CN107465364A - 一种磁悬浮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁悬浮装置，包括第一磁体、电磁铁、悬浮体、传感器和控制电路，其特征在于，所述第一磁体为中心放射状；所述电磁铁设置在第一磁体中心放射状的两个以上空位处，并且对称设置；所述悬浮体设置在第一磁体中心位置的上方，并且所述悬浮体下表面和第一磁铁上表面的极性相同；所述传感器设置第一磁体中心位置处；所述控制电路与传感器相连，并且根据传感器反馈的信号改变电磁铁的电流大小或/和方向，使得所述悬浮体悬浮于第一磁体中心位置的上方。尤其，田字格设置可以获得比环形磁铁产生的磁场更强大的牵引力度，使得悬浮体悬浮高度更高，更稳定。

Description

一种磁悬浮装置
技术领域
本发明涉及一种对磁场进行控制磁悬浮装置，使得物体悬浮于空中的装置，具体地说是一种使用电磁场抵消引力场以实现物体悬浮的平台，尤其涉及一种田字格磁悬浮装置。
背景技术
由于悬吊式磁悬浮装置的底座需要另行设计上方悬臂以悬吸悬浮体，因此底座结构复杂且视觉效果不佳。故而，目前市场上现有的磁悬浮装置基本以磁斥型悬浮装置为主，例如CN1729614B、CN100544183C、CN204993114U等。
CN1729614B公开的底座包含一组或两组呈对称布置的磁铁以形成水平单轴控制磁场，另外可选择性增设同向磁性的外围环形磁铁以增强防侧翻能力。这种底座结构相对复杂且悬浮不稳定。
CN100544183C公开的底座包括单个环形磁铁以形成水平双轴控制磁场并且同时形成足够的防侧翻能力。这种底座虽然结构简单且悬浮稳定，但悬浮高度不够理想。
CN204993114U公开的底座包括环形磁铁以及在环形磁铁中央布设成反向磁性的柱形磁铁。这种底座虽然顾及了悬浮高度，但却给水平控制机构例如电磁铁的布置造成了空间障碍。
目前，磁悬浮技术已经可以将磁铁悬浮于空中，营造出漂浮无重力的感觉。其成品广泛应用于展柜，宗教物品以及装饰气氛应用中。但在现有的磁悬浮技术中，大部分仅是基于圆环磁铁外加调整线圈。例如在CN204993114U“磁悬浮装置”中，其“磁悬浮”的主要是圆环磁铁外加调整电磁铁构成。再如，CN104279488A“一种磁悬浮灯”是磁悬浮装置的一种应用，做成磁悬浮灯。
本发明提供一种磁悬浮装置，无须基于底座圆环或圆柱形磁铁，并且取得悬浮高度更好的技术效果。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种磁悬浮装置，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种磁悬浮装置，包括第一磁体、电磁铁、悬浮体、传感器和控制电路，其特征在于，所述第一磁体为中心放射状；所述电磁铁设置在第一磁体中心放射状的两个以上空位处，并且对称设置；所述悬浮体设置在第一磁体中心位置的上方，并且所述悬浮体下表面和第一磁体上表面的极性相同；所述传感器设置第一磁体中心位置处；所述控制电路与传感器相连，并且根据传感器反馈的信号改变电磁铁的电流大小或/和方向，使得所述悬浮体悬浮于第一磁体中心位置的上方。
优选地，所述第一磁体为一个中心放射状永磁体或多个永磁体排列成中心放射状，并且所述中心放射状为三条以上的放射线。
优选地，所述电磁铁为方形、三角形或圆形线圈。
优选地，所述的第一磁体的中心放射状为十字形；所述电磁铁至少为两个，并且对角或对称设置。
优选地，所述电磁铁为四个方形的线圈，并且第一磁体与四个电磁铁共同组成田字格。换言之，电磁铁分别设置在十字形磁体中心交叉之间的对应空位处，底座的十字形磁体与电磁铁共同组成田字格。
优选地，在田字格中心附近均匀分布若干个用于感应磁力大小的位置传感器，可以为霍尔传感器，亦可以为光学测距传感器或其它用于测距的传感器。
优选地，所述控制电路含有信号反馈电路、信号比较电路和电流换向电路，并且依次连接。所述位置传感器与控制电路相连，所述控制电路上设有用于计算悬浮体位置的比较电路，将距离信号转化为反馈信号，通过改变电磁铁电流方向，增加或减少整个由十字排列的磁铁分割区的磁场，进而对底座磁场强度大小控制，使得设有磁体的悬浮体漂浮空中。整个系统为动态不稳定结构，悬浮体的支撑力来源于下方田字格磁场斥力，稳定性来源于使用电磁铁调整田字里面方块的磁场大小。极短时间的电磁排斥力,并在悬浮体偏离中心点之后，通过增大或减小田字格相应线圈磁场强度将悬浮体再次归位。
其中，信号反馈电路、为闭环反馈，信号比较电路为差分放大电路，电流换向电路由可控硅组成。
优选地，所述悬浮体为磁环或多个磁铁围成的磁环。
优选地，所述电磁铁为磁极相反的串联结构，或者每个电磁铁分别独立操作。
优选地，所述悬浮体下表面的中心处还设置有第二磁体，并且第二磁体下面表与悬浮体下表面极性相同。这样，可以进一步加强悬浮体的磁性。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
所述控制板上还设有电流换向电路，所述电流换向电路用于改变电磁铁中的电流方向，当所述信号比较电路检测到所述对称设置的霍尔传感器上的信号有不同时，所述电流换向电路开始工作，并在数秒后停止工作使电流方向复原。本发明的悬浮灯体在悬浮发生偏移时，能及时用磁场将悬浮体归位于初始状态，防止悬浮体掉落在底座外面；稳定性好，田字格可以获得比环形磁铁产生的磁场更强大的牵引力度，使得悬浮体悬浮高度更高，更稳定。
附图说明
图1底座单条形磁体磁悬浮装置结构示意图；
图2底座双条形磁体磁悬浮装置结构示意图；
图3底座双条形田字格磁体磁悬浮装置结构示意图；
图4底座双条形田字格磁体磁悬浮装置磁强强度分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种磁悬浮装置，包括第一磁体1、电磁铁2、悬浮体4、传感器3和控制电路，其特征在于，所述第一磁体1为中心放射状；所述电磁铁2设置在第一磁体1中心放射状的两个以上空位处，并且对称设置；所述悬浮体4设置在第一磁体1中心位置的上方，并且所述悬浮体4下表面和第一磁铁1上表面的极性相同；所述传感器3设置第一磁体1中心位置处；所述控制电路与传感器3相连，并且根据传感器3反馈的信号改变电磁铁2的电流大小或/和方向，使得所述悬浮体4悬浮于第一磁体中心位置的上方。
所述电磁铁2为四个方形的线圈，并且第一磁体1与四个电磁铁2共同组成田字格。
所述悬浮体4下表面的中心处还设置有第二磁体5，并且第二磁体5下面表与悬浮体4下表面极性相同。
实施例2
如图1-3所示，一种磁悬浮装置，包括第一磁体1、电磁铁2、悬浮体4、传感器3和控制电路，其特征在于，所述第一磁体1为中心放射状；所述电磁铁2设置在第一磁体1中心放射状的两个以上空位处，并且对称设置；所述悬浮体4设置在第一磁体1中心位置的上方，并且所述悬浮体4下表面和第一磁铁1上表面的极性相同；所述传感器3设置第一磁体1中心位置处；所述控制电路与传感器3相连，并且根据传感器3反馈的信号改变电磁铁2的电流大小或/和方向，使得所述悬浮体4悬浮于第一磁体中心位置的上方。
所述电磁铁2为三角形的线圈，并且第一磁体1为三条线的中心放射状。
实施例3
如图1-4所示，一种磁悬浮装置，包括第一磁体1、电磁铁2、悬浮体4、传感器3和控制电路，其特征在于，所述第一磁体1为中心放射状；所述电磁铁2设置在第一磁体1中心放射状的两个以上空位处，并且对称设置；所述悬浮体4设置在第一磁体1中心位置的上方，并且所述悬浮体4下表面和第一磁铁1上表面的极性相同；所述传感器3设置第一磁体1中心位置处；所述控制电路与传感器3相连，并且根据传感器3反馈的信号改变电磁铁2的电流大小或/和方向，使得所述悬浮体4悬浮于第一磁体中心位置的上方。
所述电磁铁2为三角形的线圈，并且第一磁体1为六条线组成，即类似米字形的中心放射状。其中，六条线可以为一体成型的类似米字形的永磁体，也可以为由若干个小永磁铁排列组成类似米字形。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮装置，包括第一磁体、电磁铁、悬浮体、传感器和控制电路，其特征在于，所述第一磁体为中心放射状；所述电磁铁设置在第一磁体中心放射状的两个以上空位处，并且对称设置；所述悬浮体设置在第一磁体中心位置的上方，并且所述悬浮体下表面和第一磁体上表面的极性相同；所述传感器设置第一磁体中心位置处；所述控制电路与传感器相连，并且根据传感器反馈的信号改变电磁铁的电流大小或/和方向，使得所述悬浮体悬浮于第一磁体中心位置的上方。
2.根据权利要求1所述磁悬浮装置，其特征在于，所述第一磁体为一个中心放射状永磁体或多个永磁体排列成中心放射状，并且所述中心放射状为三条以上的放射线。
3.根据权利要求1或2所述磁悬浮装置，其特征在于，所述电磁铁为方形、三角形或圆形线圈。
4.根据权利要求2所述磁悬浮装置，其特征在于，所述的第一磁体的中心放射状为十字形；所述电磁铁至少为两个，并且对角或对称设置。
5.根据权利要求4所述磁悬浮装置，其特征在于，所述电磁铁为四个方形的线圈，并且第一磁体与四个电磁铁共同组成田字格。
6.根据权利要求1或2所述磁悬浮装置，其特征在于，所述控制电路含有信号反馈电路、信号比较电路和电流换向电路，并且依次连接。
7.根据权利要求3所述磁悬浮装置，其特征在于，所述田字格中心附近均匀分布若干个用于感应磁力大小的位置传感器，所述传感器为霍尔传感器或光学测距传感器。
8.根据权利要求5所述磁悬浮装置，其特征在于，所述悬浮体为磁环或多个磁铁围成的磁环。
9.根据权利要求1或2所述磁悬浮装置，其特征在于，所述电磁铁为磁极相反的串联结构，或者每个电磁铁分别独立操作。
10.根据权利要求5或6所述磁悬浮装置，其特征在于，所述悬浮体下表面的中心处还设置有第三磁体，并且第三磁体下面表与悬浮体下表面极性相同。
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