CN204687868U - 自浮式磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

自浮式磁悬浮装置，包括具有磁体的悬浮体和磁悬浮基座。基座包含：磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及升降器，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度。磁悬浮基座具有第一临界防水平偏移机构，悬浮体具有第二临界防水平偏移机构，第一临界防水平偏移机构与第二临界防水平偏移机构被构造成相互配合以在悬浮体位于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构上升过程中悬浮体处于悬浮临界点时防止悬浮体产生过度水平偏移而导致悬浮体无法正常悬浮。本实用新型的自浮式磁悬浮装置无需手动操作悬浮体，就能实现悬浮体的自动稳定悬浮，从而大大提高了磁悬浮装置的可操作性和观赏性。

Description

自浮式磁悬浮装置

技术领域

本实用新型总体涉及磁悬浮装置领域，具体涉及悬浮体能够自动悬浮的磁悬浮装置。

背景技术

现有的磁悬浮装置(例如磁悬浮台灯、音箱或地球仪等)一般都包括磁悬浮基座和悬浮体。基座和悬浮体都包含有磁体，基座内的磁体通过磁性作用(例如磁斥力)能够将悬浮体悬浮在其上方预定距离处，产生漂浮的奇幻视觉效果，从而深受人们的喜爱。

但在现有的磁悬浮装置的悬浮实现过程中，通常需要将悬浮体相对于基座手动放置到合适的悬浮位置，才能实现悬浮体的稳定漂浮。对于初始(经验不足)使用者而言，手动寻找合适悬浮位置的过程会显得困难和漫长，并可能会因此失去耐心和兴趣。

因此，需要改进现有的磁悬浮装置例如磁斥型悬浮装置，使得其悬浮体能够简便稳定地实现自动悬浮。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种磁悬浮装置，其至少能实现悬浮体的自动悬浮。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种自浮式磁悬浮装置，包括：

具有磁体的悬浮体；和

磁悬浮基座，包含：

磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及

升降器，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度；

其中，磁悬浮基座具有第一临界防水平偏移机构，悬浮体具有第二临界防水平偏移机构，第一临界防水平偏移机构与第二临界防水平偏移机构被构造成相互配合以在悬浮体位于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构上升过程中悬浮体处于悬浮临界点时防止悬浮体产生过度水平偏移而导致悬浮体无法正常悬浮。

在本实用新型的一个实施例中，第一临界防水平偏移机构可以为磁悬浮基座顶面上设置的接合凸起，第二临界防水平偏移机构可以为悬浮体的悬浮底面上设置的接合凹槽，接合凹槽用于接收接合凸起。这种情况下，接合凸起可以为圆锥状或截头圆锥状，接合凹槽可以具有相应的圆锥状或截头圆锥状。

在本实用新型的另一个实施例中，第一临界防水平偏移机构可以为磁悬浮基座顶面上所形成或具有的接合凹陷，第二临界防水平偏移机构则可以由悬浮体自身所具有的外轮廓构成，从而悬浮体能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种自浮式磁悬浮装置，包括：

具有磁体的悬浮体；和

磁悬浮基座，包含：

磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及

升降机构，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度；以及

静止不动的电机，用于驱动升降机构上下移动。

在本实用新型的一个实施例中，升降机构可以包括：竖直布置的升降管，具有内螺纹并且磁悬浮机构被支撑在其上端；以及竖直布置的螺杆，伸入升降管并与其螺纹连接，其中电机的输出轴竖直向上延伸，并与螺杆下端固定连接，在电机带动下，螺杆上下驱动升降管并因此上下驱动磁悬浮机构，使得悬浮体亦随之相应运动。

在进一步的优选实施例中，升降机构还可以包括静止不动的辅助导轨，升降管的外壁与辅助导轨滑动连接，以使升降管沿辅助导轨是上下可滑动的。这种情况下，升降管还优选相对于辅助导轨是不可转动的。另外，辅助导轨还优选是将升降管接收在其中的导管。

在本实用新型的另一个实施例中，升降机构可以包括：竖直布置的升降管，沿其长度方向具有外螺旋齿并且磁悬浮机构被支撑在其上端；以及水平布置的内齿轮，与升降管同心布置并与升降管的外螺旋齿啮合，其中电机带动内齿轮水平转动以使升降管相应上下移动。

在进一步的优选实施例中，升降机构还包括静止不动的辅助导轨，升降管内壁通过直线轴承与辅助导轨连接以使升降管沿辅助导轨是上下可滑动的。辅助导轨可以是伸入升降管中的导杆。这种情况下，升降管还优选相对于辅助导轨是不可转动的。

根据本实用新型的磁悬浮装置，还可以包括行程限位机构，以限制升降机构的上下运动范围。

根据本实用新型的磁悬浮装置，还可以包括控制器，以实时控制电机的转动。

本领域技术人员应当理解，根据本实用新型第一和第二方面的磁悬浮装置可以互相引入彼此的特征或特征组合，除非明显不适用。

本实用新型的自浮式磁悬浮装置无需手动操作悬浮体，就能实现悬浮体的自动稳定悬浮，从而大大提高了磁悬浮装置的可操作性和观赏性。

附图说明

图1为根据本实用新型的自浮式磁悬浮装置一个实施例的示意图；

图2为图1示出的自浮式磁悬浮装置悬浮过程示意图；

图3为根据本实用新型的自浮式磁悬浮装置另一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本实用新型，并不用来做出任何限制。

参见图1，根据本实用新型的自浮式磁悬浮装置大体包括悬浮体1和磁悬浮基座3。悬浮体1初始位于磁悬浮基座3上并将悬浮或漂浮于其上方。悬浮体1中含有磁体2，磁体2优选为永磁体。磁体2的形状可以根据悬浮体1的需要进行设置，例如可以为圆柱形、阶梯型、截头圆锥形等。磁体2可以为一整块磁铁，也可以由多块磁铁拼接而成。磁悬浮基座3具有磁悬浮机构4，磁悬浮机构4设置有磁体或磁体组，其能对悬浮体1中的磁体产生磁斥力从而将悬浮体1悬浮到磁悬浮机构4上方的预定距离(位置)处。在磁悬浮机构4内还设置有水平电磁控制系统，用于实时控制悬浮体1相对于磁悬浮机构4沿水平方向的偏移。

磁悬浮基座3与悬浮体1分别设置有可相互配合(或接合)的临界防水平偏移机构，以在悬浮体1位于磁悬浮基座上3时并且在磁悬浮机构4上升过程中悬浮体1处于悬浮临界点时防止悬浮体1产生过度水平偏移而导致悬浮体1无法正常悬浮在磁悬浮基座3上方。在图1示出的实施例中，临界防水平偏移机构包括设置在磁悬浮基座3上表面的接合凸起6和设置在悬浮体1下表面的接合凹槽7。在其它实施例中，也可以通过在悬浮体1下表面设置接合凸起、在磁悬浮基座3上表面设置接合凹槽来形成临界防水平偏移机构。在图1示出的临界防水平偏移机构中，接合凸起6优选具有圆锥形的外形，圆锥的直径可以为3-10mm，高度为3-5mm；与其配合的接合凹槽7具有相应尺寸的圆锥形配合面。接合凸起6与接合凹槽7之间光滑接触。

在本实用新型的另一个实施例中，虽然没有进行图示，但是临界防水平偏移机构也可以采用下述结构：磁悬浮基座3顶面上形成(或具有)接合凹陷，其对应于悬浮体1自身所具有的外轮廓，从而悬浮体1能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。例如，磁悬浮基座3顶面具有圆柱状凹陷或凹槽，悬浮体1则为相应的半径稍小的圆柱状。

磁悬浮基座3还包括升降器5，升降器5用于升降磁悬浮机构4，从而能够将悬浮体1从初始位置自动悬浮到悬浮位置或反之亦然，具体工作过程如下文所述。

图2为本实用新型的自浮式磁悬浮装置的自动悬浮过程示意图，其中图2(a)为初始状态，磁悬浮机构4处于低位，悬浮体1通过上述临界防水平偏移机构的配合而处于磁悬浮基座3上的初始位置。此时，磁悬浮机构4与悬浮体1之间的磁斥力小于悬浮体1的重力，磁悬浮机构4内的水平电磁控制系统不工作。开启升降器5，使得磁悬浮机构4向上运动，磁悬浮机构4与悬浮体1之间的磁斥力逐渐增加。图2(b)为临界状态，也即磁斥力开始等于悬浮体1的重力时，悬浮体1与磁悬浮基座3之间的摩擦力为零。此时，虽然水平电磁控制系统可以启动工作，但由于悬浮系统自身的不对称性误差所造成的水平分力的影响，仍然会使悬浮体1迅速偏离中心点而难以控制。本实用新型的临界防水平偏移机构的主要作用就是辅助平衡悬浮体1的自动悬浮，防止其自动悬浮过程中在临界状态时发生过度水平偏移。随着悬浮体1的向上浮起，临界防水平偏移机构彼此脱离接合，水平电磁控制系统开始正常工作。图2(c)为悬浮状态，此时，磁悬浮机构4处于高位，悬浮体1处于磁悬浮机构4上方预定距离处的悬浮位置，升降器5停止工作。此时，磁斥力等于悬浮体1的重力，水平电磁控制系统正常工作，悬浮体1不会发生水平方向上相对于磁悬浮机构4的过度偏移，悬浮体1处于稳定悬浮状态。

通过上述升降器5的上升运动，从而实现了悬浮体1从初始位置自动悬浮到悬浮位置。并且在临界防水平偏移机构的帮助下，能够有效克服悬浮临界状态时悬浮体1沿水平方向可能产生的过度偏移。与上述过程相反，当升降器5向下运动时，磁悬浮机构4从高位往低位运动，从而使悬浮体1的悬浮高度相应降低。因此，本实用新型还可以非常方便地调节悬浮体1相对于磁悬浮基座3(或磁悬浮机构4)的悬浮高度。

升降器5与磁悬浮机构4之间的传动方式可以包括螺杆(精密丝杠)传动、齿轮传动、皮带传动或压力(液压或气压)传动。在本实用新型的自浮式磁悬浮装置中，升降器5优选采用电机作为动力装置。因为电机通常需要通过电线与电源连接，为了例如有效防止电线的缠绕等问题，本实用新型设计成电机固定不动(或静止不动)，也即不随升降器5一起上下移动。另外，这种布置方式除了结构简单紧凑之外，还可以更加精确地控制升降运动以及降低能耗等。

电机与升降器5之间的传动机构可以有多种布置方式，以下给出两个优选实例。

在图1示出的一个实施例中，电机16与磁悬浮基座3固定连接在一起。升降器或升降机构5包括螺杆13、升降管11和导轨15。螺杆13与电机16的输出轴17固定连接。升降管11的上端通过托盘或托架12支撑磁悬浮机构4。升降管11的内壁通过内螺纹14与螺杆13连接(从而形成例如精密丝杠结构)，升降管11的外壁与导轨15滑动连接。导轨15与磁悬浮基座3固定连接，升降管11相对于导轨15能够上下滑动但不能转动，例如在导轨15上设置有竖直定位槽，升降管11外壁上设置有定位销，定位销在定位槽内只能竖向运动但不能转动。当电机16工作时，螺杆13驱动升降管11沿导轨15做升降运动从而带动磁悬浮机构4做升降运动。

在图3示出的另一实施例中，电机(图中未示出)与磁悬浮基座3固定连接在一起。升降器或升降机构5包括齿轮23、升降管21和导轨25。齿轮23与电机的输出轴固定连接。升降管21的上端通过托盘或托架22支撑磁悬浮机构4。升降管21的外壁通过啮齿与齿轮23啮合，升降管21的内壁通过直线轴承24与导轨25滑动连接。导轨25与磁悬浮基座3固定连接，直线轴承24能够将升降管21与导轨25的滑动摩擦变为滚动摩擦，有效降低摩擦阻力。当电机运转时，齿轮23带动升降管21沿导轨25做升降运动从而带动磁悬浮机构4做升降运动。

在本实用新型的某些实施例中，自浮式磁悬浮装置还包括控制器，与电机连接，用来控制电机的运转。控制器还可以集成有磁悬浮控制单元或控制开关，用来控制磁悬浮机构4内的水平电磁控制系统工作。控制器一般设置在磁悬浮基座3外表面上，便于使用者操作。

在本实用新型的某些实施例中，自浮式磁悬浮装置还可以包括行程限位机构，分别对升降器的上下运动进行限位。行程限位机构可以是设置在磁悬浮基座3上的相应限位挡块，限位挡块可以设置有触点开关，触点开关与控制器连接，当升降器5与限位挡块抵接时，触点开关能够发送电信号给控制器，控制器自动停止电机的运行。

在本实用新型的磁悬浮装置中，悬浮体1可以制成各种日用品、装饰品或玩具等，例如可以是灯具、音箱、地球仪、陀螺、相框、茶具等等。在某些优选实施例中，磁悬浮基座3具有封闭的壳体，磁悬浮机构4、升降器5以及电机都设置在磁悬浮基座3的封闭壳体内，只有悬浮体1位于磁悬浮基座3的封闭壳体之外。这样，在自浮式磁悬浮装置工作过程中，人们只看到了悬浮体1自动升起或落下，从而获得奇幻的视觉体验。

Claims (10)

1.一种自浮式磁悬浮装置，其特征在于，包括：

具有磁体的悬浮体；和

磁悬浮基座，包含：

磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及

升降器，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度；

其中，磁悬浮基座具有第一临界防水平偏移机构，悬浮体具有第二临界防水平偏移机构，第一临界防水平偏移机构与第二临界防水平偏移机构被构造成相互配合以在悬浮体位于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构上升过程中悬浮体处于悬浮临界点时防止悬浮体产生过度水平偏移而导致悬浮体无法正常悬浮。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上设置的接合凸起，第二临界防水平偏移机构为悬浮体的悬浮底面上设置的接合凹槽，接合凹槽用于接收接合凸起。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，接合凸起为圆锥状或截头圆锥状，接合凹槽具有相应的圆锥状或截头圆锥状。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上所形成的接合凹陷，第二临界防水平偏移机构则由悬浮体自身所具有的外轮廓构成，从而悬浮体能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。

5.一种自浮式磁悬浮装置，其特征在于，包括：

具有磁体的悬浮体；和

磁悬浮基座，包含：

磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及

升降机构，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度；以及

静止不动的电机，用于驱动升降机构上下移动。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮装置，其特征在于，升降机构包括：

竖直布置的升降管，具有内螺纹并且磁悬浮机构被支撑在其上端；以及

竖直布置的螺杆，伸入升降管并与其螺纹连接，

其中电机的输出轴竖直向上延伸，并与螺杆下端固定连接，在电机带动下，螺杆上下驱动升降管并因此上下驱动磁悬浮机构，使得悬浮体亦随之相应运动。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其特征在于，升降机构还包括静止不动的辅助导轨，升降管的外壁与辅助导轨滑动连接，以使升降管沿辅助导轨是上下可滑动的。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮装置，其特征在于，升降管相对于辅助导轨是不可转动的。

9.根据权利要求5所述的磁悬浮装置，其特征在于，升降机构包括：

竖直布置的升降管，沿其长度方向具有外螺旋齿并且磁悬浮机构被支撑在其上端；以及

水平布置的内齿轮，与升降管同心布置并与升降管的外螺旋齿啮合，

其中电机带动内齿轮水平转动以使升降管相应上下移动。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮装置，其特征在于，升降机构还包括静止不动的辅助导轨，升降管内壁通过直线轴承与辅助导轨连接以使升降管沿辅助导轨是上下可滑动的。