CN220526491U - 一种磁悬浮地球仪及磁悬浮地球仪框架 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种磁悬浮地球仪及磁悬浮地球仪框架，其中，磁悬浮地球仪框架包括上悬浮支架、底座、电磁铁、第一升降组件和第二升降组件。工作人员将球体放置在底座上；电磁铁通电，电磁铁向悬浮磁场施加的磁力大于球体的重力，使球体有向上运动的趋势；第一升降组件驱动底座下降，不对球体进行支撑；第二升降组件驱动电磁铁向上运动，改变悬浮磁场与电磁铁之间的距离，以调节磁力，至磁力与球体的重力平衡，球体处于悬浮状态。本申请公开的磁悬浮地球仪框架，仅通过上悬浮支架的电磁铁对球体提供悬浮力，通过第二升降组件调节电磁铁与悬浮磁场之间的距离使磁力与球体的重力达到平衡。

Description

一种磁悬浮地球仪及磁悬浮地球仪框架

技术领域

本申请涉及非接触磁悬浮地球仪技术领域，特别涉及一种磁悬浮地球仪及磁悬浮地球仪框架。

背景技术

现有技术中的磁悬浮地球仪有两种，第一种是底部排斥力悬浮，至少两个人将地球仪放入磁场中，该种方式很难将磁悬浮地球仪放置到平衡位置；第二种是上下磁场都提供悬浮力，人力放置较第一种方式容易，但是只要上下磁场有波动，磁悬浮地球仪就容易跌落。上述两种方式均存在磁悬浮地球仪悬浮启动困难的问题。

实用新型内容

本申请提出了一种磁悬浮地球仪框架，以解决磁悬浮地球仪启动困难的问题。本申请还提出了一种磁悬浮地球仪支架。

为了实现上述目的，本申请提供了一种磁悬浮地球仪框架，包括：

底座，用于支撑磁悬浮地球仪的球体，

上悬浮支架，安装在所述底座上；

电磁铁，安装在所述上悬浮支架上，用于向所述球体的悬浮磁场施加向上的磁力；

第一升降组件，与所述底座连接，用于驱动所述底座上下运动；

第二升降组件，安装在所述上悬浮支架上，用于驱动所述电磁铁上下运动，以调节所述磁力。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述底座具有用于驱动所述球体旋转的旋转组件，

所述旋转组件包括第一磁铁、安装架和驱动组件，

所述第一磁铁与所述球体下端的第二磁铁的极性相同；

所述安装架上安装所述第一磁铁，所述第一磁铁的位置与所述第二磁铁的位置对应，

所述安装架与所述底座转动连接且与所述球体同轴布置，所述驱动组件驱动所述安装架旋转。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述安装架包括安装管和安装板，所述安装管与所述底座转动连接且所述安装管与所述球体同轴布置，所述安装管与所述驱动组件连接，

所述安装板在所述安装管的周向上呈辐射状设置，所述安装板与所述第二磁铁的位置对应，所述安装板上安装所述第一磁铁。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述驱动组件包括第一同步带轮、第二同步带轮、同步带和同步电机，所述同步电机与第一同步带轮连接，所述第一同步带轮与所述第二同步带轮通过所述同步带连接，所述第二同步带轮套装在所述安装管上。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述第一升降组件为第一丝杆步进电机，

所述第一丝杆步进电机的第一丝杆位于所述安装管内，所述第一丝杆步进电机的螺母与所述安装管连接。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述第二升降组件为第二丝杆步进电机，所述第二丝杆步进电机的第二丝杆与所述电磁铁连接。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述上悬浮支架包括顶板，所述顶板上安装所述电磁铁，所述顶板与所述第二丝杆连接；

所述顶板的周向设置有导向杆，所述上悬浮支架上开设有与所述导向杆导向配合的导向孔；

所述上悬浮支架具有霍尔传感器，用于检测所述悬浮磁场的磁场强度，以调节所述电磁铁的磁场强度。

优选地，在上述磁悬浮地球仪框架中，所述底座用于支撑所述球体的一侧设置有与所述球体适配的弧形凹槽。

一种磁悬浮地球仪，包括磁悬浮地球仪框架和球体，所述磁悬浮地球仪框架为上述任意一个方案中记载的磁悬浮地球仪框架。

优选地，在上述磁悬浮地球仪中，所述球体为碳纤维空心球体，

所述球体的上端设置球缺状磁钢，以提供悬浮磁场；

所述球体的下端设置第二磁铁，所述第二磁铁呈圆弧状。

本申请实施例提供的磁悬浮地球仪框架，包括上悬浮支架、底座、电磁铁、第一升降组件和第二升降组件。上悬浮支架上安装第二升降组件和电磁铁，第二升降组件驱动电磁铁上下运动，底座上安装第一升降组件，第一升降组件驱动底座上下运动。磁悬浮地球仪悬浮启动前，工作人员将球体放置在底座上，底座对球体进行支撑；电磁铁通电，电磁铁向悬浮磁场施加的磁力大于球体的重力，球体有向上运动的趋势，使球体可以在没有底座支撑的情况下也不会下落；然后第一升降组件驱动底座下降，不对球体进行支撑；接着第二升降组件驱动电磁铁向上运动，改变悬浮磁场与电磁铁之间的距离，以调节悬浮磁场与电磁铁之间的磁力，至电磁铁向悬浮磁场施加的磁力与球体的重力平衡，球体处于悬浮状态。本申请公开的磁悬浮地球仪框架，电磁铁未通电前，通过底座对球体进行支撑，底座基本不向球体施加排斥力，降低球体在底座上的放置难度；通过上悬浮支架的电磁铁对球体提供悬浮力，相对于底部提供排斥力以及上下磁场同时提供悬浮力的方式，本方案通过第二升降组件调节电磁铁与悬浮磁场之间的距离，逐渐使磁力降至与球体的重力达到平衡，实现球体悬浮，有效解决了磁悬浮地球仪悬浮启动困难的问题。

本申请还公开了磁悬浮地球仪，包括磁悬浮地球仪框架和球体，磁悬浮地球仪框架为上述任意一个方案中公开的磁悬浮地球仪框架。由于磁悬浮地球仪框架具有上述技术效果，具有该磁悬浮地球仪框架的磁悬浮地球仪也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

图1是本申请的磁悬浮地球仪(悬浮前)的结构示意图；

图2是本申请的磁悬浮地球仪(悬浮后)的结构示意图；

图3是本申请的磁悬浮地球仪的底座、旋转组件及第一升降组件组合后的结构示意图；

图4是本申请的磁悬浮地球仪的旋转组件及第一升降组件组合后的结构示意图；

图5是本申请的磁悬浮地球仪的球体的仰视图；

图6是本申请的磁悬浮地球仪的底座的升降座的结构示意图；

图7是本申请的磁悬浮地球仪的底座的升降座的剖视图。

其中：

1、底座，2、球体，3、上悬浮支架，4、第一丝杆步进电机，5、第一磁铁，6、安装管，7、安装板，8、第二同步带轮，9、顶板，10、导向杆，11、第二磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

请参阅图1-图7。

磁悬浮地球仪的球体2的上端设置有磁铁，产生悬浮磁场，球体2的下端同一高度设置若干个磁铁，作为球体2的旋转磁场。

本申请一些实施例公开了一种磁悬浮地球仪框架，包括上悬浮支架3、底座1、电磁铁、第一升降组件和第二升降组件。

其中，底座1用于支撑球体2，上悬浮支架3安装在底座1上，上悬浮支架3上安装电磁铁，球体2位于电磁铁与底座1之间。

底座1包括下底座和升降座，升降座位于下底座的上方，第一升降组件位于下底座内，下底座开设有用于容纳升降座的空腔，第一升降组件驱动升降座升降。升降座上升，升降座位于下底座上方，升降座下降，升降座降至下底座的空腔。如图1和2所示，下底座为立方体形下底座，升降座为圆柱形升降座。

升降座和上悬浮支架3在下底座上相对设置。

如图1和2所示，上悬浮支架3包括水平支架和倾斜支架，水平支架的下端安装电磁铁，倾斜支架的一端与水平支架连接，倾斜支架的另一端与底座1连接。水平支架的外侧与倾斜支架的外侧的连接位置设置有弧形段，倾斜支架朝向球体2的一侧的下端也为弧形段，以提高上悬浮支架3的美观性。

第二升降组件安装在上悬浮支架3上，用于驱动电磁铁上下运动。电磁铁通电，能够向悬浮磁场施加向上的磁力，且电磁铁向悬浮磁场施加的磁力大于球体2的重力，球体2有向上运动的趋势，第二升降组件带动电磁铁上升，增大电磁铁与悬浮磁场之间的距离，至电磁铁向悬浮磁场施加的磁力与球体2的重力平衡，球体2完成悬浮。

磁悬浮地球仪悬浮启动前，工作人员将球体2放置在底座1上，底座1基本不向球体2施加排斥力，降低球体2在底座1上的放置难度；电磁铁通电，电磁铁向悬浮磁场施加的磁力且磁力大于球体2的重力，球体2有向上运动的趋势，且能够实球体2在没有底座1支撑的情况下也不会掉落；然后第一升降组件驱动底座1下降，不对球体2进行支撑；接着第二升降组件驱动电磁铁向上运动，改变悬浮磁场与电磁铁之间的距离，以逐渐调小磁力，至电磁铁向悬浮磁场施加的磁力与球体2的重力平衡，球体2处于悬浮状态。本申请公开的磁悬浮地球仪框架，电磁铁未通电前，通过底座1对球体2进行支撑，降低球体2的放置难度；通过上悬浮支架3的电磁铁对球体2提供悬浮力，相对于底部提供排斥力以及上下磁场同时提供悬浮力的方式，通过第二升降组件调节电磁铁与悬浮磁场之间的距离，逐渐使磁力降至与球体2的重力达到平衡，实现球体2悬浮，有效解决了磁悬浮地球仪悬浮启动困难的问题。

另外，本申请公开的磁悬浮地球仪支架，在平衡达到前，球体2具有向上运动的趋势且在没有底部支撑的情况下不会跌落，降低了挤伤的风险以及球体2跌落的风险。

本方案中底座1的运动和电磁铁的运动分别通过第一升降组件和第二升降组件实现，代替人工操作，不仅降低了难度，而且自动化程度和可靠性均提高。

为了提高磁悬浮地球仪的球体2坐落在底座1上的稳定性，本申请在底座1上设置有限位槽，球体2的下端位于限位槽内，既能稳定支撑球体2，还不易损伤球体2的表面。

如图7所示，底座1上限位槽与球体2的下端形状适配。限位槽具有一定的深度，第一升降组件驱动底座1下降的高度至少为限位槽的深度，以防在球体2处于悬浮状态时底座1遮挡球体2的下端。

本申请公开的磁悬浮地球仪框架的底座1具有用于驱动球体2旋转的旋转组件。

旋转组件包括第一磁铁5、安装架和驱动组件。

其中，第一磁铁5与球体2下端的第二磁铁11(第二磁铁11与上文提到的用于提供旋转磁场的磁铁为同一磁铁)的极性相同；安装架上安装第一磁铁5，第一磁铁5的位置与第二磁铁11的位置对应且个数相等；安装架与驱动组件连接，驱动组件驱动安装架旋转，进而安装架上的第一磁铁5与球体2的第二磁铁11配合使球体2旋转。

第一磁铁5对第二磁铁11施加的排斥力对球体2有一定的上托作用，但是不会影响球体2的悬浮也不会影响球体2在底座1上的放置。

安装架设置在底座1的下方，与球体2位置相对。如图3和4所示，安装架包括安装管6和安装板7，安装管6上设置安装板7。

其中，安装管6与底座1转动连接且安装管6与球体2同轴布置，安装管6与驱动组件连接，即安装管6能够在驱动组件的作用下绕自身轴线转动，安装管6的轴线穿过球体2的球心；

安装板7的个数与第一磁铁5的个数相等，多个安装板7在安装管6的周向上呈辐射状设置，安装板7的位置与第二磁铁11的位置对应，安装板7上安装第一磁铁5。

如图3和4所示，安装板7包括依次连接的第一水平板、倾斜板和第二水平板，第一水平板的一端与安装管6连接，第一水平板的另一端与倾斜板的一端连接，倾斜板的另一端与第二水平板连接，第二水平板上安装第一磁铁5。其中倾斜板自下向上倾斜，第二水平板的高度高于第一水平板的高度。

工作时，驱动组件驱动安装管6旋转，安装管6带动安装板7转动，进而安装架上的第一磁铁5与球体2的第二磁铁11配合使球体2旋转。

安装架采用安装管6与安装板7组合，以降低安装架的整体质量。

在本申请的一些实施例中，驱动组件包括第一同步带轮、第二同步带轮8、同步带和同步电机，其中，同步电机与第一同步带轮连接，第一同步带轮和第二同步带轮8通过同步带连接，第二同步带轮8套装在安装管6上。

同步电机驱动第一同步带轮转动，第一同步带轮通过同步带带动第二同步带轮8转动，第二同步带轮8带动安装管6转动，进而第一磁铁5运动。

驱动组件不限于上述形式，还可以为其他形式的驱动组件，例如驱动组件包括电机、主动齿轮和从动齿轮，其中电机与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮与安装管6连接。

具体的，驱动组件驱动安装管6逆时针旋转，使球体2有自西向东的旋转效果。

启动磁悬浮地球仪悬浮过程如下：

接通电源，电磁铁给球体2一个向上的磁力，磁力大于球体2的重力，球体2有一个向上运动的趋势；

第一升降组件带动底座1下降，脱离球体2；

第二升降组件带动电磁铁向上移动，至磁力与重力平衡，球体2稳定悬浮。

磁悬浮地球仪悬浮稳定后，驱动组件开启，带动第一磁铁5运动，排斥球体2底部的第二磁铁11，球体2旋转，至此磁悬浮地球仪悬浮完成，如图2所示。

霍尔传感器检测悬浮磁场的强度，以获取悬浮磁场与电磁铁之间的距离。在悬浮磁场的强度发生变化时，霍尔传感器根据获取的距离做出反馈，改变电磁体的电流，以使电磁铁的磁场强度发生变化，使球体2稳定悬浮。

关闭磁悬浮地球仪的悬浮过程如下：

驱动组件关闭，第一磁铁5停止运动，球体2停止旋转；

第二升降组件带动电磁铁向下移动，至磁力大于重力，球体2具有向上运动的趋势；

第一升降组件带动底座1上升，支撑球体2。

在本申请的一些实施例中，第一升降组件为第一丝杆步进电机4，第一丝杆步进电机4的第一丝杆位于安装管6内，第一丝杆步进电机4的螺母与安装管6连接。

具体的，步进电机驱动第一丝杆转动，螺母带动安装管6做上下升降。

第一升降组件不限于第一丝杆步进电机4，还可以为其他能够驱动安装管6做上下升降运动的线性驱动组件。

第二升降组件为第二丝杆步进电机，第二丝杆步进电机的第二丝杆与电磁铁连接。

具体的，步进电机驱动第二丝杆转动，电磁铁在第二丝杆上做直线运动。

第二升降组件不限于第二丝杆步进电机，还可以为其他能够驱动电磁铁做上下升降运动的线性驱动组件。

上悬浮支架3还包括顶板9，顶板9上安装电磁铁，优选地，电磁铁位于顶板9与上悬浮支架3之间。

顶板9与第二升降组件的第二丝杆连接，对电磁铁起到保护作用。

为了保证顶板9稳定升降，本申请在顶板9的周向均匀设置有导向杆10，上悬浮支架3上设置与导向杆10配合的导向孔。

本申请还公开了磁悬浮地球仪，包括磁悬浮地球仪框架和球体2，磁悬浮地球仪框架为上述任意一个方案中公开的磁悬浮地球仪框架。由于磁悬浮地球仪框架具有上述技术效果，具有该磁悬浮地球仪框架的磁悬浮地球仪也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

本申请将磁悬浮地球仪的球体2制成碳纤维空心球体，球体2的内腔顶部设置球缺状的磁铁，作为悬浮磁场；如图5所示，球体2的内腔的底部同一高度设置第二磁铁11，第二磁铁11为圆弧形磁铁，每块磁钢的弧度为60°，且间隔60°摆放，作为磁悬浮地球仪的旋转磁场。

本方案公开的地球仪设计新颖，结构简单，使用方便，转动灵活，且操作易上手，能够在短时间内稳定悬浮，不易发生故障，长时间稳定运行，适用于展厅展览等大型参观活动。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种磁悬浮地球仪框架，其特征在于，包括：

底座(1)，用于支撑磁悬浮地球仪的球体(2)，

上悬浮支架(3)，安装在所述底座(1)上；

电磁铁，安装在所述上悬浮支架(3)上，用于向所述球体(2)的悬浮磁场施加向上的磁力；

第一升降组件，与所述底座(1)连接，用于驱动所述底座(1)上下运动；

第二升降组件，安装在所述上悬浮支架(3)上，用于驱动所述电磁铁上下运动，以调节所述磁力。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述底座(1)具有用于驱动所述球体(2)旋转的旋转组件，

所述旋转组件包括第一磁铁(5)、安装架和驱动组件，

所述第一磁铁(5)与所述球体(2)下端的第二磁铁(11)的极性相同；

所述安装架上安装所述第一磁铁(5)，所述第一磁铁(5)的位置与所述第二磁铁(11)的位置对应，

所述安装架与所述底座(1)转动连接且与所述球体(2)同轴布置，所述驱动组件驱动所述安装架旋转。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述安装架包括安装管(6)和安装板(7)，

所述安装管(6)与所述底座(1)转动连接且与所述球体(2)同轴布置，所述安装管(6)与所述驱动组件连接，

所述安装板(7)绕所述安装管(6)的周向呈辐射状设置，所述安装板(7)与所述第二磁铁(11)的位置对应，所述安装板(7)上安装所述第一磁铁(5)。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述驱动组件包括第一同步带轮、第二同步带轮(8)、同步带和同步电机，所述同步电机与第一同步带轮连接，所述第一同步带轮与所述第二同步带轮(8)通过所述同步带连接，所述第二同步带轮(8)套装在所述安装管(6)上。

5.根据权利要求3所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述第一升降组件为第一丝杆步进电机(4)，

所述第一丝杆步进电机(4)的第一丝杆位于所述安装管(6)内，所述第一丝杆步进电机(4)的螺母与所述安装管(6)连接。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述第二升降组件为第二丝杆步进电机，所述第二丝杆步进电机的第二丝杆与所述电磁铁连接。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述上悬浮支架(3)包括顶板(9)，所述顶板(9)上安装所述电磁铁，所述顶板(9)与所述第二丝杆连接；

所述顶板(9)的周向设置有导向杆(10)，所述上悬浮支架(3)上开设有与所述导向杆(10)导向配合的导向孔；

所述上悬浮支架(3)具有霍尔传感器，用于检测所述悬浮磁场的磁场强度，以调节所述电磁铁的磁场强度。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮地球仪框架，其特征在于，所述底座(1)用于支撑所述球体(2)的一侧设置有与所述球体(2)适配的弧形凹槽。

9.一种磁悬浮地球仪，其特征在于，包括磁悬浮地球仪框架和球体(2)，所述磁悬浮地球仪框架为权利要求1-8中任一项所述的磁悬浮地球仪框架。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮地球仪，其特征在于，所述球体(2)为碳纤维空心球体，

所述球体(2)的上端设置球缺状磁钢，以提供悬浮磁场；

所述球体(2)的下端设置第二磁铁(11)，所述第二磁铁(11)呈圆弧状。