CN105629983A - 一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，包括悬浮摆件及悬浮装置底盘，其中，悬浮摆件悬浮在悬浮装置底盘上方，且悬浮摆件为球形结构，并采用非磁性轻质材料制成空心球体，球体内设置有磁钢，整个悬浮摆件重心处于磁钢内部；悬浮装置底盘为圆盘，同时在圆盘圆心设置有磁性条，且在围绕磁性条的四周均布八个磁柱，圆盘上设置有控制电路，控制电路与八个磁柱连接，通过控制电路控制八个磁柱磁力的强弱进而实现控制悬浮摆件的姿态。本发明利用磁柱、磁性条与磁钢相面的极性相同，相互之间产生推斥力的原理，通过控制电路控制磁柱磁力的强弱进而实现控制悬浮摆件的姿态，有效解决磁悬浮摆件只能作为静态展示物的问题，同时设计简单，成本低，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及磁悬浮控制技术领域，尤其涉及一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置。
背景技术
磁悬浮技术是利用电磁力将物体无机械接触地悬浮起来，该装置由传感器、控制器、电磁铁和功率放大器等部分组成，根据在磁悬浮系统中实现稳定悬浮的电磁力的状态，可将磁悬浮系统划分为无源和有源两种悬浮系统；
当悬浮体受到一个向下的扰动，悬浮体将会偏离其参考位置，此时，传感器检测出悬浮体偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号；功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生电磁力，从而驱动悬浮体返回到原来的平衡位置。目前市场上根据磁悬浮技术生产的磁悬浮摆件产品，均无法控制悬浮摆件的姿态，这样磁悬浮摆件产品只能做静态展示，无法满足人们日益增长的需求。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，包括悬浮摆件及悬浮装置底盘，其中，悬浮摆件悬浮在悬浮装置底盘上方，且悬浮摆件为球形结构，并采用非磁性轻质材料制成空心球体，球体内设置有磁钢，整个悬浮摆件重心处于磁钢内部；悬浮装置底盘为圆盘，同时在圆盘的圆心设置有磁性条，且在围绕磁性条的四周等分布置有八个磁柱，圆盘上设置有控制电路，控制电路与八个磁柱连接，通过控制电路控制八个磁柱磁力的强弱进而实现控制悬浮摆件的姿态。
在本发明中，磁钢为碗状结构，且位于球体内腔的下端，整个球体的重心位于磁钢之中。
在本发明中，悬浮装置底盘为非磁性材料制成。
在本发明中，圆盘内设置有圆盘内环与圆盘外环，且圆盘内环高于圆盘外环，同时圆盘内环口径大于球体的三分之一处直径。
在本发明中，磁柱设置在圆盘内环底部。
在本发明中，磁柱为锅形磁性柱子。
在本发明中，磁性条为环形结构。
在本发明中，磁柱、磁性条与磁钢相面的极性相同，相互之间能够产生推斥力；当球体放入悬浮装置底盘上时，球体内的磁钢与圆盘内环的磁柱产生推斥力，将磁钢向上推，从而带动整个球体向上运动；在球体离开悬浮装置底盘一段距离，磁力与地心力相等时，球体悬浮在悬浮装置底盘上方的空中，而磁性条产生的推力则可将球体控制在悬浮装置底盘的上方，此时拔动球体表面，球体可左右旋转，磁钢在重力作用下，重心向下，其重心始终对准磁性条的中心，在八个磁柱和磁性条的推力下保持在空中不漂移；当通过控制电路更变八个磁柱磁力时，悬空的球体发生倾斜，球体偏向磁力小的磁柱方向，即可通过控制电路控制悬浮球体的姿态。
有益效果：本发明利用磁柱、磁性条与磁钢相面的极性相同，相互之间能够产生推斥力的原理，通过控制电路控制八个磁柱磁力的强弱进而实现控制悬浮摆件的姿态，有效解决现有的磁悬浮摆件只能作为静态展示物的问题，同时设计简单，成本低，实用性强。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的结构示意图。
图2是本发明较佳实施例中的悬浮装置底盘俯视图。
图3是本发明较佳实施例中的悬浮摆件截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1~图3的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，包括悬浮摆件1、悬浮装置底盘2、磁钢3、球体4、球体表面5、磁柱6及磁性条7。
在本实施例中，悬浮摆件1悬浮在悬浮装置底盘2上方，且悬浮摆件1为球形结构，并采用非磁性轻质材料制成空心球体4，球体4内设置有碗状磁钢3，整个悬浮摆件1重心处于磁钢3内部；悬浮装置底盘2为圆盘，同时在圆盘的圆心设置有磁性条7，且在围绕磁性条7的四周等分布置有八个磁柱6，圆盘上设置有控制电路，控制电路与八个磁柱6连接，通过控制八个磁柱磁力的强弱进而实现控制悬浮摆件1的姿态。
在本实施例中，磁钢3位于球体4内腔的下端，整个球体4的重心位于磁钢3之中。
在本实施例中，悬浮装置底盘2为非磁性材料制成。
在本实施例中，圆盘内设置有圆盘内环与圆盘外环，且圆盘内环高于圆盘外环，同时圆盘内环口径大于球体4的三分之一处直径。
在本实施例中，磁柱6设置在圆盘内环底部。
在本实施例中，磁柱6为锅形磁性柱子。
在本实施例中，磁性条7为环形结构。
在本实施例中，磁柱6、磁性条7与磁钢3相面的极性相同，相互之间能够产生推斥力；当球体4放入悬浮装置底盘2上时，球体4内的磁钢3与圆盘内环的磁柱6产生推斥力，将磁钢6向上推，从而带动整个球体4向上运动；在球体4离开悬浮装置底盘2一段距离，磁力与地心力相等时，球体4悬浮在悬浮装置底盘2上方的空中，而磁性条7产生的推力则可将球体4控制在悬浮装置底盘2的上方，此时拔动球体表面5，球体4可左右旋转，磁钢3在重力作用下，重心向下，其重心始终对准磁性条7的中心，在八个磁柱6和磁性条7的推力下保持在空中不漂移；当通过控制电路更变八个磁柱6磁力时，悬空的球体4发生倾斜，球体4偏向磁力小的磁柱6方向，即可通过控制电路控制悬浮球体4的姿态。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，包括悬浮摆件及悬浮装置底盘，其特征在于，悬浮摆件悬浮在悬浮装置底盘上方，且悬浮摆件为球形结构，并采用非磁性轻质材料制成空心球体，球体内设置有磁钢，整个悬浮摆件重心处于磁钢内部；悬浮装置底盘为圆盘，同时在圆盘的圆心设置有磁性条，且在围绕磁性条的四周等分布置有八个磁柱，圆盘上设置有控制电路，控制电路与八个磁柱连接，通过控制电路控制八个磁柱磁力的强弱进而实现控制悬浮摆件的姿态。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，磁钢为碗状结构，且位于球体内腔的下端。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，悬浮装置底盘为非磁性材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，圆盘内设置有圆盘内环与圆盘外环，且圆盘内环高于圆盘外环，同时圆盘内环口径大于球体的三分之一处直径。
5.根据权利要求4所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，磁柱设置在圆盘内环底部。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，磁柱为锅形磁性柱子。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，磁性条为环形结构。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种基于磁悬浮底盘的姿态控制装置，其特征在于，磁柱、磁性条与磁钢相面的极性相同，相互之间能够产生推斥力；当球体放入悬浮装置底盘上时，球体内的磁钢与圆盘内环的磁柱产生推斥力，将磁钢向上推，从而带动整个球体向上运动；在球体离开悬浮装置底盘一段距离，磁力与地心力相等时，球体悬浮在悬浮装置底盘上方的空中，而磁性条产生的推力则可将球体控制在悬浮装置底盘的上方，此时拔动球体表面，球体可左右旋转，磁钢在重力作用下，重心向下，其重心始终对准磁性条的中心，在八个磁柱和磁性条的推力下保持在空中不漂移；当通过控制电路更变八个磁柱磁力时，悬空的球体发生倾斜，球体偏向磁力小的磁柱方向，即可通过控制电路控制悬浮球体的姿态。
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