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

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.009

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磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化

磁传动专题 | 更新时间：2026-01-17

- 磁极旋转式磁力抓取器吸附性能优化
- Optimization of adsorption performance of magnetic pole rotation magnetic grippers
- 机械传动 2026年50卷第1期页码：67-76
- 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（通信作者），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：10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.009
  中图分类号： U671.4
- 收稿：2024-09-05，
  
  纸质出版：2026-01-15
- 稿件说明：
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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，2026，50（1）：67-76.

XIANG Zuquan，SHUI Jinpeng，CHEN Liuyi，et al. Optimization of adsorption performance of magnetic pole rotation magnetic grippers［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：67-76.
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，2026，50（1）：67-76. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.009.

XIANG Zuquan，SHUI Jinpeng，CHEN Liuyi，et al. Optimization of adsorption performance of magnetic pole rotation magnetic grippers［J］. Journal of Mechanical Transmission，2026，50（1）：67-76. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2026.01.009.

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，以及永磁抓取器存在磁力主动调控功能缺失等问题，提出一种磁极旋转式轻型抓取器及优化方法。

方法

基于磁通连续原理与磁场叠加效应，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. And the problem of lacking the active magnetic force regulation function is still faced by permanent magnegrippers. A lightweight magnetic pole rotation gripper with optimized methodology was developed.

Methods

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. The global optimal solution of the magnetic pole structural parameters was finally obtained.

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

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