本实用新型专利技术针对飞行平台载重量有限的情况，提出了一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，包括金属导电直管和固定处两大部分，其中固定处包括筒套、连接拐臂、限位保护套、旋转轴腕和软连接导线。导电直管通过固定处组成正多边形，构成发射线圈的整体结构。整体连接关系采用筒套嵌套软连接线连接，软连接线与金属导电直管之间采用限位保护套、旋转轴腕和连接拐臂进行固定。固定处包括两部分，一部分为电直管与筒套连接，另一部分为连接拐臂、旋转轴腕与限位保护套。本实用新型专利技术具有重量轻、易弯折、无托架支撑的特点，极大地减轻了电磁发射线圈的重量，在飞行平台额定载荷下，实现电磁发射线圈输出磁矩的最大化。
【技术实现步骤摘要】
一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置
本技术涉及航空电磁勘探
，尤其涉及一种无托架、易弯折、高硬度的航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置。
技术介绍
当前，随着我国经济的快速发展，人们对于矿产资源的需要不断增加。国内地形条件相对优良的地区，矿产资源的勘探已经基本完成。然而，我国2/3国土为山地、沙漠、水域等，地面物探方法难以实施。航空物探具有快速、经济、无需地面人员的特点，是矿产、水资源快速探测最有效的手段。为了解决此问题，对于地质条件恶劣区域的矿产资源勘探，人们逐渐的将目光转向航空电磁勘探法(AEM)。AEM又分为频率域航空电磁法(AFEM)和时间域航空电磁法(ATEM)。ATEM的实现通过飞行平台搭载产生瞬变电磁场的航空电磁发射装置，离地面一定高度进行飞行作业。航空电磁发射装置通过电磁线圈向空中及地下发射半正弦磁场(又称一次磁场)，当深层地下存在良导体时，激发其产生感应电流，感应电流将会产生感应磁场(又称二次磁场)。在半正弦电流产生期间，接收装置接收来自空中一次磁场及地下良导体产生的二次磁场，由于二次磁场表征地下良导体的特性参数及其分布情况。所以，通过分析接收装置接收的磁场数据，可以得到地下良导体的特性参数(介电常数、电导率和磁导率等)及其状态特性分布情况。为了满足矿产资源勘探深度的不断增加，需要不断加大航空电磁发射线圈的发射磁矩。然而，受限于飞行平台的载重量，电磁线圈的重量不能无限增大。所以，在确保发射电流不变的前提下，减小电磁线圈的重量不但可以提高电磁线圈所围成的面积，增大发射磁矩；而且使飞行平台的输出功率得到充分利用，提高了电磁发射装置的效率。目前，国外都采用铜材做电磁线圈，导致线圈本身发软、硬度较差、必须配有托架对线圈自身进行支撑。由于铜材本身具有密度大、质量重的特点，再加上托架重量，极大地加重了整个电磁发射装置的重量，降低了整个电磁勘探系统的效率。原因是：过重的电磁线圈使飞行平台的载重量已经接近了额定值，而电磁发射装置所消耗的功率却远小于飞行平台所能提供的额定功率，飞行平台的输出功率没有得到充分利用。因此，研发重量轻、机电一体结构的发射线圈是航空电磁勘探领域提高发射磁矩和能量效率的一个关键技术问题。
技术实现思路
针对国外航空电磁线圈装置的弊端，本技术提出了一种适用于电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，具有无托架、易弯折、轻材质、高硬度的特点。该装置的电磁线圈不仅自身起到传导电流的作用，而且具有支撑自身的作用，在相同的评价指标下，极大地减轻了电磁线圈的重量，实现了电磁线圈的机电一体化结构。为了解决电磁线圈在起升、降落和运行过程中的受力不平衡问题，提出在金属导电管之间采用软连接部件，并给出了金属导电管之间的最佳连接方式。对比国外采用的传统铜导电材质另加托架支撑的方案，在同等的性能指标下，电磁线圈的重量得到明显减轻，发射磁矩和电磁发射装备的效率得到提高。电磁线圈的最优方案应该为圆环形，但是高硬度的金属导电材质其加工成圆环形的难度过大，所以本技术采用正多边形替代圆环形的方案，如电磁线圈简易图1所示。有益效果与现有的国外技术相比，本技术的创新点包含以下5点：一、本技术采用轻材质，高硬度的金属管制作电磁线圈。金属管采用中空设计，在保障性能指标不变的前提下，极大地减小了电磁线圈的重量，并且增强了金属管的抗变形能力，同时对于载重量有限的飞行平台来说，这是一个重要的考核指标。二、针对所选线圈，在目标磁矩和飞行平台额定载重量的限制下，通过计算线圈谐振参数，选取满足设计条件下的最优线圈匝数，进而根据匝数确定连接拐臂和限位保护套设计，使得线圈能够在谐振电流和谐振电压满足功率器件限制下，达到系统最优工作效率。三、实现了机电一体化结构，电磁线圈由于采用高硬度的导电材质，其自身不仅起到了传导电流的作用，还起到了支撑自身的作用。对比国外采用的铜导电材质加托架支撑结构，本技术省略了托架结构，进一步减小了电磁线圈的重量。四、软连接结构设计，为了确保电磁线圈在起升、降落及运行过程中的受力平衡，设计了金属导电直管之间的软连接方式。金属导电管两端与筒套一端采用嵌套后使用限位钉固定的方式连接；筒套另一端与软连接导线采用嵌套后填充高粘度、高导电性金属液体膏的方式连接，增大接触面积，降低接触电阻。筒套两端采用限位保护套固定的连接拐臂进行固定，具有抗机械强度高、连接处弯折灵活、导电性好等优点。五、金属导电管连接方式设计，金属导电管之间采用间隔的连接方式，连接处采用连接拐臂与分立旋转轴腕组合的方式固定，连接拐臂一端有角度旋转轴与角度限位柱，与组合后的旋转轴腕连接，使得线圈能够以固定角度范围单向旋转，在保证线圈整体形状的同时具有易弯折的特性。该连接方式不仅减小了金属导电管的加工难度，而且使发射线圈在起升、降落及运行过程中更加平稳。附图说明图1、以12边形为例的电磁线圈简易图；图2a、金属导电直管侧面图；图2b、金属导电直管端点放大图；图3、筒套示意图；图4、三匝线圈连接拐臂立体图；图5、三匝线圈旋转轴腕立体图；图6a、三匝线圈限位保护套立体图；图6b、三匝线圈带吊装卡槽的限位保护套立体图；图7、三匝线圈固定处立体图；图8a、三匝线圈软连接整体部件正视图；图8b、三匝线圈软连接整体部件俯视图；图8c、三匝线圈软连接整体部件侧视图。其中，金属导电直管(1)，筒套(2)，凹槽(2-1)，定位孔(2-2)，连接拐臂(3)，角度旋转轴(3-1)，角度限位柱(3-2)，贯穿孔(3-3)，旋转轴腕(4)，紧固螺丝孔(4-1)，定位块(4-2)，定位槽(4-3)，限位槽(4-4)，旋转导向槽(4-5)，限位保护套(5)，角度限位孔(5-1)，吊装卡槽(5-2)，软连接导线(6)。具体实施方式一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，包括金属导电直管、筒套、连接拐臂、旋转轴腕、限位保护套和软连接导线六部分，其中筒套、连接拐臂、限位保护套、旋转轴腕和软连接导线构成固定处，所述的筒套上设有定位孔、凹槽；所述的连接拐臂上包括角度旋转轴，角度旋转轴上设有角度限位柱；所述限位保护套设有角度限位孔、吊装卡槽；所述旋转轴腕上包括紧固螺丝孔、定位块、定位槽、限位槽、旋转导向槽，定位槽与定位块贴合连接，固定处通过组合将软连接导线固定；多根金属导电直管组成正多边形构成发射线圈的整体结构，两两金属导电直管之间通过固定处相连，组成的正多边形可以是十边形、十二边形、十四边形、十六边形。实施例选用铝合金材质，60度旋转角，最优匝数为三匝进行说明，但不对本技术构成限制，材料还可以选择铜合金材质，旋转角度范围60至90度，匝数根据实际计算获得。附图4以三匝线圈为例进行说明，图中贯穿孔为梅花形，用于连接三个套筒，当线圈匝数变化时，贯穿孔做相应变化，用于配合对应数量的套筒。在满足磁矩要求时，线圈工作效率越高，表明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，其特征在于：包括多根金属导电直管(1)、筒套(2)、连接拐臂(3)、旋转轴腕(4)、限位保护套(5)和软连接导线(6)六部分，其中，所述的筒套(2)上设有凹槽(2-1)、两个定位孔(2-2)；所述的连接拐臂(3)上设有角度旋转轴(3-1)和贯穿孔(3-3)，其中，角度旋转轴(3-1)上设有角度限位柱(3-2)；所述限位保护套(5)设有角度限位孔(5-1)；所述旋转轴腕(4)分为两部分，一部分上包括紧固螺丝孔(4-1)、定位块(4-2)、限位槽(4-4)、旋转导向槽(4-5)，另一部分上包括括紧固螺丝孔(4-1)、定位槽(4-3)、限位槽(4-4)、旋转导向槽(4-5)；所述的筒套(2)、连接拐臂(3)、限位保护套(5)、旋转轴腕(4)和软连接导线(6)构成固定处，两两金属导电直管(1)之间通过固定处相连，组成正多边形构成发射线圈的整体结构；所述固定处的连接关系具体如下：软连接导线(6)两端分别与一个筒套(2)连接，一侧筒套(2)依次穿过一个限位保护套(5)、连接拐臂(3)上的贯穿孔(3-3)、另一个限位保护套(5)；与软连接导线(6)另一端连接的筒套(2)依次通过一个限位保护套(5)、旋转轴腕(4)、另一个限位保护套(5)，其中旋转轴腕(4)与连接拐臂(3)相连；所述固定处与金属导电直管(1)之间的连接关系为：筒套(2)中未与软连接导线(6)连接的一端，与金属导电直管(1)之间嵌套后，使用紧固螺丝与定位孔(2-2)定位连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种航空电磁发射线圈的机电一体化柔性软连接装置，其特征在于：包括多根金属导电直管(1)、筒套(2)、连接拐臂(3)、旋转轴腕(4)、限位保护套(5)和软连接导线(6)六部分，其中，所述的筒套(2)上设有凹槽(2-1)、两个定位孔(2-2)；所述的连接拐臂(3)上设有角度旋转轴(3-1)和贯穿孔(3-3)，其中，角度旋转轴(3-1)上设有角度限位柱(3-2)；所述限位保护套(5)设有角度限位孔(5-1)；所述旋转轴腕(4)分为两部分，一部分上包括紧固螺丝孔(4-1)、定位块(4-2)、限位槽(4-4)、旋转导向槽(4-5)，另一部分上包括括紧固螺丝孔(4-1)、定位槽(4-3)、限位槽(4-4)、旋转导向槽(4-5)；所述的筒套(2)、连接拐臂(3)、限位保护套(5)、旋转轴腕(4)和软连接导线(6)构成固定处，两两金属导电直管(1)之间通过固定处相连，组成正多边形构成发射线圈的整体结构；所述固定处的连接关系具体如下：软连接导线(6)两端分别与一个筒套(2)连接，一侧筒套(2)依次穿过一个限位保护套(5)、连接拐臂(3)上的贯穿孔(3-3)、另一个限位保护套(5)；与软连接导线(6)另一端连接的筒套(2)依次通过一个限位保护套(5)、旋转轴腕(4)、另一个限位保护套(5)，其中旋转轴腕(4)与连接拐臂(3)相连；所述固定处与金属导电直管(1)之间的连接关系为：筒套(2)中未与软连接导线(6)连接的一端，与金属导电直管(1)之间嵌套后，使用紧固螺丝与定位孔(2-2)定位连接。
2.根据权利要求1所述的一种航空电磁发射线圈的机电...
【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，崔龙飞，王旭红，姜含，申明仁，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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