一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置

技术领域

本发明涉及纺织设备技术领域，尤其涉及一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置。

背景技术

现有的电磁引纬技术中，片梭多采用金属非磁性导体制造，片梭在交变磁场中，首先会产生感应电流，再产生磁场，然后片梭与外部电磁线圈产生磁场作用，实现片梭的驱动、制动与悬浮。但是这一过程涉及复杂的计算与控制，片梭产生的磁场强度不能直接得出，需要通过磁生电、电生磁两次转换的计算，即先计算片梭在交变磁场中产生的感应电流，计算过程涉及磁场的变化、片梭的速度，然后通过感应电流计算感应磁场，才能得到片梭产生的磁场强度大小，计算过程比较复杂，并且计算精度不高，从而使得片梭速度不可控。此外，片梭的驱动还是在轨道上进行，虽然解决了传统扭轴投射具有的冲击大、噪声大等问题，但是驱动时的摩擦仍然存在，使得片梭引纬适用范围较窄。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的片梭速度不可控、片梭引纬适用范围窄的缺陷与问题，提供一种片梭速度可控、片梭引纬适用范围广的用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭，包括梭体和杜瓦容器，所述梭体的两侧对称安装有与行波磁场相互作用实现片梭引纬运动的永磁阵列，所述梭体的内部安装有用于夹持纬线的夹纬器，所述梭体的底部与所述杜瓦容器的顶部连接，所述杜瓦容器内填充有液氮，所述杜瓦容器的底部插装有与永磁阵列轨道相互作用实现片梭悬浮的超导体，所述超导体与所述液氮相接触，所述杜瓦容器上开设有用于注入液氮和排出液氮挥发气体的通孔。

所述梭体包括梭身和梭头，所述梭身的中部沿其长度方向开设有贯穿腔，所述贯穿腔内安装有所述夹纬器，所述梭身位于所述贯穿腔的两侧对称开设有一号安装槽，所述一号安装槽内安装有所述永磁阵列，所述梭头插装在所述贯穿腔的一端，所述贯穿腔的另一端用于纬线穿过后被所述夹纬器夹持。

所述梭身包括对称设置的上梭身和下梭身，所述上梭身的下端面开设有一号贯穿槽，所述下梭身的上端面开设有二号贯穿槽，所述二号贯穿槽与所述一号贯穿槽构成所述贯穿腔，所述上梭身的两侧面与下梭身的两侧面之间的间隙构成一号安装槽。

所述上梭身的下端面上位于所述一号贯穿槽两侧的部位开设有上安装槽，所述下梭身的上端面上位于所述二号贯穿槽两侧的部位开设有下安装槽，所述下安装槽与所述上安装槽构成二号安装槽，所述二号安装槽内安装有隔磁块。

所述上梭身的上端面、所述下梭身的下端面均开设有铆钉孔，所述上梭身、所述下梭身、所述夹纬器通过所述铆钉孔相互连接。

所述上梭身的上端面、所述下梭身的下端面均开设有圆孔，所述圆孔用于插装打开所述夹纬器的锥形棒。

所述杜瓦容器包括杜瓦上盖与杜瓦容器本体，所述杜瓦容器本体的下端面开设有安装通孔，所述超导体安装在安装通孔中，所述杜瓦容器本体的侧壁上开设有所述通孔。

所述超导体为圆柱形结构，所述杜瓦上盖的下端面开设有盲孔，所述安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔，所述一号安装孔的直径大于所述二号安装孔的直径，所述超导体的一端安装在盲孔内，所述超导体的另一端安装在所述一号安装孔内。

一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭的冷却装置，所述冷却装置包括一号同步带、二号同步带和三轴移动吸盘，所述一号同步带位于二号同步带的侧上方，一号同步带与二号同步带之间设置有连接平板，所述二号同步带的中部设置有与杜瓦容器相匹配的液氮池，所述三轴移动吸盘用于将片梭放置在一号同步带上以及将片梭从二号同步带上取走。

一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭的冷却装置，所述冷却装置包括多根一号立柱、多根二号立柱、与超导体相匹配的液氮池和三轴移动吸盘，多根所述一号立柱对称分布在所述液氮池的两侧，多根所述二号立柱对称分布在所述液氮池的两侧，且所述二号立柱位于相邻两根所述一号立柱之间，所述二号立柱上下滑动连接在支撑柱上，所述一号立柱、所述二号立柱上从上到下铰接有多个用于承载片梭的三角块，所述三轴移动吸盘用于将片梭放置在三角块上以及将片梭从三角块上取走。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置中，梭体的底部与杜瓦容器的顶部连接，杜瓦容器内填充有液氮，杜瓦容器的底部插装有与永磁阵列轨道相互作用实现片梭悬浮的超导体，超导体与液氮相接触，杜瓦容器上开设有用于注入液氮和排出液氮挥发气体的通孔，将上述结构的片梭置于永磁阵列轨道的正上方，超导体经过液氮冷却后进入超导态，实现超导体的稳定悬浮，从而使得片梭始终处于悬浮状态；梭体的两侧对称安装有与行波磁场相互作用实现片梭引纬运动的永磁阵列，通过改变行波磁场的强度来改变行波磁场与片梭之间的电磁力，从而实现片梭速度的控制；同时，控制悬浮状态下片梭的速度可以实现不同织物的引纬，提高了片梭引纬的适用范围。因此，本发明不仅使得片梭速度可控，而且提高了片梭引纬的适用范围。

2、本发明一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置中，梭体包括梭身和梭头，梭身的中部沿其长度方向开设有贯穿腔，贯穿腔内安装有夹纬器，梭身位于贯穿腔的两侧对称开设有一号安装槽，一号安装槽内安装有永磁阵列，梭头插装在贯穿腔的一端，贯穿腔的另一端用于纬线穿过后被夹纬器夹持，上述结构的梭体不仅安装与拆装简便，而且使用简便；梭身包括对称设置的上梭身和下梭身，降低了片梭的制造难度；上梭身的下端面上位于一号贯穿槽两侧的部位开设有上安装槽，下梭身的上端面上位于二号贯穿槽两侧的部位开设有下安装槽，下安装槽与上安装槽构成二号安装槽，二号安装槽内安装有隔磁块，设置隔磁块以减弱磁场之间的相互影响，以使永磁阵列只受到同一侧行波磁场的影响，降低另一侧行波磁场的影响；上梭身的上端面、下梭身的下端面均开设有铆钉孔，上梭身、下梭身、夹纬器通过铆钉孔相互连接，不仅使得安装与拆卸简便，而且提高了连接可靠性；上梭身的上端面、下梭身的下端面均开设有圆孔，使用时，将锥形棒插入圆孔即可打开夹纬器。因此，本发明安装与拆卸简便、使用方便、制造难度小、可靠性高。

3、本发明一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置中，杜瓦上盖的下端面开设有盲孔，杜瓦容器本体的下端面开设有安装通孔，安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔，超导体的一端安装在盲孔内，超导体的另一端安装在一号安装孔内，上述设计使得超导体的安装与拆卸简便，且安装可靠性高；杜瓦容器本体的侧壁上开设有通孔，为杜瓦容器内部提供液氮，保证超导体处于液氮中保持超导态。因此，本发明安装与拆卸简便、安装可靠性高、使用方便。

4、本发明一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置中，一号同步带位于二号同步带的侧上方，一号同步带与二号同步带之间设置有连接平板，二号同步带的中部设置有与杜瓦容器相匹配的液氮池；使用时，三轴移动吸盘将片梭放置在一号同步带上，一号同步带带动片梭移动到二号同步带上，二号同步带带动片梭移动过程中，杜瓦容器浸泡在液氮池中补充液氮，之后，三轴移动吸盘将片梭从二号同步带上取走。因此，本发明冷却效果好、操作简便。

5、本发明一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭及其冷却装置中，多根一号立柱对称分布在液氮池的两侧，多根二号立柱对称分布在液氮池的两侧，且二号立柱位于相邻两根一号立柱之间，二号立柱上下滑动连接在支撑柱上，一号立柱、二号立柱上从上到下铰接有多个用于承载片梭的三角块；使用时，先通过三轴移动吸盘将片梭放置在二号立柱的三角块上，二号立柱带动片梭向下移动以使杜瓦容器浸泡在液氮池中补充液氮，再通过二号立柱带动片梭向上移动，以使片梭由一号立柱上的三角块承载，然后通过三轴移动吸盘将片梭从三角块上取走。因此，本发明冷却效果好、操作简便。

附图说明

图1是本发明一视角下片梭的立体结构示意图。

图2是本发明另一视角下片梭的立体结构示意图。

图3是本发明中梭身的结构示意图。

图4是本发明中上梭身与下梭身的结构示意图。

图5是本发明中片梭的内部结构示意图。

图6是本发明中杜瓦容器的结构示意图。

图7是本发明中杜瓦容器的剖视图。

图8是本发明的实施例4中的片梭与冷却装置的使用状态示意图。

图9是本发明的实施例4中的引纬轨道的结构示意图。

图10是本发明的实施例4中的片梭的使用状态示意图。

图11是本发明的实施例4中的冷却装置的结构示意图。

图12是本发明的实施例5中的片梭与冷却装置的使用状态示意图。

图13是本发明的实施例5中的冷却装置一视角下的立体结构示意图。

图14是本发明的实施例5中的冷却装置另一视角下的立体结构示意图。

图15是本发明的实施例5中的三角块的安装结构示意图。

图中：片梭1、梭体101、杜瓦容器102、永磁阵列103、夹纬器104、超导体105、通孔106、梭身107、梭头108、贯穿腔109、一号安装槽110、上梭身111、下梭身112、一号贯穿槽113、二号贯穿槽114、上安装槽115、下安装槽116、二号安装槽117、隔磁块118、铆钉孔119、圆孔120、杜瓦上盖121、杜瓦容器本体122、二号安装孔123、冷却装置2、一号同步带201、二号同步带202、三轴移动吸盘203、液氮池204、一号立柱205、二号立柱206、支撑柱207、三角块208、连接平板209、引纬轨道3、永磁阵列轨道301、电磁线圈阵列轨道302、纬线4、经线5。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图15，一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭，包括梭体101和杜瓦容器102，所述梭体101的两侧对称安装有与行波磁场相互作用实现片梭1引纬运动的永磁阵列103，所述梭体101的内部安装有用于夹持纬线4的夹纬器104，所述梭体101的底部与所述杜瓦容器102的顶部连接，所述杜瓦容器102内填充有液氮，所述杜瓦容器102的底部插装有与永磁阵列轨道301相互作用实现片梭1悬浮的超导体105，所述超导体105与所述液氮相接触，所述杜瓦容器102上开设有用于注入液氮和排出液氮挥发气体的通孔106。

所述梭体101包括梭身107和梭头108，所述梭身107的中部沿其长度方向开设有贯穿腔109，所述贯穿腔109内安装有所述夹纬器104，所述梭身107位于所述贯穿腔109的两侧对称开设有一号安装槽110，所述一号安装槽110内安装有所述永磁阵列103，所述梭头108插装在所述贯穿腔109的一端，所述贯穿腔109的另一端用于纬线4穿过后被所述夹纬器104夹持。

所述梭身107包括对称设置的上梭身111和下梭身112，所述上梭身111的下端面开设有一号贯穿槽113，所述下梭身112的上端面开设有二号贯穿槽114，所述二号贯穿槽114与所述一号贯穿槽113构成所述贯穿腔109，所述上梭身111的两侧面与下梭身112的两侧面之间的间隙构成一号安装槽110。

所述上梭身111的下端面上位于所述一号贯穿槽113两侧的部位开设有上安装槽115，所述下梭身112的上端面上位于所述二号贯穿槽114两侧的部位开设有下安装槽116，所述下安装槽116与所述上安装槽115构成二号安装槽117，所述二号安装槽117内安装有隔磁块118。

所述上梭身111的上端面、所述下梭身112的下端面均开设有铆钉孔119，所述上梭身111、所述下梭身112、所述夹纬器104通过所述铆钉孔119相互连接。

所述上梭身111的上端面、所述下梭身112的下端面均开设有圆孔120，所述圆孔120用于插装打开所述夹纬器104的锥形棒。

所述杜瓦容器102包括杜瓦上盖121与杜瓦容器本体122，所述杜瓦容器本体122的下端面开设有安装通孔，所述超导体105安装在安装通孔中，所述杜瓦容器本体122的侧壁上开设有所述通孔106。

所述超导体105为圆柱形结构，所述杜瓦上盖121的下端面开设有盲孔，所述安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔123，所述一号安装孔的直径大于所述二号安装孔123的直径，所述超导体105的一端安装在盲孔内，所述超导体105的另一端安装在所述一号安装孔内。

一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭的冷却装置，所述冷却装置2包括一号同步带201、二号同步带202和三轴移动吸盘203，所述一号同步带201位于二号同步带202的侧上方，一号同步带201与二号同步带202之间设置有连接平板209，所述二号同步带202的中部设置有与杜瓦容器102相匹配的液氮池204，所述三轴移动吸盘203用于将片梭1放置在一号同步带201上以及将片梭1从二号同步带202上取走。

一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭的冷却装置，所述冷却装置2包括多根一号立柱205、多根二号立柱206、与超导体105相匹配的液氮池204和三轴移动吸盘203，多根所述一号立柱205对称分布在所述液氮池204的两侧，多根所述二号立柱206对称分布在所述液氮池204的两侧，且所述二号立柱206位于相邻两根所述一号立柱205之间，所述二号立柱206上下滑动连接在支撑柱207上，所述一号立柱205、所述二号立柱206上从上到下铰接有多个用于承载片梭1的三角块208，所述三轴移动吸盘203用于将片梭1放置在三角块208上以及将片梭1从三角块208上取走。

本发明的原理说明如下：

本发明设计的片梭，使得引纬全过程，包括投梭、引纬、制梭，都是在悬浮过程中完成，消除了其他方案中投梭时与轨道的摩擦力，并且本发明中的片梭，两侧设置有永磁阵列，当片梭处于行波磁场中时，永磁阵列与行波磁场相互作用为片梭提供向前运动的退进力，并能在引纬即将完成时反向作用进行制动，在片梭的驱动与制动过程不需要复杂的控制，片梭受到的电磁力不需要经过复杂的转换计算，只需要根据电流计算电磁线圈产生的磁场强度大小，之后就能计算电磁与片梭上永磁之间的电磁力。

片梭的底部设计有YBCO(钇钡铜氧)超导体阵列，超导体特有的钉扎效应，使超导体在磁场环境下冷却时能够将磁通线锁在超导体内部，这一特性保证了超导体能够在永磁阵列轨道上实现垂向和侧向的稳定悬浮。超导体置于磁场中经过液氮冷却后，超导体进入超导态，其内部由于具有许多钉扎中心导致超导体内部的磁场与冷却前稍有不同，但超导体外部的磁场基本不受影响。也就是说只要超导体与永磁体之间不发生相对运动，超导体不会受到磁力的作用。如果释放超导体，在重力的影响下超导体会向永磁体方向运动，此时超导体与永磁体之间作用表现为排斥力，阻止其向永磁体方向运动，直到排斥力和重力相等，达到平衡位置，实现竖直方向的悬浮。当片梭运动出现侧向偏移时，下方超导体所处的磁场也会发生偏移，由于超导体的磁通钉扎特性，磁通线被束缚在超导体内部，阻碍磁通线的变化，宏观上变为与超导体偏移方向相反的约束力，阻碍超导体的侧向偏移，从而实现超导体的稳定悬浮。

实施例1：

参见图1、图2、图5、图6，一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭，包括梭体101和杜瓦容器102，所述梭体101的两侧对称安装有与行波磁场相互作用实现片梭1引纬运动的永磁阵列103，所述梭体101的内部安装有用于夹持纬线4的夹纬器104，所述梭体101的底部与所述杜瓦容器102的顶部连接，所述杜瓦容器102内填充有液氮，所述杜瓦容器102的底部插装有与永磁阵列轨道301相互作用实现片梭1悬浮的超导体105，所述超导体105与所述液氮相接触，所述杜瓦容器102上开设有用于注入液氮和排出液氮挥发气体的通孔106。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图5，所述梭体101包括梭身107和梭头108，所述梭身107的中部沿其长度方向开设有贯穿腔109，所述贯穿腔109内安装有所述夹纬器104，所述梭身107位于所述贯穿腔109的两侧对称开设有一号安装槽110，所述一号安装槽110内安装有所述永磁阵列103，所述梭头108插装在所述贯穿腔109的一端，所述贯穿腔109的另一端用于纬线4穿过后被所述夹纬器104夹持；所述梭身107包括对称设置的上梭身111和下梭身112，所述上梭身111的下端面开设有一号贯穿槽113，所述下梭身112的上端面开设有二号贯穿槽114，所述二号贯穿槽114与所述一号贯穿槽113构成所述贯穿腔109，所述上梭身111的两侧面与下梭身112的两侧面之间的间隙构成一号安装槽110；所述上梭身111的下端面上位于所述一号贯穿槽113两侧的部位开设有上安装槽115，所述下梭身112的上端面上位于所述二号贯穿槽114两侧的部位开设有下安装槽116，所述下安装槽116与所述上安装槽115构成二号安装槽117，所述二号安装槽117内安装有隔磁块118；所述上梭身111的上端面、所述下梭身112的下端面均开设有铆钉孔119，所述上梭身111、所述下梭身112、所述夹纬器104通过所述铆钉孔119相互连接；所述上梭身111的上端面、所述下梭身112的下端面均开设有圆孔120，所述圆孔120用于插装打开所述夹纬器104的锥形棒。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1、图2、图6、图7，所述杜瓦容器102包括杜瓦上盖121与杜瓦容器本体122，所述杜瓦容器本体122的下端面开设有安装通孔，所述超导体105安装在安装通孔中，所述杜瓦容器本体122的侧壁上开设有所述通孔106；所述超导体105为圆柱形结构，所述杜瓦上盖121的下端面开设有盲孔，所述安装通孔包括相连通的一号安装孔与二号安装孔123，所述一号安装孔的直径大于所述二号安装孔123的直径，所述超导体105的一端安装在盲孔内，所述超导体105的另一端安装在所述一号安装孔内。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图8至图11，一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭的冷却装置，所述冷却装置2包括一号同步带201、二号同步带202和三轴移动吸盘203，所述一号同步带201位于二号同步带202的侧上方，一号同步带201与二号同步带202之间设置有连接平板209，所述二号同步带202的中部设置有与杜瓦容器102相匹配的液氮池204，所述三轴移动吸盘203用于将片梭1放置在一号同步带201上以及将片梭1从二号同步带202上取走。

引纬轨道3包括永磁阵列轨道301和电磁线圈阵列轨道302，电磁线圈阵列轨道上的线圈每三个一组，通入三相交流电流，每组中每个线圈通入相位相差120度的交流电流，每个线圈产生相应磁场，磁场之间相会叠加产生行波磁场，行波磁场与片梭上的永磁阵列相互作用提供片梭运动的驱动力，行波磁场的方向根据片梭的位置反馈到电流相位进行控制，每当片梭向前运动一个磁极的距离，就需要改变行波磁场的方向，随着交流电流的变化，行波磁场水平移动，即轨道上磁极发生改变，从而不断牵引片梭加速前进。控制线圈电流的大小就可以改变行波磁场强度大小，从而改变与片梭之间的电磁力实现片梭速度的控制。

同步带采用上下交错，相当于片梭从液氮池上方进入液氮池，能够通过该方法实现输送的同时超导体进行液氮浸泡，并且由于液氮池高于超导体部分，当输送至液氮池尽头时，液氮池也能对片梭进行限位，片梭停止在一个固定位置，等待三轴移动吸盘吸取片梭，转移至永磁阵列轨道301上方进行下一次引纬。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图12至图15，一种用于磁悬浮引纬的超导永磁片梭的冷却装置，所述冷却装置2包括多根一号立柱205、多根二号立柱206、与超导体105相匹配的液氮池204和三轴移动吸盘203，多根所述一号立柱205对称分布在所述液氮池204的两侧，多根所述二号立柱206对称分布在所述液氮池204的两侧，且所述二号立柱206位于相邻两根所述一号立柱205之间，所述二号立柱206上下滑动连接在支撑柱207上，所述一号立柱205、所述二号立柱206上从上到下铰接有多个用于承载片梭1的三角块208，所述三轴移动吸盘203用于将片梭1放置在三角块208上以及将片梭1从三角块208上取走。

三角块安装在立柱表面，通过旋转轴固定在立柱上，三角块保持向外凸，受力后可绕旋转轴转入立柱内部，力消失后会被弹出。三角块用于承载一系列片梭，通过立柱的上下移动不断把片梭向上提升，最上方的片梭被三轴移动吸盘取走后将次上方片梭提升到最上方等待取走。片梭放置到三角块上，立柱先向下移动一段距离，使片梭下方装有超导体的杜瓦容器浸入液氮池内，杜瓦容器内装有可吸附液氮的材料，吸收足够的液氮保证超导体冷却到所需温度后，立柱再向上移动，片梭则被提升至指定位置，此时，所有片梭都向上提升。