CN211349845U

CN211349845U - 用于磁悬浮现象的演示装置

Info

Publication number: CN211349845U
Application number: CN202020319041.8U
Authority: CN
Inventors: 郭元龙
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2030-03-16

Abstract

本实用新型中所述的用于磁悬浮现象的演示装置，属于实验装置领域，用于磁悬浮演示，其包括底座，在底座的两侧设置有与其垂直的立板，在立板的中部开有立板导向槽；在底座上对称设置有两块U型板，U型板的两端安装有磁极方向一致的底部磁体，底部磁体分别位于底座上表面的四个边角方向；在底座的中心位置处安装有与之垂直的立杆，立杆上通过中部导向套滑动连接有杆体，杆体以中部导向套为起点向立板导向槽所在方向延伸，且通过导向轴承与立板导向槽滑动连接；在杆体对称设置有磁极方向一致的顶部磁体，顶部磁体的磁极方向与底部磁体的磁极方向相同；底部磁体与顶部磁体均为永磁体。鉴于上述技术方案，其能够实现稳定、便捷地磁悬浮现象演示。

Description

用于磁悬浮现象的演示装置

技术领域

本实用新型属于实验装置领域，具体地说，尤其涉及一种用于磁悬浮现象的演示装置

背景技术

磁力的相互作用，能够实现物体的相互吸引或者排斥，当物体相互排斥时，其能够通过磁场的排斥作用力实现克服物体重力，从而悬浮于空中，故而称之为磁悬浮。磁悬浮的应用主要在于磁悬浮列车、磁悬浮轴承等，同样，在不同的教育阶段均引进了对磁悬浮现象的介绍，而在磁悬浮演示的过程中，如果上方磁体状态不稳，很容易造成磁体在互斥作用力下逃脱，操作人员需要进行多次尝试才能够找到平衡点，以达到磁悬浮现象的展示。例如中国专利公开号为CN204965864U所公开的演示模型就存在如上的现象。如何实现稳定、便捷地磁悬浮现象演示，成为不同教育阶段需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于磁悬浮现象的演示装置，其能够实现稳定、便捷地磁悬浮现象演示。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型中所述的用于磁悬浮现象的演示装置，包括底座，在底座的两侧设置有与其垂直的立板，在立板的中部开有立板导向槽；在底座上对称设置有两块U型板，U型板的两端安装有磁极方向一致的底部磁体，底部磁体分别位于底座上表面的四个边角方向；在底座的中心位置处安装有与之垂直的立杆，立杆上通过中部导向套滑动连接有杆体，杆体以中部导向套为起点向立板导向槽所在方向延伸，且通过导向轴承与立板导向槽滑动连接；在杆体对称设置有磁极方向一致的顶部磁体，顶部磁体的磁极方向与底部磁体的磁极方向相同；底部磁体与顶部磁体均为永磁体。

进一步地讲，本实用新型中所述的U型板包括横板和竖板，竖板位于横板的两端，在竖板的中心位置处设置有与其垂直且向横板中心方向延伸的固定杆，底部磁体套于固定杆上并通过固定螺母固定。

进一步地讲，本实用新型中所述的底座在相邻的两块立板之间的上表面设置有底座导向槽，底座导向槽上连接有U型板。

进一步地讲，本实用新型中所述的立杆上还安装有调节板体，调节板体在其中心位置处加工有与立杆连接的通孔，在调节板体的长度方向上均布有若干调节孔，调节孔为螺纹孔；所述U型板上加工有与调节孔配合的螺纹孔，并通过紧固螺钉与调节孔固定。

进一步地讲，本实用新型中所述的杆体上分布有若干固定孔，相邻固定孔中心轴线之间的距离与顶部磁体的厚度相同；所述固定孔通过固定销与顶部磁体连接。

进一步地讲，本实用新型中所述的固定销为底端加工有弧形面的圆柱形结构。

进一步地讲，本实用新型中所述的底座在两侧立板的外侧加工有安装孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在底座的两侧设置立板导向槽以及在底座上表面设置可调节的间距的底部磁体，能够实现不同状态下磁悬浮现象的展示，而且展示与调节过程较为方便，成功率较高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图一。

图2是本实用新型的结构示意图二。

图中：1、底座；2、立板；3、立板导向槽；4、顶部磁体；5、固定销；6、杆体；7、立杆；8、中部导向套；9、固定孔；10、U型板；11、底部磁体；12、底座导向槽；13、固定螺母；14、调节板体；15、调节孔；16、固定杆；17、安装孔；18、导向轴承。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型所述的技术方案作进一步地描述说明。需要说明的是，在下述段落可能涉及的方位名词，包括但不限于“上、下、左、右、前、后”等，其所依据的方位均为对应说明书附图中所展示的视觉方位，其不应当也不该被视为是对本实用新型保护范围或技术方案的限定，其目的仅为方便本领域的技术人员更好地理解本发明创造所述的技术方案。

在本说明书的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种用于磁悬浮现象的演示装置，包括底座1，其特征在于：在底座1的两侧设置有与其垂直的立板2，在立板2的中部开有立板导向槽3；在底座1上对称设置有两块U型板10，U型板10的两端安装有磁极方向一致的底部磁体11，底部磁体11分别位于底座1上表面的四个边角方向；在底座1的中心位置处安装有与之垂直的立杆7，立杆7上通过中部导向套8滑动连接有杆体6，杆体6以中部导向套8为起点向立板导向槽3所在方向延伸，且通过导向轴承18与立板导向槽3滑动连接；在杆体6对称设置有磁极方向一致的顶部磁体4，顶部磁体4的磁极方向与底部磁体11的磁极方向相同；底部磁体11与顶部磁体4均为永磁体。

实施例2

一种所述U型板10包括横板和竖板，竖板位于横板的两端，在竖板的中心位置处设置有与其垂直且向横板中心方向延伸的固定杆16，底部磁体11套于固定杆16上并通过固定螺母13固定；所述底座1在相邻的两块立板2之间的上表面设置有底座导向槽12，底座导向槽12上连接有U型板10；所述立杆7上还安装有调节板体14，调节板体14在其中心位置处加工有与立杆7连接的通孔，在调节板体14的长度方向上均布有若干调节孔15，调节孔15为螺纹孔；所述U型板10上加工有与调节孔15配合的螺纹孔，并通过紧固螺钉与调节孔15固定；所述杆体6上分布有若干固定孔9，相邻固定孔9中心轴线之间的距离与顶部磁体4的厚度相同；所述固定孔9通过固定销5与顶部磁体4连接；所述固定销5为底端加工有弧形面的圆柱形结构；所述底座1在两侧立板2的外侧加工有安装孔17。其余部分的结构及连接关系与前述实施例中任意一项所述的结构及连接关系相同，为避免行文繁琐，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，本实用新型继续对其中涉及到的技术特征及该技术特征在本实用新型中所起到的功能、作用进行详细的描述，以帮助本领域的技术人员充分理解本实用新型的技术方案并且予以重现。

如图1、图2所示，本申请中所述的底座1通过两侧的安装孔17与工作台或者水平面连接，安装孔17为阶梯孔，其内壁加工有螺纹结构，并通过紧固螺钉与工作台或者水平面连接。

在底座1的两侧设置有与之垂直且固定为一体的立板2，立板2上加工有立板导向槽3，立板导向槽3自立板2的顶部端面向下加工至与底座1的连接位置处，且立板导向槽3的纵向截面为“凹”形。如实施例1、实施例2中所述的导向轴承18可从立板导向槽3的顶部放置进入，并且导向轴承18的外周面与立板导向槽3的内侧面接触并可滑动。所述立板导向槽3分为两部分，对称设置于底座1的两侧，从而在导向轴承18放置入立板导向槽3后能够将杆体6置于底座1的中心位置处。

在本实用新型中，所述的底座1还在两块立板2之间的上表面处设置有两根平行的底座导向槽12。底座导向槽12与底座1的长度方向垂直。本申请中所述的底座导向槽12与U型板10两端的滑块连接，从而实现U型板10与底座导向槽12之间的滑动连接。U型板10的长度方向与底座1的长度方向一致。底座导向槽12为凸出于底座1上表面的矩形块体结构，在其矩形块体结构上加工有纵向截面为倒置T形的滑槽。

在本实用新型中，所述的U型板10包括横板和竖板，横板的底部安装有与底座导向槽12配合的滑块，横板的两端设置有与之垂直的竖板，竖板的中心位置处固定有固定杆16，固定杆16向U型板10的中心位置处延伸并且与横板的长度方向一致。在固定杆16上套有底部磁体11，并通过螺纹结构在外端以固定螺母13螺纹连接。

从上述段落中可知，底部磁体11是固定在U型板10两端的，而U型板10为两块对称设置于底座1上的板体，因此底部磁体11分布于底座1的四个对角。位于底座1上的底部磁体11磁极方向一致，均为永磁体。为了便于调节与固定相邻U型板10，在本实用新型中采用调节板体14来实现。如图1、图2所示，调节板体14为长条状板体，其与底座1的宽度方向一致。调节板体14的中心位置套接于立杆7上，调节板体14的长度方向上加工有若干调节孔15，调节孔15为螺纹孔，其能够与U型板10中心位置处加工的螺纹孔通过紧固螺钉连接并固定。

如图1、图2所示，在本实用新型中，所述的杆体6在其中心位置处设置有与之一体的中部导向套8。中部导向套8套接于立杆7上并且可沿着立杆7的光滑表面滑动。在中部导向套8的两侧设置有向对应侧立板导向槽3所在方向延伸的杆体6。在杆体6的长度方向上分别设置有对称的顶部磁体4以及与立板导向槽3配合的导向轴承18。对称设置顶部磁体4以及导向轴承18的目的在于平衡中部导向套8两侧杆体6的配重，使其两侧能够保持稳定的状态。本申请中所使用的导向轴承18为塑料轴承（由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料制成），在保证滑动性能的同时又能够避免金属材质对于磁场的影响。例如本申请中所述的底座1、立板2、U型板10及其上附件、杆体6等均可采用上述塑料材质制成。

在本实用新型中，所述杆体6上安装的顶部磁体4与底部磁体11的磁极方向相同，在磁场相互排斥的作用力下，达到排斥力与自身重力相互抵消的目的。同时，由于对杆体6两侧采用导向轴承18与立板导向槽3配合的结构，避免了杆体6旋转的情形且可沿着底座1中心点处的立杆7光滑表面向上滑动。其次，在本实用新型中，设置中部导向套8的作用除了辅助杆体6沿着立杆7滑动已到达平衡点外，还能够起到增加配重的作用，以实现实验磁悬浮高度与配重之间的关系。

在本实用新型中，所述的顶部磁体4与杆体6之间可采用固定连接或者轴承连接的方式，其中，当顶部磁体4与杆体6之间采用固定连接时，顶部磁体4为磁环，套接于杆体6上时采用过渡配合的方式，其顶部磁环4的厚度与杆体6长度方向上分布的、相邻的固定孔9中心轴线之间的距离相同，从而能够在顶部磁环4的两侧通过固定销5来实现固定。本申请中所述的固定销5与上述部件所采用的塑料材质相同，其为底部具有弧形过渡面的圆柱形杆体，圆柱形杆体的直径与固定孔9的内径相同。弧形过渡面能够辅助固定销滑入到固定孔9中并且滑入过程中逐渐与固定孔9、顶部磁体4紧密贴合并压紧。

当顶部磁体4与杆体6之间采用轴承连接的方式时，在杆体6的长度方向上就无需设置诸如固定孔9、固定销5的结构，而是直接采用如导向轴承18的轴承形式，导向轴承18的内圈体与杆体6连接，导向轴承18的外圈体与顶部磁体4连接，从而使得顶部磁体4的磁环能够绕着杆体6转动。

最后，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种用于磁悬浮现象的演示装置，包括底座（1），其特征在于：在底座（1）的两侧设置有与其垂直的立板（2），在立板（2）的中部开有立板导向槽（3）；在底座（1）上对称设置有两块U型板（10），U型板（10）的两端安装有磁极方向一致的底部磁体（11），底部磁体（11）分别位于底座（1）上表面的四个边角方向；在底座（1）的中心位置处安装有与之垂直的立杆（7），立杆（7）上通过中部导向套（8）滑动连接有杆体（6），杆体（6）以中部导向套（8）为起点向立板导向槽（3）所在方向延伸，且通过导向轴承（18）与立板导向槽（3）滑动连接；在杆体（6）对称设置有磁极方向一致的顶部磁体（4），顶部磁体（4）的磁极方向与底部磁体（11）的磁极方向相同；底部磁体（11）与顶部磁体（4）均为永磁体。

2.根据权利要求1所述的用于磁悬浮现象的演示装置，其特征在于：所述U型板（10）包括横板和竖板，竖板位于横板的两端，在竖板的中心位置处设置有与其垂直且向横板中心方向延伸的固定杆（16），底部磁体（11）套于固定杆（16）上并通过固定螺母（13）固定。

3.根据权利要求1所述的用于磁悬浮现象的演示装置，其特征在于：所述底座（1）在相邻的两块立板（2）之间的上表面设置有底座导向槽（12），底座导向槽（12）上连接有U型板（10）。

4.根据权利要求3所述的用于磁悬浮现象的演示装置，其特征在于：所述立杆（7）上还安装有调节板体（14），调节板体（14）在其中心位置处加工有与立杆（7）连接的通孔，在调节板体（14）的长度方向上均布有若干调节孔（15），调节孔（15）为螺纹孔；所述U型板（10）上加工有与调节孔（15）配合的螺纹孔，并通过紧固螺钉与调节孔（15）固定。

5.根据权利要求1所述的用于磁悬浮现象的演示装置，其特征在于：所述杆体（6）上分布有若干固定孔（9），相邻固定孔（9）中心轴线之间的距离与顶部磁体（4）的厚度相同；所述固定孔（9）通过固定销（5）与顶部磁体（4）连接。

6.根据权利要求5所述的用于磁悬浮现象的演示装置，其特征在于：所述固定销（5）为底端加工有弧形面的圆柱形结构。

7.根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的用于磁悬浮现象的演示装置，其特征在于：所述底座（1）在两侧立板（2）的外侧加工有安装孔（17）。