專利名稱：一種超導除鐵器磁體的放能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超導除鐵器磁體的放能裝置。
背景技術：
超導，是指某些金屬或合金在一定溫度時，電阻值變?yōu)榱愕默F象。隨著超導技術和超導材料的蓬勃發(fā)展，超導磁鐵有著廣泛的應用前景。由于超導磁鐵體積小、電流密度高、 能耗低、場強高等優(yōu)點，近年來在基礎科學研究、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運輸、國防工業(yè)等重要領域被越來越多的采用。其中，超導磁體應用在除鐵器上，可以大大提高除鐵器對鐵磁性物質的吸附力，有助于吸附那些體積更小、鐵磁性更弱的鐵磁性物質，使除鐵器的除鐵質量有了質的提高。超導磁體在除鐵器上的應用，還可以降低除鐵器能量損耗，有助于降低除鐵成本和總的生產成本。超導除鐵器在使用時面臨一個瓶頸問題，就是超導磁體在得電時產生強磁場以吸附鐵磁性物質，而在失電時要消退強磁場以便于將吸附的鐵磁性物質取下，超導除鐵器在工作時生磁和退磁是交替頻繁進行的，而且退磁時，超導磁體的線圈會產生感應電動勢，并進而產生大量熱能。由于沒有專用的退磁設備，退磁操作時會導致熱量積累，進而導致超導磁體工作不良或燒毀超導磁體的嚴重故障，不利于超導除鐵器的穩(wěn)定運行。
發(fā)明內容本實用新型要解決的技術問題是針對上述不足提供一種結構合理，退磁快速，且安全可靠的超導除鐵器磁體的放能裝置。為解決上述技術問題，本超導除鐵器磁體的放能裝置包括由電源供電的超導電磁線圈，其結構特點是超導電磁線圈的供電回路中串接有由電源供電狀態(tài)邏輯控制的控制開關，控制開關兩端并聯有放能元件，電源兩端反向并聯有退磁二極管。本結構的超導除鐵器磁體的放能裝置是通過耗能散熱結構來實現退磁快速，且安全可靠的。耗能散熱結構主要包括串接在超導電磁線圈供電回路中的控制開關，控制開關兩端并聯有放能元件，放能元件的主要作用是盡可能多地消耗退磁時超導電磁線圈產生的感應電動勢，使超導電磁線圈的感應電動勢所產生的熱量都通過放能元件放泄出去，這樣，退磁時超導電磁線圈感應電動勢的熱量就不會在超導電磁線圈上聚集，從而保證超導電磁線圈的穩(wěn)定工作狀態(tài)。控制開關的主要作用是發(fā)送退磁命令，控制開關的工作狀態(tài)由電源的運行狀態(tài)邏輯控制，也就是說，當電源向外供電時，控制開關閉合，此時，超導電磁線圈通過控制開關構成得電生磁回路，產生強磁場進行除鐵工作；當電源停止向外供電時，控制開關斷開，此時，超導電磁線圈通過退磁二極管和放能元件構成退磁回路，超導電磁線圈產生的感應電動勢通過放能元件以熱能的方式消耗，這樣，就保證了超導電磁線圈的穩(wěn)定運行。作為改進，放能元件的兩端并聯有風扇。在放能元件兩端并聯風扇，當放能元件開始發(fā)熱時，放能元件兩端的端電壓給風扇供電，這樣，放能元件發(fā)熱的同時風扇也得電轉動，加快放能元件的散熱速度，使退磁過程更加快速。作為一種實施方式，所述放能元件為導通方向與控制開關電流方向一致的放能二極管串聯支路。采用二極管串聯支路作為放能元件，單向導通性能穩(wěn)定，有助于保證本超導除鐵器磁體的放能裝置穩(wěn)定運行。作為另一種實施方式，所述放能元件為電阻。采用電阻作為放能元件，散熱效果好，有利于縮短退磁過程，提供工作效率。作為一種實現方式，所述控制開關為場效應管。采用場效應管作為控制開關，電壓控制特性好，能夠更好地跟隨電源接通狀態(tài)驅動控制開關的輸出狀態(tài)，有利于電路簡單化。作為再進一步改進，超導電磁線圈兩端并聯有與超導電磁線圈保護二極管串聯支路。在超導電磁線圈的兩端并聯保護二極管串聯支路，可以在超導電磁線圈發(fā)生失超時為電路提供散熱通道，防止超導電磁線圈被燒壞。綜上所述，采用這種結構的超導除鐵器磁體的放能裝置，結構合理，退磁快速，且安全可靠，適合在各種超導電磁鐵上使用，有助于提高退磁安全性、縮短退磁周期，操作非常方便。

結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明圖1為本實用新型的電氣原理圖；圖2為圖1控制開關的控制電路。 圖中1為電源，2為超導電磁線圈，3為控制開關，4為放能元件，5為退磁二極管， 6為風扇，7為保護二極管串聯支路，8為整流橋，9為電容，10為二極管，11為IGBT管，12為 PWM控制器，13為雙刀開關，14為供電直流源，15為輸出直流源，16為變壓器。
具體實施方式
如圖1所示，該超導除鐵器磁體的放能裝置包括電源1，電源1通過電線向超導電磁線圈2供電，還包括串接在電源1向超導電磁線圈2供電回路中的控制開關3，在本實施例中，控制開關3采用MOS場效應管，MOS場效應管的漏極與電源1正極電連接，MOS場效應管源極與超導電磁線圈2正極電連接?？刂崎_關3的漏極、源極之間并聯有放能元件4，在本實施例中，放能元件4為由三個二極管串聯構成的串聯支路，二極管串聯支路的正極與MOS場效應管的漏極電連接，二極管串聯支路的負極與MOS場效應管的源極電連接。電源1兩端并聯有退磁二極管5，退磁二極管5的正負極與電源1的極性反向設置。工作時，通過外部控制電路或手動控制使控制開關3導通，這樣，電源1向超導電磁線圈2的供電通路被接通，超導電磁線圈2產生強磁場以吸附鐵屑，保證了除鐵器的除鐵效果。需要退磁時，MOS場效應管斷開，超導電磁線圈2通過退磁二極管5和放能元件4構成退磁回路，超導電磁線圈2產生的電動勢通過放能元件4將能量通過熱能形式消耗。放能元件4兩端并聯有風扇6，放能元件4的端電壓為風扇6提供工作電源，這樣，放能元件4散熱時，風扇6即得電轉動，加快了熱量消散，有助于縮短退磁過程。超導電磁線圈2兩端并聯有保護二極管串聯支路7，保護二極管串聯支路 7由六個二極管串聯而成，二極管的極性與超導電磁線圈2的工作點電壓方向反向設置，當超導電磁線圈2發(fā)生失超現象時，超導電磁線圈2將與保護二極管串聯支路7構成失超回路，將能量通過保護二極管串聯支路7散失出去，保證了超導電磁線圈2的穩(wěn)定工作。如圖2所示，該控制電路包括與交流電源電連接的整流橋8，整流橋8將220伏交流電整流成直流電，并通過電容9濾波穩(wěn)壓。整流橋8的輸出端并聯有由變壓器16輸入端和IGBT管11串接而成的支路。變壓器16輸入端并聯有反向二極管10，主要起保護作用。 變壓器16的輸出端電連接有整流用的二極管10和保護用的二極管10，可以使輸出更穩(wěn)定。 變壓器16的輸出端還通過雙刀開關13電連接有輸出直流源15，輸出直流源15的正極輸出端與圖1中控制開關3的柵極電連接。IGBT管11的發(fā)射極和柵極之間電連接有PWM控制器12，PWM控制器12的電源輸入端與供電直流源14的兩端對應電連接。供電直流源14向 PWM控制器12的供電通路中串接有雙刀開關13的一對控制觸點，當雙刀開關13閉合時，供電直流源14即向PWM控制器12供電，PWM控制器12得電工作，控制IGBT管11按照設定頻率導通，此時變壓器16與輸出直流源15向圖1中控制開關3的柵極發(fā)送控制信號，驅動控制開關3按照控制參數工作。在本實施例中，PWM控制器12采用市場上銷售的現成產品，其結構和工作原理屬于公知技術，在此不再細述。
權利要求1.一種超導除鐵器磁體的放能裝置，包括由電源(1)供電的超導電磁線圈(2)，其特征是超導電磁線圈(2)的供電回路中串接有由電源(1)供電狀態(tài)邏輯控制的控制開關(3)， 控制開關(3 )兩端并聯有放能元件(4 )，電源(1)兩端反向并聯有退磁二極管(5 )。
2.如權利要求1所述的超導除鐵器磁體的放能裝置，其特征是放能元件(4)的兩端并聯有風扇(6)。
3.如權利要求2所述的超導除鐵器磁體的放能裝置，其特征是所述放能元件(4)為導通方向與控制開關(3 )電流方向一致的放能二極管串聯支路。
4.如權利要求2所述的超導除鐵器磁體的放能裝置，其特征是所述放能元件(4)為電阻。
5.如權利要求3或4所述的超導除鐵器磁體的放能裝置，其特征是所述控制開關(3) 為場效應管。
6.如權利要求5所述的超導除鐵器磁體的放能裝置，其特征是超導電磁線圈(2)兩端并聯有與超導電磁線圈(2 )保護二極管串聯支路(7 )。
專利摘要本實用新型公開了一種超導除鐵器磁體的放能裝置，包括由電源供電的超導電磁線圈，超導電磁線圈的供電回路中串接有由電源供電狀態(tài)邏輯控制的控制開關，控制開關兩端并聯有放能元件，電源兩端反向并聯有退磁二極管。放能元件的兩端并聯有風扇。所述放能元件為導通方向與控制開關電流方向一致的放能二極管串聯支路。所述放能元件為電阻。超導電磁線圈兩端并聯有與超導電磁線圈保護二極管串聯支路。采用這種結構的超導除鐵器磁體的放能裝置，結構合理，退磁快速，且安全可靠，適合在各種超導電磁鐵上使用，有助于提高退磁安全性、縮短退磁周期，操作非常方便。
文檔編號B03C1/00GK201975195SQ201020685550
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者周謹, 朱自安, 李培勇, 王兆連, 馬文彬 申請人:中國科學院高能物理研究所, 濰坊新力超導磁電科技有限公司