CN107465365A - 全向磁悬浮装置 - Google Patents
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Abstract
一种全向磁悬浮装置,包括底座,底座上设有电路模块;由永磁磁铁构成的浮子;设在底座边缘位置设有偶数圆形阵列对称的固定永磁铁;固定磁铁正中间位置设有四个电磁铁;设在电磁铁中间的赫尔传感器,赫尔传感器分为X轴赫尔传感器,检侧水平X轴方向磁力信号;Y轴赫尔传感器,检侧Y轴方向磁力信号;Z轴赫尔传感器,检侧垂直方向的浮子信号;Z轴赫尔传感器检侧与浮子的距离,使电磁铁通电,通过X轴赫尔传感器、Y轴赫尔传感器检侧浮子在X轴、Y轴方向所受磁力大小和磁极方向,自动调节电磁铁电流大小和电流方向,自动改变X轴、Y轴的磁力大小和磁极方向,以控制浮子非水平方向的浮力,以达到自动控制浮子重力的问题,让浮子悬浮。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮装置,尤其是一种全向磁悬浮装置。
背景技术
现有的磁悬浮技术比较成熟,不过一般只能达到水平悬浮的目的,当存在一定的角度,现有的技术不能克服侧向的平衡,即不能达到非水平悬浮的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种全向磁悬浮装置,以解决上述问题的至少一个方面。
根据本发明的一方面,提供一种全向磁悬浮装置,包括底座,底座上设有电路模块;
由永磁铁构成的浮子;
设在底座上设有环形磁铁;环形磁铁对浮子产生斥力作用,环形磁铁中间形成环形磁场,让浮子在环形磁场的Z轴方向处于平衡状态的位置;
底板的中心位置设有四个对称的电磁铁;
设在电磁铁中间的霍尔传感器,霍尔传感器分为X轴霍尔传感器,检侧水平X轴方向磁力信号;Y轴霍尔传感器,检侧Y轴方向磁力信号;Z轴霍尔传感器,检侧Z轴方向的浮子信号;
Z轴霍尔传感器检侧与浮子的距离,使四个电磁铁通电,当底座处于非水平状态时,通过X轴霍尔传感器、Y轴霍尔传感器检侧浮子在X轴、Y轴方向所受磁力大小和磁极方向,自动调节四个电磁铁的电流大小和电流方向,自动改变四个电磁铁在X轴、Y轴方向的磁力大小和磁极方向,以保持底座处于非水平状态下时,浮子在X轴、Y轴方向处于平衡状态位置,让浮子悬浮。
X轴霍尔传感器、Y轴霍尔传感器、Z轴霍尔传感器的X轴、Y轴、Z轴方向是相对于底座的水平放置的X轴、Y轴、Z轴方向。
进一步,所述环形磁铁可为偶数环形阵列对称的永磁块。
进一步,还包括微控器,霍尔传感器连接在微控器的输入端,电磁铁控制端连接在微控器的输出端。
进一步,还包括通电指示灯,通电指示灯连接在微控器的输出端,Z轴霍尔传感器检侧到竖直方向的浮子信号时,通电指示灯亮起。
进一步,还包括滤波电容,过滤掉电流信号的杂波,保证电磁铁电流稳定。
进一步,全向磁悬浮装置的电流为蓄电池或外接电源。
本发明的有益效果是:可解决浮子非水平悬浮的问题,克服磁块非水平方向的重力,自动调节X轴、Y轴的方向使处于平衡状态从而达到非水平悬浮的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的电路原理图;
图3是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明。
图1、图2、图3中,一种全向磁悬浮装置,包括底座1,底座1上设有电路模块;由永磁磁铁构成的浮子5,浮子5为圆形状,也可以为圆柱状;设在底座1上设有偶数圆形阵列对称的固定永磁块2;固定磁铁正中间位置设有四个电磁铁3;设在电磁铁3中间的霍尔传感器4,霍尔传感器分为X轴霍尔传感器401,检侧水平X轴方向磁力信号;Y轴霍尔传感器402,检侧Y轴方向磁力信号;Z轴霍尔传感器403,检侧Z轴方向的浮子5信号;Z轴霍尔传感器403检侧与浮子5的距离,使电磁铁3通电,通过X轴霍尔传感器401、Y轴霍尔传感器402检侧浮子5在X轴、Y轴方向所受磁力大小和磁极方向,自动调节电磁铁3电流大小和电流方向,自动改变X轴、Y轴的磁力大小和磁极方向,以保持底座处于非水平状态下时,浮子5在X轴、Y轴方向处于平衡状态位置,让浮子5悬浮。
X轴霍尔传感器、Y轴霍尔传感器、Z轴霍尔传感器的X轴、Y轴、Z轴方向是相对于底座的水平放置的X轴、Y轴、Z轴方向。
所述的四个电磁铁(301,302,303,304)分别对称的安置在X轴和Y轴方向上。
当底座处于非水平状态,浮子向Y轴非水平方向倾斜时,Y轴向上侧的电磁铁斥力减小,Y轴向下侧的电磁铁斥力增大,让浮子受到均衡的斥力,浮子在Y轴非水平状态下保持平衡;
当浮子向X轴非水平方向倾斜时,X轴向上侧的电磁铁斥力减小,X轴向下侧的电磁铁斥力增大,让浮子受到均衡的斥力,浮子在X轴非水平状态下保持平衡。
浮子在Z轴方向在环形磁铁的作用下,让浮子在环形磁场处于平衡状态的位置。
本实施例中,还包括微控器6,霍尔传感器连接在微控器6的输入端,电磁铁3控制端连接在微控器6的输出端。微控器6的型号可为TPS2205、TPS2206、TPS2216等。
本实施例中,还包括通电指示灯102,指示灯为发光二极管,通电指示灯102连接在微控器6的输出端,Z轴霍尔传感器403检侧到竖直方向的浮子5信号时,通电指示灯亮102起。
本实施例中,还包括滤波电容,过滤掉电流信号的杂波,以保证电磁铁3电流稳定。
本实施例中,全向磁悬浮装置的电流为蓄电池或外接电源101,一般外接电源为佳,以保持持续的电能供应。
本发明工作时,接通电源,当浮子5放置在四个电磁铁3附近时,Z轴霍尔传感器403检侧与浮子5的距离,使四个电磁铁3立即通电,通过X轴霍尔传感器401、Y轴霍尔传感器402检侧浮子5在X轴、Y轴方向所受磁力大小和磁极方向,自动调节电磁铁3电流大小和电流方向,自动改变X轴、Y轴的磁力大小和磁极方向,如X轴霍尔传感器401检测到X轴的方向的磁力不均衡,微控器6迅速调节X、Y轴上的各两个电磁铁3的磁力大小和与浮子5之间的磁极方向,以控制浮子5非水平方向的浮力,以保持浮子5处于平衡状态,以达到自动控制浮子5重力的问题,让浮子5悬浮。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种全向磁悬浮装置,其特征在于:包括底座,底座上设有电路模块;
由永磁铁构成的浮子;
设在底座上设有环形磁铁;环形磁铁对浮子产生斥力作用,环形磁铁中间形成环形磁场,让浮子在环形磁场的Z轴方向处于平衡状态的位置;
底板的中心位置设有四个对称的电磁铁;
设在电磁铁中间的霍尔传感器,霍尔传感器分为X轴霍尔传感器,检侧水平X轴方向磁力信号;Y轴霍尔传感器,检侧Y轴方向磁力信号;Z轴霍尔传感器,检侧Z轴方向的浮子信号;
Z轴霍尔传感器检侧与浮子的距离,使四个电磁铁通电,当底座处于非水平状态时,通过X轴霍尔传感器、Y轴霍尔传感器检侧浮子在X轴、Y轴方向所受磁力大小和磁极方向,自动调节四个电磁铁的电流大小和电流方向,自动改变四个电磁铁在X轴、Y轴方向的磁力大小和磁极方向,以保持底座处于非水平状态下时,浮子在X轴、Y轴方向处于平衡状态位置,让浮子悬浮。
2.根据权利要求1所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:X轴霍尔传感器、Y轴霍尔传感器、Z轴霍尔传感器的X轴、Y轴、Z轴方向是相对于底座的水平放置的X轴、Y轴、Z轴方向。
3.根据权利要求1所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:所述环形磁铁可为偶数环形阵列对称的永磁块。
4.根据权利要求1所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:底座处于非水平状态,当浮子向Y轴非水平方向倾斜时,Y轴向上侧的电磁铁斥力减小,Y轴向下侧的电磁铁斥力增大,让浮子在Y轴非水平状态下保持平衡;
当浮子向X轴非水平方向倾斜时,X轴向上侧的电磁铁斥力减小,X轴向下侧的电磁铁斥力增大,让浮子在X轴非水平状态下保持平衡。
5.根据权利要求1所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:还包括微控器,霍尔传感器连接在微控器的输入端,电磁铁控制端连接在微控器的输出端。
6.根据权利要求5所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:还包括通电指示灯,通电指示灯连接在微控器的输出端,Z轴霍尔传感器检侧到竖直方向的浮子信号时,通电指示灯亮起。
7.根据权利要求1所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:还包括滤波电容,过滤掉电流信号的杂波,保证电磁铁电流稳定。
8.根据权利要求1所述的全向磁悬浮装置,其特征在于:全向悬浮装置的电流为蓄电池或外接电源。
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