CN207117507U - 一种吸斥型磁悬浮装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种磁悬浮装置，具体来说是一种吸斥型磁悬浮装置，可用于零重力环境，本实用新型在下推式磁悬浮的基础上，引入了一组吸引型磁铁，无需重力参与，在斥力和吸力共同作用下从而实现非重力环境下的磁悬浮。本实用新型的磁悬浮装置，包含磁性底座1和悬浮体4，悬浮磁体4为具有单一磁性的永磁体,在工作状态下，可以被磁性底座的吸引磁铁2和排斥磁铁5共同作用平衡，从而悬浮于底座基准位置上方某个高度上，磁性底座的一组磁铁对悬浮磁体4是排斥力，另外一组磁铁对悬浮磁体4是吸引力，二者中心都在基准位置。
Description
技术领域
本发明是一种磁悬浮装置，具体来说是一种斥吸型磁悬浮装置，可用于零重力环境。
背景技术
现有的磁悬浮装置主要有两类，一类为上吸式，线圈位于上方，悬浮物位于下方，靠吸力维持和重力的平衡，另外一种是下推式，线圈位于下方，悬浮物位于上方，靠斥力维持和重力的平衡。二者共同的特点就是需要重力参与才能够维持平衡。
发明内容
本发明在下推式磁悬浮的基础上，引入了一组吸引型磁铁，无需重力参与，在斥力和吸力共同作用下从而实现非重力环境下的磁悬浮。
本发明的磁悬浮装置，包含磁性底座1和悬浮体4，悬浮磁体4为具有单一磁性的永磁体,在工作状态下，可以被磁性底座的吸引磁铁2和排斥磁铁5共同作用平衡，从而悬浮于底座基准位置上方某个高度上，磁性底座的一组磁铁对悬浮磁体4是排斥力，另外一组磁铁对悬浮磁体4是吸引力，二者中心都在基准位置。
排斥磁铁5由磁环或者多个中心对称的磁铁柱组成，基本水平放置，磁铁按中心对称排布，如图1，排斥磁铁5按中心点对称分布，可以是多个磁铁柱，也可以是一个整体的磁环，效果等效，上表面极性与悬浮磁体中心下表面极性相反，由此所述悬浮磁体能够被斥力排斥。
吸引磁铁2由磁环或者多个中心对称的磁铁柱组成，磁铁按中心对称排布，如图1，吸引磁铁2按中心点对称分布，上表面的极性与悬浮磁体中心下表面极性相同，由此所述悬浮磁体能够被吸力吸引，一般情况下，吸引磁铁组排布在排斥磁铁柱的外侧，这样可以让产生的吸引力在垂直高度上衰减比排斥磁铁的斥力慢，并在某个高度上吸力和斥力合力为0，总的表现就是低于某个高度悬浮磁铁4受到的是斥力，高于某个高度悬浮磁铁4受到的是吸力。
悬浮体水平运动控制装置，当所述底座上方悬浮的所述磁性悬浮体在水平方向上偏离基准位置时，控制所述磁性悬浮体返回所述基准位置，控制装置包含电磁铁3，传感器6和相关的信号调理执行电路，电磁铁3至少2组，控制水平面上的2个自由度，和传感器6配合使用，传感器6的感应方向和电磁铁的控制方便基本一致，从而在悬浮磁体4偏移基准位置后，传感器6产生的信号经过和基准点的信号比较放大产生足够的差分信号，由执行电路根据差分信号的大小方向控制电磁铁3的电流大小和方向，使电磁铁3产生合适的力反向推动悬浮磁体4返回基准位置，保证了悬浮的平衡。
本发明的核心内容是悬浮装置内包含2组相反方向力的磁铁组，并根据位置的分布和数量的多少来分配对悬浮体的力的大小，从而可以悬浮在平衡点上，不再依赖于重力，这是现有的磁悬浮方案都不具备的特征。
本领域技术人员应到理解，上述实施方式仅起解释本发明的作用，而不是对其作出的任何限制。例如底座磁铁的组成方式，不管是磁环，还是多个磁铁柱，他们产生的效果都是等效的，磁铁的形状也不限于圆的；2个不同功能的磁铁组安装方向也不是唯一的，只要他们在中心点垂直于底座的轴线上对悬浮体产生的力的方向是相反的，并且在某个高度上合力为零都是可以的。
附图说明
图1是装置结构图，圆形底座1上安装有吸引磁铁组2、排斥磁铁组5、控制平衡用电磁铁3、检测浮子4位置的传感器6，浮子4可以悬浮在底座1上方基准位置。
实施方式
如图1，底座1上按圆周对称安装吸引磁铁组2，磁铁组2的上表面极性和浮子的下表面极性相同，然后再按圆周对称安装排斥磁铁组5，磁铁组5的上表面极性和浮子的下表面极性相反，引磁铁组2安装在磁铁组5的外侧；电磁铁3按圆周对称安装在磁铁组5内侧，二个传感器6安装在底座1的中心，且成90度垂直，每个传感器正面正对其中一个电磁铁；水平运动控制装置安装在底座1上，通电后根据传感器6的位置误差信号来控制电磁铁3产生拉回中心基准位置的磁力来控制浮子返回中心基准位置。
Claims (9)
1.一种吸斥型磁悬浮装置，包括磁性底座和悬浮磁体，其中悬浮磁体为具有单一磁性的永磁体,在工作状态下，可以被磁性底座的吸引磁铁和排斥磁铁共同作用平衡从而悬浮于底座基准位置上方某个高度上，所述悬浮磁体在悬浮时具有单一磁性，磁性底座的一组磁铁对悬浮磁铁是排斥力，另外一组磁铁是吸引力，二者中心都在基准位置上，其特征在于，所述底座包含：
排斥型永磁铁组由磁环或者多个中心对称的磁铁柱组成，基本水平放置，上表面极性与悬浮磁体中心下表面极性相反，由此所述悬浮磁体在中心基准位置上能够被斥力排斥；以及吸引型永磁铁组由磁环或者多个中心对称的磁铁柱组成，上表面极性与悬浮磁体中心下表面极性相同，由此所述悬浮磁体在中心基准位置上能够被吸力吸引；以及悬浮体水平运动控制装置，当所述底座上方悬浮的所述磁性悬浮体在水平方向上偏离基准位置时，控制所述磁性悬浮体返回所述基准位置。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述控制装置在水平方向上至少2个自由度的控制单元，每个控制单元由至少1个传感器和2个电磁铁组成，传感器用于检测悬浮磁体偏移方向，电磁铁用于配合控制产生反向的力使悬浮磁体返回基准位置。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，每组电磁铁分布在基准位置对称两侧，传感器位于电磁铁组的中心线上靠近基准位置，且检测方向与电磁铁控制方向一致。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮装置，其特征在于，每个电磁铁根据电流的不同产生不同方向的磁场，同组电磁铁产生的磁力可以不同，产生的合力水平分量上的力用于控制悬浮体水平方向移动，可选的垂直分量上的力用于控制悬浮体的稳定性。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中电磁铁由全桥或者半桥电路驱动，从而可以产生两个相反方向的力，每组电磁铁可以单独驱动，也可以串联或者并联驱动。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，底座上的排斥型磁铁组和吸引型磁铁组都以基准位置中心对称，可以是磁环，也可以由多个磁铁柱组成，相同作用的多个磁铁组均为同组磁铁。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其特征在于，底座上的排斥型磁铁组和吸引型磁铁组控制对悬浮体的磁力在基准位置某个高度上表现为合力是0，低于这个高度合力表现为斥力，高于这个高度表现为引力，从而不需要借助重力来平衡，可用于零重力环境。
8.根据权利要求7所述的磁悬浮装置，其特征在于，悬浮体上的磁铁为圆柱型，且有台阶。
9.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其特征在于，吸引磁铁组在排斥磁铁组的外侧。
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