基于Halbach阵列的爬壁机器人永磁吸附模块优化设计

作     者：孙天圣 刘芳华 江来 曹永鑫 陈杨 缪游 SUN Tiansheng;LIU Fanghua;JIANG Lai;CAO Yongxin;CHEN Yang;MIAO You

作者机构：江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212003 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(62002141) 

出 版 物：《机械与电子》 (Machinery & Electronics)

年 卷 期：2023年第41卷第10期

页      码：54-59页

摘      要：针对轮式永磁吸附爬壁机器人吸附效率较低的问题,设计了一种基于Halbach阵列的新型弧形永磁吸附模块,研究其吸附特性并进行优化。运用ANSYS Maxwell软件对新型吸附模块进行有限元仿真分析,研究Halbach弧形永磁体阵列在聚磁一侧的磁感线分布规律;为了减少弱磁侧的磁感线泄漏,在传统的Halbach永磁阵列基础上,在弱磁侧增加了轭铁装置;通过对弧形磁体阵列的角度、宽度、厚度及轭铁的厚度对吸附力的影响的研究,采用控制变量法并利用ANSYS Maxwell对新型弧形永磁吸附模块的关键结构尺寸进行优化,设计了永磁吸附模块的最优尺寸。结果表明,经过优化后的吸附单元的总体质量降低,但单位质量吸附力增大,磁能利用率大幅度提高,为轮式爬壁机器人的优化设计提供依据。

主 题 词：爬壁机器人 Halbach阵列 永磁吸附 ANSYS Maxwell 有限元仿真 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1001-2257.2023.10.010

馆 藏 号：203124157...