專利名稱：偏轉(zhuǎn)磁偶極子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁體，是一種磁學(xué)元件。
與本發(fā)明相近的現(xiàn)有技術(shù)有磁性塊、磁性吸條等，它們是一些用永久磁鐵制成的固定磁體，如磁性文具盒開合處的磁性吸塊，用作教具的磁性演示板上的磁性吸塊，冰箱門上的磁性吸條等。這些制品中使兩部分互相吸合的是一塊固定的永磁體及一塊軟磁材料，或是異性相對(duì)的兩永磁體。因此這類固定磁體只能用于固定配對(duì)的兩部分之間，在需要有兩個(gè)以上的部件不規(guī)定配對(duì)地彼此相吸合時(shí)，上述磁性吸塊是無(wú)法解決的。
本發(fā)明的目的是為了提供一種磁偶極子能按需要自行偏轉(zhuǎn)調(diào)整的偏轉(zhuǎn)磁偶極子，為使具有多個(gè)部件構(gòu)成的產(chǎn)品其部件間互相任意(或按一定規(guī)則)吸合固定，且容易反復(fù)地將各吸合的部件用手指的力量拆卸和再結(jié)合，而提供的一類磁學(xué)元件。
達(dá)到上述目的的本發(fā)明構(gòu)造是，在一個(gè)殼體中設(shè)置有一個(gè)(或一組)用活動(dòng)位置保持裝置支持的永磁體，使得這個(gè)永磁體在外磁場(chǎng)的作用下可繞一定點(diǎn)或一軸在三維空間中以一個(gè)、兩個(gè)或兩個(gè)以上的自由度自行偏轉(zhuǎn)，直至與外磁場(chǎng)達(dá)致平衡為止。
偏轉(zhuǎn)磁偶極子中，除了永磁體外，其余構(gòu)件均用非鐵磁材料制作。
上述活動(dòng)位置保持裝置，可以是一種具有潤(rùn)滑作用的液體，或裝置有滾珠的保持架或垂直于磁偶極子兩極連線的轉(zhuǎn)軸或環(huán)形軸架等。
為使公眾對(duì)本發(fā)明有更深刻的了解，以下較詳細(xì)地介紹一下本發(fā)明人對(duì)偏轉(zhuǎn)磁偶極子性質(zhì)的研究結(jié)果一、偏轉(zhuǎn)磁偶極子在均勻穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)磁偶極子的磁偶極子(永磁體)在均勻穩(wěn)恒磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程為(d2φ)/(dt2) +2n (dφ)/(dt) + (Bp)/(I) Sinφ=0式中Ⅰ-磁偶極子關(guān)于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2φ-磁偶極子的方向與磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的夾角t-時(shí)間，sB-均勻磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，N.A-1.m-1p-磁偶極子的磁矩，A.m2n-阻尼系數(shù)，s-1這是一個(gè)非線性微分方程，當(dāng)φ相當(dāng)小時(shí)，可認(rèn)為Sinφ＝φ，微分方程成為I (d2φ)/(dt2) +BPφ+2n (dφ)/(dt) =0當(dāng)n＜BPI]]>時(shí)，方程的解為φ=Ae-n tSin (tBPI- n2+α )]]>此時(shí)磁偶極子作“衰減振動(dòng)”;
當(dāng)n＞BPI]]>時(shí)，方程的解為時(shí)，方程的解為
此時(shí)磁偶極子的運(yùn)動(dòng)為“過(guò)阻尼”狀況;
當(dāng)n=BPI]]>時(shí)，方程的解為時(shí)，方程的解為φ＝e-nt(C1+C2t)此時(shí)磁偶極子的運(yùn)動(dòng)為“臨界阻尼”狀況，以上各式中，A、a、C1、C2為積分常數(shù)，由運(yùn)動(dòng)的初始條件決定，又將BPI]]>時(shí)，方程的解為記作γ，視作n＝0，振幅很小時(shí)磁偶極子的“固有頻率”。
以上三種情形中，當(dāng)t→∞時(shí)，都有φ→0，即磁偶極子方向與穩(wěn)恒磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度矢量終趨一致，符合偏轉(zhuǎn)磁偶極子的定義要求。
二、偏轉(zhuǎn)磁偶極子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)球型偏轉(zhuǎn)磁偶極子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)微分方程為(d2φ)/(dt2) +2n (dφ)/(dt) + (Bp)/(I) Sin(ωt-φ)=0式中Ⅰ-磁偶極子關(guān)于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2φ-磁偶極子的方向與它的一個(gè)指定方向間的夾角t-時(shí)間，sB-旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，N.A-1.m-1P-磁偶極子的磁矩，A.m2ω-旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，s-1n-阻尼系數(shù)，S-1磁偶極子達(dá)到力的平衡時(shí)， (d2φ)/(dt2) =0，這時(shí)方程的解為φ＝ωt-θ其中θ滿足Sinθ＝ (2nⅠ)/(P) · (ω)/(B)
因此僅當(dāng)ω≤ (BP)/(2nI) 時(shí)，磁偶極子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同，僅落后一個(gè)角度，當(dāng)ω＞ (BP)/(2nI) 時(shí)，磁偶極子轉(zhuǎn)速小于ω，且轉(zhuǎn)速不均。
對(duì)回轉(zhuǎn)型偏轉(zhuǎn)磁偶極子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)應(yīng)從磁場(chǎng)在回轉(zhuǎn)軸垂直面上的分量來(lái)分析，情形稍為復(fù)雜。
由上可見，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)外磁場(chǎng)的變化磁偶極子能在殼體中自行轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整位置以與別的磁體的異性磁極相吸，因此可用于需要使多個(gè)組件間相互吸合的制品中，又根據(jù)偏轉(zhuǎn)磁偶極子的性質(zhì)，可以成為測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的量值及方向的測(cè)量?jī)x表的感測(cè)元件，可以用于制造有類似量子現(xiàn)象的裝置，可用于制造具備顯著的“磁致伸縮”及明顯各向異性的鐵磁性材料等。
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明實(shí)施之一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施之二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施之三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4所示為圖3所示實(shí)施例中所用的環(huán)形軸架的橫剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施之四的結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參閱圖1。圖1所示實(shí)施例為一種活動(dòng)式偏轉(zhuǎn)磁偶極子。它以一個(gè)均勻磁化的球狀永磁體1作為磁偶極子，將其置于一個(gè)殼體3的球腔中，球腔的內(nèi)徑稍大于球狀永磁體1的外徑，在球腔與球狀永磁體1之間的空隙中充滿起保持架作用(亦是潤(rùn)滑作用)的液體，這樣構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)磁偶極子，其磁偶極子1可在殼體3的球腔中作任意方向的滑動(dòng)。
這種球型偏轉(zhuǎn)磁偶極子在實(shí)際應(yīng)用中可稱為磁核，它可應(yīng)用于在需要多個(gè)組件的多種組合、多個(gè)方向吸合的制品中，如使用于積木類玩具、教具中，在每個(gè)組件的內(nèi)部裝上一個(gè)或數(shù)個(gè)球型偏轉(zhuǎn)磁偶極子，便能使多個(gè)組件相互吸合成一個(gè)較穩(wěn)固的整體，又容易將它們分離。
這種球型偏轉(zhuǎn)磁偶極子也可用以測(cè)定定點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
圖2所示實(shí)施例為一種滾動(dòng)式偏轉(zhuǎn)磁偶極子，它以一個(gè)均勻磁化的球狀永磁體1作為磁偶極子，將其置于一個(gè)殼體3的球腔中，球腔的內(nèi)徑稍大于球狀永磁體的外徑，在球腔與球狀永磁體之間的空隙中設(shè)置一裝有若干滾珠5的保持架4，球狀永磁體1架設(shè)在保持架4上。這樣構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)磁偶極子，實(shí)際應(yīng)用中，也可稱為磁核，與上述實(shí)施例相同，其磁偶極子1可在殼體3的球腔中作任意方向的滑動(dòng)。
圖3、圖4所示實(shí)施例為一種萬(wàn)向式偏轉(zhuǎn)磁偶極子，它以一個(gè)均勻磁化的球狀永磁體作為磁偶極子1，永磁體1通過(guò)一心軸機(jī)構(gòu)7與一環(huán)形軸架6構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)付，此一心軸機(jī)構(gòu)7垂直于永磁體1兩極連線，而環(huán)形軸架6又通過(guò)另一心軸機(jī)構(gòu)8與殼體或支座構(gòu)成另一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)付，環(huán)形軸架6的心軸機(jī)構(gòu)8與永磁體1的心軸機(jī)構(gòu)7互相垂直。這種結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)磁偶極子在實(shí)際應(yīng)用中也可稱為磁核，其磁偶極子1可在殼體3中繞兩個(gè)軸向滾動(dòng)。
這種萬(wàn)向式偏轉(zhuǎn)磁偶極子可應(yīng)用于測(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量方向。
圖5所示實(shí)施例為一種回旋式偏轉(zhuǎn)磁偶極子，它以一個(gè)均勻磁化的永磁體作為磁偶極子1，把此磁偶極子1連接在與磁偶極子兩極連線成垂直的心軸機(jī)構(gòu)9上，則磁偶極子1可繞此心軸機(jī)構(gòu)9作回旋運(yùn)動(dòng)。永磁體可制成球形、長(zhǎng)條形、盤形、針形等各種形狀。
權(quán)利要求
1.一種用永磁體構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)磁偶極子，其特征在于設(shè)置在殼體3中的磁偶極子1用活動(dòng)位置保持裝置支持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏轉(zhuǎn)磁偶極子，其特征在于所說(shuō)活動(dòng)位置保持裝置可以是一種具有潤(rùn)滑作用的液體2、裝置有滾珠5的保持架4或垂直于磁偶極子1兩極連線的心軸機(jī)構(gòu)或環(huán)形軸架6。
全文摘要
本發(fā)明是一種磁性兩極方向能根據(jù)外磁場(chǎng)極性自行偏轉(zhuǎn)調(diào)整的偏轉(zhuǎn)磁偶極子。其主要特點(diǎn)是把磁偶極子架設(shè)在活動(dòng)位置保持裝置上，使之能繞定點(diǎn)或定軸在三維空間自行偏轉(zhuǎn)，直至與外磁場(chǎng)達(dá)至平衡為止。本發(fā)明可用于多個(gè)組合件需互相吸合(或拆卸)的各類制品中，也可用于制成測(cè)量?jī)x器用以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量方向等。
文檔編號(hào)H01F7/02GK1078570SQ9210842
公開日1993年11月17日 申請(qǐng)日期1992年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月15日
發(fā)明者孫松茂 申請(qǐng)人:孫松茂