CN1655435A - 移动型磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

移动型磁悬浮移动装置，包括架箱体、位于架箱体下方且包含永磁体的浮体，所述的永磁体位于所述浮体的重心线上，所述的架箱体内含有与所述的永磁体相互作用以平衡浮体下落重力的电磁体、用于测定浮体位置的位移传感器、磁悬浮控制电路。在移动装置上再安装使所述浮体旋转的旋转发生装置，旋转发生装置与浮体内的旋转磁体配合又可实现浮体的自转。本发明中浮体在自动旋转的同时可以做平移、转圈等运动，可开发成天体模型、移动型地球仪、形象展示品等，集科教、艺术、娱乐于一体，视觉效果强烈、应用范围得到扩大。

Description

移动型磁悬浮装置

(一)技术领域

本发明涉及一种磁悬浮装置。

(二)背景技术

教学用品、工艺品、纪念品、模型等许多产品做成磁悬浮装置，视觉效果佳。以前有关磁悬浮装置的各种专利及产品，其浮体能磁悬浮或在磁悬浮的同时可以自动旋转，但浮体都不可移动。

专利号为92215714.6的中国专利提供了一种磁悬浮地球仪，但是该磁悬浮地球仪其浮体不能自转，浮体也不能做移动。专利号为00115354.4的中国专利提供了一种磁悬浮装置，该磁悬浮装置的浮体可以转动，但浮体还是不能移动。由于浮体不能移动，视觉效果受到局限，而且应用范围也受到限制。

(三)发明内容

为了克服已有技术中浮体不能移动的不足，本发明提供一种浮体能够实现移动的磁悬浮装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：移动型磁悬浮移动装置，包括架箱体、位于架箱体下方且包含永磁体的浮体，所述的永磁体位于所述浮体的重心线上，所述的架箱体内含有与所述的永磁体相互作用以平衡浮体下落重力的电磁体、用于测定浮体位置的位移传感器、磁悬浮控制电路，所述磁悬浮控制电路的输入端连接位移传感器，所述磁悬浮控制电路的输出端连接电磁体的线圈，所述的架箱体内的电磁体及位移传感器设置在移动装置上。

进一步，所述的移动装置上还装有使所述浮体旋转的旋转发生装置，所述的浮体内装有旋转磁体，所述的旋转发生装置由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器构成，所述的偏转力发生器和旋转传感器设置在所述的移动装置上，所述的偏转力发生器和旋转传感器都在浮体内的旋转磁体的感应范围之内，所述偏转电路的输入端连接所述的旋转传感器，所述偏转电路的输出端连接所述的偏转力发生器。

进一步，所述的移动装置由转盘、电动机、减速器、机械传动机构、组成，所述的电动机与所述的减速器连接，所述减速器的输出轴与所述的机械传动机构连接，所述的机械传动机构与所述的转盘连接，所述的转盘安装在架箱体上，所述电磁体、位移传感器及旋转发生装置安装在转盘上；

或者：所述的移动装置为一车模，所述的车模的电动车轮与设置于架箱体上的轨道相配合，所述电磁体、位移传感器及旋转发生装置安装在车模上；

或者：所述的移动装置为安装在机械手上的载体，所述的机械手安装在架箱体上，所述电磁体、位移传感器及旋转发生装置安装在载体上。

进一步，所述的旋转磁体为安装在所述的浮体内的永磁体侧边的永磁体；或者：所述的旋转磁体为连接在所述的浮体内的永磁体侧边的导磁体。

进一步，所述的架箱体内包含多个电磁体，其中至少有一个电磁体是固定安装的，各电磁体与各自的浮体配合。

更进一步，所述的电磁体有两个，一个固定安装在架箱体上，该电磁体设置在转盘的中心；另一个安装在转盘上；所述的浮体为球体。

由于电磁体、位移传感器及旋转发生装置都设置在移动装置上，故当移动装置发生移动时，浮体在自转的同时能随移动装置一起移动。因此，本发明的技术方案可以用于制作天体运行系统模型、旋转式悬浮玩具等，大大拓展了磁悬浮玩具的表现力和应用领域。

本发明所述的移动型磁悬浮装置的有益效果主要表现在：实现了浮体的移动，增强了视觉效果，同时也扩大了产品的应用范围。

(四)附图说明

图1是带有转盘的本发明的结构示意图。

图2是带有导轨及车模的本发明的结构示意图。

图3是本发明作为天体模型的具体应用示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步描述。

                       实施例一

参照图1，移动型磁悬浮装置，包括架箱体1，在架箱体下方有一浮体2，在浮体2的重心线上安装有永磁体3，该浮体2可以是天体模型、飞机及各种工艺品。

在架箱体1上安装有由转盘4、电动机5、机械传动机构组成的移动装置，电动机5与所述的机械传动机构连接，所述的机械传动机构与所述的转盘4连接。在所述的转盘4上安装有与浮体2中的永磁体3位置对应的电磁体6，以及用于测定浮体2位置的位移传感器7和磁悬浮控制电路，所述的位移传感器7可以选用线性霍尔元件、磁敏元件等常用传感器，位移传感器7应与浮体2中的永磁体3的位置相对应，将位移传感器7安装在电磁体6的铁芯下表面是一个比较理想的方法。磁悬浮控制电路的输入端连接位移传感器7，输出端连接电磁体6的线圈。

本发明是这样实现磁悬浮的：接通电源，电子线路开始工作，当把浮体2用手引入到电磁体6的下方时，电磁体6与浮体2内的永磁体3相互吸引产生足够的向上提拉力量与浮体2的重力平衡而使浮体2悬空。位移传感器7探测浮体2悬空时的位置变化情况，给出相应的动态信号，该信号经磁悬浮控制电路放大，控制并调整供给电磁体6的线圈的电流，从而调整电磁体6对浮体2的磁作用力，使浮体2能处在平衡位置，处于一种动态平衡：浮体2下落时，位移传感器7就发出一位移信号传输给磁悬浮控制电路，快速地加大电磁体6的电磁吸力，使浮体2受到大一些的上拉吸力，制止浮体2下落，但浮体2受上拉力而终止下落时，由于加速度的关系，会过度地上升一些，引起浮体2被上拉力继续吸上去，这时位移传感器7接收到浮体2过度上升的信号，传输给磁悬浮控制电路，以急剧地减小电磁体6的电磁吸力，迫使浮体2立即下降，下降后有继续上升，这样快速地上上下下，且升降幅度趋于极低值，动态地保持浮体2悬浮，达到视觉上的稳定的浮空。

电动机5带动机械传动机构，由机械传动机构控制转盘4转动。由于电磁体6及位移传感器7设置在转盘4上，转盘4转动时，电磁体6和位移传感器7随着转盘4一起转动，受电磁体6的电磁吸力吸引的浮体2也跟随转盘4一起转动。电路板所需要的总电源，可以由外界电源通过架箱体内与转盘活动接触连接的电极而通入转盘中。

                      实施例二

参照图2，在架箱体1上安装一导轨8，一车模9的电动车轮与导轨8相配合，电磁体6、位移传感器7安装在所述的车模9内。由于电磁体6及位移传感器7设置在车模9内，车模9运动时，电磁体6和位移传感器7随着车模9一起运动，受电磁体6的电磁吸力吸引的浮体2也跟随车模9一起转动，从而产生一条与导轨8相应的运行轨迹，如图2中虚线所示。其余实施方式与实施例一相同。

                       实施例三

在架箱体上安装一机械手，机械手上安装载体，电磁体、位移传感器安装在所述的载体内。由于电磁体及位移传感器设置在载体内，机械手带动载体运动时，电磁体和位移传感器随着载体一起运动，受电磁体的电磁吸力吸引的浮体也跟随载体一起转动，从而产生一条与设定的机械手的运动轨迹相应的运行轨迹。其余实施方式与实施例一相同。

                       实施例四

参照图1，在转盘4上还装有使所述浮体2旋转的旋转发生装置，所述的浮体2内装有位于浮体内永磁体3侧边的旋转永磁体10，当然该旋转永磁体10也可以以其他具有磁性的物体代替，如连接在浮体内的永磁体3侧边的导磁体，导磁体的形式可以是铁片等导磁物体。旋转发生装置由偏转力发生器11、偏转电路、旋转传感器12构成，所述的旋转传感器12可以是霍尔元件、干簧管、磁敏元件等，所述的偏转力发生器11为一电磁铁。偏转力发生器11和旋转传感器12设置在所述的转盘4上，偏转力发生器11和旋转传感器12都在浮体内的旋转永磁体10的感应范围之内。所述偏转电路的输入端连接旋转传感器12，偏转电路的输出端连接的偏转力发生器11。

当浮体2转动使浮体内的旋转永磁体10接近旋转传感器12时，旋转传感器12受到旋转永磁体10的磁场作用，即发出一个同步信号经偏转电路形成同步脉冲电流通向偏转力发生器11产生一个作用于浮体内的旋转永磁体10的磁场力，脉冲地给浮体2一个偏转力使浮体2旋转。

若要达到较大的旋转速度，可以增加旋转永磁体10分布的数量，这样浮体2每旋转一周，偏转力发生器11可给浮体2多次补充旋转力。

其余实施方式与实施例一相同。

                      实施例五

参照图2，在架箱体1上安装一导轨8，一车模9的电动车轮与导轨8相配合，在车模9内还装有使所述浮体旋转的偏转力发生器11、偏转电路、旋转传感器12构成的旋转发生装置安装在一车模9上，所述的浮体2内装有位于浮体内永磁体3侧边的旋转永磁体10，当然该旋转永磁体10也可以以其他具有磁性的物体代替，如连接在浮体内的永磁体3侧边的导磁体，导磁体的形式可以是铁片等导磁物体。其余实施方式与实施例四相同。

                      实施例六

在架箱体上安装一机械手，机械手上安装载体，所述的载体内还装有使所述浮体旋转的由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器构成的旋转发生装置，所述的浮体内装有位于浮体内永磁体侧边的旋转永磁体，当然该旋转永磁体也可以以其他具有磁性的物体代替，如连接在浮体内的永磁体侧边的导磁体，导磁体的形式可以是铁片等导磁物体。其余实施方式与实施例四相同。

                       实施例七

参照图3，电磁体6有两个，一个固定安装在架箱体1上，另一个安装在转盘4上。各电磁体6与各自的浮体2配合，所述的浮体2是球体。其余实施方式与实施例四相同。与固定安装的电磁体6配合的浮体2只做自转，与安装在转盘4上的电磁体6配合的浮体2在自转的同时又在转盘4的作用下围绕与固定安装的电磁体6配合的浮体2公转，这就是一个月球围绕地球公转加自转的一个天体模型。

                       实施例八

在架箱体的中部安装有一个电磁体，位移传感器设置在该电磁体的铁芯的下表面，在该电磁体旁侧装有旋转发生装置，该旋转发生装置由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器组成。在该电磁体下方具有球形的浮体，浮体的重心线上安装有永磁体，在浮体内永磁体侧边的具有旋转永磁体。旋转永磁提的数量和旋转发生装置的数量可以根据需要进行调整：若要浮体达到较大的旋转速度，可以增加旋转永磁体和旋转发生装置分布的数量。

在转盘上设置有另一个电磁体，该电磁体的铁芯的下表面安装有另一个位移传感器，该电磁体旁侧安装由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器构成的另一套旋转发生装置，该电磁体的下方具有另一个球形的浮体。

本实施例描述的是这样的一个天体模型：磁悬浮并自转的月球围绕自转的地球公转。

Claims (10)

1.移动型磁悬浮装置，包括架箱体、位于架箱体下方且包含永磁体的浮体，所述的永磁体位于所述浮体的重心线上，所述的架箱体内含有与所述的永磁体相互作用以平衡浮体下落重力的电磁体、用于测定浮体位置的位移传感器、磁悬浮控制电路，所述磁悬浮控制电路的输入端连接位移传感器，所述磁悬浮控制电路的输出端连接电磁体的线圈，其特征在于：所述的架箱体内的电磁体及位移传感器设置在移动装置上。

2.如权利要求1所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的移动装置上还装有使所述浮体旋转的旋转发生装置，所述的浮体内装有旋转磁体，所述的旋转发生装置由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器构成，所述的偏转力发生器和旋转传感器设置在所述的移动装置上，所述的偏转力发生器和旋转传感器都在浮体内的旋转磁体的感应范围之内，所述偏转电路的输入端连接所述的旋转传感器，所述偏转电路的输出端连接所述的偏转力发生器。

3.如权利要求1或2所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的移动装置由转盘、电动机、机械传动机构组成，所述的电动机与所述的机械传动机构连接，所述的机械传动机构与所述的转盘连接，所述的转盘安装在架箱体上，所述电磁体、位移传感器及旋转发生装置安装在转盘上。

4.如权利要求1或2所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的移动装置为一车模，所述的车模的电动车轮与设置于架箱体上的轨道相配合，所述电磁体、位移传感器及旋转发生装置安装在车模上。

5.如权利要求1或2所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的移动装置为安装在机械手上的载体，所述的机械手安装在架箱体上，所述电磁体、位移传感器及旋转发生装置安装在载体上。

6.如权利要求3所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的旋转磁体为安装在所述的浮体内的永磁体侧边的永磁体。

7.如权利要求3所述的移动型磁悬浮移动装置，其特征在于：所述的旋转磁体为连接在所述的浮体内的永磁体侧边的导磁体。

8.如权利要求6或7所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的架箱体内包含多个电磁体，其中至少有一个电磁体是固定安装的，至少一个电磁体设置在移动装置上，各电磁体与各自的浮体配合。

9.如权利要求8所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：所述的电磁体有两个，一个固定安装在架箱体上，该电磁体设置在转盘的旋转中心；另一个安装在转盘上；所述的浮体为球体。

10.如权利要求3所述的移动型磁悬浮装置，其特征在于：电磁体固定安装在架箱体的中部且位于转盘的旋转中心，所述的位移传感器置于电磁体的铁芯的下表面，该电磁体旁侧安装由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器构成的旋转发生装置，所述电磁体的下方具有球形的浮体；所述的转盘上设置有另一个电磁体，该电磁体的铁芯的下表面安装有另一个位移传感器，该电磁体旁侧安装由偏转力发生器、偏转电路、旋转传感器构成的另一套旋转发生装置，该电磁体的下方具有另一个球形的浮体。

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