CN220382961U - 一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，该磁悬浮装置包括环形电磁铁、磁力平衡组件、以及可磁悬浮于该环形电磁铁上方的悬浮浮子；该环形电磁铁包括由至少一组线圈形成的内环形线圈、以及至少一组线圈形成的外环形线圈，该外环形线圈位于该内环形线圈的外围、且通电时该内环形线圈内的电流和外环形线圈内的电流方向相反。通过设置内外两组电流方向相反的内环形线圈和外环形线圈绕组，在内环形线圈和外环形线圈通电时，环形电磁铁周围形成环形电磁铁特有的磁场分布，用于更为平衡的支撑悬浮浮子，且磁场强度可变，可以通过调节内环形线圈和外环形线圈电流大小来控制磁场强度，从而控制悬浮浮子的悬浮高度。

Description

一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮领域，更具体地说，涉及一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置。

背景技术

磁悬浮技术是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术，根据磁悬浮磁力作用的方向不同，磁悬浮技术又分为磁吸式磁悬浮和磁斥式磁悬浮(又称底推式磁悬浮)。磁悬浮技术的诞生与发展源于人类对交通出行速度的追求，随着磁悬浮技术在交通运输领域的应用日渐成熟，也随着我国科学技术的快速发展，目前磁悬浮技术应用领域越来越广，在日常生活中也可利用磁悬浮原理对一些物体实现无接触悬浮或移动。

目前磁斥式磁悬浮装置大多采用环形永磁铁做为磁力供体，因为永磁体的磁力强度是固定的，导致悬浮体只能悬浮于环形永磁体上固定的位置。因此只能通过机械地方法移动环形永磁体的位置，才能呈现出视觉上的悬浮体上下升降的效果。

同样因为永磁体的磁力强度是固定的，导致磁悬浮装置对周围环境的磁力干扰是固定存在的，这在一定程度上也限制了其应用场景。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，该磁悬浮装置包括环形电磁铁、磁力平衡组件、以及可磁悬浮于该环形电磁铁上方的悬浮浮子；

该环形电磁铁包括由至少一组线圈形成的内环形线圈、以及至少一组线圈形成的外环形线圈，该外环形线圈位于该内环形线圈的外围、且通电时该内环形线圈内的电流和外环形线圈内的电流方向相反。

在本实用新型所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中，该环形电磁铁由多个柱形电磁铁呈环形分布排列组成，该内环形线圈由多个柱形电磁铁的内侧线圈组成，该外环形线圈由多个柱状电磁铁的外侧线圈组成。

在本实用新型所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中，该环形电磁铁还包括环形磁体，该外环形线圈为环绕于该环形磁体的外圆周外部的外线圈，该内环形线圈为环绕于该环形磁体的内圆周内部的内线圈，通电时该外线圈和内线圈的电流方向相反。

在本实用新型所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中，该环形磁体为环形软磁体、环形永磁体、或由永磁体和软磁体组合形成的环形磁体。

在本实用新型所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中，该环形磁体的外圆周外部设有外环形骨架，该环形磁体的内圆周内部设有内环形骨架，该外线圈缠绕设置于该外环形骨架上，该内线圈缠绕设置于该内环形骨架上；

或，该外线圈缠绕设置于环形磁体上，该环形磁体的内圆周内部设有内环形骨架，该内线圈缠绕设置于该内环形骨架上；

或，该外线圈和内线圈均为空心线圈。

在本实用新型所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中，该磁力平衡组件设置于该环形电磁铁内中部位置处、并用于提供纠偏磁力。

在本实用新型所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中，该磁力平衡组件包括至少四个电磁铁，该至少四个电磁铁围绕该环形电磁铁的中心呈类环形分布。

实施本实用新型的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，具有以下有益效果：使用本实用新型的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置时，通过设置内外两组电流方向相反的内环形线圈和外环形线圈绕组，在内环形线圈和外环形线圈通电时，环形电磁铁周围形成环形电磁铁特有的磁场分布，用于更为平衡的支撑悬浮浮子，且磁场强度可变，可以通过调节内环形线圈和外环形线圈电流大小来控制磁场强度，从而控制悬浮浮子的悬浮高度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置的结构示意图；

图2是本实用新型基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中环形电磁铁的第一结构示意图；

图3是本实用新型基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中环形电磁铁的第二结构示意图；

图4是本实用新型基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中环形电磁铁的第三结构示意图；

图5是本实用新型基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置中第三结构环形电磁铁的横截面磁力线分布示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1-2所示，在本实用新型的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置第一实施例中，该磁悬浮装置10包括环形电磁铁11、磁力平衡组件16、以及可磁悬浮于该环形电磁铁11上方的悬浮浮子12。

该环形电磁铁11包括由至少一组线圈形成的内环形线圈15、以及至少一组线圈形成的外环形线圈14，该外环形线圈14位于该内环形线圈15的外围、且通电时该内环形线圈15内的电流和外环形线圈14内的电流方向相反。

使用本实用新型的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置时，通过设置内外两组电流方向相反的内环形线圈15和外环形线圈14绕组，在内环形线圈15和外环形线圈14通电时，环形电磁铁11周围形成环形电磁铁特有的磁场分布，用于更为平衡的支撑悬浮浮子12，且磁场强度可变，可以通过调节内环形线圈15和外环形线圈14电流大小来控制磁场强度，从而控制悬浮浮子12的悬浮高度。

如图3所示，在另一实施例中，该环形电磁铁11由多个柱形电磁铁101呈环形分布排列组成，该内环形线圈15由多个柱形电磁铁101的内侧线圈组成，该外环形线圈14由多个柱状电磁铁101的外侧线圈组成。

在本实施例中，该环形电磁铁11由多个柱形电磁铁101呈环形分布排列组成，每个柱形电磁铁101均分为内侧线圈和外侧线圈，内环形线圈15由多个柱形电磁铁101的内侧线圈组成，外环形线圈14则由多个柱状电磁铁101的外侧线圈组成。

如图4、5所示，在另一实施例中，该环形电磁铁11还包括环形磁体13，该外环形线圈14为环绕于该环形磁体13的外圆周外部的外线圈14，该内环形线圈15为环绕于该环形磁体13的内圆周内部的内线圈15，通电时该外线圈14和内线圈15的电流方向相反。本实施例中，为加强环形电磁铁11的磁场强度，在两组线圈间增加一个环形磁体13，这个环形磁体13可以是软磁体，永磁体或两者的混合。这种新型环形电磁铁11可以替代传统环形永磁铁，同时可以改善环形永磁铁磁强强度不可变的缺陷。

在本实施方式中，该环形磁体13可以是环形软磁体，也可以是环形永磁体。其中环形磁体13呈圆环形。在他实施例中，该环形电磁铁11整体环形形状可以根据悬浮物的形状进行设定，如多边环形、椭圆环形等。

优选的，该环形磁体13为环形软磁体。通过将环形磁体13设置为环形软磁体，在外线圈14和内线圈15通电结束后，可快速消磁，避免断电后的环形磁体13对外界造成磁干扰。该环形磁体11还可以是环形永磁体、或由永磁体和软磁体组合形成的环形磁体。

在一个实施方式中，该环形磁体13的外圆周外部设有外环形骨架，该环形磁体13的内圆周内部设有内环形骨架，该外线圈14缠绕设置于该外环形骨架上，该内线圈15缠绕设置于该内环形骨架上。

可以理解的，该外环形骨架和内环形骨架为环状磁铁，该外线圈14和内线圈15分别缠绕于环状磁铁上。

在另一个实施方式中，该外线圈14缠绕设置于环形磁体13上，该环形磁体13的内圆周内部设有内环形骨架，该内线圈15缠绕设置于该内环形骨架上。

在另一个实施方式中，该外线圈14和内线圈15均为空心线圈。

如图3所示，该磁力平衡组件16设置于该环形电磁铁11内中部位置处、并用于提供纠偏磁力。

为更好的对环形电磁铁11的磁悬浮物体进行平衡支撑，防止磁悬浮物体(悬浮浮子12)出现倾斜，在该环形电磁铁11内中部位置还设有磁力平衡组件16，通过调节磁力平衡组件16的磁力，起到对磁悬浮物品纠偏的效果，详后述。

具体的，该磁力平衡组件16包括至少四个电磁铁17，该至少四个电磁铁17围绕该环形电磁铁11的中心呈类环形分布。

优选的，该至少四个电磁铁17设置于以环形磁体13的中心为圆心的同一圆周上，该至少四个电磁铁17中每相邻两个电磁铁17之间的夹角或间距相等。

当位于环形电磁铁11上方的磁悬浮物体出现倾斜时，可通过改变磁力平衡组件16中至少一个电磁铁17的电流大小，可使得对应电磁铁17磁力增加或减小，从而实现对磁悬浮物体的纠偏。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“层叠”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述磁悬浮装置包括环形电磁铁、磁力平衡组件、以及可磁悬浮于所述环形电磁铁上方的悬浮浮子；

所述环形电磁铁包括由至少一组线圈形成的内环形线圈、以及至少一组线圈形成的外环形线圈，所述外环形线圈位于所述内环形线圈的外围、且通电时所述内环形线圈内的电流和外环形线圈内的电流方向相反。

2.根据权利要求1所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述环形电磁铁由多个柱形电磁铁呈环形分布排列组成，所述内环形线圈由多个柱形电磁铁的内侧线圈组成，所述外环形线圈由多个柱状电磁铁的外侧线圈组成。

3.根据权利要求1所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述环形电磁铁还包括环形磁体，所述外环形线圈为环绕于所述环形磁体的外圆周外部的外线圈，所述内环形线圈为环绕于所述环形磁体的内圆周内部的内线圈，通电时所述外线圈和内线圈的电流方向相反。

4.根据权利要求3所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述环形磁体为环形软磁体、环形永磁体、或由永磁体和软磁体组合形成的环形磁体。

5.根据权利要求3所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述环形磁体的外圆周外部设有外环形骨架，所述环形磁体的内圆周内部设有内环形骨架，所述外线圈缠绕设置于所述外环形骨架上，所述内线圈缠绕设置于所述内环形骨架上；

或，所述外线圈缠绕设置于环形磁体上，所述环形磁体的内圆周内部设有内环形骨架，所述内线圈缠绕设置于所述内环形骨架上；

或，所述外线圈和内线圈均为空心线圈。

6.根据权利要求1所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述磁力平衡组件设置于所述环形电磁铁内中部位置处、并用于提供纠偏磁力。

7.根据权利要求6所述的基于环形电磁铁的变高磁悬浮装置，其特征在于，所述磁力平衡组件包括至少四个电磁铁，所述至少四个电磁铁围绕所述环形电磁铁的中心呈类环形分布。