[發(fā)明專利]一種小尺度空間管道的平面外磁場驅(qū)動裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810790580.7
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109067254A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸永華;張弛;王瑞;張翔;張佳
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京航空航天大學(xué)無錫研究院
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00;F17D5/00
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31288
• 代理人: 楊小雙

本發(fā)明公開一種小尺度空間管道的平面外磁場驅(qū)動裝置及方法，包括放置在水平面Y軸上的直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌上設(shè)有移動滑塊；由永磁材料構(gòu)成的浮子；垂直于水平面放置在Z軸上的平面磁懸浮座，平面磁懸浮座上沿X軸和Z軸方向分別對稱的設(shè)置四個電磁鐵，分別設(shè)在四個電磁鐵端部的四個位置傳感器，通過四個位置傳感器組合確定所述浮子的位置，根據(jù)所述浮子位置的變化，分別調(diào)節(jié)四個電磁鐵中的勵磁電流，保持所述浮子處于穩(wěn)定懸浮狀態(tài)；設(shè)在水平面Y軸方向上的空間管道。本發(fā)明通過電磁鐵對浮子的電磁斥力作用，實現(xiàn)浮子的穩(wěn)定懸浮及水平位置的控制，通過底座的直線進給，可以實現(xiàn)浮子在空間管道內(nèi)以不碰撞管壁的方式前行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種小尺度空間管道的平面外磁場驅(qū)動裝置及方法，用于實現(xiàn)航空燃油輸送空間管道內(nèi)部的檢測與清淤工作。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展，磁懸浮技術(shù)在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域、生命科學(xué)領(lǐng)域等得到了廣泛的應(yīng)用。在磁懸浮技術(shù)研究領(lǐng)域，單自由度磁懸浮球系統(tǒng)由于其組成相對簡單、數(shù)學(xué)模型相對明確、控制性能相對直觀、研發(fā)周期也相對較短，因此對單自由度磁懸浮球系統(tǒng)的研究一直受到重視與關(guān)注。現(xiàn)有的磁懸浮球技術(shù)比較成熟，不過只能實現(xiàn)浮子位置的一維控制。且磁場的驅(qū)動方式多以前置磁場為主。

伴隨著MEMS技術(shù)不斷取得新的成就，基于磁場驅(qū)動技術(shù)及MEMS的永磁微機器人成為了研究熱點，然而，通過亥姆霍茲線圈驅(qū)動的永磁微機器人的運動范圍受限于亥姆霍茲線圈的大小。

目前，彎管類機械零件內(nèi)部的表面質(zhì)量通常采用破壞性檢驗的方法，雖然能直接測量出彎管零件的內(nèi)部質(zhì)量，但是這種方法只能用于抽樣檢測，檢驗過的零件不能再交付使用。

航空燃油彎管用量很大，其內(nèi)部的質(zhì)量檢測是目前行業(yè)普遍無法解決的一個工件難題，而微細彎管也容易發(fā)生淤積堵塞，彎管的清淤工作難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決航空管道內(nèi)部的檢測及清淤問題，本發(fā)明提供一種小尺度空間管道的平面外磁場驅(qū)動裝置及方法，利用磁懸浮技術(shù)，實現(xiàn)基于外磁場驅(qū)動的管道空間運動，以解決上述問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種小尺度空間管道的平面外磁場驅(qū)動裝置，該平面外磁場驅(qū)動裝置包括放置在水平面Y軸上的直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌上設(shè)有移動滑塊；

由永磁材料構(gòu)成的浮子；

垂直于水平面放置在Z軸上的平面磁懸浮座，所述平面磁懸浮座上沿X軸和Z軸方向分別對稱的設(shè)置第一電磁鐵、第二電磁鐵、第三電磁鐵和第四電磁鐵，所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵、所述第三電磁鐵和所述第四電磁鐵產(chǎn)生的電磁合力與所述浮子重力保持平衡，所述平面磁懸浮座與所述移動滑塊相連；

分別設(shè)在所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵、所述第三電磁鐵和所述第四磁鐵端部設(shè)有第一位置傳感器、第二位置傳感器、第三位置傳感器和第四位置傳感器，所述第一位置傳感器、所述第二位置傳感器、所述第三位置傳感器和所述第四位置傳感器分別檢測自身與所述浮子之間的距離，通過四個位置傳感器組合確定所述浮子的位置，根據(jù)所述浮子位置的變化，分別調(diào)節(jié)所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵、所述第三電磁鐵和所述第四電磁鐵中的勵磁電流，保持所述浮子處于穩(wěn)定懸浮狀態(tài)；

設(shè)在水平面Y軸方向上的空間管道。

進一步地，所述Y軸與直線導(dǎo)軌的軸線重合，所述Z軸方向垂直水平面向上，所述X軸方向根據(jù)右手定則確定。

進一步地，所述空間管道為包含多種折彎的空間管道；所述浮子在外磁場驅(qū)動下，實現(xiàn)在所述空間管道內(nèi)以不碰撞管壁的方式前行。

進一步地，所述平面磁懸浮座與所述移動滑塊在Y軸方向的移動通過伺服電機驅(qū)動實現(xiàn)；所述浮子在X軸和Z軸方向上的位置變化通過控制所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵、所述第三電磁鐵和所述第四電磁鐵中的勵磁電流實現(xiàn)，以實現(xiàn)所述浮子在所述空間管道內(nèi)的運動。