裝置，該裝置系螺栓式機(jī)構(gòu)。在現(xiàn)場調(diào)試安裝時(shí)，對(duì)成組吸盤進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，盡可能使成組電磁鐵的底平面在同一水平面里。
3電控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
I)工作原理系統(tǒng)的程序控制采用西門子S7-200PLC主控單元(CPU226)。 CPU226通過DP接口模塊EM277接到Profibus總線，與行車主PLC通訊。人機(jī)界面采用254 mm觸摸屏，采用SIMATICProTool組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，各控制功能在觸摸屏上顯示為菜單，只需簡單觸摸，即可完成控制;觸摸屏通過通訊電纜聯(lián)接到CPU226的MP1接口。為確�？刂葡到y(tǒng)在掉電時(shí)保持正常工作，系統(tǒng)的程序控制部分采用UPS不間斷電源供電。
調(diào)磁系統(tǒng)采用智能三相全控整流模塊，將主電路與觸發(fā)電路集成為一體。系統(tǒng)設(shè)有電壓傳感器和電流傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊輸出電壓、電流，電壓傳感器和電流傳感器輸出通過A/D模塊讀人PLC。 PLC將整流模塊輸出電流值與給定電流值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整D/A輸出。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)工作電流閉環(huán)控制，控制精度高，確保電磁鐵的吸力穩(wěn)定，從而保證按設(shè)定方式吊運(yùn)。調(diào)磁系統(tǒng)為邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)，充磁時(shí)正組可控硅導(dǎo)通，電能正向饋人電磁鐵;退磁時(shí)PLC首先控制正組整流模塊移相至逆變狀態(tài)，將電磁鐵能量大部份回饋到電網(wǎng);PLC檢測(cè)電流值為0時(shí)，確認(rèn)正組整流模塊關(guān)斷，再觸發(fā)導(dǎo)通反組整流模塊，對(duì)電磁鐵反向去磁。系統(tǒng)取消了外接電阻器強(qiáng)制去磁的方式，充磁退磁快，退磁效果好，實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)控制。
2)電磁鐵選擇控制
PLC的輸出通過接觸器控制各電磁鐵通斷電，每個(gè)電磁鐵分3段控制，并對(duì)各電磁鐵的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)故障立即報(bào)警。由于調(diào)流模塊僅在吊運(yùn)時(shí)輸出電流，所有接觸器都可以在主電路無電時(shí)由PLC控制其通斷，接觸器觸點(diǎn)不易損壞，使用壽命長。
3)停電保磁系統(tǒng) 采用免維護(hù)蓄電池作為備用電源，由自動(dòng)充電屏對(duì)電池自動(dòng)恒充、浮充，也可通過按鈕手動(dòng)控制主充、浮充。自動(dòng)充電屏對(duì)電池欠電壓、過電壓自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)浮充、主充自動(dòng)切換，并對(duì)電池定期活化放電。自動(dòng)充電屏能自動(dòng)限制充電電流，防止電流過大損壞蓄電池，系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤主電源狀態(tài)，保證在主電源斷電時(shí)蓄電池自動(dòng)投人使用。
4)系統(tǒng)保護(hù)電路 電源進(jìn)線采用過壓自動(dòng)脫扣斷路器保護(hù)，變壓器次級(jí)采用快速熔斷器限流保護(hù)，吊運(yùn)時(shí)若斷路器脫扣或熔斷器熔斷，蓄電池自動(dòng)投人工作，確保安全吊運(yùn)，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。 PLC通過電壓傳感器和電流傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流輸出電壓、電流，并與給定值進(jìn)行比較，當(dāng)偏離限定值過大時(shí)(過壓或欠壓),PLC自動(dòng)關(guān)斷整流模塊輸出，并控制蓄電池自動(dòng)投入工作。多個(gè)吸盤聯(lián)用時(shí)，當(dāng)某個(gè)電磁鐵發(fā)生故障導(dǎo)致其電流異常上升時(shí)，斷路器自動(dòng)切斷這個(gè)電磁鐵的電源，避免連鎖反應(yīng)而影響其余電磁鐵的工作，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。整流模塊有完善的阻容保護(hù)和防雷擊防浪涌電壓沖擊的壓敏電阻保護(hù)。
合理的電磁鐵總體布局、耐高溫的線性電磁鐵、精確調(diào)磁技術(shù)以及無觸點(diǎn)電控系統(tǒng)，都是技術(shù)關(guān)鍵。
電磁鐵耗電大、自重大、價(jià)格高、維修量大及有不安全隱患等一系列缺點(diǎn)。近年來,隨著永磁材料的飛速發(fā)展,尤其自20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了磁性能優(yōu)異而又價(jià)廉的第三代稀土永磁材料——釹鐵硼以來,利用不耗電的永磁鐵制成永磁吸盤來代替電磁鐵受到普遍關(guān)注。永磁吸盤的技術(shù)關(guān)鍵是:磁路設(shè)計(jì)與選材、充、退磁方法及控制。
永磁起重技術(shù)
永磁起重技術(shù),是永磁材料應(yīng)用的新領(lǐng)域之一,也是起重技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新方向。永磁起重裝置的基本特征是:在起重作業(yè)過程中,不需要通電流,靠強(qiáng)大的永磁體的磁力把鋼鐵等鐵磁性物件吸吊起來。因此,相對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式起重而言,永磁起重的最大優(yōu)點(diǎn),是節(jié)省能源。因?yàn)椴淮嬖谝蛲ｋ姸l(fā)生事故的問題,所以永磁起重裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是安全可靠。又由于不需要防斷電裝置,因此有利于降低成本。一般而言,永磁起重裝置的體積和重量,要比同級(jí)的電磁式的裝置小而輕。
永磁起重技術(shù),要解決的基本問題有二:第一是如何選用永磁材料及其最佳方案的設(shè)計(jì)問題;第二是怎樣解決卸重問題。可以說,卸重問題更為重要,否則,起重量再大也沒有意義。我國從80年代末就開始了永磁起重技術(shù)的研究,取得了可喜的成果,
一、永磁起重裝置的類型與實(shí)例
對(duì)永磁起重裝置的基本要求是:在起重時(shí),吸頭處具有強(qiáng)大的磁場,此時(shí),磁力線通過了被吸的鋼鐵件,即被吸物是主磁路中重要組成部分;在卸重時(shí),吸頭處沒有磁場(含磁場被抵消的情形),此時(shí),被吸鋼鐵件中無磁力線通過。為達(dá)到這個(gè)基本要求,人們進(jìn)行了各種的設(shè)計(jì),研制出一系列裝置。我們可以從卸重方法的角度去分類敘述;同時(shí),我們還應(yīng)當(dāng)注意到為適應(yīng)特殊作業(yè)場合而設(shè)計(jì)的異型永磁起重裝置。
1電脈沖充退磁式永磁起重
所謂電脈沖充退磁式永磁起重,其基本原理就是,起重時(shí),永磁體被飽和充磁,使吸頭處呈現(xiàn)強(qiáng)磁場;卸重時(shí),永磁體被退磁,使吸頭處的磁場為零。這種設(shè)計(jì)思想,出現(xiàn)比較早[1]。圖1為原理示意圖。把一定匝數(shù)的線圈繞在永磁體上,當(dāng)線圈通以一定的直流電脈沖電流時(shí),永磁體被飽和充磁,此時(shí)為起重狀態(tài);當(dāng)通以一定的反向直流電脈沖電流時(shí),永磁體被退磁,為卸重狀態(tài)。為了便于充退磁和獲得較強(qiáng)的剩磁狀態(tài),應(yīng)采用低矯頑力和高剩磁的永磁材料,如柱狀晶的AlNiCo5永磁合金或與其具有相似磁性能的Fe-Cr-Co系永磁合金。但是,由于AlNiCo5和Fe-Cr-Co系永磁材料的最大磁能積比較小,所以其起重效果就不太理想。
圖1 電脈沖充退磁式永磁起重原理
2。 轉(zhuǎn)動(dòng)位移式永磁起重
所謂轉(zhuǎn)動(dòng)位移式永磁起重,就是在磁路結(jié)構(gòu)中,具有兩個(gè)磁系統(tǒng),一個(gè)為轉(zhuǎn)動(dòng)的,另一個(gè)為固定的。通過轉(zhuǎn)動(dòng)磁系統(tǒng)使磁路分別處于起重或卸重狀態(tài)。這里又有兩種情況第一,通過一個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)磁路接通,并且被起重鋼鐵件成為磁路的一部分時(shí),即為起重狀態(tài);當(dāng)含被起重鋼鐵件的磁路斷開時(shí),即為卸重狀態(tài)。第二,通過一個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng),一種狀態(tài)使磁路接通并出現(xiàn)磁場疊加的狀態(tài),此即為起重狀態(tài);另一種狀態(tài)使磁路產(chǎn)生反向磁場,原磁場被抵消,此為卸重狀態(tài)。在各個(gè)具體實(shí)例中,又各有不同之處。圖2是其中一個(gè)實(shí)例[2],是通過轉(zhuǎn)動(dòng)鑲嵌永磁體的圓餅形載體來實(shí)現(xiàn)起重和卸重的。當(dāng)鑲嵌永磁體載體轉(zhuǎn)到圖2a位置時(shí),形成了有磁力線通過被起重鋼鐵件的主磁路,此時(shí)為起重狀態(tài);當(dāng)載體轉(zhuǎn)到圖2b位置時(shí),形成了磁力線不經(jīng)過起重物的分磁路,此時(shí)為卸重狀態(tài)。當(dāng)然,載體必須通過外力來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。一般而言,當(dāng)起重量不太大時(shí),可依杠桿原理用手柄來操作;當(dāng)起重量大時(shí),就要用電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)了。
該裝置的優(yōu)點(diǎn)是:克服了磁場疊加原理裝置所要求的機(jī)加工精度高、磁體性能一致性好以及吸力對(duì)吸物表面與其磁軛工作極面間間隙特別敏感的缺點(diǎn),從而使永磁體的利用系數(shù)顯著提高。在此要提一下以下二項(xiàng)專利設(shè)計(jì),一種設(shè)計(jì)是利用磁分路原理,通過轉(zhuǎn)動(dòng)磁短路磁軛,可以使工作磁通短路,卸掉吸物。當(dāng)轉(zhuǎn)到使工作磁通接通的位置時(shí),工作磁軛上不吸有鐵屑,致使吸物被牢固吸住,作業(yè)安全可靠,造價(jià)大大降低。另一種設(shè)計(jì)利用磁場疊加原理,在磁路設(shè)計(jì)上分為上下兩個(gè)磁系,通過驅(qū)動(dòng)裝置,使上磁系相對(duì)下磁系轉(zhuǎn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)磁場加倍(吸物)、相消(卸物),工作磁軛上可完全不吸有鐵屑,致使吸物被吸牢固,作業(yè)十分安全可靠。另外，還有人研制的轉(zhuǎn)動(dòng)式永磁起重裝置,包括有殼體、傳動(dòng)裝置及可轉(zhuǎn)動(dòng)磁路可轉(zhuǎn)動(dòng)部分裝有永磁體,固定部分也裝有永磁體及磁極頭。通過轉(zhuǎn)動(dòng)磁路部分實(shí)現(xiàn)磁性的變換,使磁場疊加或抵消以解決對(duì)工件的吸重或卸重問題。
3。 平動(dòng)位移式永磁起重
平動(dòng)位移式永磁起重裝置的基本原理是:設(shè)計(jì)有2個(gè)磁系統(tǒng)(甲磁系統(tǒng)和乙磁系統(tǒng)),它們貼放在一起,并且可以相互之間平移。比如,通過甲磁系統(tǒng)的平移,可以使極頭處出現(xiàn)磁場(即起重狀態(tài))或無磁場(即卸重狀態(tài))。至于其中的具體結(jié)構(gòu),各家可能有所不同。由于平移時(shí)要克服強(qiáng)大的磁力,所以平移必須借助于外力,如用電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)就是常用的一種方法。平移式稀土永磁起重吊裝置,就很典型。該裝置中有由永磁體和磁軛組成的“上磁組”和“下磁組”。兩磁組之間有平移導(dǎo)向滑軌,框架兩端有限位傳感器,還有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、齒輪、齒條、鏈條等,其外為無磁鋼吊殼。當(dāng)平移上磁組時(shí),上下兩組磁場疊加,則為起重狀態(tài),若形成的磁路不經(jīng)過被吸重物時(shí),則為卸重狀態(tài)。具體可參看圖3。
4。 磁開關(guān)式永磁起重
永磁起重吸盤，如圖4所示,是屬于磁開關(guān)式永磁起重裝置�；驹O(shè)計(jì)思想是:系統(tǒng)做成主磁路和副磁路的耦合體。主磁路用強(qiáng)磁性的NdFe-B系合金組成,副磁路用低矯頑力高剩磁的Fe-Cr-Co系合金組成。主磁路是起重的主體,副磁路起磁開關(guān)作用,同時(shí),在起重狀態(tài)下副磁路對(duì)起重量也有貢獻(xiàn)(約占總起重量的1/3)。當(dāng)副磁路中永磁體的極性與相鄰的主磁路中永磁體的極性相同時(shí),則兩個(gè)磁路磁場相疊加,同時(shí)磁力線經(jīng)過了被起重的鋼鐵件(被起重物是磁路中的一部分)此即為起重狀態(tài);當(dāng)副磁路中永磁體的極性與相鄰的主磁路中的永磁體的極性相反時(shí)主磁路斷,副磁路通,被起重物中沒有磁力線通過,此即為卸重狀態(tài)。要保證吸頭處在卸重時(shí)為零磁場,其關(guān)鍵是要找出最佳設(shè)計(jì)參數(shù)來。副磁路(磁開關(guān))中的永磁體上要繞上一定匝數(shù)的線圈。線圈中通以一定大小的不同方向的脈沖電流,就可實(shí)現(xiàn)副磁路中永磁體的N、S極換向。即此時(shí)的永磁體的磁狀態(tài)在正飽和磁感(+Bs)和負(fù)飽和磁感(-Bs)之間變化。至于磁路結(jié)構(gòu)形式及其尺寸、永磁體的形狀及其尺寸、線圈匝數(shù)、脈沖電流等技術(shù)參數(shù),要通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)來確定,即都存在個(gè)最佳條件問題。圖4中的1和2分別為Nd-Fe-B和Fe-Cr-Co永磁體,3、4、5和6為磁軛。磁軛3和5下端就是吸頭。當(dāng)通以脈沖電流(0。1秒)時(shí),永磁體
2下端的極性(S)與相鄰的永磁體1右端的極性(N)相反,則副磁路通(1→5→2→6→3→4→1),主磁路斷,被吸物中無磁力線通過,此即為卸重狀態(tài);當(dāng)脈沖電流換向時(shí),則永磁體2下端的極性改變(N),主磁路中磁場(1→5→被吸物→3→4→1)和副磁路中的磁場(2→5→被吸物→3→6→2)同向,吸頭端(磁軛5和3的下端)的磁場疊加,即為起重狀態(tài)。副磁路的磁力對(duì)起重的貢獻(xiàn)大小與永磁體2的剩磁(Br)有關(guān),剩磁越大效果越好。整體設(shè)備是由20個(gè)相同的單元起重磁路組合而成的。它們是用無磁鋼桿被緊固在一塊大頂軛中,各單元磁路是彼此獨(dú)立的。最大起重量為3。5噸,節(jié)能率為98%以上,起重量的大小是由單元磁路的多少?zèng)Q定的。脈沖電流是由脈沖電路中的電力電容器提供的。
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這種裝置的基本特征就是,在裝置中同時(shí)設(shè)計(jì)有永磁磁路和電磁磁路。起重時(shí),靠永磁磁路產(chǎn)生的磁力去吸起重物;卸重時(shí),由電磁磁路產(chǎn)生的等值反向磁場去抵消永磁磁路產(chǎn)生的磁場。
采用在普通的起重電磁鐵中嵌裝釹鐵硼稀土永磁的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制線路,實(shí)現(xiàn)永磁體產(chǎn)生吸力吸重、線圈瞬間通電產(chǎn)生反向磁場卸重,是一種不需斷電保護(hù)裝置就可實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的起重設(shè)備。其原理如圖5所示。
另一項(xiàng)也是屬于電磁反磁場抵消式永磁裝置,所不同的是不用外接電源,而是內(nèi)裝蓄電池。利用嵌裝在鐵心中的釹鐵硼永磁體產(chǎn)生吸力吸重,利用蓄電池自動(dòng)或手動(dòng)控制裝置,瞬間向線圈通電進(jìn)行卸重,是一種具有報(bào)警、安全顯示及不需斷電保護(hù)的起重設(shè)備。
6。其它永磁起重裝置
高溫永磁起重裝置,采用高居里點(diǎn)稀土永磁體,可吸600℃左右的鋼鐵件,是利用磁場疊加原理,把磁路設(shè)計(jì)成兩個(gè)磁系,并在驅(qū)動(dòng)裝置作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)磁場加倍(吸物)、相消(卸物)。 “矩陣式永磁吸盤”,采用多磁極的平板吸盤,它將多個(gè)磁極集中在一起,充分利用了磁體在磁極附近磁場強(qiáng)度最高的特點(diǎn),應(yīng)用上述的兩塊圓吸盤組成的圓吸盤對(duì)具有產(chǎn)生無接觸式振動(dòng)源的功能,給制造大型振動(dòng)臺(tái)、振動(dòng)篩等提供了一種全新的振動(dòng)源,由矩形平板吸盤及純鐵矩陣板組成的起重吸盤,可提升厚度僅為2mm的薄鋼板。
二、設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題
1、永磁材料的選用問題
在永磁起重技術(shù)方面,需要首先考慮的,就是永磁材料的選用問題。在諸多的永磁材料中,當(dāng)然,倍受矚目的就是具有高磁性能的Nd-Fe-B系永磁合金了。但Nd-Fe-B系合金的溫度穩(wěn)定性不好,一般高于80℃時(shí),磁性便急劇惡化,所以它適合于常溫下使用。目前出現(xiàn)的可在100～250℃下使用的所謂高溫型Nd-Fe-B合金,乃是以大幅度的降低其基本磁性為代價(jià)的。Nd-Fe-B系合金的化學(xué)穩(wěn)定性也不佳,所以在使用時(shí)還得采取某些防護(hù)措施(如鍍膜等),人們雖然還從合金化角度做些改進(jìn),但依然是以犧牲磁性為代價(jià)的。
從發(fā)展永磁起重技術(shù)角度考慮,我們熱切地希望磁性優(yōu)異、居里點(diǎn)高、磁穩(wěn)定性好和價(jià)格適中的新型永磁材料能早日投入市場。
此外,對(duì)選用的永磁材料,還存在著合理使用問題。既要充分考慮材料本身的特點(diǎn),也要考慮設(shè)計(jì)方案的整體要求,還要考慮到具體的使用環(huán)境,找出最佳設(shè)計(jì)參數(shù)這些問題,都有賴于理論計(jì)算和通過磁路設(shè)計(jì)去求得合理解決。當(dāng)然,還得通過實(shí)踐去檢驗(yàn),在實(shí)踐中不斷求得完善。
2、單元永磁起重磁路及其組合體問題
電磁式起重裝置是以軟磁體為磁芯,并通過對(duì)繞在軟磁體上的線圈作通斷電操作,就可進(jìn)行大型鋼鐵件的起吊作業(yè)了。但對(duì)永磁式起重而言,情況卻根本不同。首先,從所用材料上看,永磁材料不僅在磁性上,而且在制造工藝上也同軟磁材料有很大的差異。若想制造大塊永磁體,不論是鑄造法或是粉末冶金法,以及在其后的熱處理等環(huán)節(jié)上,都有相當(dāng)?shù)碾y度�？梢�,那種期望用一塊或少數(shù)幾塊大型永磁體就能制成可吊運(yùn)大型鋼鐵件的永磁起重設(shè)備,是難以實(shí)現(xiàn)的。第二,從磁路特點(diǎn)上看,既然永磁體的尺寸有一定限度,那么就決定了永磁起重磁路的尺寸也是有限度的。此外,從減少漏磁角度考慮,永磁磁路也不宜太大,應(yīng)盡量緊湊些�？梢�,永磁起重磁路,是一種單元磁路,單元磁路的起重量當(dāng)然也是有限度的,它不能承擔(dān)起吊大型鋼鐵件的任務(wù)。
3、永磁起重中的卸重問題
所謂卸重狀態(tài),就是設(shè)法使吸頭處的磁場變?yōu)榱阒?人們?yōu)榇诉M(jìn)行了種種設(shè)計(jì)。對(duì)永磁體直接進(jìn)行充退磁的方法,雖比較簡捷,但有局限性,對(duì)高矯頑力的永磁體就不便采用。轉(zhuǎn)動(dòng)位移式的和平動(dòng)位移式的,不失為是兩種好方法。但也存在問題:第一,從磁路設(shè)計(jì)角度考慮,兩個(gè)磁系統(tǒng)之間的間隙越小越好,這樣一來場強(qiáng)也越大漏磁越小;但場強(qiáng)越大,位移阻力就越大。這是一個(gè)矛盾。第二,隨著位移次數(shù)的增加,磨損也會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來,從而也就導(dǎo)致漏磁的增大。第三,位移要有外力作用才行,通常要用電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng),這樣,起重量越大,消耗的電能也越大。電磁反磁場抵消法,既消耗電能,又添加一套電控系統(tǒng),不經(jīng)濟(jì)。
綜上所述, 起重用電磁吸盤(即電磁鐵)用于吸運(yùn)各類鋼鐵器材可省卻人工捆扎、掛裝吊鉤等繁重工作。其所產(chǎn)生的電磁吸力依賴于通電線圈的安匝數(shù),因而有耗電大、自重大、高溫壽命短、有不安全隱患、附屬設(shè)備多、價(jià)格高及維修量大等缺點(diǎn)。隨著工業(yè)與科技的不斷發(fā)展,不耗電的永磁鐵慢慢代替了電磁鐵進(jìn)行吸運(yùn)工作。然而，永磁起重技術(shù)中關(guān)鍵的卸重問題,目前還沒有圓滿解決。有關(guān)這方面的研究,依然是永磁起重技術(shù)研究中的“重頭戲”,研究者任重道遠(yuǎn)。
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