磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化

向祖权; 水金朋; 陈柳屹; 王玮琦; 宋利飞

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磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化

更新时间：2025-03-24

- 磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化
- Optimization of adsorption performance of magnetic pole rotating magnetic gripper
- 机械传动 2025年页码：1-10
- 作者机构：
  
  1.高性能舰船技术教育部重点实验室，武汉 430000
  2.武汉理工大学船海与能源动力工程学院，武汉 430000
- 作者简介：
  
  向祖权，男，1973年生，湖南绥宁人，博士，教授；主要研究方向为舰船信息化现场监控技术与条件保障；zuquan_xiang@163.com。
  宋利飞，男，1989年生，湖北武汉人，博士，副教授；主要研究方向为智能制造、船舶先进制造技术；songlifei@whut.edu.cn。
- 基金信息：
- DOI：
  中图分类号： U671.4
- 收稿日期：2024-09-06，
  
  修回日期：2024-12-05，
  
  网络出版日期：2025-03-24，
- 稿件说明：
移动端阅览
向祖权，水金朋，陈柳屹，等.磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-10.

XIANG Zuquan，SHUI Jinpeng，CHENG Liuyi，et al.Optimization of adsorption performance of magnetic pole rotating magnetic gripper［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-10.
向祖权，水金朋，陈柳屹，等.磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-10. DOI：

XIANG Zuquan，SHUI Jinpeng，CHENG Liuyi，et al.Optimization of adsorption performance of magnetic pole rotating magnetic gripper［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-10. DOI：

摘要

目的

针对传统电磁抓取器存在的断电失磁风险与高能耗问题，永磁抓取器虽通过非接触传力、零待机能耗及环境友好性有效地改善上述缺陷，但仍存在磁力主动调控功能缺失的问题，导致动态作业场景下抓取灵活性受限。

方法

基于磁通连续原理与磁场叠加效应，提出了一种磁极旋转式轻型抓取器及优化方法，通过协同调控磁极旋转角、几何尺寸与提离间隙，构建了"理论分析-数值仿真-试验验证"的寻优策略，最终获取磁极结构参数的全局最优解。

结果

仿真和试验结果表明，设计的磁力抓取器在一定单位质量下的磁吸附性能均优于现有模型，具有结构紧凑、控制简单、近似线性控制的特点，应用场景广泛。

Abstract

Objective

The risks of losing magnetism upon power-off and high energy consumption are suffered by traditional electromagnetic grippers. Although the above-mentioned drawbacks are effectively improved by permanent magnet grippers through non-contact force transmission

zero standby energy consumption

and environmental friendliness

the problem of lacking the active magnetic force regulation function is still faced by them. As a result

the flexibility in grasping during dynamic operation scenarios is limited.

Methods

A lightweight magnetic pole rotation gripper with optimized methodology was developed based on the magnetic flux continuity principle and magnetic field superposition effect. The optimal design strategy integrating theoretical analysis

numerical simulation

and test verification was established through coordinated regulation of three key parameters: magnetic pole rotation angle

geometric dimensions

and air gap distance.

Results

Both simulation and test results demonstrate that the optimized gripper achieves superior magnetic adhesion performance per unit mass compared to existing models. The proposed device exhibits distinctive advantages including compact structure

simplified control mechanism

and quasi-linear control characteristics

showing broad application potential in material handling operations.

关键词

Keywords

references

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