CN106712583A - 单磁场磁悬浮结构 - Google Patents

Abstract

本发明公布的是单磁场磁悬浮结构，是一种磁悬浮结构。这个结构必须有强磁体、磁流体和导磁率小于磁流体的固态物体存在，在强磁体表面吸附上磁流体后，强磁体和结构中的固态物体介于磁流体接触而形成的可同时或单独具有悬浮、润滑、密封和减震功能的不同结构；而由于结构中的强磁体对导磁率小于磁流体的固态物体的吸引作用，而构成的可定位悬浮结构、在运动过程中有阻尼和制动效应的悬浮结构、润滑、密封和减震功能的单磁场结构；及在上述结构中以外的磁场和导磁体介入的作用下而构成的具有悬浮位置、阻尼和制动效应和移动过程可控的单磁场磁悬浮结构和阻尼可控的单磁场润滑结构。

Description

单磁场磁悬浮结构

技术领域

本发明属于磁悬浮技术领域。

背景技术

磁悬浮技术是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。目前世界上认可有三种类型的磁悬浮：第一种是以德国为代表的常导电式磁悬浮，是通过电力产生的磁场对电阻不为零的常规导体产生的排斥力而产生的悬浮。第二种是以日本为代表的超导电动磁悬浮，是通过电力产生的磁场对电阻为零的超导体产生的排斥力而产生的悬浮，第三种是中国的永磁悬浮，它是利用特殊的永磁材料，不需要任何其它动力支持产生的悬浮，与国外相比中国永磁悬浮具有悬浮能力强、实现成本低、使用中节能性强、不会因电力失控而失磁使悬浮失效而提高了在使用中安全稳定性的优点。还有一种是在专利公报第31卷51期2015年12月23日上公布的专利号为201510286742.X的单面磁悬浮结构，这个磁悬浮结构是由强磁体、磁流体和非导磁组成，强磁体吸附上磁流体后与非导磁体介于磁流体接触，形成强磁体和非导磁体中间隔着磁流体而互相不直接接触的悬浮结构。它们的共同特征是利用磁场的排斥力形成了非接触式的结构，具有在相对运动过程中悬浮物与支撑物体之间不存在直接摩擦而产生的磨损，继而减小摩擦阻力的性能。但单面磁悬浮结构中有以下不足之处：第一是必须与非导磁体接触，适应的环境相对狭小；第二是悬浮物必须停留在低处，在没有边界约束时会一直滑动出去，直到磁流体被耗尽而时悬浮结构失效。

发明内容

本发明的目的是针对单面磁悬浮结构中的不足，让强磁体吸附上磁流体后与导磁率小于磁流体的固态物体接触，仍然能构成介于磁流体接触的单面磁悬浮结构，为了区分称之为单磁场磁悬浮结构；这个结构同时或单独具有悬浮、润滑、密封和减震功能；在结构中的固态物体的导磁率大于非导磁体时，结构中的强磁体对导磁率小于磁流体的固态物体的会有吸引作用，而构成的具有定位、阻尼和制动效应的悬浮、润滑、密封和减震功能单磁场结构；在上述结构中以外的磁场和导磁体介入的作用下而构成的具有悬浮位置、阻尼和制动效应和移动过程可控的单磁场磁悬浮结构和阻尼可控的单磁场润滑结构；

本发明中单磁场磁悬浮结构是通过如下措施来实现，首先取符合是面接触、接触面有强磁场、有容留磁流体的空间、能稳定放置的强磁体和导磁率小于磁流体的固态物体组件，然后把强磁体放在这个固态物体上、中或把固态物体放在强磁体上、中，然后加注磁流体是强磁体表面吸附上磁流体，当磁流体在强磁体和固态物体间的排斥力大于可向上移动的物体重量和强磁体对固态物体的吸引力后，则构成了以下几种结构：第一种是，构成了一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，形成强磁体和导磁率小于磁流体的固体间介于磁流体在中间而不直接接触的结构；第二种是，在垂直于地面方向的接触面构成了 一种必须有强磁体、磁流体和导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，形成强磁体可以悬浮在以这个固体为底面的磁流体上面或这个固体悬浮在以强磁体为底面的磁流体上面的磁悬浮结构；第三种是，一种必须有强磁体、磁流体和导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，利用强磁体和导磁率小于磁流体的固体间的磁流体作为润滑剂的润滑结构；第四种是，当强磁体在垂直于地面的接触面和不垂直于地面的其它接触面上都吸附有磁流体与这个固体物体接触，则构成了上述磁悬浮结构和润滑结构同时存在的结构。上述导磁率小于磁流体的固态物体是指这个固态物体能被强磁场吸引或排斥，但在强磁体和这个固态物体仍然能介于磁流体接触的固态物体。

举例说明序号4中的四种结构。首先取一外径在50到60毫米、厚度0.2毫米的铁片平放，在铁片上放上一块外径同铁板、厚度5到6毫米的纸板，再把一个内径60毫米的玻璃皿放到纸板上面构成一个导磁率小于磁流体的固态物体，把玻璃皿的盖子做成与玻璃皿底部一样的结构后扣在待用，然后把一块外径为12毫米、厚度2毫米径向充磁的N35型钕铁硼原片放到玻璃皿中，接着向钕铁硼表面加注磁流体，随着磁流体的加入钕铁硼原片会被磁液顶起，然后扣上玻璃皿的盖子，这时则形成了必须有强磁体、磁流体和导磁率小于磁流体存的4种不同的结构：第一种是，强磁体和导磁率小于磁流体的固体间介于磁流体在中间而不直接接触的结构；第二种是，在垂直于地面方向的接触面则构成了 一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，形成强磁体可以悬浮在以这个固体为底面的磁流体上面或（和）是这个固体悬浮在以强磁体为底面的磁流体上面的磁悬浮结构；第三种是，利用强磁体和导磁率小于磁流体的固体间的磁流体作为润滑剂的润滑结构；第四种是，上述磁悬浮结构和润滑结构同时存在的结构。在以上结构中可通过调整铁板与玻璃皿的间距来模拟固态物体导磁率大小对强磁体和这个固态物体间的磁流体层和悬浮物体的影响，铁板相对玻璃皿由远及近再由近及远相应面的磁流体层会由厚变薄直到悬浮的钕铁硼贴在玻璃皿上失去悬浮能力再由薄变厚恢复悬浮能力。

在序号5中的结构中，通过晃动和倾斜玻璃皿让悬浮的钕铁硼滑动，在滑动过程中让玻璃皿底部由远及近靠近铁片，悬浮的强磁体的运动速度会变慢到停止，滑动的距离会变小直固定在一个位置。在铁片能够被吸引的距离上平行移动铁片悬浮的强磁体会跟随最近的铁片边缘移动。这就构成了由强磁体吸引磁流体后与一个导磁率小于磁流体的固态物体构成的介于磁流体接触的磁悬浮结构中，通过改变固态物体的导磁率的大小和介入的导磁体对悬浮的强磁体的吸引作用构成了三种不同的悬浮结构：第一种是，通过改变固态物体的导磁率的大小和介入的导磁体对悬浮的强磁体的吸引作用，为结构中的悬浮物在相对移动过程中提供阻尼和制动功能而构成的有阻尼和制动功能的磁悬浮结构；第二种是，通过改变固态物体的导磁率的大小和介入的导磁体对悬浮的强磁体的吸引作用使这个结构中的悬浮物固定在一个区间内或一个位置上悬浮而构成的有定位功能的磁悬浮结构；第三种是，通过介入的导磁体对悬浮的强磁体的吸引作用牵引这个结构中的悬浮物体进行移动而构成的可被牵引的磁悬浮结构。

在序号4的悬浮机构中通过介入外磁场对悬浮物体的影响，可以构成由强磁体吸引磁流体后与一个导磁率小于磁流体的固态物体构成的介于磁流体接触的磁悬浮结构中，由于结构中 以外磁场的作用构成的三种不同的悬浮结构：第一种是，由于结构以外磁场的作用为这个结构中的悬浮物在相对移动过程中提供阻尼和制动功能而构成的有阻尼和制动功能的磁悬浮结构；第二种是，由于结构以外磁场的作用使这个结构中的悬浮物固定在一个区间内或一个位置上悬浮而构成的有定位功能的磁悬浮结构；第三种是，由于结构以外磁场的作用牵引这个结构中的悬浮物体进行移动而构成的可被牵引的磁悬浮结构。

对序号7中的结构举例说明：取一个20毫米宽、50毫米长、厚度5毫米的N42型充磁方向为大平面为N、S极的钕铁硼，上平面加装尺寸与钕铁硼相同的铁板作为导磁板，在导磁板上粘接上长宽尺寸同导磁板高度100毫米的铝块，再取长度1米、深度为20毫米到30毫米、内宽度在21到25毫米的凹型铝槽，再准备一块长度为500毫米、宽度为20毫米、厚度为0.2毫米的铁板，再取3块外径12毫米、厚度2毫米N35型轴向充磁的钕铁硼，其中一块粘接在100毫米高铝块顶部中间位置。首先把铝槽中间架空两头封堵平放并固定，然后把粘接有铝块的钕铁硼铝块向上放在铝槽内，然后向铝槽内的磁体表面加注磁流体，在铝槽内强磁体悬浮起2到5毫米内停止加入磁流体，用一块外径12毫米的钕铁硼置于距离铝型槽底部或铝块顶部30毫米以外能被吸引的位置，当移动外加的钕铁硼时，悬浮的铝块会被吸力牵引着移动：用外力是悬浮的铝块沿着铝槽滑动，悬浮的铝块经过外加的钕铁硼会感觉到阻力，甚至被外加钕铁硼的磁场吸引下被迫停止滑动而在一定固定的位置悬浮。

本发明专利中的单磁场密封结构用以下方法实现：取一个与要密封的导磁率小于磁流体的固态物体面都有强磁场的强磁体，把强磁体和这个固态物体相对固定，然后向强磁体加注磁流体，磁流体会被吸引到强磁体和固态物体之间起到密封的作用。这样则构成了一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附磁流体后构成的单磁场密封结构：在这个密封结构中，强磁体和固态物体间留有一定间隙后在它们发生相对滑动和选择的过程中，间隙中的磁流体在密封的同时也起到润滑的作用，这样则构成了一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附磁流体后构成的单磁场密封结构和单磁场润滑结构同时存在的结构。

对序号9中的单磁场密封结构举例说明：取一个外径30毫米、内径8毫米、厚度5毫米轴向充磁的钕铁硼圆环片，以内径对齐上下面粘接上同等尺寸的铁导磁板，再把化学试验中的三角瓶上硅胶密封塞中间钻孔12毫米后，把硅胶塞大圆面方向涂上硅胶以导磁板内径为同心圆的位置粘接在导磁板上，把三角瓶固定在搅拌架上，插入搅拌机的搅拌器、然后把粘接有强磁体的硅胶塞套在搅拌器杆并塞入三角瓶，然后再把搅拌杆固定在搅拌器电机上，调整位置使搅拌杆与粘接有强磁体的硅胶塞的内孔之间的间隙基本相同，然后加注磁流体到间隙充满且与上导磁板一平，这样就起到了隔绝三角瓶内外气体对流的作用；开启搅拌机磁流体在起到密封的作用同时也在对搅拌杆和强磁体之间起到润滑作用。

本发明专利中的单磁场密封结构用以下方法实现：把强磁体与导磁率小于磁流体的固态物体相对稳定放置，然后向强磁体表面加注磁流体，在强磁体和固态物体之间吸满磁流体，对固体物体或强磁体侧进行敲击震动，这个整动会被磁流体吸收一部分后再传到到对面物体上，这样则构成了一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附磁流体后，利用磁流体对这个固态物体的排斥力的弹性效应构成的减震结构。 例如取两套内径60毫米的塑料皿，皿内放入一个直径12毫米、厚度2毫米N35型轴向充磁的钕铁硼圆片，然后向其中一个钕铁硼加注3毫升、密度≥1.2克/毫升的油基磁流体作为试验物体待用，另一套没有加注磁流体的皿作为参照物待用，取30厘米厚的木板，把两个塑料皿固定在木板上，让振动台在垂直反向震动，会看发现吸附有磁流体的钕铁硼震动幅度明显小于参照物中的钕铁硼，因此说明这个结构有减震的功能。

Claims (14)

1.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，形成强磁体和导磁率小于磁流体的固体物体间介于磁流体隔离而不直接接触的结构。

2.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，形成强磁体可以悬浮在以这个固体物体为底面的磁流体上面或者是这个固体物体悬浮在以强磁体为底面的磁流体上面的单磁场磁悬浮结构。

3.一种在权利要求2的结构中由于强磁体对导磁率小于磁流体的固态物体的吸引作用，而使悬浮的物体在一个区间内或一个固定位置悬浮而构成的有定位功能的单磁场磁悬浮结构。

4.一种在权利要求2的结构中由于强磁体对导磁率小于磁流体的固态物体的吸引作用，而对悬浮的物体在相对于与底面的物体做相对运动过程中提供阻尼和制动效应而构成的有阻尼和制动效应的单磁场磁悬浮结构。

5.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附上磁流体后，利用强磁体和导磁率小于磁流体的固体间的磁流体作为润滑剂的单磁场润滑结构。

6.一种在权利要求5的结构中由于强磁体对导磁率小于磁路体的固态物体的吸引作用，对润滑结构提供阻尼而构成的有阻尼单磁场润滑结构。

7.一种由权利要求2和权利要求5中所述的单磁场磁悬浮结构和单磁场润滑结构同时存在的结构。

8.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体同时存在构成的单磁场磁悬浮结构，由该结构以外的导磁体或磁场的作用使这个结构中的悬浮物固定在一个区间内或一个位置上悬浮而构成的有定位效应的单磁场磁悬浮结构。

9.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在的单磁场磁悬浮结构，由该结构以外的导磁体或磁场的作用为这个结构中的悬浮物在相对移动过程中提供阻尼和制动效应而构成的有阻尼和制动功能的单磁场磁悬浮结构。

10.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在的单磁场磁悬浮结构，由该结构以外的导磁体或磁场的作用牵引这个结构中的悬浮物进行移动而构成的可被控制移动的单磁场磁悬浮结构。

11.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在的单磁场磁悬浮结构，由于结构中以外的导磁体或磁场的作用，使结构中的悬浮物体能够被固定在一个位置和被控制移动及具有阻尼和制动功能的单磁场磁悬浮结构。

12.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附磁流体后，强磁体与这个固体物体介于磁流体接触，而构成的单磁场密封结构。

13.一种由权利要求5和权利要求12中所述的密封结构和润滑结构同时存在的结构。

14.一种必须有强磁体、磁流体和一个导磁率小于磁流体的固态物体存在，强磁体吸附磁流体后，强磁体与这个固体物体介于磁流体接触，而构成的减震结构。