CN216216592U - 一种可控旋转的多端悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可控旋转的多端悬浮装置，包括：基座；驱动组件，其设置在基座上，所述驱动组件包括驱动源和旋转平台，所述驱动源与所述旋转平台的中心点连接并驱动所述旋转平台旋转；磁性组件，其设置在所述旋转平台上，所述磁性组件具有两组，两组所述磁性组件相对于所述旋转平台对称设置；悬浮组件，所述悬浮组件包括连接件和两个磁性浮子，两个所述磁性浮子相对于所述连接件对称设置，所述磁性浮子与所述磁性组件一一对应设置，在所述磁性组件的作用下，所述悬浮组件处于悬浮状态。其负载大，耗能低，稳定性好。

Description

一种可控旋转的多端悬浮装置

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮技术领域，尤其是指一种可控旋转的多端悬浮装置。

背景技术

目前，上拉式磁悬浮系统主要由线圈提供吸引力来平衡浮子自身的重力，开始工作时，位于固定端的线圈产生吸引力，同时，霍尔传感器会检测磁性浮子与线圈距离，数据传输回单片机后控制线圈磁力的大小，维持浮子所受引力与重力平衡，在竖直方向处于动态平衡。

但是，现有的磁悬浮系统能够负载的重量小，耗电较多，稳定性不好。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中磁悬浮系统能够负载的重量小，耗电较多，稳定性不好的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可控旋转的多端悬浮装置，包括：

基座；

驱动组件，其设置在基座上，所述驱动组件包括驱动源和旋转平台，所述驱动源与所述旋转平台的中心点连接并驱动所述旋转平台旋转；

磁性组件，其设置在所述旋转平台上，所述磁性组件具有两组，两组所述磁性组件相对于所述旋转平台对称设置；

悬浮组件，所述悬浮组件包括连接件和两个磁性浮子，两个所述磁性浮子相对于所述连接件对称设置，所述磁性浮子与所述磁性组件一一对应设置，在所述磁性组件的作用下，所述悬浮组件处于悬浮状态。

作为优选的，所述悬浮组件设置在所述磁性组件的下侧，所述磁性组件对所述浮子产生向上的磁性吸引力以使得悬浮组件悬浮。

作为优选的，所述磁性组件包括柱形磁铁和第一线圈，所述第一线圈位于所述柱形磁铁的下端部的中心位置，所述柱形磁铁与所述磁性浮子之间磁性相吸，所述第一线圈与所述磁性浮子之间磁性相斥，所述第一线圈的中心处设置有线性霍尔传感器。

作为优选的，所述磁性组件包括带有铁芯的第一线圈和柱形磁铁，所述柱形磁铁位于所述第一线圈的下端的中心处，所述柱形磁铁的中心处设置有线性霍尔传感器。

作为优选的，所述驱动组件还包括导电滑环，所述导电滑环设置在所述驱动源与旋转平台之间。

作为优选的，所述驱动源为电机。

作为优选的，所述悬浮组件设置在所述磁性组件的上侧，所述磁性组件对所述浮子产生向上的磁性斥力以使得悬浮组件悬浮。

作为优选的，所述磁性组件包括环形磁铁和三个第二线圈，三个所述第二线圈设置在所述环形磁铁的环形孔内，所述磁性浮子与环形磁铁表面的磁极相异，所述环形磁铁与第二线圈配合以在磁性浮子处形成自锁平衡点。

作为优选的，三个所述第二线圈呈正三角形排布。

作为优选的，两个所述磁性浮子分别位于连接件的两端。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型中，磁性组件设置在旋转平台上，磁性组件具有两组，两组磁性组件相对于旋转平台对称设置，由于两组磁性组件相对于旋转平台对称设置，一方面，整个磁悬浮装置结构稳定，受力均衡；另一方面，通过两个磁性组件配合，实现两个磁性浮子的同步平衡，可提高悬浮的负载重量。

2、本实用新型中，悬浮组件包括连接件和两个磁性浮子，两个磁性浮子相对于连接件对称设置，磁性浮子与磁性组件一一对应设置，在磁性组件的作用下，悬浮组件处于悬浮状态；由于设置有两个磁性浮子，而磁性浮子与磁性组件一一对应设置，通过磁性组件对磁性浮子之间力的作用，可以使得悬浮组件达到平衡，如此，悬浮组件即可处于悬浮状态；而驱动源的作用下，旋转平台自转，即可带动悬浮组件整体动作，由于两个磁性组件分别对磁性浮子施加磁性力，以使得磁性浮子达到平衡，此时，悬浮组件在转动时，稳定性更好，耗电量少。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为上拉式可控旋转的多端悬浮装置的结构示意图一；

图2为上拉式可控旋转的多端悬浮装置的结构示意图二；

图3为下推式可控旋转的多端悬浮装置的结构示意图。

说明书附图标记说明：10、基座；11、驱动源；12、旋转平台；20、磁性浮子；21、连接件；30、导电滑环；40、柱形磁铁；41、第一线圈；42、霍尔传感器；50、环形磁铁；51、第二线圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

参照图1-图3所示，本实用新型公开了一种可控旋转的多端悬浮装置，包括基座10、驱动组件、磁性组件和悬浮组件。

基座10便于安装此悬浮装置，在基座10上还可设置安装孔，通过安装孔实现该悬浮装置的安装与固定。

驱动组件设置在基座10上，驱动组件包括驱动源11和旋转平台12，驱动源11与旋转平台12的中心点连接并驱动旋转平台12旋转。通过驱动源11的作用下，旋转平台12可绕其中心点自转。

磁性组件设置在旋转平台12上，磁性组件具有两组，两组磁性组件相对于旋转平台12对称设置。由于两组磁性组件相对于旋转平台12对称设置，一方面，整个磁悬浮装置结构稳定，受力均衡；另一方面，通过两个磁性组件配合，实现两个磁性浮子20的同步平衡，可提高悬浮的负载重量。

悬浮组件包括连接件21和两个磁性浮子20，两个磁性浮子20相对于连接件21对称设置，磁性浮子20与磁性组件一一对应设置，在磁性组件的作用下，悬浮组件处于悬浮状态。由于设置有两个磁性浮子20，而磁性浮子20与磁性组件一一对应设置，通过磁性组件对磁性浮子20之间力的作用，可以使得悬浮组件达到平衡，如此，悬浮组件即可处于悬浮状态。而驱动源11的作用下，旋转平台12自转，即可带动悬浮组件整体动作。由于两个磁性组件分别对磁性浮子20施加磁性力，以使得磁性浮子20达到平衡，此时，悬浮组件在转动时，稳定性更好。对于悬浮组件与磁性组件之间的配合，以使得悬浮组件悬浮，有两种实施方式，第一，将悬浮组件设置在磁性组件的下侧，通过磁性组件对磁性浮子20产生向上的磁性吸引力以使得悬浮组件悬浮，即获得一种上拉式磁悬浮装置；第二，将悬浮组件设置在磁性组件的上侧，通过磁性组件对磁性浮子20产生向上的磁性斥力，以此使得悬浮组件悬浮，即获得一种下推式磁悬浮装置。

下面，对于上述的两种实施方式进行具体介绍。

实施例一

参照图1-图2所示，其公开了一种上拉式磁悬浮装置，即悬浮组件设置在磁性组件的下侧，磁性组件对浮子产生向上的磁性吸引力以使得悬浮组件悬浮。

具体的，磁性组件包括柱形磁铁40和第一线圈41，第一线圈41位于柱形磁铁40的下端部的中心位置，柱形磁铁40与磁性浮子20之间磁性相吸，第一线圈41与磁性浮子20之间磁性相斥，第一线圈41的中心处设置有线性霍尔传感器42。柱形磁铁40与磁性浮子20磁性相吸，而第一线圈41为磁性浮子20提供斥力以用于平衡磁性浮子20的重力与柱形磁铁40的吸引力，当断电时，磁性浮子20所受吸引力大于其重力，则向上吸附。

在悬浮组件稳定悬浮后，驱动源11驱动旋转平台12转动，驱动源11可驱动旋转平台12做匀速转动，悬浮组件由静置到绕旋转轴旋转，该过程也可看成一个平衡状态，无速度突变，此时磁性浮子20仍处于平衡状态，即磁性组件可随旋转平台12做匀速旋转。由于上拉式磁性悬浮装置的磁性浮子20只在竖直方向受力，水平方向平衡，因此，本装置只可实现匀速旋转。

在另一实施例中，磁性组件也可包括带有铁芯的第一线圈41和柱形磁铁40，柱形磁铁40位于第一线圈41的下端的中心处，柱形磁铁40的中心处设置有线性霍尔传感器42。此时，柱形磁铁40为磁性浮子20提供吸引力，线圈提供微小斥力，以此控制磁性浮子20的垂直方向上的平衡，实现悬浮。

驱动组件还包括导电滑环30，导电滑环30设置在驱动源11与旋转平台12之间。导电滑环30可防止出现旋转平台12旋转时导线缠绕问题。

驱动源11可为电机。通过电机作用，可驱动旋转平台12转动。

实施例二

参照图3所示，悬浮组件设置在磁性组件的上侧，磁性组件对浮子产生向上的磁性斥力以使得悬浮组件悬浮。

磁性组件包括环形磁铁50和三个第二线圈51，三个第二线圈51设置在环形磁铁50的环形孔内，磁性浮子20与环形磁铁50表面的磁极相异，环形磁铁50与第二线圈51配合以在磁性浮子20处形成自锁平衡点。磁性浮子20与环形磁铁50相面对的表面磁极相异，例如，环形磁铁50的上表面为N极，下表面为S极，磁性浮子20上方磁铁方向向上，因此对磁性浮子20呈相吸趋势，磁性浮子20下方磁场方向向下，因此对磁性浮子20呈相斥趋势。如此，环形磁铁50的中心线上存在一个自锁平衡点，当磁性浮子20位于自锁平衡点时，即可实现稳定悬浮。

在磁性浮子20达到平衡状态后，电机启动瞬间，由于磁性浮子20为均质对称且可作为刚体，重心即为转轴中心，磁悬浮装置与磁性浮子20的中心发生偏移，磁性浮子20水平方向受到磁悬浮装置作用力。将作用力分解为指向重心的力和一个与正交的力,由对称性可知抵消，为一对力偶，方向与电机旋转方向相同，为刚体旋转提供加速度，当旋转速度与电机转速相同后，磁悬浮装置与磁性浮子20的中心垂直，磁悬浮装置作用力为零，此时磁性浮子20水平方向不受力(理想状态)绕转轴中心做匀速旋转，因此，通过控制电机匀速转动可实现悬浮组件可控旋转，以及变速旋转。此外为了防止出现旋转时导线缠绕问题，使用了导电滑环30为线圈供电。

三个第二线圈51呈正三角形排布。三个第二线圈51采用各自独立控制方法，当磁性浮子20在某个方向出现偏离，三个线性霍尔传感器42可分别检测到磁性浮子20的偏离方向与距离，该信息反馈给单片机进行处理计算，分别控制三个第二线圈51的磁场方向和电流大小的变化，使磁性浮子20调整到中心位置。

由于惯性以及各种干扰因素，会导致磁性浮子20不断地偏移中心点位，因此该悬浮系统为闭环控制平衡系统，线性霍尔传感器42实时检测浮子位置的变化，实时反馈给单片机，并实时控制调节三组线圈的磁场方向与电流大小，使磁性浮子20始终的平衡在中心区域。

两个磁性浮子20分别位于连接件21的两端，如此，稳定性更佳。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，包括：

基座；

驱动组件，其设置在基座上，所述驱动组件包括驱动源和旋转平台，所述驱动源与所述旋转平台的中心点连接并驱动所述旋转平台旋转；

磁性组件，其设置在所述旋转平台上，所述磁性组件具有两组，两组所述磁性组件相对于所述旋转平台对称设置；

悬浮组件，所述悬浮组件包括连接件和两个磁性浮子，两个所述磁性浮子相对于所述连接件对称设置，所述磁性浮子与所述磁性组件一一对应设置，在所述磁性组件的作用下，所述悬浮组件处于悬浮状态。

2.根据权利要求1所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述悬浮组件设置在所述磁性组件的下侧，所述磁性组件对所述浮子产生向上的磁性吸引力以使得悬浮组件悬浮。

3.根据权利要求2所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述磁性组件包括柱形磁铁和第一线圈，所述第一线圈位于所述柱形磁铁的下端部的中心位置，所述柱形磁铁与所述磁性浮子之间磁性相吸，所述第一线圈与所述磁性浮子之间磁性相斥，所述第一线圈的中心处设置有线性霍尔传感器。

4.根据权利要求2所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述磁性组件包括带有铁芯的第一线圈和柱形磁铁，所述柱形磁铁位于所述第一线圈的下端的中心处，所述柱形磁铁的中心处设置有线性霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述驱动组件还包括导电滑环，所述导电滑环设置在所述驱动源与旋转平台之间。

6.根据权利要求1所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述驱动源为电机。

7.根据权利要求1所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述悬浮组件设置在所述磁性组件的上侧，所述磁性组件对所述浮子产生向上的磁性斥力以使得悬浮组件悬浮。

8.根据权利要求7所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，所述磁性组件包括环形磁铁和三个第二线圈，三个所述第二线圈设置在所述环形磁铁的环形孔内，所述磁性浮子与环形磁铁表面的磁极相异，所述环形磁铁与第二线圈配合以在磁性浮子处形成自锁平衡点。

9.根据权利要求8所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，三个所述第二线圈呈正三角形排布。

10.根据权利要求1所述的可控旋转的多端悬浮装置，其特征在于，两个所述磁性浮子分别位于连接件的两端。

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