打开文本图片集
摘 要：该文研究的电永磁吸盘是一种双面全钢电永磁吸盘，其涉及的电永磁技术领域包括磁力快速模具更换装置。该电永磁吸盘主要由电永磁吸盘本体、磁状态指示灯和气隙检测传感器等组成。在电永磁吸盘的结构中，结合实际的使用情况对多组磁极单元进行相应地排列，将气隙检测传感器装嵌到壳体中心区域，在壳体的侧面安装磁状态指示灯，形成电永磁吸盘。该文对电永磁吸盘的设计进行了相应分析，并探讨了电永磁吸盘在实际情况中的应用。
关键词：电永磁吸盘;设计;结构组合
中图分类号：TM574 文献标志码：A
0 引言
随着社会经济和科学技术的发展，在目前社会注塑等行业领域中，通常会使用机械、液压或者气动的方式对注塑模具进行相应的安装、固定以及夹紧等工作操作，将注塑模具固定在相应的注塑机的工作台背板上。但在使用这些技術和方法的时候，也存在着或多或少的问题，有的是因为结构大而具有较高的成本，有的在使用中会存在一定的安全隐患，部分还会造成精度高的注塑模具的损伤或者变形。有些企业使用传统的电永磁吸盘作为工装夹具，但其结构磁系由于稀松造成安全系数较低，或者因为结构问题使电永磁吸盘的刚性不足，不能够很好地满足相关需求。针对以上情况研究设计的双面全钢电永磁吸盘具有更加优异的结构，能够有效地解决以往技术存在的不足，对于剩磁问题的解决也表现出更佳的应用效果。
1 双面全钢电永磁吸盘设计思路以及主要原理
1.1 双面全钢电永磁吸盘设计思路
双面全钢电永磁吸盘的设计思路来自于大自然的选择，根据大自然中蜜蜂所建筑的蜂房的结构特点，充分吸收蜜蜂的蜂房构造精巧、比较适用、具有较高的刚度、结构稳定以及利用材料较少等优点，对双面全钢电永磁吸盘进行相应的设计，其中为电永磁中磁极单元组提供最大的使用空间。通过结合相应的技术背景，进行创造性的改进，在新的设计中增加了磁调平衡新技术、磁通量及磁吸力实时检测、磁性状态实时指示以及双面全钢全封装等新技术，形成了相应的双面全钢电永磁吸盘，其具有更高的安全系数、更加均匀的磁力分布以及更长的使用寿命。
1.2 双面全钢电永磁吸盘设计原理
双面全钢电永磁吸盘进行设计时，主要应用到的原理包括电磁感应原理、磁场对铁磁物质磁化及吸引原理、不同永磁材料脉冲充磁特性和双磁源磁场矢量叠加原理。双面全钢电永磁吸盘采用的是双磁能源设置，如图1所示。
固定的永磁磁源是由永磁体组成，可变极性永磁磁源是由励磁线圈和可逆永磁体组成。当把短时正向脉冲电流通入励磁线圈时，可变极性永磁磁源的方向和永磁磁源的方向相同，在电永磁吸盘的磁极处，磁场在这里叠加，双面全钢电永磁模板的工作表面凸显磁性，从而对铁磁性工件产生相应的磁吸力。相反的是，当可变极性永磁磁源的方向和固定永磁磁源的方向不同，那么磁场就会被中和为失磁磁路，双面全钢电永磁模板的工作表面就不会凸显磁性，不会对工件产生相应的磁吸力。
双面全钢电永磁吸盘能够对有效空间进行最大程度地灵活利用，能够提高单位面积的电控永磁体的有效吸力。双面全钢电永磁吸盘的设计采用了双面全钢全封装新技术，将双面全钢电永磁吸盘的核心部分完美地封装于内。对于工作面和安装面，采用整体成型的零渗透的完美封装设计，提高了双面全钢电永磁模板的使用安全性和使用寿命。双面全钢电永磁吸盘在工作时磁场分布均匀，对被吸物也具有均匀的吸力，而且不会产生额外的残余应力，在快速模具更换领域应用时，对模具的精度以及使用性能提供了更好的保证。
2 双面全钢电永磁吸盘的特征
2.1 双面全钢电永磁吸盘的结构组合
磁通量检测线圈被装置于壳体的安装环形槽对内，并且和槽底保持贴合，在安装环形槽对内，永磁体与磁通量检测线圈的上表面贴合，而可逆永磁体对中贴合于磁极装配面，并且其由励磁线圈对套装包裹，整体封装于连体容腔内。在可逆永磁体的上表面处，通磁板凸台与之紧密贴合，气隙检测传感器被装置于电永磁模板工作面，并且其高度可以进行调整，而磁状态指示灯被嵌装在电永磁模板的侧面。
2.2 双面全钢电永磁吸盘的结构特点
双面全钢电永磁吸盘的壳体和通磁板都是由整体钢板制作成全钢的结构，双面全钢电永磁模板的工作面和背面都是整体全钢密封面。在每一个磁极的底部，都有一个磁通量检测线圈包裹着，给磁通量检测线圈传递恒定的基准信号源，在经过控制解码器进行相应的解码后，能够对模具覆盖电永磁模板的磁面积以及电永磁模板对模具的实际磁吸力进行实时检测。磁状态指示灯为红绿双色指示灯，电永磁模板磁吸状态时，指示灯亮绿色，而电永磁模板在表现为失磁状态时，指示灯亮红色。
双面全钢电永磁吸盘的壳体包括连接筋和磁极，而连接筋对磁极进行包围，并将所有的磁极连接成一个无缝整体，从而组成壳体的一部分。对于电永磁对极组而言，当一对磁极在进行充退磁时，其都具有相匹配的磁通量和平衡的磁场，在退磁后，壳体的工作表面不会再有剩磁残留。
2.3 双面全钢电永磁吸盘的应用特点
双面全钢电永磁吸盘采用的是永磁材料的磁力对模具进行吸附，在其内部没有运动的部件，所以在运行的时候也不会发生机械磨损，在装卸模具的瞬间，会使用相应的电能，具有极好的节能能力，同时在电气上也可以避免因为长期使用大电流而造成烧损的现象发生。其中磁状态指示灯能够实时直观地指示电永磁模板的充磁和失磁的状态，从而有效增强了其可信性和可靠性。
3 电永磁吸盘的2种结构设计
在具有不同结构的电永磁吸盘中，具有最大单位面积吸力的是圆形结构，但是当多个圆形结构组成一个比较大的吸盘时，在各个圆形结构之间就会存在一定的间隙，如图2所示。对于圆形结构之间的缝隙中，是没有磁力存在的，这就会对吸附尺寸比较小的工件造成一定的影响，除此之外，因为圆形结构之间间隙的存在，吸盘的上表面积就无法得到充分的利用，从而吸盘的单位面积吸力也会减小。
目前情况下，在组成大的电永磁吸盘时，有2种方形的磁极结构更具有优越性，这2种结构既拥有圆形吸盘的单位面积吸力大的优点，又可以对吸盘的上表面积进行充分利用。这2种磁极结构中主磁体和可逆磁体都是采用的上下布置的方式，其选择使用的材料也相同，不同的是在磁极块的周围钕铁硼永磁体的数量不同。这2种结构如图3和图4所示。
对于电永磁吸盘中的磁路，其是永磁磁路和電磁磁路两者按照一定的方式组合而成的，在目前的情况下，对其各部分的尺寸参数没有相应的设计方法来进行计算，所以通常是根据永磁磁路的设计和经验，给与一部分的尺寸参数值，通过相应的优化算法再确定各部分合适的参数。根据具有高性能的钕铁硼永磁体的特点，可以将磁体切成扁平的形状，使其具有较大的磁极面积和较小的厚度。
4 电永磁吸盘的应用分析
电永磁吸盘作为一种夹具装夹磁性工件，在社会很多领域中都具有很好的应用前景，通常在铣床、车床以及数控车床等机床上发挥着较好的作用，并取代了其他传统的夹具，尤其是在加工制造一些具有特殊性的零件时，电永磁吸盘具有更加特殊的优势。
在现代机械产品加工制造方面，薄板类零件具有相当普遍的应用，由于薄板类零件一般都很薄，容易产生变形，在一定程度上会影响到零件的加工精度。采用电永磁吸盘进行相应的装夹工作时，在工件和吸盘相接触的底面上具有分布均匀的夹紧力，因为具有较大的接触面积，所以不会对工件造成相应的变形，而且还能够提高零件的加工精度。电永磁吸盘具有较大的单位面积吸力，其不但能够减小薄板件进行加工时的装夹变形，在一定程度上还能够提高加工的质量，与传统的夹具相比较，工作效率也较高。
5 结语
在当今社会很多领域中，电永磁吸盘作为一种夹具装夹磁性工件，得到了广泛的应用，与传统的夹具相比较，电永磁吸盘表现出更好的优势和特点，能够很好地满足机械产品在加工过程中的需求。
参考文献
[1]陈海超. 电永磁吸盘结构设计及应用研究[D].燕山大学，2013.
[2]刘彦磊，刘宏勋.基于TRIZ的电永磁吸盘改进设计[J].天津科技，2011，38（6）：62-63.
[3]郎素萍，强冬梅.电永磁吸盘及其应用的研究[J].天津成人高等学校联合学报，2004（2）：82-85.
[4]王青青，李裕迪，方燕云，等.电控永磁吸盘研究进展[J].台州学院学报，2010，32（6）：22-27.