專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磁懸浮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁懸浮裝置，特別是涉及一種靠懸浮體上設(shè)置的懸浮永磁鐵與懸浮裝置底座上設(shè)置的底座永磁鐵之間產(chǎn)生的磁力使懸浮體懸浮的磁懸浮裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在工藝品、禮品上使用的磁懸浮裝置，一般為懸掛式，包括設(shè)置在支架上的吸頭和懸浮體，利用位于懸浮體上方的支架上帶電磁鐵的吸頭對(duì)內(nèi)設(shè)有磁鐵的懸浮體產(chǎn)生的磁吸力來(lái)平衡懸浮體重力，從而達(dá)到使懸浮體懸浮的目的?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，磁懸浮裝置的結(jié)構(gòu)受到限制，必須設(shè)置固定吸頭的支架，特別是用于生產(chǎn)工藝品和禮品。
中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了專(zhuān)利號(hào)為02276298.1名稱(chēng)為自動(dòng)平衡式靜態(tài)磁懸浮裝置的實(shí)用新型專(zhuān)利，該專(zhuān)利公開(kāi)的技術(shù)方案中，實(shí)現(xiàn)的發(fā)明目的是靠懸浮體上設(shè)置的懸浮永磁鐵與懸浮裝置底座上設(shè)置的底座永磁鐵之間產(chǎn)生的磁力使懸浮體懸浮的磁懸浮裝置。該技術(shù)方實(shí)現(xiàn)懸浮體上設(shè)置的懸浮永磁鐵與懸浮裝置底座上設(shè)置的底座永磁鐵之間產(chǎn)生的磁力使懸浮體得到垂直方向的磁力，但是要實(shí)現(xiàn)懸浮體在相對(duì)底座空中的穩(wěn)定懸浮，懸浮體時(shí)刻處于穩(wěn)定的平衡位置是技術(shù)關(guān)鍵，該技術(shù)方案中雖然設(shè)置了一個(gè)電子式自動(dòng)平衡控制器，但卻無(wú)法對(duì)懸浮體水平位置實(shí)施控制，其原因分析如下，參看附

圖1，懸浮體上設(shè)置的懸浮永磁鐵A與懸浮裝置底座上設(shè)置的平衡永磁鐵B產(chǎn)生的平衡調(diào)整磁力既左邊斜向下的拉力F1和右邊斜向下的拉力F2，分解的水平力FY1和FY2大小相等方向相同，在水平方向被相互抵消，只有FZ1和FZ2在Z軸方向形成的向下合力，水平方向沒(méi)有力的存在，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)懸浮體在水平位置的調(diào)整，懸浮體無(wú)法在水平方向有準(zhǔn)確的位置，懸浮體就不能穩(wěn)定的懸浮，所以該專(zhuān)利的技術(shù)方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的。
發(fā)明目的為克服現(xiàn)有技術(shù)，靠懸浮體上設(shè)置的懸浮永磁鐵與懸浮裝置底座上設(shè)置的底座永磁鐵之間產(chǎn)生的磁力使懸浮體懸浮的磁懸浮裝置，懸浮體無(wú)法時(shí)刻處于穩(wěn)定懸浮平衡位置的技術(shù)不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種磁懸浮裝置，該裝置通過(guò)控制電路控制的電磁鐵與懸浮永磁鐵之間的磁力大小和方向的變化實(shí)現(xiàn)懸浮體時(shí)刻處于穩(wěn)定懸浮平衡位置。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的采取的技術(shù)方案是一種磁懸浮裝置，包括帶懸浮永磁鐵的懸浮體、懸浮裝置底座、底座永磁鐵、控制磁鐵和控制電路，懸浮體1上設(shè)置的懸浮永磁鐵2，在懸浮體1的兩個(gè)不同位置分別設(shè)置，懸浮裝置底座3上設(shè)置的底座永磁鐵4，在懸浮裝置底座3上與懸浮體1上的每個(gè)懸浮永磁鐵2對(duì)應(yīng)成對(duì)設(shè)置，每對(duì)底座永磁鐵4之間具有一定的徑向距離，每個(gè)底座永磁鐵4的極性安裝位置應(yīng)與對(duì)應(yīng)的懸浮永磁鐵2的極性安裝方向相同，懸浮裝置底座3上，在懸浮永磁鐵2的對(duì)應(yīng)位置，設(shè)置有由磁性傳感器6和由控制電路控制的兩個(gè)水平調(diào)整用電磁鐵5，兩個(gè)電磁鐵5與懸浮永磁鐵2對(duì)應(yīng)位置，在懸浮永磁鐵2的兩側(cè)設(shè)置；兩個(gè)電磁鐵5與懸浮永磁鐵2的近端為同極性。懸浮體1上設(shè)置的懸浮永磁鐵2，在懸浮體1上呈十字四角對(duì)稱(chēng)設(shè)置。懸浮體1上設(shè)置懸浮永磁鐵2的N極和S極呈垂直方向設(shè)置。懸浮裝置底座3上設(shè)置底座永磁鐵4的N極和S極呈垂直方向設(shè)置?？刂齐娐钒p法電路7、放大電路8、減法電路9和功放電路11、電磁鐵5的線(xiàn)圈10和磁性傳感器6、控制電路和調(diào)整用電磁鐵5的電路結(jié)構(gòu)為磁性傳感器6的電壓輸出端與減法電路7的輸入端連接，減法電路7的輸出端與放大電路8的輸入端連接，放大電路8的輸出端與減法電路9的一輸入端連接，減法電路9的另一輸入端連接基準(zhǔn)電壓V0，減法電路9的輸出端與功放電路11的壓控電阻12的連接，功放電路11的輸出端與兩個(gè)串連的線(xiàn)圈10連接。
本發(fā)明的有益效果是，控制電路控制的電磁鐵通過(guò)與懸浮永磁鐵之間的磁力大小和方向的變化，實(shí)施對(duì)懸浮體懸浮位置的控制，控制方法簡(jiǎn)單，控制準(zhǔn)確，懸浮體懸浮自由穩(wěn)定，本發(fā)明的磁懸浮裝置特別適用于生產(chǎn)工藝品和禮品等使用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述附圖1為中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為02276298.1中，電子式自動(dòng)平衡控制器，懸浮永磁鐵A與平衡永磁鐵B磁力分解示意圖。
附圖2為本發(fā)明實(shí)施例1示意圖。
附圖3為附圖2A向示意圖。
附圖4為附圖2B向示意圖。
附圖5為本發(fā)明實(shí)施例2示意圖。
附圖6為附圖5C向示意圖。
附圖7為本發(fā)明水平調(diào)整用電磁鐵與懸浮永磁鐵結(jié)構(gòu)和磁力分解示意圖。
附圖8為本發(fā)明控制電路圖附圖中，1懸浮體、2懸浮永磁鐵、3懸浮裝置底座、4底座永磁鐵、5電磁鐵、6磁性傳感器、7減法電路、8放大電路、9減法電路、10線(xiàn)圈、11功放電路、12壓控電阻。
具體實(shí)施例方式
參看附圖2、3、4，為使桿狀懸浮體1在懸浮裝置底座3的上空穩(wěn)定懸浮，懸浮體1上設(shè)置的懸浮永磁鐵2在懸浮體1的兩個(gè)不同位置分別設(shè)置，懸浮裝置底座3上設(shè)置有底座永磁鐵4，底座永磁鐵4在懸浮裝置底座3上與懸浮體1上的懸浮永磁鐵2對(duì)應(yīng)成對(duì)設(shè)置，每對(duì)底座永磁鐵4之間，具有一定的徑向距離，每個(gè)底座永磁鐵4的極性安裝位置應(yīng)與對(duì)應(yīng)的懸浮永磁鐵2的極性安裝位置相同，本發(fā)明的技術(shù)方案中，懸浮永磁鐵2最少設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上，使懸浮體1上兩個(gè)或兩個(gè)以上不同位置分別產(chǎn)生磁力，滿(mǎn)足懸浮體1可以懸浮的受力條件，由于每對(duì)底座永磁鐵4有一定徑向距離，每對(duì)底座永磁鐵4與對(duì)應(yīng)的懸浮永磁鐵2之間形成“V”形磁力作用區(qū)，這也限制了懸浮體1在水平面的垂直方向即X軸方向的移動(dòng)，同時(shí)由于有一對(duì)底座永磁鐵4與浮永磁鐵2對(duì)應(yīng)，使懸浮體1也不能繞垂直方向即Z軸方向和X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)懸浮體1只能在水平面的水平方向既Y軸方向饒Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)或Y軸方向軸線(xiàn)移動(dòng)。底座永磁鐵4與懸浮永磁鐵2同極性的斥力與懸浮體1的重力平衡，使懸浮體1在懸浮裝置底座3的上空，“V”形磁力作用區(qū)內(nèi)懸浮，為使懸浮體1時(shí)刻處于穩(wěn)定懸浮的平衡位置，保證底座永磁鐵4與懸浮永磁鐵2同極性的斥力與懸浮體1的重力平衡，使懸浮體1在懸浮裝置底座3的上空穩(wěn)定懸浮，懸浮體1在垂直方向即Z軸方向有準(zhǔn)確位置外，還必須對(duì)懸浮體1在Y軸的軸線(xiàn)方向時(shí)刻進(jìn)行位置調(diào)節(jié)和控制。
參看附圖7、8，本發(fā)明對(duì)懸浮體1在Y軸的軸線(xiàn)方向時(shí)刻進(jìn)行位置調(diào)節(jié)和控制，采用的技術(shù)方案是，在懸浮裝置底座3上，懸浮永磁鐵2的對(duì)應(yīng)位置，設(shè)置有由磁性傳感器6和由控制電路控制的兩個(gè)水平調(diào)整用電磁鐵5，兩個(gè)電磁鐵5在懸浮永磁鐵2兩側(cè)位置設(shè)置；兩個(gè)電磁鐵5與懸浮永磁鐵2的近端為同極性。
兩個(gè)電磁線(xiàn)圈10串聯(lián)聯(lián)接，通電時(shí)兩個(gè)電磁線(xiàn)圈10使電磁鐵5上端形成相同極性的磁場(chǎng)，當(dāng)其作用于懸浮永磁鐵2的兩端時(shí)，懸浮永磁鐵2上會(huì)受到左邊斜向的推力F1和右邊斜向下的拉力F2，F(xiàn)1可分解為FY1和FZ1，F(xiàn)2可分解為FY2和FZ2，，由附圖7可知，兩垂直方向分力FZ1和FZ2大小相等方向相反，相互抵消，兩個(gè)水平方向力FY1，F(xiàn)Y2大小相等方向相同，合成后懸浮體1所受的電磁力為純水平方向，其大小為FY1+FY2，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮體1在Y軸水平移動(dòng)的控制。改變兩個(gè)電磁線(xiàn)圈10的電流方向，電磁鐵5反向移動(dòng)控制懸浮體1在Y軸水平移動(dòng)。
本發(fā)明的控制電路包括減法電路7、放大電路8、減法電路9、功放電路11和線(xiàn)圈10?？刂齐娐?、調(diào)整用電磁鐵(5)和兩個(gè)磁性傳感器6的電路結(jié)構(gòu)為磁性傳感器6的電壓輸出端與減法電路7的輸入端連接，減法電路7的輸出端與放大電路8的輸入端連接，放大電路8的輸出端與減法電路9的輸入端連接，減法電路9的另一輸入端連接基準(zhǔn)電壓V0，減法電路9的輸出端與功放電路11的壓控電阻12的連接，功放電路11的輸出端與兩個(gè)串連的線(xiàn)圈10連接。
本發(fā)明的控制原理和控制過(guò)程是，磁性傳感器6，用以感知懸浮體1在Y軸方向的位置信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)控制電路控制電磁線(xiàn)圈10的磁電流，使電磁鐵5的磁力發(fā)生改變，達(dá)到控制懸浮體Y軸方向水平位置的移動(dòng)。
控制過(guò)程如下磁性傳感器6的輸出電壓分別接入信號(hào)檢測(cè)電路部分的減法電路7的兩個(gè)輸入端，磁性傳感器6的輸出電壓值反應(yīng)了懸浮體1在線(xiàn)圈組10連線(xiàn)方向上，即Y方向的位置，減法電路7的輸出電壓通過(guò)放大電路部分8進(jìn)行放大，再經(jīng)減法電路9與基準(zhǔn)電壓U0進(jìn)行比較，確定合適的輸出電壓U1，并傳輸?shù)焦Ψ烹娐凡糠?1中。當(dāng)懸浮體1在線(xiàn)圈10連線(xiàn)方向，即Y方向上的位置與基準(zhǔn)電壓U0所表示的基準(zhǔn)位置重合時(shí)，其輸出電壓U1為零，當(dāng)懸浮體1的位置偏離基準(zhǔn)電壓所示的基準(zhǔn)位置時(shí)，其輸出電壓U1不為零。該輸出電壓U1改變壓控電阻12的阻值，即改變功放電路部分11的反饋電阻阻值，以增大或減小線(xiàn)圈10的勵(lì)磁電流，使電磁鐵5的磁力發(fā)生改變，從而使懸浮體1回到基準(zhǔn)位置，達(dá)到使懸浮體1穩(wěn)定懸浮的目的。
本發(fā)明以上實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了桿狀懸浮體1相對(duì)的懸浮裝置底座3的穩(wěn)定懸浮的發(fā)明目的，懸浮體1在Y軸方向、Z軸方向和X軸方向有準(zhǔn)確的位置，即實(shí)現(xiàn)懸浮體1空間三維定位，但懸浮體1可繞Y軸軸線(xiàn)方向，即懸浮體1自身軸線(xiàn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)懸浮體1為有一定面積的平面形狀時(shí)，為限制懸浮體1繞Y軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，懸浮體1上設(shè)置的懸浮永磁鐵2，在懸浮體1上呈十字四角設(shè)置。這樣懸浮體1X軸方向的位置受到限制，使懸浮體1不能繞Y軸軸線(xiàn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在X軸軸線(xiàn)上的懸浮永磁鐵2應(yīng)設(shè)置有電磁鐵5，用于懸浮體1在X軸軸線(xiàn)上的位置調(diào)節(jié)和控制，平面形狀的懸浮體1相對(duì)的懸浮裝置底座3只能穩(wěn)定懸浮。
根據(jù)上述技術(shù)方案機(jī)理，本發(fā)明在懸浮體1上設(shè)置懸浮永磁鐵2的N極或S極和懸浮裝置底座3上設(shè)置底座永磁鐵4的N極或S極也可呈垂直方即Z軸方向設(shè)置，同樣可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1一種磁懸浮裝置，包括帶懸浮永磁鐵的懸浮體、懸浮裝置底座、底座永磁鐵、控制磁鐵和控制電路，其特征在于A(yíng)所述的懸浮體(1)上設(shè)置的懸浮永磁鐵(2)，在懸浮體(1)的兩個(gè)不同位置分別設(shè)置；B所述的懸浮裝置底座(3)上設(shè)置的底座永磁鐵(4)，在懸浮裝置底座(3)上與懸浮體(1)上的每個(gè)懸浮永磁鐵(2)對(duì)應(yīng)成對(duì)設(shè)置，每對(duì)底座永磁鐵(4)之間具有一定的徑向距離，每個(gè)底座永磁鐵(4)的極性安裝位置應(yīng)與對(duì)應(yīng)的懸浮永磁鐵(2)的極性安裝方向相同；C所述的懸浮裝置底座(3)上，在懸浮永磁鐵(2)的對(duì)應(yīng)位置，設(shè)置有由磁性傳感器(6)和由控制電路控制的兩個(gè)水平調(diào)整用電磁鐵(5)，兩個(gè)電磁鐵(5)與懸浮永磁鐵(2)對(duì)應(yīng)位置，在懸浮永磁鐵(2)的兩側(cè)設(shè)置；兩個(gè)電磁鐵(5)與懸浮永磁鐵(2)的近端為同極性。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述磁懸浮裝置，其特征在于所述的懸浮體(1)上設(shè)置的懸浮永磁鐵(2)，在懸浮體(1)上呈十字四角對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁懸浮裝置，其特征在于所述的懸浮體(1)上設(shè)置懸浮永磁鐵(2)的N極和S極呈垂直方向設(shè)置。
4根據(jù)權(quán)利要求1或2所述磁懸浮裝置，其特征在于所述的懸浮裝置底座(3)上設(shè)置底座永磁鐵(4)的N極和S極呈垂直方向設(shè)置。
5根據(jù)權(quán)利要求1或2所述磁懸浮裝置，其特征在于；所述的控制電路包括減法電路(7)、放大電路(8)、減法電路(9)和功放電路(11)、電磁鐵(5)的線(xiàn)圈(10)和磁性傳感器(6)、控制電路和調(diào)整用電磁鐵(5)的電路結(jié)構(gòu)為磁性傳感器(6)的電壓輸出端與減法電路(7)的輸入端連接，減法電路(7)的輸出端與放大電路(8)的輸入端連接，放大電路(8)的輸出端與減法電路(9)的一輸入端連接，減法電路(9)的另一輸入端連接基準(zhǔn)電壓Vo，減法電路(9)的輸出端與功放電路(11)的壓控電阻(12)的連接，功放電路(11)的輸出端與兩個(gè)串連的線(xiàn)圈(10)連接。
全文摘要
一種磁懸浮裝置，它主要解決通過(guò)調(diào)整用電磁鐵，調(diào)整懸浮體的空間位置，靠懸浮永磁鐵與底座永磁鐵之間產(chǎn)生的磁力使懸浮體穩(wěn)定懸浮的技術(shù)問(wèn)題。它是采用懸浮體上的懸浮永磁鐵與懸浮裝置底座上對(duì)應(yīng)成對(duì)設(shè)置的底座永磁鐵，產(chǎn)生的磁力使懸浮體相對(duì)懸浮裝置底座懸浮上，在懸浮永磁鐵的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)調(diào)整用電磁鐵，兩個(gè)調(diào)整用電磁鐵與懸浮永磁鐵的近端為同極性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，懸浮體在底座的上方靠磁力自由穩(wěn)定懸浮，懸浮體懸浮生動(dòng)、趣味，特別適用于生產(chǎn)各種工藝品和禮品等使用。
文檔編號(hào)G09F19/00GK1921284SQ20061006137
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者王曉冰, 李良清 申請(qǐng)人:王曉冰, 李良清