CN108313154A - 一种强磁性的轮式磁吸附装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强磁性的轮式磁吸附装置。本发明由磁铁阵列和轭铁组成；所述的轭铁一端连接磁铁阵列，另外一端固定在行走机构上；所述的磁铁阵列由奇数个具有不同磁性方向的永磁单元规律排列构成；该磁铁阵列服从Halbach阵列规律。本发明有效地解决了普通磁吸附装置吸附性能差的问题，提高了磁铁的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁吸附装置，特别涉及一种强磁性的轮式磁吸附装置。
背景技术
爬壁自动化设备能够在导磁壁面上安全、高效地作业，如清洗、切割、焊接、除锈等，可被用来代替人工完成上述劳动强度高、作业风险大的作业任务。磁吸附装置是爬壁自动化设备的核心部件之一，如何提高磁吸附装置单位质量下磁铁的吸附力，是改善爬壁自动化设备性能的关键之一。
Halbach阵列是一种磁体结构，是工程上理想结构的近似，目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。该阵列是将磁铁径向式与平行式排列结合在一起，使得磁铁阵列结构整体一侧磁场强度得到增强，而另外一侧磁场强度则被减弱。Halbach阵列在工程上被广泛地应用。
现有的磁吸附装置大多只能通过增加磁铁体积来提高吸附力，这种通过增加磁铁体积来满足吸附力要求的方法带来了制造成本增加、吸附机构整体质量增加等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强磁性的轮式磁吸附装置，用以解决磁吸附装置磁铁利用率低，吸附性能差等工程问题。同时该发明保障吸附装置良好的越障性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明由磁铁阵列和轭铁组成；所述的轭铁一端连接磁铁阵列，另外一端固定在行走机构上；所述的磁铁阵列由奇数个具有不同磁性方向的永磁单元规律排列构成；该磁铁阵列服从Halbach阵列规律。
进一步说，所述的磁铁阵列由磁性方向按照设定的锐角角度变化的永磁单元组成。
进一步说，所述的磁铁阵列由磁性方向依次45度变化的永磁单元组成。
进一步说，所述的磁铁阵列选择由5个永磁体单元、9个永磁体单元或者13个永磁单元体组成。
进一步说，所述的磁铁阵列由磁性方向依次90度变化的永磁单元组合。
进一步说，所述永磁单元采用扇形结构设计，以适应于轮式结构，并保障该磁吸附装置具有良好的越障性能。
本发明的有益效果：本发明有效地解决了普通磁吸附装置吸附性能差的问题，提高了磁铁的利用率。发明所述的永磁单元采用扇形结构设计，以适应于轮式结构，并保障该磁吸附装置具有良好的越障性能。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明磁铁磁性方向示意图；
图3是本发明应用于轮式机构的示意图；
图4是本发明与普通同尺寸的磁吸附结构在不同气隙下的磁力值曲线图；
图中：1-轮系支撑杆，2-轮系安全杆，3-轮系安全杆连接件，4-侧挡板，5-轮子，6-磁吸附装置，7-轮系皮带， 9-轭铁，10-磁铁单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明由磁铁阵列和轭铁组成。所述的磁铁阵列由奇数个具有不同磁性方向的永磁单元规律排列构成，该排列服从Halbach阵列规律。所述的轭铁一端连接磁铁阵列，另外一端固定在行走机构上。
所述的磁铁阵列由磁性方向依次45度变化的永磁单元组成。该磁铁阵列包括3个半周期（由13个永磁单元体组成），而在其它实施例中可以采用不同数目的循环，例如1个半周期（由5个永磁体单元组成）或2个半周期（由9个永磁体单元组成）。
所述的磁铁阵列采用磁性方向依次90度变化的永磁单元组合，以及磁性方向按照其它锐角角度变化的永磁单元组合。
所述永磁单元采用扇形结构设计，以适应于轮式结构，并保障该磁吸附装置具有良好的越障性能。
所述的轭铁采用导磁性能良好的材料，通过约束弱磁侧的磁力线来增加磁铁组合磁力的利用率。
实施例：
结合图1和图2说明强磁性轮式磁吸附装置6的结构组成和永磁单元10的磁性方向规律。磁吸附装置6由永磁单元10阵列和轭铁9组成。所述的磁铁阵列由13个磁性方向依次45度变化的永磁单元10组成，磁性方向（即0度，45度，90度……）用箭头表示。该阵列可形成对称的磁场。所述的轭铁9一端连接磁铁阵列，另外一端固定在行走机构上。
图3是本发明应用于轮式机构的示意图。该机构由轮系支撑杆1，轮系安全杆2，轮系安全杆连接件3，侧挡板4，轮子5，磁吸附装置7，轮系皮带8组成。磁吸附装置7下部边缘呈弧状，可以和轮系皮带8完好地贴合。所述的永磁单元10采用扇形结构设计，以适应于轮式结构，并保障该磁吸附装置具有良好的越障性能。
图4中，所述的磁吸附装置与普通的同尺寸磁吸附结构在磁力仿真中进行对比，说明所述的磁吸附装置具有更高的磁铁利用率。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员可以很容易地对设计实例做出各种修改，应用于其他设计实例中。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的提示，对本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种强磁性的轮式磁吸附装置，其特征在于：该装置由磁铁阵列和轭铁组成；所述的轭铁一端连接磁铁阵列，另外一端固定在行走机构上；所述的磁铁阵列由奇数个具有不同磁性方向的永磁单元规律排列构
成；该磁铁阵列服从Halbach阵列规律。
2.根据权利要求1所述的一种强磁性的轮式磁吸附装置，其特征在于：所述的磁铁阵列由磁性方向按照设定的锐角角度变化的永磁单元组成。
3.根据权利要求2所述的一种强磁性的轮式磁吸附装置，其特征在于：所述的磁铁阵列由磁性方向依次45度变化的永磁单元组成。
4.根据权利要求3所述的一种强磁性的轮式磁吸附装置，其特征在于：所述的磁铁阵列选择由5个永磁体单元、9个永磁体单元或者13个永磁单元体组成。
5.根据权利要求1所述的一种强磁性的轮式磁吸附装置，其特征在于：所述的磁铁阵列由磁性方向依次90度变化的永磁单元组合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种强磁性的轮式磁吸附装置，其特征在于：所述永磁单元采用扇形结构设计，以适应于轮式结构，并保障该磁吸附装置具有良好的越障性能。
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