CN100346557C - 一种利用非磁性运动导体驱动磁体旋转的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用非磁性运动导体驱动磁体旋转的装置，该装置包括固定座，固定座上设有一非磁性运动导体，非磁性运动导体附近放置磁体，磁体上装有转动轴，转轴固定于固定座的支架上。这种利用运动导体感应磁场与磁体磁场相互作用驱动磁体旋转的装置中，磁体与运动导体无接触，可用来开发新型的驱动装置、传感器以及用作永磁体与非磁性运动导体相互作用原理的演示仪器。也可广泛应用在血管内纳米机器人的体外驱动、永久性体内心脏起搏器体外充电，自行车或其它机动车非接触型轮式驱动发电机等需要非接触驱动的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用非磁性运动导体驱动磁体旋转的装置及方法。
背景技术
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电与磁相互联系和转化的本质特征。它的发现促进了电磁技术的飞速发展和社会的显著进步。基于电磁感应定律，人们发明了由电驱动的电动机和由机械驱动的发电机，成为了现代各行业的重要动力来源。但有另一类重要的运动形式——运动的非磁性导体以非接触方式驱动永磁体或电磁体绕自身对称轴的旋转运动，由于过去人类对于电磁感应相互作用认识的局限性而未得以发展和利用。这类驱动技术的发明将在各类高科技领域得到广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用非磁性运动导体驱动磁体旋转运动的装置。
本发明的另一目的的是提供一种利用非磁性运动导体驱动磁体旋转运动的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
包括一固定座，固定座上设有一非磁性运动导体及其驱动装置，非磁性运动导体附近设有磁体，磁体自身的对称轴位置上装有转轴，转轴固定于固定座上，非磁性运动导体相对于磁体运动时，运动导体与磁体磁场相互作用引起感生电流产生感应磁场，该感应磁场与永磁体磁场相互作用，使磁体在受到与非磁性导体运动方向一致的拖拽力的同时，还受到一个转轴平行于运动导体且与导体运动方向垂直的转动力矩的作用，在该力矩的作用下，磁体产生旋转运动。
本发明的工作原理是：当非磁性运动导体相对于磁体运动时，由于运动导体与磁体磁场相互作用引起感生电流产生感应磁场，该感应磁场与永磁体磁场相互作用，使磁体在受到与非磁性导体运动方向一致的拖拽力的同时，还受到一个转轴平行于运动导体且与导体运动方向垂直的转动力矩的作用，在该力矩的作用下，磁体产生旋转运动。
本发明的有益效果：1)结构简单；2)两运动体间没有机械接触，可广泛应用于需要非接触驱动的场合，磁体的转动方向和速度可通过运动导体运动方向、运动速度及运动导体与磁体的相互位置的调节简单地加以控制；3)这种与驱动无接触的旋转装置可以用来开发新型的驱动装置及运动状态传感器件等。例如：可应用在血管内纳米机器人的体外驱动、永久性体内心脏起搏器用发电机的体外驱动发电，自行车非接触式轮驱动发电机等需要非接触驱动的场合；4)本发明用作永磁体与运动金属导体的相互作用原理的演示仪器其操作简单、实验结果形象生动，有助于加深对电磁感应现象的认识，启迪思维。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，图中示出了一种非磁性旋转导体驱动磁体旋转的装置的结构。包括固定座1、铝盘5、圆盘形永磁体6等，电机4固定于固定座1的支杆2上，铝盘5安装于电机3的输出轴4上，铝盘5上部的圆盘形永磁体6上装有转轴7，转轴7位于铝盘5的径向方向，并固定于固定座1的支架8上。
图1中的铝盘5也可用其它非磁性金属如铜等代替，并可做成球形、圆柱形等。圆盘形永磁体6也可以做成球形、圆柱形等其它形状。另外圆盘形永磁体3也可用电磁铁代替。
本旋转装置的工作原理如下：当铝盘5高速旋转时，位于铝盘5上部的永磁体6将会在铝盘5中产生感生电流，感生电动势的大小与永磁体6的磁场强度、铝盘5的旋转角速度以及该点的半径有关，该感生电流产生的感应磁场与永磁体6相互作用。当永磁体6的转轴7处于铝盘5的径向时，以转轴为分界线，永磁体6迎着铝盘5转动的方向会受到感应磁力的吸引，反方向则受排斥力的作用，永磁体6在这对力的力矩作用下绕转轴7旋转，其旋转速度与铝盘5的转速成正比，并与其在铝盘5中所处的位置有关。
图2是另一种非磁性旋转导体驱动磁体旋转的装置的结构。它与图1的主要区别是永磁体6为球体，并位于铝盘5周边的外侧。当铝盘5在电机的带动下旋转时，球形永磁体5在感应磁力矩的作用下绕转轴7转动。
该装置中，运动导体相对于磁体的速度是均匀的，磁体沿径向受到的力矩和水平拖拽力亦与导体的切向线速度成正比。
这种利用运动导体感应磁场与磁体磁场相互作用驱动磁体旋转的装置中，磁体与运动导体无接触，可用来开发新型的驱动装置、传感器以及用作永磁体与非磁性运动导体相互作用原理的演示仪器。也可广泛应用在血管内纳米机器人的体外驱动、永久性体内心脏起搏器体外充电，自行车或其它机动车非接触型轮式驱动发电机等需要非接触驱动的场合。
Claims (8)
1、一种利用非磁性运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：包括一固定座，固定座上设有一非磁性运动导体及其驱动装置，非磁性运动导体附近设有磁体，磁体自身的对称轴位置上装有转轴，转轴固定于固定座上，非磁性运动导体相对于磁体运动时，运动导体与磁体磁场相互作用引起感生电流产生感应磁场，该感应磁场与永磁体磁场相互作用，使磁体在受到与非磁性导体运动方向一致的拖拽力的同时，还受到一个转轴平行于运动导体且与导体运动方向垂直的转动力矩的作用，在该力矩的作用下，磁体产生旋转运动。
2、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述的磁体为永磁体或电磁体。
3、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述的磁体为球体、圆柱体、圆盘的任一种。
4、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述的非磁性运动导体为铝盘或铜盘。
5、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述的非磁性运动导体为铝球或铜球。
6、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述的磁体设于非磁性运动导体的上部或下部。
7、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述的磁体设于非磁性运动导体的一侧。
8、根据权利要求1所述的一种利用运动导体驱动磁体旋转的装置，其特征在于：所述非磁性运动导体的驱动装置为电机。
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