CN102075712B - 电磁悬浮遥控装置及电视机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁悬浮遥控装置及电视机，包括遥控器和磁场发生装置；所述遥控器内嵌有永久性磁铁，所述永久性磁铁的重心与所述遥控器整体重心位于同一轴线上；所述磁场发生装置包括圆环磁铁、电磁线圈和电路板；所述电磁线圈与所述电路板电连接；且所述电磁线圈设置在所述圆环磁铁的内环内，所述电磁线圈的铁芯的中心轴方向与所述圆环磁铁的中心轴方向相同。采用本发明实施例，能够避免遥控器因放置在硬物上而造成的外观磨损。

Description

电磁悬浮遥控装置及电视机

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电磁悬浮遥控装置及电视机。

背景技术

家用电器大多附加有遥控功能，并配有遥控器作为控制部件，方便使用者操作控制。目前，市场上的传统遥控器均以家用电器的分离附件形式配送，与家用电器并不构成一种整体外观效果，且用户在不使用遥控器时基本都是随手放置在各种台面上，长期使用后极易对遥控器的外观造成磨损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种遥控器，能够避免外观磨损。

为解决以上技术问题，本发明实施例提供了一种电磁悬浮遥控装置，包括遥控器和磁场发生装置；

所述遥控器内嵌有永久性磁铁，所述永久性磁铁的重心与所述遥控器整体重心位于同一轴线上；

所述磁场发生装置包括圆环磁铁、电磁线圈和电路板；所述电磁线圈与所述电路板电连接；且所述电磁线圈设置在所述圆环磁铁的内环内，所述电磁线圈的铁芯的中心轴方向与所述圆环磁铁的中心轴方向相同。

相应地，本发明实施例还公开了一种具有电磁悬浮遥控装置的电视机，包括电视机本体、底座和电磁悬浮遥控装置；

所述电磁悬浮遥控装置包括遥控器和磁场发生装置；所述底座上设有容置槽，所述磁场发生装置安装在所述容置槽内；

所述遥控器内嵌有永久性磁铁，所述永久性磁铁的重心与所述遥控器整体重心位于同一轴线上；

所述磁场发生装置包括圆环磁铁、电磁线圈和电路板；所述电磁线圈与所述电路板电连接；且所述电磁线圈设置在所述圆环磁铁的内环内，所述电磁线圈的铁芯的中心轴方向与所述圆环磁铁的中心轴方向相同。

进一步的，所述磁场发生装置还包括两个塑料盖板和两个圆环钢板；

所述塑料盖板为圆形盖板，其直径小于或等于所述圆环磁铁的内环直径；且两个塑料盖板分别设置在所述电磁线圈的上端和下端，用于固定所述电磁线圈；

所述圆环钢板的内环直径小于或等于所述塑料盖板的直径，且所述圆环钢板的外环直径大于或等于所述圆环磁铁的外环直径；两个圆环钢板分别设置在所述圆环磁铁的上端和下端，对所述圆环磁铁和所述电磁线圈进行封闭。

更进一步的，所述磁场发生装置具有四个电磁线圈；四个电磁线圈呈圆形分布，夹置在两个塑料盖板之间；

所述电路板上设有传感器检测电路、控制器、电流调节电路；

所述传感器检测电路用于检测所述遥控器的位置，并将检测到的信息传送到所述控制器；

所述控制器用于控制励磁电源功率输出，调节电磁线圈的电流大小；

所述电流调节电路具有可调电阻，用于调节电磁线圈的电流大小。

所述磁场发生装置对所述遥控器的电磁力F为：

F（i，z）=μ₀N²A/4*[i（t）/z（t）]²；

其中，i表示电磁线圈的通电电流；z轴与所述圆环磁铁的中心轴重合；N表示电磁线圈绕组匝数；μ₀为空气导磁系数，A为铁芯截面积；z（t）为气隙长度；N、μ₀和A均为常数；

使遥控器悬浮的电磁力F（i，z）与遥控器的重力相同，通过调节电流大小来调节气隙长度，即可通过调节电流大小来调节遥控器的悬浮高度；所述传感器检测电路、控制器、电流调节电路控制电流大小，使所述遥控器悬浮在所述磁场发生装置上空时能够达到平衡。

本发明实施例提供的磁悬浮遥控装置及电视机，包括遥控器和磁场发生装置。遥控器内嵌有永久性磁铁，能够利用磁场发生装置产生的磁力克服遥控器的重力，使遥控器无接触地悬浮于磁场发生装置的上空，从而避免遥控器因放置在硬物上而造成的外观磨损。

附图说明

图1是本发明提供的遥控器的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的遥控器的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的磁场发生装置的整体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的磁场发生装置的内部结构示意图；

图5是本发明实施例提供的电磁悬浮遥控装置的磁悬浮原理图；

图6是本发明实施例提供的圆环磁铁的zr平面上的场域示意图；

图7是本发明实施例提供的具有磁悬浮遥控装置的电视机的结构图；

图8是图7所示的电视机的底座的内部结构示意图；

图9是图7所示的电视机的底座的底面示意图；

图10是图7所示的电视机的底座的顶面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的电磁悬浮遥控装置，包括遥控器和磁场发生装置。其利用磁场产生的磁力克服重力，使遥控器无接触地悬浮于磁场发生装置的上空，从而避免遥控器因放置在硬物上而造成外观磨损。

参见图1，是本发明提供的遥控器的第一实施例的结构示意图；

遥控器内嵌有永久性磁铁10，永久性磁铁10的重心与遥控器整体重心位于同一轴线上。

参见图2，是本发明提供的遥控器的第二实施例的结构示意图；

具体实施时，可以在遥控器外壳注塑时，在壳体上设置磁铁容置槽和塑料盖板11。将永久性磁铁10安装在磁铁容置槽上，并采用塑料盖板11进行封闭。如图2所示，塑料盖板11沿箭头方向推进，封闭磁铁容置槽。

参见图3，是本发明提供的磁场发生装置的整体结构示意图；图4是该磁场发生装置的内部结构示意图；

本实施例提供的磁场发生装置包括：圆环磁铁21、电磁线圈22、电路板（图3、图4未示出）、两个塑料盖板23和两个圆环钢板24，具体如下：

电磁线圈22与电路板电连接；并且，电磁线圈22设置在圆环磁铁21的内环内，电磁线圈22的铁芯201的中心轴方向与圆环磁铁21的中心轴方向相同。

塑料盖板23为圆形盖板，其直径小于或等于圆环磁铁21的内环直径；且两个塑料盖板分别设置在电磁线圈22的上端和下端，用于固定电磁线圈22。

优选的，如图3、图4所示，磁场发生装置具有四个电磁线圈22，四个电磁线圈22呈圆形分布，夹置在两个塑料盖板23之间。且四个电磁线圈的铁芯的上端、下端分别固定在两个塑料盖板23上，从而使四个电磁线圈22稳固地夹置在两个塑料盖板23之间。

圆环钢板24的内环直径小于或等于塑料盖板23的直径，且圆环钢板24的外环直径大于或等于圆环磁铁21的外环直径；两个圆环钢板分别设置在所述圆环磁铁21的上端和下端，对圆环磁铁21和电磁线圈22进行封闭。

进一步的，磁场发生装置的电路板上设有传感器检测电路、控制器、电流调节电路；其中：

传感器检测电路用于检测所述遥控器的位置，并将检测到的信息传送到所述控制器；控制器用于控制励磁电源功率输出，调节电磁线圈的电流大小；从而使遥控器悬浮在磁场发生装置的上方时，能够达到动态平衡；

电流调节电路具有可调电阻，用于调节电磁线圈的电流大小；使用者通过可调电阻手动调节电磁线圈的电流大小，从而调节遥控器的悬浮高度。

本发明实施例提供的电磁悬浮遥控装置，是利用非机械式接触的电磁力，使遥控器无接触地悬浮于磁场发生装置的上空。下面结合图5、图6对电磁悬浮遥控装置的悬浮原理进行详细说明。

参见图5，是本发明实施例提供的电磁悬浮遥控装置的磁悬浮原理图。

假设条件如下：

遥控器的重力为mg；

使遥控器悬浮所需要的电磁力为F（i，z），i表示电磁线圈的通电电流；

忽略绕组漏磁通，即Φ_L=0；

忽略铁芯和悬浮体中的磁阻，即认为磁势全部降在气隙z（t）上；

则，瞬时电磁铁绕组电感为：L（z,i）=μ₀N²A/2z(t)；其中，N表示电磁线圈绕组匝数，μ₀为空气导磁系数，A为铁心截面积；

气隙磁密为：B=Φ_m/A=Φ_T/A=Ni（t）μ₀/2z（t）；

根据虚位移法可计算任何瞬时的电磁力F为：

F（i，z）=Φ²/μ₀A=B²A/μ₀=μ₀N²A/4*[i（t）/z（t）]²

在电磁铁绕组的电压方程为：

v（t）=Ri（t）+d/dt[L（z，t）*i（t）]＝Ri（t）+μ₀N²A/2z（t）*di（t）/dt-μ₀N²A/2[z（t）]²*dz（t）/dt

悬浮体在垂直方向的运动方程为:

md²z（t）/dt²=mg-F(i,z)+F_d(t)，其中F_d(t)为干扰力；

另外，在悬浮平衡点（i₀，z₀）上有：mg=F₀（i₀，z₀）=ν₀N²A/4*[i₀/z₀]²

综上所述，可得电磁悬浮控制系统的数学模型为：

（1）力学方程：

md²z（t）/dt²=mg-F(i,z)+F_d(t)；

（2）电学方程：

v（t）=Ri（t）+μ₀N²A/2z（t）*di（t）/dt-μ₀N²A/2[z（t）]²*dz（t）/dt；

（3）电－力学关联方程：

F（i，z）=μ₀N²A/4*[i（t）/z（t）]²；

（4）平衡条件：

mg=F₀（i₀，z₀）=ν₀N²A/4*[i₀/z₀]²；

对于方程组（1）~（4），在平衡点（i₀，z₀）利用偏微分方法线性化可得：

mΔz(t)＂=k_zΔz(t)-k_iΔi(t)+Δf_d(t)；

Δv(t)=RΔi(t)+L₀Δi(t)’－k_iΔz(t)；

其中，k_z=μ₀N²Ai₀ ²/2z₀ ³；k_i=μ₀N²Ai₀ ²/2z₀ ²；L₀=μ₀N²A/2z₀；k_z、k_i和L₀分别为气隙系数，电流系数和平衡点电感，并且有L₀k_z=k_i ²。

参见图6，是本发明实施例提供的圆环磁铁的zr平面上的场域示意图；遥控器1与圆环磁铁21之间为气隙，边界DE、边界EF为虚拟边界，令z轴与圆环磁铁21的中心轴重合。

磁场发生装置的圆环磁铁21是圆柱形的，在任何一个通过圆柱中心轴的平面上两磁场都是相同的。应用圆柱坐标系，令对称轴和z轴重合，则磁场平行于zr平面，B=B_ze_z+B_re_r，电流密度和矢量磁位A垂直于zr平面，即沿θ轴，有J=J_θe_θ，A=A_θe_θ。因B只有两个分量，J和A只有一个分量，故情况与二维磁场相仿，可以利用二维磁场有限元软件进行计算。

由于磁场发生装置的磁场具有轴对称性，因此可以取通过对称轴的平面的一半作为求解区域。但是磁场发生装置的磁场是开域，因此人为设定一个远离电磁铁的虚拟边界（即边界DE、边界EF），该边界上的磁场已经很小，对内部磁场的影响可以忽略不计。

最后得出，任何瞬时磁场发生装置对遥控器的电磁力F为：

F（i，z）=μ₀N²A/4*[i（t）/z（t）]²            （6）

进一步的，根据上述公式（6）可知，电磁力的大小和气隙长度的平方成反比，气隙越小，电磁力越大，气隙越大，电磁力反而越小，系统本质上是不稳定的，必须采用闭环控制。在本发明实施中，可在磁场发生装置的电路板上设置传感器检测电路和控制器，利用传感器检测遥控器的位置，再由控制器控制励磁电源功率输出来调节电磁线圈的电流大小，即调节电磁力，使其与遥控器的重量相平衡，从而使遥控器达到一种动态的平衡。

由于使遥控器悬浮的电磁力F（i，z）与遥控器的重力相同，而遥控器的重量是一定的，因此所需要的电磁力F（i，z）大小是确定的。而电磁铁绕组匝数N、空气导磁系数μ₀和铁心截面积A均为常数，因此可通过调节电流大小来调节气隙长度，即可通过调节电流大小来调节遥控器的悬浮高度。具体实施时，可在磁场发生装置的电路板上设置电流调节电路，使用者通过调节可调电阻即可简单地实现电流大小调节，从而调节遥控器的悬浮高度。

传感器检测电路、控制器、电流调节电路根据上述的磁悬浮原理控制磁场发生装置的电流大小，使遥控器悬浮在磁场发生装置上空时能够达到平衡。

本发明实施例提供的磁悬浮遥控装置可应用于电视机、空调等具有遥控功能的家用电器中。下面仅以磁悬浮遥控装置应用到电视机中为例进行说明。

参见图7，是本发明实施例提供的具有磁悬浮遥控装置的电视机的结构图；该电视机包括电视机本体3、底座4和磁悬浮遥控装置。

其中，磁悬浮遥控装置包括遥控器1和磁场发生装置2。需要说明的是，遥控器1和磁场发生装置2的结构采用上述实施例的磁悬浮遥控装置的结构，在此不再赘述。

如图8所示，是电视机的底座的内部结构示意图；图9所示是该电视机的底座的底面示意图，图10是该电视机的底座的顶面示意图。

本实施例提供的电视机，底座4上设有容置槽，磁场发生装置2安装在该容置槽内，并采用螺钉41将磁场发生装置2固定在底座4上。

容置槽的端口还设有顶盖42，当磁场发生装置2安装在容置槽内之后，还通过顶盖42对磁场发生装置2进行封闭。顶盖42上设有电源线接口43，该电源线接口43与容置槽内部的磁场发生装置2的电路板25电连接。

本发明实施例提供的磁悬浮遥控装置及电视机，包括遥控器和磁场发生装置。遥控器内嵌有永久性磁铁，能够利用磁场发生装置产生的磁力克服遥控器的重力，使遥控器无接触地悬浮于磁场发生装置的上空，从而避免遥控器因放置在硬物上而造成的外观磨损。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电磁悬浮遥控装置，其特征在于，包括遥控器和磁场发生装置；

所述遥控器内嵌有永久性磁铁，所述永久性磁铁的重心与所述遥控器整体重心位于同一轴线上；

所述磁场发生装置包括圆环磁铁、电磁线圈和电路板；所述电磁线圈与所述电路板电连接；且所述电磁线圈设置在所述圆环磁铁的内环内，所述电磁线圈的铁芯的中心轴方向与所述圆环磁铁的中心轴方向相同；

所述电路板上设有传感器检测电路、控制器、电流调节电路；

所述传感器检测电路用于检测所述遥控器的位置，并将检测到的信息传送到所述控制器；

所述控制器用于控制励磁电源功率输出，调节电磁线圈的电流大小；

所述电流调节电路具有可调电阻，用于调节电磁线圈的电流大小；

所述磁场发生装置对所述遥控器的电磁力F为：

F（i，z）=μ₀N²A/4*[i（t）/z（t）]²；

其中，i表示电磁线圈的通电电流；z轴与所述圆环磁铁的中心轴重合；N表示电磁线圈绕组匝数；μ₀为空气导磁系数，A为铁芯截面积；z（t）为气隙长度；N、μ₀和A均为常数；

使遥控器悬浮的电磁力F（i，z）与遥控器的重力相同，通过调节电流大小来调节气隙长度，即可通过调节电流大小来调节遥控器的悬浮高度；所述传感器检测电路、控制器、电流调节电路控制电流大小，使所述遥控器悬浮在所述磁场发生装置上空时能够达到平衡。

2.如权利要求1所述的电磁悬浮遥控装置，其特征在于，所述磁场发生装置还包括两个塑料盖板；

所述塑料盖板为圆形盖板，其直径小于或等于所述圆环磁铁的内环直径；且两个塑料盖板分别设置在所述电磁线圈的上端和下端，用于固定所述电磁线圈。

3.如权利要求2所述的电磁悬浮遥控装置，其特征在于，所述磁场发生装置具有四个电磁线圈；四个电磁线圈呈圆形分布，夹置在两个塑料盖板之间。

4.如权利要求3所述的电磁悬浮遥控装置，其特征在于，所述磁场发生装置还包括两个圆环钢板；

所述圆环钢板的内环直径小于或等于所述塑料盖板的直径，且所述圆环钢板的外环直径大于或等于所述圆环磁铁的外环直径；

两个圆环钢板分别设置在所述圆环磁铁的上端和下端，对所述圆环磁铁和所述电磁线圈进行封闭。

5.一种具有电磁悬浮遥控装置的电视机，包括电视机本体和底座，其特征在于，所述电视机还包括电磁悬浮遥控装置；

所述电磁悬浮遥控装置包括遥控器和磁场发生装置；所述底座上设有容置槽，所述磁场发生装置安装在所述容置槽内；

所述遥控器内嵌有永久性磁铁，所述永久性磁铁的重心与所述遥控器整体重心位于同一轴线上；

所述磁场发生装置包括圆环磁铁、电磁线圈和电路板；所述电磁线圈与所述电路板电连接；且所述电磁线圈设置在所述圆环磁铁的内环内，所述电磁线圈的铁芯的中心轴方向与所述圆环磁铁的中心轴方向相同；

所述电路板上设有传感器检测电路、控制器、电流调节电路；

所述传感器检测电路用于检测所述遥控器的位置，并将检测到的信息传送到所述控制器；

所述控制器用于控制励磁电源功率输出，调节电磁线圈的电流大小；

所述电流调节电路具有可调电阻，用于调节电磁线圈的电流大小；

所述磁场发生装置对所述遥控器的电磁力F为：

F（i，z）=μ₀N²A/4*[i（t）/z（t）]²；

其中，i表示电磁线圈的通电电流；z轴与所述圆环磁铁的中心轴重合；N表示电磁线圈绕组匝数；μ₀为空气导磁系数，A为铁芯截面积；z（t）为气隙长度；N、μ₀和A均为常数；

使遥控器悬浮的电磁力F（i，z）与遥控器的重力相同，通过调节电流大小来调节气隙长度，即可通过调节电流大小来调节遥控器的悬浮高度；所述传感器检测电路、控制器、电流调节电路控制电流大小，使所述遥控器悬浮在所述磁场发生装置上空时能够达到平衡。

6.如权利要求5所述的具有电磁悬浮遥控装置的电视机，其特征在于，所述磁场发生装置还包括两个塑料盖板和两个圆环钢板；

所述塑料盖板为圆形盖板，其直径小于或等于所述圆环磁铁的内环直径；且两个塑料盖板分别设置在所述电磁线圈的上端和下端，用于固定所述电磁线圈；

所述圆环钢板的内环直径小于或等于所述塑料盖板的直径，且所述圆环钢板的外环直径大于或等于所述圆环磁铁的外环直径；

两个圆环钢板分别设置在所述圆环磁铁的上端和下端，对所述圆环磁铁和所述电磁线圈进行封闭。

7.如权利要求6所述的具有电磁悬浮遥控装置的电视机，其特征在于，所述磁场发生装置具有四个电磁线圈；四个电磁线圈呈圆形分布，夹置在两个塑料盖板之间。

8.如权利要求5～7任一项所述的具有电磁悬浮遥控装置的电视机，其特征在于，所述容置槽的端口还设有顶盖；所述顶盖上设有电源线接口，所述电源线接口与所述容置槽内部的磁场发生装置的电路板电连接。

9.如权利要求8所述的具有电磁悬浮遥控装置的电视机，其特征在于，所述磁场发生装置通过螺钉固定在所述底座上。

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