CN111917274B - 一种电磁致动软体胸鳍驱动装置 - Google Patents

一种电磁致动软体胸鳍驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111917274B
CN111917274B CN202010608995.5A CN202010608995A CN111917274B CN 111917274 B CN111917274 B CN 111917274B CN 202010608995 A CN202010608995 A CN 202010608995A CN 111917274 B CN111917274 B CN 111917274B
Authority
CN
China
Prior art keywords
soft
pectoral fin
layer
cavity
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010608995.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111917274A (zh
Inventor
蔡月日
谢宗骐
陈令坤
毕树生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202010608995.5A priority Critical patent/CN111917274B/zh
Publication of CN111917274A publication Critical patent/CN111917274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111917274B publication Critical patent/CN111917274B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
    • H02K44/02—Electrodynamic pumps
    • H02K44/06—Induction pumps

Abstract

本发明公开一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，具有双层串联结构，上层电极安装于上层，下层电极安装于下层一侧；上下层连接导体安装于上层电极和下层电极对侧；上下层连接导管连通上下层；软体胸鳍由软体胸鳍上下连接导管与上下层相连；构成一个闭式液压驱动系统。永磁体组件安装装置的顶面与底面；电源组件用导线与上层电极和下层电极相连。由此利用通电液态金属在永磁体组件产生的磁场中所受到的洛伦兹力产生驱动效果；本发明只需改变内部液态金属的流动方向和压强大小就可以控制软体胸鳍实现不同方向和不同幅度的变形。

Description

一种电磁致动软体胸鳍驱动装置
技术领域
本发明属于电磁致动技术领域，涉及一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，具体来说，是一种能够无声大压强输出，具有双层串联结构和闭式液压系统的电磁致动软体胸鳍驱动装置。
技术背景
电磁致动驱动装置是利用电磁力实现驱动效果的特殊装置。常见的电磁致动驱动装置多利用对液态金属加压实现驱动效果，常用于冶金、设备散热、软体机器人传感及驱动领域。现有的电磁致动驱动装置通常采用单层结构，液态金属在磁场区域内只经过一次加速。在针对软体胸鳍的驱动应用中，通常对驱动装置的体积大小有所限制，同时需要尽可能减小噪声。因此，人们希望提供一种在相同的体积内获得更大的电磁驱动力且控制方便的无噪声的电磁致动软体胸鳍驱动装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，以实现对软体胸鳍的无声、大驱动力闭环驱动。
本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，具有双层串联结构，上层腔室内安装有上层电极，下层腔室内安装有下层电极。上层电极与下层电极间上层腔室与下层腔室内部为液态金属流通的空腔；上层电极与下层电极间通过上下层连接导体以及上下层腔室内的液态金属导通；。上层腔室与下层腔室内部为液态金属流通的空腔。上层腔室与下层腔室分别通过导管连接软体胸鳍内部上下腔室，且上层腔室与下层腔室间通过导管连通。双层串联结构上下位置分别安装有北磁极与南磁极。
本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，包含正向驱动与反向驱动两个过程，实现软体胸鳍的运动幅度和运动方向调节：
正向驱动时，在洛伦兹力的作用下，液态金属具有从上层电极流入，经上下层连接导体后从下层电极流出的电流，使软体胸鳍的下腔室内的液态金属流动路径为：软体胸鳍的下腔室-软体胸鳍下方导管-下层腔室-上下层连接导管-上层腔室-软体胸鳍上方导管-软体胸鳍上腔室，软体胸鳍在压强差的作用下向下拍动。
逆向驱动时，在洛伦兹力的作用下，液态金属具有从下层电极流入，经上下层连接导体后从上层电极流出的电流，使软体胸鳍的上腔室内的液态金属流动路径为：软体胸鳍的上腔室-软体胸鳍上方导管-上层腔室-上下层连接导管-下层腔室-软体胸鳍下方导管-软体胸鳍的下腔室，软体胸鳍在压强差的作用下向上拍动。
本发明的优点在于：
1、本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，因电绝缘驱动腔体的上下双层独特设计，在和普通单层液态金属电磁驱动装置相同的体积内，实现了液态金属在电磁驱动作用下的两次加速，提高了电磁致动装置所产生的电磁驱动力。
2、本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，采用电磁驱动装置驱动软体胸鳍，与传统的齿轮泵驱动相比，极大的减小了噪声，扩展了应用前景。
3、本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，采用独特的闭式液压系统，仅需要控制电源组件即可完成对软体胸鳍变形大小和方向的控制，方便简单。
4、本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，电绝缘驱动腔体采用绝缘材料3D打印工艺制作，设计加工方便，安全可靠。
5、本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置，上下层电极、上下层连接导体和上下层连接管与电绝缘驱动腔体的配合连接方式保证了整个电磁软体胸鳍驱动装置的密封性能。
附图说明
图1是本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置的结构示意图。
图2是本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置的结构中电绝缘驱动腔室的左视图。
图中：
1-电绝缘驱动腔体 2-上层电极 3-下层电极
4-上下层连接导体 5-上下层连接导管 6-软体胸鳍上侧连接导管
7-软体胸鳍下侧连接导管 8-软体胸鳍 9-上磁极
10-下磁极 101-隔层 102-上层腔室
103-下层腔室 104-上层腔室入口 105-上层腔室出口
106-下层腔室入口 107-下层腔室出口 401-上层导体
402-下层导体 403-连接导体
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置包括电绝缘驱动腔体1、上层电极2、下层电极3、上下层连接导体4、上下层连接导管5、软体胸鳍上侧连接导管6、软体胸鳍下侧连接导管7、软体胸鳍8、上磁极9、下磁极10与电源，如图1所示。
所述电绝缘驱动腔体1采用绝缘材料制成，如尼龙材料，使用3D打印工艺进行加工为矩形截面盒体结构，中部具有隔层101，将电绝缘驱动腔体1分隔为上层腔室102与下层腔室103，上层腔室102与下层腔室103内部为液态金属流通的空间，盛装有液态金属，如：镓铟锡合金等。电绝缘驱动腔体1前侧壁上下位置开设有上层插槽与下层插槽，上层电极2与下层电极3前部分别通过上层插槽与下层插槽插入上层腔室102与下层腔室103内，与电绝缘驱动腔体1的内部间采用过渡配合；上层电极2与下层电极3后段通过周向台肩与电绝缘驱动腔体1前侧壁间由螺钉固定。电绝缘驱动腔体1后侧壁上下位置开设有上层插槽与下层插槽，用来插接上下层连接导体4。
所述上下层连接导体4由导电金属制成，具有上层导体401与下层导体402以及连接上层导体401与下层导体402的连接导体403，整体截面为U形。上层导体401与下层导体402分别通过电绝缘驱动腔体1后侧壁的上层插槽与下层插槽插入上层腔室102与下层腔室103内，与电绝缘驱动腔体1的内部间采用过渡配合；上下层连接导体4后端周向台肩与电绝缘驱动腔体1后侧壁间由螺钉固定。
上述上层电极2、下层电极3和上下层连接导体4均采用紫铜。上层电极2、下层电极3和上下层连接导体4均采用紫铜插入电绝缘驱动腔体3后，与电绝缘驱动腔体3贴合的端面处，均使用硅橡胶进行粘接密封，保证了整个液态金属电磁驱动装置的密封可靠性。
上述电绝缘驱动腔体1左侧壁上下位置分别设计有上层腔室入口104和下层腔室出口107。U形结构的上下层连接导管5两端分别固定于上层腔室入口104和下层腔室出口107内，与上层腔室101和下层腔室102连通。电绝缘驱动腔体1右侧壁上下位置分别设计有上层腔室出口105和下层腔室入口106，如图2所示；软体胸鳍上侧连接导管6出口端固定于上层腔室入口104处，与上层腔室31内部连通。软体胸鳍上侧连接导管6的入口端，固定于软体胸鳍8根部端面上方开设的入口处，与软体胸鳍8内部设计的上胸鳍腔室连通。软体胸鳍下侧连接导管7的入口端固定于下层腔室出口107处，与下层腔室31内部连通；软体胸鳍下侧连接导管7的出口端固定于软体胸鳍8根部端面处下方开设的出口处，与软体胸鳍8内部设计的下胸鳍腔室连通。
所述北磁极9安装于电绝缘驱动腔体3的顶面，南磁极10安装于电绝缘驱动腔体3的底面，使电绝缘驱动腔体3内具有由北磁极9和南磁极10所产生的从上至下的磁场。
所述电源两级分别通过导线引出，使导线水平插入上层电极2与下层电极3上水平方向设计的安装孔内，随后通过螺钉拧入上层电极2与下层电极3上垂直方向设计的螺纹孔内，通过拧紧螺钉将导线压紧，实现电源与上层电极2与下层电极3间的连接，由电源调整流经电绝缘驱动腔体内的电流大小和方向，进而控制电绝缘驱动腔体内的液态金属的流动方向及压强大小，能够方便的调节软体胸鳍的变形方向和变形幅度。
本发明电磁致动软体胸鳍驱动装置运行的整个过程中，包含正向驱动与反向驱动两个过程，实现软体胸鳍8的运动幅度和运动方向调节，具体如下：
正向驱动时，电绝缘驱动腔体1内的液态金属中具有从上层电极2流入，流经上下层连接导体4后从下层电极3流出的电流。在洛伦兹力的作用下，由此使软体胸鳍8的下胸鳍腔室内的液态金属依次经软体胸鳍8下方出口-软体胸鳍下侧连接导管7-下层腔室入口106流入下层腔室103，随后依次经下层腔室出口107-上下层连接导管5-上层腔室入口104流入上层腔室102，最终经上层腔室出口105-软体胸鳍上侧连接导管6-软体胸鳍8上方的出口流入软体胸鳍8的上胸鳍腔室内。由于软体胸鳍8的体积扩大能力有限，产生了驱动压强，在压强差的作用下向下拍动。
逆向驱动时，电绝缘驱动腔体1内的液态金属中具有从下层电极3流入，流经上下层连接导体4后从上层电极2流出的电流。在洛伦兹力的作用下，由此使软体胸鳍8的上胸鳍腔室内的液态金属依次经软体胸鳍8上方出口-软体胸鳍上侧连接导管6-上层腔室入口104流入上层腔室102，随后依次经上层腔室出口105-上下层连接导管5-下层腔室入口106流入下层腔室103，最终经下层腔室出口107-软体胸鳍下侧连接导管7-软体胸鳍8下方的出口流入软体胸鳍8的下胸鳍腔室内。由此，软体胸鳍8在压强差的作用下向上拍动。
在上述整个驱动过程中，液态金属分别在上层腔室102和下层腔室103中受到两次电磁驱动作用力，从而与单层电磁驱动装置相比，在相同的体积下，电磁感应强度，电流大小的作用下产生更强的电磁驱动力，有效地节省了空间；且在需要改变驱动方向和幅度时只需要调整电流的方向和大小即可。
在本公开的电磁致动软体胸鳍驱动装置中，所驱动的液态金属被限制在驱动系统当中往复流动，需要改变软体胸鳍5的运动幅度和运动方向时，只需要通过电源来调整流经电绝缘驱动腔体3内的电流大小和方向即可，十分简单方便。与此同时，由于整个电磁致动软体胸鳍驱动装置中不含有机械传动构件，因此在驱动过程中不产生噪音，整个电磁致动软体胸鳍驱动系统具有极佳的隐蔽性。与传统的齿轮泵机械驱动方式相比，具有明显的优势和更广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，其特征在于：包括电绝缘驱动腔体，所述 电绝缘驱动 腔体具有双层串联结构，上层腔室内安装有上层电极，下层腔室内安装有下层电极；上层腔室与下层腔室内部为液态金属流通的空腔；上层电极与下层电极间通过上下层连接导体以及上下层腔室内的液态金属导通；上层腔室与下层腔室分别通过导管连接软体胸鳍内部上下腔室，且上层腔室与下层腔室间通过导管连通；双层串联结构上下位置分别安装有北磁极与南磁极。
2.如权利要求1所述一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，其特征在于：上层电极与下层电极前部分别通过上层插槽与下层插槽插入上层腔室与下层腔室内；上下层连接导体的上层导体与下层导体分别通过上层插槽与下层插槽插入上层腔室与下层腔室内。
3.如权利要求2所述一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，其特征在于：所述电绝缘驱动腔体采用尼龙材料，使用3D打印工艺进行加工。
4.如权利要求1所述一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，其特征在于：液态金属采用镓铟锡合金。
5.如权利要求1所述一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，其特征在于：上层电极、下层电极和上下层连接导体均采用紫铜。
6.如权利要求1所述一种电磁致动软体胸鳍驱动装置，其特征在于：包含正向驱动与反向驱动两个过程，实现软体胸鳍的运动幅度和运动方向调节：
正向驱动时，液态金属具有从上层电极流入，经上下层连接导体后从下层电极流出的电流，在洛伦兹力的作用下，使软体胸鳍的下腔室内的液态金属流动路径为：软体胸鳍的下腔室-软体胸鳍下方导管-下层腔室-上下层连接导管-上层腔室-软体胸鳍上方导管-软体胸鳍上腔室，软体胸鳍在压强差的作用下向下拍动；
逆向驱动时，在洛伦兹力的作用下，液态金属具有从下层电极流入，经上下层连接导体后从上层电极流出的电流，在洛伦兹力的作用下，使软体胸鳍的上腔室内的液态金属流动路径为：软体胸鳍的上腔室-软体胸鳍上方导管-上层腔室-上下层连接导管-下层腔室-软体胸鳍下方导管-软体胸鳍的下腔室，软体胸鳍在压强差的作用下向上拍动。
CN202010608995.5A 2020-06-29 2020-06-29 一种电磁致动软体胸鳍驱动装置 Active CN111917274B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010608995.5A CN111917274B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种电磁致动软体胸鳍驱动装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010608995.5A CN111917274B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种电磁致动软体胸鳍驱动装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111917274A CN111917274A (zh) 2020-11-10
CN111917274B true CN111917274B (zh) 2022-04-15

Family

ID=73226234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010608995.5A Active CN111917274B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种电磁致动软体胸鳍驱动装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111917274B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103166420A (zh) * 2013-02-01 2013-06-19 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液态金属磁力驱动装置
CN103935494A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 哈尔滨工程大学 一种组合结构电致动材料律动式驱动的水下推进器
CN204045698U (zh) * 2014-07-31 2014-12-24 延锋伟世通电子科技（上海）有限公司 汽车锂电池系统低温启动辅助装置
CN205017197U (zh) * 2015-10-16 2016-02-03 北京依米康科技发展有限公司 一种新型液态金属电磁泵
CN108825311A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 中国航空发动机研究院 具有液态金属主动冷却的航空发动机高压涡轮导叶

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060045755A1 (en) * 2004-08-24 2006-03-02 Dell Products L.P. Information handling system including AC electromagnetic pump cooling apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103166420A (zh) * 2013-02-01 2013-06-19 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液态金属磁力驱动装置
CN103935494A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 哈尔滨工程大学 一种组合结构电致动材料律动式驱动的水下推进器
CN204045698U (zh) * 2014-07-31 2014-12-24 延锋伟世通电子科技（上海）有限公司 汽车锂电池系统低温启动辅助装置
CN205017197U (zh) * 2015-10-16 2016-02-03 北京依米康科技发展有限公司 一种新型液态金属电磁泵
CN108825311A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 中国航空发动机研究院 具有液态金属主动冷却的航空发动机高压涡轮导叶

Also Published As

Publication number Publication date
CN111917274A (zh) 2020-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4541787A (en) Electromagnetic reciprocating pump and motor means
JP2017517859A (ja) 電磁機械用電子中空導体
CN103166420B (zh) 一种液态金属磁力驱动装置
CN111917274B (zh) 一种电磁致动软体胸鳍驱动装置
RU2009129580A (ru) Установка насосная плунжерная погружная и ее линейный электродвигатель
CN103590998A (zh) 一种基于永磁同步电动机的轴向柱塞液压电机泵
CN103441611A (zh) 一种带转速反馈的永磁轴向柱塞式电液泵
WO2018070281A1 (ja) リニア圧縮機及びこれを搭載した機器
CN101741218A (zh) 一种用于驱动导电流体的电磁泵及其制作方法
US20170284177A1 (en) Linear permanent magnet motor driven downhole plunger pumping unit
CN107370335B (zh) 一种旋转式磁流体发电机
US20140008038A1 (en) Thermal transferring method and structural device utilizing thermal energy body performing vibration displacement (relative) to fluid
WO2022206790A1 (zh) 电子油泵
CN206743087U (zh) 一种用于微通道的嵌入式液态金属电磁泵
CN202872577U (zh) 一种驱动电机冷却结构
CN105141280B (zh) Lc滤波系统、lc滤波电路、电子电路、设备
CN207425701U (zh) 自动化负荷开关及其控制系统
CN204126832U (zh) 一种直流电磁脉冲泵
CN108174574B (zh) 一种导电液体主动冷却方法及装置
CN209747260U (zh) 一种陶瓷水冷电阻器
CN202978792U (zh) 一种无刷直流电机的控制器
CN216715242U (zh) 一种利用磁致伸缩直驱控制比例流量阀
CN2695676Y (zh) 一种电磁驱动装置
CN105840451B (zh) 一种使用电磁铁驱动的节能型水泵
CN212615203U (zh) 永电磁结合增强型交流电磁泵

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant