CN104106946A - 一种电磁摇椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁摇椅，包括固定部和相对于所述固定部运动的移动部，在所述固定部上设置有两个以上的固定磁铁，所述固定磁铁为磁极方向可被分别控制的电磁铁，在所述移动部上设有与所述固定磁铁相配合的运动磁铁。通过给固定磁铁通电，使其产生固定的磁极方向：上端为S极，下端为N极。而运动磁铁磁极方向为上端N极，下端S极。当运动磁铁移动到固定磁铁正上方时，固定磁铁通电而产生磁力，同极相斥产生推斥力，这些推斥力和运动磁铁本身的运动惯性形成合力推动摇椅顺畅地运动。

Description

一种电磁摇椅

技术领域

本发明涉及一种摇椅，特别是涉及一种电磁摇椅。

技术背景

电动摇篮是在传统摇篮的基础之上，添加电动系统使照顾婴儿的父母们可以减轻繁重的劳动的一种模拟传统人工摇篮的一种母婴电器。婴儿出生前，胎儿浮在母亲子宫的羊水中，母亲的起卧走动等体位的变化，都是一种摇晃的刺激，这种刺激不断地被胎儿所感知，并向脑干前庭系统发出强烈的信号，以促进大脑的发育。当胎儿出世后，接受摇晃的刺激信号突然消失，使婴儿产生不安感，由此产生再次被摇晃的需求。通过摇晃，婴儿可以获得满足感。最新研究表明：经常接受摇晃的宝宝，大脑的发育速度喜人，仅仅1年的时间，脑的重量便由最初的400克左右增加到800克左右，整整翻了一番。而且所增加的部分恰恰是脑的精华—大脑的新皮质，它为孩子的智商发展奠定了坚实的生物学基础。

传统的电动摇椅是通过马达来驱动摇椅以使其来回摆动，这种电磁摇椅结构复杂、噪音大且易发生故障。电磁摇椅的产生解决了上述问题。授权公告号为：CN201360795 Y的中国实用新型专利于2009年12月16日公开了“一种电磁摇椅”，其技术方案是：包括底座、躺椅、吊杆A、吊杆B，其中固定杆的下端固定在底座的一端，固定杆上端分别与吊杆A和吊杆B的上端铰接在一起，在吊杆 A和吊杆B之间固定有摇椅，在吊杆A和吊杆B的下端分别设有永磁铁A和永磁铁B，其中永磁铁A下方对应位移检测传感器，永磁铁B下方对应U型磁铁， 该U型磁铁上设有线圈，位移检测传感器和U型磁铁的线圈分别连接控制电路， 其中U型磁铁和位移检测传感器分别固定在底座上。本电磁摇椅虽然结构简单、无噪声，但是当婴儿置入摇椅时，由于位置偏心而导致摇椅重心位置偏移，此时摇椅无法依靠磁力启动。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种负载驱动力较大且在移动部重心位置偏移时仍能顺利启动的电磁摇椅。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种电磁摇椅，包括固定部、相对于所述固定部运动的移动部以及控制移动部运动的控制模块，其关键是：在所述固定部上设置有两个以上的固定磁铁，所述固定磁铁为磁极方向可被分别控制的电磁铁，在所述移动部上设有与所述固定磁铁相配合的运动磁铁，所述运动磁铁为永磁铁，在所述固定部上设置有用以检测所述移动部运动状态的位移检测传感器，所述固定磁铁与所述位移检测传感器均与控制模块电性连接。

作为本发明的改进一，所述位移检测传感器为通过探测所述移动部上的运动磁铁是否运动到所述固定磁铁的正上方来实现检测所述移动部运动状态的磁性传感器，所述位移检测传感器的数量至少为两个。

作为本发明的改进二，所述运动磁铁的数量至少为两个。

作为本发明的改进三，所述位移检测传感器为四个，分别为：第一位移检测传感器、第二位移检测传感器、第三位移检测传感器以及第四位移检测传感器；所述固定磁铁为三个，分别为：第一固定磁铁、第二固定磁铁以及第三固定磁铁。

作为本发明进一步的改进，所述第二位移检测传感器包括三个串联在一起的干簧管。

作为本发明进更一步的改进，所述控制模块的布局为：第一控制芯片的第4脚接第一电源正极，第一控制芯片的第3脚通过第一电阻与电源指示灯连接，第一控制芯片的第7脚连接开关，第一控制芯片的第5、6、9和10脚分别与第一位移检测传感器、第二位移检测传感器、第三位移检测传感器以及第四位移检测传感器连接；第一控制芯片的第2脚通过第二电阻与第一三极管连接，第一三极管连接第二三极管和第三三极管，第二电源通过第二三极管连接第一固定磁铁，同时第一固定磁铁连接在第二二极管、第三二极管、第四二极管和第五二极管上整流输出；第一控制芯片的第1脚通过第三电阻与第七三极管连接，第七三极管连接第六三极管和第八三极管，第三电源通过第六三极管连接第二固定磁铁，同时第二固定磁铁连接在第六二极管、第七二极管，第八二极管和第九二极管上整流输出；第一控制芯片的第14脚通过第四电阻与第十一三极管连接，第十一三极管连接第十二三极管和第十三三极管，第四电源通过第十二三极管连接第三固定磁铁，同时第三固定磁铁连接在第十二极管、第十一二极管、第十二二极管和第十三二极管上整流输出；第一控制芯片的第12脚通过第五电阻与第四三极管连接，并且通过第六电阻与第五三极管连接，第四三极管与第五三极管切换第一固定磁铁与第二固定磁铁的工作状态；第一控制芯片的第13脚通过第七电阻与第九三极管连接，通过第八电阻与第十三极管连接，第九三极管与第十三极管切换第一固定磁铁与第三固定磁铁的工作状态。控制模块还包括能够交替输出高低电平的第二控制芯片，在所述电磁摇椅负载后启动前的静止状态下，按下电源开关后控制模块的第二控制芯片交替出现高低电平，控制模块中的第一三极管、第二三极管、第三三极管，第六三极管、第七三极管、第八三极管与第十一三极管、十二三极管、第十三三极管这三组三极管交替工作，使相应固定磁铁产生交替变化的磁场，从而对运动磁铁产生向上的推力。

作为本发明再进一步的改进，所述固定部包括水平设置的底架，还包括一端与所述底架一侧相连接且在工作状态下与所述底架之间的夹角为锐角的支撑架，所述移动部包括载具，所述载具通过吊杆与所述固定部铰接。所述运动磁铁设置在所述载具的底部，所述固定磁铁设置在当所述移动部运动时、能够在不同的时间段里对所述运动磁铁产生作用力的底架的相应位置上。

通过实施本发明可取得以下有益效果：

多个固定磁铁可以分别控制，这样通过控制固定磁铁使固定磁铁对运动磁铁产生一个驱动其运动的驱动力，驱动力及摇摆产生的惯性动力一起作用于移动部驱动其运动，多个固定磁铁可形成无缝的作用力，从而保证电磁摇椅获得一个比较大的负载驱动力，这样即使在负载较重的情况下移动部也能够有较传统摇椅更大的摆幅跨度。此设计的关键点是第一固定磁铁作为中间接力固定磁铁针对移动部形成的非特定重心进行感应而形成接力推动效果。

举例而言，假设固定磁铁为三个，分别为：第一固定磁铁、第二固定磁铁以及第三固定磁铁，第一固定磁铁位于第二固定磁铁和第三固定磁铁之间。当移动部在第二固定磁铁的左侧朝向第二固定磁铁的方向运动并到达正上方时，第二固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，移动部被排斥力驱动向着接近第一固定磁铁的方向运动。当移动部运动到达第一固定磁铁的正上方时，第一固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，使移动部继续向第三固定磁铁方向运动，当移动部运动到达第三固定磁铁的正上方时，第三固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，使移动部继续向前即远离第三固定磁铁的方向运动。当移动部在第三固定磁铁的右侧朝向第三固定磁铁的方向运动并到达正上方时，第三固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，移动部被排斥力驱动向着接近第一固定磁铁的方向运动。当移动部运动到达第一固定磁铁的正上方时，第一固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，使移动部继续向第二固定磁铁方向运动，当移动部运动到达第二固定磁铁的正上方时，第二固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，使移动部继续向前即远离第二固定磁铁的方向运动。如此反复循环即实现了摇椅的来回运动。

此外，本发明还能够很方便的启动，举例而言：

承前所述，所选定位移检测传感器也很有考究，例如第二位移检测传感器为多个相互串联的干簧管，如果第二位移检测传感器中一个或者多个干簧管断开，则说明电磁摇椅在启动前刚好位于第三固定磁铁的正上方，第三固定磁铁与运动磁铁产生的作用力与移动部的运动方向垂直，这样该作用力就无法驱动该移动部运动。此时，通过控制第一固定磁铁和第二固定磁铁的磁极通电状态，使得第一和第二固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，该排斥力所形成的合力能够顺利驱动移动部运动，从而顺利启动电磁摇椅。如果第二位移检测传感器的三个干簧管都闭合时，说明电磁摇椅在启动前刚好位于第二固定磁铁的正上方，第二固定磁铁与运动磁铁产生的作用力与移动部的运动方向垂直，这样该作用力就无法驱动该移动部运动。此时，通过控制第一固定磁铁和第三固定磁铁的磁极通电状态，使得第一和第三固定磁铁对运动磁铁产生排斥力，该排斥力所形成的合力能够顺利驱动移动部运动，从而顺利启动电磁摇椅。

所述电磁摇椅所用干簧管是一种磁敏的特殊开关，它通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的还有第三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气体或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。当簧片被磁化时，常开触点会接触或常闭触点会分开。干簧管的工作特性主要有以下三点：第一、当磁铁N极和S极的连线与干簧管平行、或者所成夹角不为直角、或者所成夹角虽为直角但是磁铁位于簧片的正下方时，干簧管的簧片会被磁化，常开触点会闭合，常闭触点会分开；第二、当磁铁N极和S极的连线与干簧管所成夹角为直角且磁铁位于簧片的正下方时，干簧管的簧片不会被磁化，触点状态不变；第三、当磁铁N极和S极的连线与干簧管所成夹角为直角且磁铁不位于簧片的正下方时，干簧管的簧片会被磁化，常开触点会闭合，常闭触点会分开。该第二位移检测传感器采用的多个干簧管均为常开型干簧管。当运动磁铁从左侧向右侧摆动，假设在其运动到刚好能被第二位移检测传感器的最左侧干簧管检测到时移动部所在的位置为左极限位置，在其运动到能被第三位移检测传感器检测到的最右侧位置为右极限位置。在左极限位置和右极限位置之间的区域就是移动部可以动态适应的区域，即当摇椅上承载物的位置发生变化而导致移动部启动前的初始位置发生变化时，只要该位置在左极限位置和右极限位置之间，第二位移检测传感器中就至少有一个干簧管是断开的，此时控制模块不会给第一固定磁铁通电。因为即使通电，第一固定磁铁对运动磁铁产生的力的方向与移动部的运动方向垂直，从而无法启动电磁摇椅。此时，通过控制模块控制第二固定磁铁和第三固定磁铁的磁极方向，产生推动移动部运动的作用力，从而顺利启动电磁摇椅。当然也可以通过控制模块仅控制第二固定磁铁或第三固定磁铁的磁极方向，产生推动移动部运动的作用力，从而顺利启动电磁摇椅。

所述固定部包括水平设置的底架，还包括一端与所述底架一侧相连接且在工作状态下与所述底架之间的夹角为锐角的支撑架，所述移动部包括载具，所述载具通过吊杆与所述固定部铰接。这种电磁摇椅的结构稳固，不仅增大了电磁摇椅的最大载荷而且也避免了电磁摇椅在工作过程中的晃动现象。所述运动磁铁设置在所述载具的底部，所述固定磁铁设置在当所述移动部运动时、能够在不同的时间段里对所述运动磁铁产生作用力的底架的相应位置上。固定磁铁和运动磁铁的这种设置方式能够保证在耗电较少时摆幅大。

所述运动磁铁至少为两个且设置在所述载具的底部。这种特别的设计使摇椅具备运行平稳，无噪声，摇摆幅度更大的特点。当运动磁铁的个数为两个、固定磁铁为三个时，移动部在运动过程中的各个时刻都会受到固定磁铁对两个运动磁铁中的一个或者同时对两个运动磁铁施加的驱动力，从而避免了在某个时刻因为移动部没有驱动力或者驱动力骤减而导致摇椅运行不平稳或者造成摇摆幅度减小。这种特别的设计还使摇椅能够适应移动部重心位置的偏移。当运动磁铁从左侧向右侧摆动，假设在其运动到刚好能被第一位移检测传感器检测到时移动部所在的位置为左极限位置，其运动到能被第四位移检测传感器检测到的位置为右极限位置。在左极限位置和右极限位置之间的区域就是移动部能够正常启动的区域，运动磁铁为两个以上时可以大大增加左极限位置和右极限位置之间的区域，从而保证即使摇椅的重心位置发生改变，但只要启动前移动部的初始位置在左极限位置和右极限位置之间的区域里，就能够保证顺利启动电磁摇椅。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细的说明，其中：

图1是本发明运动状态示意图一；

图2是本发明运动状态示意图二；

图3是本发明运动状态示意图三；

图4是本发明整体结构主视图；

图5是本发明整体结构立体图；

图6是本发明控制模块的电路图。

具体实施方式

如图1、2或3所示，一种电磁摇椅，包括固定部10和相对于所述固定部10运动的移动部20，在所述固定部10上设置有三个固定磁铁，分别为：第一固定磁铁L1、第二固定磁铁L2以及第三固定磁铁L3，所述三个固定磁铁为磁极方向可被分别控制的电磁铁。在所述移动部20上设有与所述固定磁铁相配合的运动磁铁22，所述运动磁铁22为永磁铁，所述运动磁铁22的数量为两个。在所述固定部10上设置有用以检测所述移动部20运动状态的位移检测传感器，所述位移传感器的数量为四个，分别为：第一位移检测传感器121、第二位移检测传感器122、第三位移检测传感器123以及第四位移检测传感器124。第二位移检测传感器122为三个相互串联起的干簧管。所述三个固定磁铁和所述四个位移检测传感器均与控制模块电性连接。

如图4、5所示，所述固定部10包括水平设置的底架13，还包括一端与所述底架13一侧相连接且在工作状态下与所述底架13之间的夹角为锐角的支撑架14，所述移动部20包括载具23，所述载具23通过吊杆24与所述固定部10铰接。所述运动磁铁22设置在所述载具23的底部。所述固定磁铁设置在当所述移动部20运动时、能够在不同的时间段里对所述运动磁铁22产生作用力的底架13的相应位置上。

如图1、6所示，电磁摇椅还包括控制模块，在所述控制模块中，第一控制芯片U3的第4脚接第一电源正极，第一控制芯片U3的第3脚通过第一电阻R6与电源指示灯D2连接，第一控制芯片U3的第7脚连接开关S1，第一控制芯片U3的第5、6、9和10脚分别与第一位移检测传感器121、第二位移检测传感器123、第三位移检测传感器122以及第四位移检测传感器124连接；第一控制芯片U3的第2脚通过第二电阻R13与第一三极管Q1连接，第一三极管Q1连接第二三极管Q2和第三三极管Q3，第二电源通过第二三极管Q2连接第一固定磁铁L1，同时第一固定磁铁L1连接在第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第五二极管D5上整流输出；第一控制芯片U3的第1脚通过第三电阻R16与第七三极管Q7连接，第七三极管Q7连接第六三极管Q6和第八三极管Q8，第三电源通过第六三极管Q6连接第二固定磁铁L2，同时第二固定磁铁L2连接在第六二极管D6、第七二极管D7，第八二极管D8和第九二极管D9上整流输出；第一控制芯片U3的第14脚通过第四电阻R19与第十一三极管Q11连接，第十一三极管Q11连接第十二三极管Q12和第十三三极管Q13，第四电源通过第十二三极管Q12连接第三固定磁铁L3，同时第三固定磁铁L3连接在第十二极管D10、第十一二极管D11、第十二二极管D12和第十三二极管D13上整流输出；第一控制芯片U3的第12脚通过第五电阻R15与第四三极管Q4连接，并且通过第六电阻R22与第五三极管Q5连接，第四三极管Q4与第五三极管Q5切换第一固定磁铁L1与第二固定磁铁L2的工作状态；第一控制芯片U3的第13脚通过第七电阻R18与第九三极管Q9连接，通过第八电阻R21与第十三极管Q10连接，第九三极管Q9与第十三极管Q10切换第一固定磁铁L1与第三固定磁铁L3的工作状态。控制模块还包括能够交替输出高低电平的第二控制芯片U1，在所述电磁摇椅负载后启动前的静止状态下，按下电源开关后控制模块的第二控制芯片U1交替出现高低电平，控制模块中的第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3，第六三极管Q6、第七三极管Q7、第八三极管Q8与第十一三极管Q11、十二三极管Q12、第十三三极管Q13这三组三极管交替工作，使相应固定磁铁产生交替变化的磁场，从而对运动磁铁22产生向上的推力。

必须指出，上述实施例只是对本发明做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明做出修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种电磁摇椅，包括固定部（10）、相对于所述固定部（10）运动的移动部（20）以及控制移动部（20）运动的控制模块，其特征是：在所述固定部（10）上设置有两个以上的固定磁铁，所述固定磁铁为磁极方向可被分别控制的电磁铁，在所述移动部（20）上设有与所述固定磁铁相配合的运动磁铁（22），所述运动磁铁（22）为永磁铁，在所述固定部（10）上设置有用以检测所述移动部（20）运动状态的位移检测传感器，所述固定磁铁与所述位移检测传感器均与控制模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述位移检测传感器为通过探测所述移动部（20）上的运动磁铁（22）是否运动到所述固定磁铁的正上方来实现检测所述移动部（20）运动状态的磁性传感器，所述位移检测传感器的数量至少为两个。

3.根据权利要求1所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述运动磁铁（22）的数量至少为两个。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述位移检测传感器为四个，分别为：第一位移检测传感器（121）、第二位移检测传感器（122）、第三位移检测传感器（123）以及第四位移检测传感器（124）；所述固定磁铁为三个，分别为：第一固定磁铁（L1）、第二固定磁铁（L2）以及第三固定磁铁（L3）。

5.根据权利要求4所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述第二位移检测传感器（122）包括三个串联在一起的干簧管。

6.根据权利要求5所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述控制模块的布局为：第一控制芯片（U3）的第4脚接第一电源正极，第一控制芯片（U3）的第3脚通过第一电阻（R6）与电源指示灯（D2）连接，第一控制芯片（U3）的第7脚连接开关（S1），第一控制芯片（U3）的第5、6、9和10脚分别与第一位移检测传感器（121）、第二位移检测传感器（122）、第三位移检测传感器（123）以及第四位移检测传感器（124）连接；第一控制芯片（U3）的第2脚通过第二电阻（R13）与第一三极管（Q1）连接，第一三极管（Q1）连接第二三极管（Q2）和第三三极管（Q3），第二电源通过第二三极管（Q2）连接第一固定磁铁（L1），同时第一固定磁铁（L1）连接在第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第四二极管（D4）和第五二极管（D5）上整流输出；第一控制芯片（U3）的第1脚通过第三电阻（R16）与第七三极管（Q7）连接，第七三极管（Q7）连接第六三极管（Q6）和第八三极管（Q8），第三电源通过第六三极管（Q6）连接第二固定磁铁（L2），同时第二固定磁铁（L2）连接在第六二极管（D6）、第七二极管（D7），第八二极管（D8）和第九二极管（D9）上整流输出；第一控制芯片（U3）的第14脚通过第四电阻（R19）与第十一三极管（Q11）连接，第十一三极管（Q11）连接第十二三极管（Q12）和第十三三极管（Q13），第四电源通过第十二三极管（Q12）连接第三固定磁铁（L3），同时第三固定磁铁（L3）连接在第十二极管（D10）、第十一二极管（D11）、第十二二极管（D12）和第十三二极管（D13）上整流输出；第一控制芯片（U3）的第12脚通过第五电阻（R15）与第四三极管（Q4）连接，并且通过第六电阻（R22）与第五三极管（Q5）连接，第四三极管（Q4）与第五三极管（Q5）切换第一固定磁铁（L1）与第二固定磁铁（L2）的工作状态；第一控制芯片（U3）的第13脚通过第七电阻（R18）与第九三极管（Q9）连接，通过第八电阻（R21）与第十三极管（Q10）连接，第九三极管（Q9）与第十三极管（Q10）切换第一固定磁铁（L1）与第三固定磁铁（L3）的工作状态。

7.根据权利要求6所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述控制模块还包括能够交替输出高低电平的第二控制芯片（U1），在所述电磁摇椅负载后启动前的静止状态下，按下电源开关后控制模块的第二控制芯片（U1）交替出现高低电平，控制模块中的第一三极管（Q1）、第二三极管（Q2）、第三三极管（Q3），第六三极管（Q6）、第七三极管（Q7）、第八三极管（Q8）与第十一三极管（Q11）、第十二三极管（Q12）、第十三三极管（Q13）这三组三极管交替工作，使相应固定磁铁产生交替变化的磁场，从而对运动磁铁（22）产生向上的推力。

8.根据权利要求7所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述固定部（10）包括水平设置的底架（13），还包括一端与所述底架（13）一侧相连接且在工作状态下与所述底架（13）之间的夹角为锐角的支撑架（14），所述移动部（20）包括载具（23），所述载具（23）通过吊杆（24）与所述固定部（10）铰接。

9.根据权利要求8所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述运动磁铁（22）设置在所述载具（23）的底部。

10.根据权利要求9所述的一种电磁摇椅，其特征是：所述固定磁铁设置在当所述移动部（20）运动时、能够在不同的时间段里对所述运动磁铁（22）产生作用力的底架（13）的相应位置上。