一、电永磁吸盘的工作原理、实现方案和控制方法
1．电永磁吸盘的工作原理
由图1知，主磁体1由高矫顽力的永磁材料(如钕铁硼)构成，镶嵌在极芯4与磁轭5之间，极性如图中所示；可逆
磁体2一般用中等顽力的铝镍钴材料构成，镶嵌在极芯4与磁轭5之间。当励磁线圈3受正向激励后，可逆磁体2极
性方向如图1，则主磁体和可逆磁体都有磁通从N极出发经工件6和磁轭5回到各自的s极，工件被吸合。

                    图1
1.主磁体 2.可逆磁体 3.线圈 4.极芯 5.磁轭 6.工件
 
当励磁线圈3受负向激励后，可逆磁体2极性方向如图2，则两个主磁体1的磁通由N极出发经极芯4进入可逆磁体2的s极，再由N极出来，通过磁轭5分别回到两个主磁体1的s极，工件6无磁通通过，因而退磁。

                    图2
1.主磁体 2.可逆磁体 3.线圈 4.极芯 5.磁轭 6.工件
 
在退磁过程中，励磁线圈的磁化力对于主磁体也有退磁作用，因此，这个磁化力必须保证可逆磁体的反向极化，同时，主磁体还不得退磁 。

        图3
1.主磁体   2.可逆磁体  3.线圈  4.磁轭
 
2．电永磁吸盘的实现方案
(1)主磁体与可逆磁体上下布置
如图3所示，主磁体1与可逆磁体2在磁轭4中上下布置。磁体的数量可以是单一的，也可是多个组合。此种布置在励磁与退磁时磁通方向在三维坐标中是一致的。此方案适合吸盘在高度方向不受限制，而在长宽方向受限制的场合。
(2)主磁体与可逆磁体水平布置
图4为吸盘正面剖视图，主磁体1与可逆磁体2都布置在同一水平位置，从三维空间上看，励磁时磁通为上下方向，退磁时磁通为水平方向。此方案适合长度宽大而高度受限制的吸盘。
(3)圆型吸盘
见图5，主磁体1为多个瓦形磁体环形均匀布置，可逆磁体2、线圈3、极芯4及磁轭5均为圆形。此种方案对可逆磁极有最大的励磁效率，也就是说，在同样面积、不同形状吸盘中，在同等的磁化力下，圆形吸盘励磁功率最小：
上述三种吸盘结构方案主要用于吊吸钢板，类似的，适合于安装在数控铣床加工中心、普通铣床、镗床等用作紧固板类工件的吸盘结构方案还有很多。

图4                                                   图5
1.主磁体 2.可逆磁体 3.线圈 4.磁轭      1.主磁体 2.可逆磁体 3.线圈 4.极芯 5.磁轭
 
3．电永磁吸盘的电气控制
对于电永磁吸盘励磁线圈的供电方式，常有下列几种：
(1)桥式全波整流，通电延时控制此法励磁电流(有效值)较大，通电时间较长。
(2)储能电容放电法通过储能电容一次或多次对励磁线圈放电。此法可降低从线路上输入的功率，但操作频次不能太高。
(3)可控硅控制这种控制励磁电流(有效值)较小，操作频率较高．但高次谐波对线路和其它设备的干扰是个大问题。
(4)半波脉动直流电半波脉动直流电更有利于可逆磁体的逆向极化。这样可在降低励磁电流有效值的同时，在较短时间内有较好的逆转效果。为此，除较小的吸盘外，将吸盘励磁线圈个数宜设计为偶数，如图6所示。

图6
这种控制方法使交流电源的正负半周分别对应于一对或数对励磁线圈，无论励磁还是退磁，在线圈里都流着半波直流电，而电源里仍是交流电，使控制线路变得简单、可靠、节能，并避免了对外的干扰。
 
二、吸合工件时磁力吸盘的受力分析
1．工件脱落原因分析
对于质量比较集中的整体工件，吸盘对它的吸力除取决于本身的性能外，还受工件材质、表面质量及运动平稳性的影响。因此，在设计吸盘时应考虑足够的安全系数，确保正常工作。
对于板类工件，由于它长宽与厚度之比过大，与吸盘起重能力相应质量的板件面积要比吸盘吸合面的面积大得多，吊吸过程中很易偏心，从而产生一个偏心力矩。这个偏心力矩是使板件坠落的主要原因之一。
2．对板件偏心吸舍时的受力分析
如图7所示。已知钢板长度为L1 ，宽度为b，厚度为δ，材料密度为r，工件总质量为G，其重心在a点；吸盘长度为l2，宽度为b2，单位面积吸力为f，整体吸力为F，吸盘几何中心位于C点，距a点距离为P

             图7
为了简化计算，现假定偏心只发生在长度方向。因为偏心，工件会产生偏心力矩Mp，
其方程式为：

由式(1)得知：偏心力矩与工件质量及偏心量成正比。
偏心力矩对于已吸合的吸盘有撬掀的作用，故对已吸合的吸盘是个撬掀力矩。钢板力图以g点为支点，顺时针方向向下掀动。由于整个吸盘对钢板有吸力，对g点会产生一个抗掀力矩(为了讨论简化，假定吸盘吸力是均匀分布在整个吸盘的吸合面上)，则在长度方向的抗掀力矩为：

而在宽度方向的抗掀力矩为：

同理，不难推出，圆吸盘在各方向的抗掀力矩相等。
需要指出，在上面公式推导中，都是假定吸盘吸力是均匀分布的，而实际上其吸力是不均匀的，因为吸力是磁通产生的，而磁通必须由磁极的N极出发经工件回S极，使得N、S极之间必须有空隙(吸盘至少要有一对极)，因而存在无磁区。从这样实际出发列方程会复杂一些，但其结论是一致的。
3．对吊吸钢板用吸盘的要求
(1)吸盘形状
从式(2)、(3)不难看出，抗掀力矩正比于吸盘长度和宽度，当长度l2 大于宽度b2时，则长度方向的抗掀力矩抗大于宽度方向的掀力矩。所以，对于吊吸板料的静态不坠落条件不单应满足吸盘额定吸力大于工件质量Fb> G，FH是考虑到安全系数后吸盘额定吸力，而且应满足抗掀力矩大于偏心力矩，即Mk > Mp，也就是1／2 FHl2 > GP。
为增加抗掀力矩，就必须增大吸盘的长度和宽度尺寸，或将多台吸盘组合分装于一珩架，形成组合吊具，以满足吊吸大型钢板的要求。
(2)吸盘的磁极形式
吸盘产生磁力的磁通通过板件厚度δ方向的截面。假设吸盘磁极的长度为l3，，宽度为b3，，那么从磁极N出来的磁通ψ为：
Ψ=Bl3b3
公式中：B为吸合面磁通密度。
如果不考虑漏磁，则通过工件的磁通也应为Ψ，此时工件厚度方向的磁通密度Bδ为：
Bδ=Ψ/l3δ
当工件厚度δ大于磁极宽度b3时，即δ> b3，则Bδ<B，此时吸盘的吸力可按(B／O．5) ·S公式计算，式中S为吸合面面积；但当δ< b3 时，则Bδ>B，当Bδ>2T(特斯拉)时，则磁路趋于饱和，使得流过工件的磁通Ψδ=2l3δ<Ψ，此时，吸合面的磁通密度B2会有所减小：

所以吸力会成平方关系地下降，故在设计磁极宽度时要考虑工件厚度的影响，必要时可考虑加装改变磁极宽度的极靴来解决这一问题。
 
三、结论
1．通过对各种磁力吸盘吊吸钢板的分析比较，电永磁吸盘具有节能、断电不失磁、安全可靠和吊吸单张钢板平起平落等优点，是一种较为理想的吊运装置。
2．在设计电永磁吸盘结构时，要根据钢板大小及厚薄，合理设计磁极形状及进行合理组合，使之具有足够的吸力及抗撬掀能力，使运行更为平稳、可靠、安全。