架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機器人技術(shù)和磁場學領(lǐng)域，尤其是涉及架空高壓輸電線路作業(yè)機器人 的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 架空高壓輸電線路作業(yè)機器人主要包括巡檢機器人、除冰機器人、絕緣子清掃機 器人等以及其它智能檢測和維護設備。自上世紀八十年代以來，架空高壓輸電線路作業(yè) 機器人一直是機器人技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。美國、日本、加拿大、中國等國家先后開展了 架空高壓輸電線路作業(yè)機器人的研究工作。2008年，日本的Debenest等人專為高壓多分 裂導線研制出了名為"Expliner"的巡檢機器人。2000年，加拿大魁北克水電研究院的 Montambault等人研制了名為HQLine-ROVer的遙控小車，該小車起初被用于清除電力傳 輸線地線上的積冰，逐漸發(fā)展為用于線路巡檢、維護等多用途的移動平臺。2006年至今， Montambault及Pouliot等人在HQLineROVer的基礎上研制并發(fā)展了新一代巡檢機器人， 取名"LineScout"，其技術(shù)比較先進，功能比較齊全，該機器人不僅可以巡檢線路，還可以完 成導線修補、螺栓緊固等相對簡單的線路維護作業(yè)。
[0003] 2000年以來，中國南方部分地區(qū)頻繁發(fā)生雨雪冰凍災害，導致輸電線表面結(jié)冰、重 力增大，高壓輸電線路大面積受損。而除冰工作要由人工進行，不僅工作量大、效率低，而且 十分危險。2011年哈爾濱工業(yè)大學的研發(fā)創(chuàng)新團隊研發(fā)出了高壓線除冰機器人，該機器人 采用電機驅(qū)動兩把月牙刀將高壓線上的冰擊碎。就該研發(fā)的高壓線除冰機器人是利用電機 驅(qū)動兩月牙手臂運動，對于高壓巡檢而言，機器人要盡可能做到體積小，重量輕，而電機的 增加無疑對高壓線增加了負荷。2012年湖北工業(yè)大學設計的高壓線除冰機器人是采用電機 驅(qū)動彎刀旋轉(zhuǎn)將高壓線上的結(jié)冰除去。
[0004] 電動機Motors是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈也就是定 子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合錯框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機按使 用電源不同分為直流電動機和交流電動機，而電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機，可 以是同步電機或者是異步電機，電機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步。電動機主 要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和永久磁鐵磁感線磁 場方向方向有關(guān)。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。不同種類的 電機適用于不同的領(lǐng)域，且電機的研究于應用已經(jīng)相當成熟。
[0005] 綜上所述，基于電機驅(qū)動機械臂運動的高壓線除冰機器人所固有的體形笨重等問 題，利用高壓線周圍的環(huán)形磁場使通電線圈受安培力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，避免采用磁 極式轉(zhuǎn)子復雜式結(jié)構(gòu)使通電線圈在磁極式磁場中切割磁感線做功的現(xiàn)有電機技術(shù)。本專利 技術(shù)就是在這樣的背景下展開的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明主要解決架空高壓輸電線路除冰機器人現(xiàn)有的電機驅(qū)動方式帶來的體型 笨重問題；提供了一種能徹底消除電機驅(qū)動帶來的機器人體形笨重問題的架空高壓輸電線 路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置。
[0007] 本發(fā)明還有一個目的是解決架空高壓輸電線路電機驅(qū)動式除冰機器人在桿塔之 間的除冰效率低的問題；提供了一種高效的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn) 除冰裝置。
[0008] 本發(fā)明再有一目的是打破傳統(tǒng)的磁極式的電機驅(qū)動方式帶來的結(jié)構(gòu)復雜、增加高 壓線負荷問題；提供了一種利用架空高壓輸電線周圍的環(huán)形磁場對載流線圈產(chǎn)生的磁力旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動方式的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置。
[0009] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：
[0010] -種架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置，其特征在于，包括 上機體磁芯、以及下機體磁芯，上機體磁芯和下機體磁芯閉合組成一個中間空心，外緣為多 個凸臺組成的梅花狀本體，該梅花狀本體包括一個上機體磁芯和下機體磁芯圍繞構(gòu)成磁芯 內(nèi)環(huán)和磁芯外環(huán)305 ;所述上機體磁芯和下機體磁芯機構(gòu)相同，包括若干個凸臺組成的一 個弧形體，每個凸臺包括兩個徑向邊，第一徑向邊和第二徑向邊；徑向邊上周向設有若干導 向孔；能夠通電的矩形線圈的有效長邊穿過第一徑向邊和第二徑向邊上的磁芯導向孔。 [0011] 在上述的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置，梅花狀本體內(nèi) 的空心供高壓線穿過，且磁芯內(nèi)環(huán)和磁芯外環(huán)與高壓線同軸。
[0012] 在上述的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置，第一徑向邊和 第二徑向邊延伸面經(jīng)過高壓線軸線。
[0013] 在上述的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置，矩形線圈用軟 鐵材料制成；所述矩形線圈的每一圈的有效長邊置于上機體磁芯以及下機體磁芯中，矩形 線圈的無效邊置于弱導磁材料中。
[0014] 在上述的架空高壓輸電線路除冰機器人的磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)除冰裝置，上機體磁芯以 及下機體磁芯由強導磁材料制成，強導磁材料具有聚磁作用。
[0015] 因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1.磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)力矩使機器人的除冰裝置得以旋 轉(zhuǎn)，打破了由電機驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)方法，有效的避免了由多電機帶來的機器人體型笨 重等問題；2.可提高除冰機器人在架空高壓輸電線的除冰速度；3.與現(xiàn)有的磁極式驅(qū)動原 理不同，該裝置利用高壓線周圍磁場對通電線圈產(chǎn)生安培力驅(qū)動，設計新穎；4.體積小，重 量輕，造價低廉。
【附圖說明】
[0016] 圖1為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置主視圖。
[0017] 圖2為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置后視圖。
[0018] 圖3為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝上、下機體閉合立體視圖。
[0019] 圖4為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝上、下機體打開立體視圖。
[0020] 圖5為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝下機體磁芯立體視圖。
[0021] 圖6為矩形線圈立體視圖。
[0022] 圖7為上機體磁芯的機構(gòu)尺寸圖。
[0023] 圖8為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置左視圖尺寸圖。
[0024] 圖9為磁力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置力計算示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。圖中，。
[0026] 實施例：
[0027] 參見圖1 一圖6,本發(fā)明利用高壓電流產(chǎn)生的磁場對通電導線的安培力使機器人 的除冰裝置得以旋轉(zhuǎn)；由兩個結(jié)構(gòu)相同、可以開合的、閉合后可中心對稱于高壓導線1的上 機體磁芯2以及下機體磁芯3組成，所述除冰裝置由上機體磁芯2以及下機體磁芯3和纏 繞的矩形線圈4組成。
[0028] 矩形線圈4的有效長邊401穿過上、下機體磁芯的徑向邊302、303上的磁芯導向 孔301，矩形線圈的無