專利名稱：磁性懸浮裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及懸浮裝置和方法，特別涉及一種永久磁鐵不用機(jī)械約束或支撐在另一磁鐵(永久磁鐵或電磁鐵)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的漂浮或懸吊。
磁鐵，包括永久磁鐵和電磁鐵，在實(shí)用和娛樂(lè)裝置中得到廣泛應(yīng)用。磁鐵的極取名為北極和南極，北極是在地球磁場(chǎng)中指向北的極，即磁鐵的指北端。當(dāng)然，眾所周知，同性的極，如兩個(gè)北極，相互排斥，異性極，即一個(gè)北極和一個(gè)南極，相互吸引。
這種現(xiàn)象已用于把一個(gè)磁鐵懸浮在另一磁鐵之上，并提供大幅度降低摩擦的可能性。例如，磁性懸浮列車就是這個(gè)現(xiàn)象的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用。然而，在這類懸浮應(yīng)用中，要求有非常復(fù)雜的控制裝置來(lái)控制電磁鐵的磁場(chǎng)以克服兩類磁極排斥力固有的不穩(wěn)定性。在一個(gè)簡(jiǎn)單的懸浮系統(tǒng)中，試圖把第一永久磁鐵的一個(gè)極懸浮在第二永久磁鐵一個(gè)同類極之上，這個(gè)系統(tǒng)的固有不穩(wěn)定性導(dǎo)致第一磁鐵翻轉(zhuǎn)，以致于異性極吸引，聚集成一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
已經(jīng)設(shè)計(jì)出了許多簡(jiǎn)單的懸浮系統(tǒng)，利用專門形狀的永久磁鐵的安排以減少磁鐵懸浮的不穩(wěn)定性，例如，授與尼爾(Neal)的美國(guó)專利US No.2323837中，公布了一個(gè)磁鐵系統(tǒng)，其基底磁鐵包含一個(gè)圓盤，在這個(gè)圓盤中，多個(gè)第一圓柱磁鐵繞圓盤軸線呈圓形配置。一個(gè)上磁鐵件包含一個(gè)球截體，在這個(gè)球截體中，多個(gè)第二圓柱磁鐵以比基底磁鐵圓形配置的直徑較小的直徑呈圓形配置。多個(gè)第一圓柱磁鐵配置有同性(北極)磁極，縱軸垂直向上或稍向圓盤軸線傾斜。多個(gè)第二圓柱磁鐵配置同性(北極)磁極，縱軸垂直向下或以與多個(gè)第一圓形磁鐵相同傾斜度傾斜。據(jù)說(shuō)基底磁鐵的這種配置產(chǎn)生一個(gè)反向磁場(chǎng)錐，它環(huán)繞在上磁鐵相同極性較小直徑磁場(chǎng)周圍，因此說(shuō)穩(wěn)定了這個(gè)懸浮系統(tǒng)。
赫里根(Harrigan)的美國(guó)專利US No.4382245公開(kāi)了另一個(gè)簡(jiǎn)單的磁性懸浮系統(tǒng)，利用一個(gè)碟形下磁鐵磁力支撐或懸浮在下磁鐵上面共軸自轉(zhuǎn)的一個(gè)磁陀螺。據(jù)認(rèn)為這個(gè)下磁鐵的碟形或凹形表面產(chǎn)生徑向向內(nèi)的磁力線，并在磁陀螺旋轉(zhuǎn)的陀螺效應(yīng)共同作用下，提供了該懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性。赫里根(Harrigan)的專利公開(kāi)了另一個(gè)實(shí)施例，據(jù)認(rèn)為是凹曲的下磁鐵表面與一個(gè)非磁質(zhì)量引起的擺動(dòng)效應(yīng)的綜合作用提供了穩(wěn)定性，這個(gè)非磁質(zhì)量支持在穿過(guò)下磁鐵中心孔的上磁鐵延伸臂上并處于下磁鐵之下。還公開(kāi)了一些其他實(shí)施例，在這些施例中，下磁場(chǎng)不是由碟形磁鐵提供，而是由類似于上述尼爾(Neal)的專利配置的配置的多個(gè)圓柱磁鐵提供。
本發(fā)明涉及利用以前未知的在一個(gè)均勻磁化表面之上的磁場(chǎng)物征，并結(jié)合被懸浮磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)磁鐵在另一磁鐵之上的穩(wěn)定、無(wú)約束懸浮的一種磁性懸浮裝置。雖然本發(fā)明的這種磁性懸浮裝置可以有不在這里專門敘述的其他應(yīng)用，但它打算提供易于低成本制造的，能用最少指令簡(jiǎn)單、可靠和反復(fù)操作的一種教學(xué)或娛樂(lè)裝置。
這里敘述的本發(fā)明使用一種均勻磁化平面或基本是平面的磁鐵基底，在它們的上面漂起或懸浮包含有一個(gè)平面環(huán)形磁鐵，一個(gè)非磁的紡錘形心軸以及一個(gè)或幾個(gè)非磁墊圈形配重的一個(gè)自轉(zhuǎn)磁陀螺?；状盆F和陀螺磁鐵最好是在與其水平面或平面表面垂直方向磁極化的板材，它們的磁場(chǎng)反向配置。用這種方式磁化的板材稱為磁殼。一個(gè)磁殼的磁場(chǎng)強(qiáng)度S定義為它的每個(gè)單位表面積的磁矩，即每個(gè)單位表面積上的單位磁極數(shù)乘以磁殼厚度。一個(gè)均勻磁殼的磁場(chǎng)與繞磁殼周邊流過(guò)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相同，電流強(qiáng)度i在數(shù)值上與磁殼的磁場(chǎng)強(qiáng)度S相同，其單位為安培。相同均勻強(qiáng)度與相同外周邊的所有磁殼在外側(cè)所有的點(diǎn)都導(dǎo)致相同的磁場(chǎng)。換句話說(shuō)，磁殼表面的剖面和形狀并不重要?；状盆F的表面由凹面代替平面，則不能在基底磁鐵的上方提供一個(gè)磁集中力。
以前未知的在一個(gè)磁殼上面的磁場(chǎng)的特征是磁殼外周邊形狀影響使用該磁殼的懸浮系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有多邊形周邊(特別是矩形和正方形周邊)的磁殼在其磁殼表面以上幾厘米處和沿這個(gè)多邊形對(duì)角線存在一個(gè)區(qū)域，這里的磁場(chǎng)梯度可以在處于該區(qū)域的一個(gè)磁偶極上產(chǎn)生升力和集中力。其他非多邊形形狀的，如圓形、橢圓形等，則不出現(xiàn)存在升力和集中力的一個(gè)區(qū)域。
本發(fā)明上述的和其他的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)在下文將更加清楚，參考下面關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)敘述，所附的權(quán)利要求書(shū)及附圖中的幾個(gè)圖可以更清楚地了解本發(fā)明的特點(diǎn)。


圖1圖示說(shuō)明長(zhǎng)度為l的一個(gè)磁偶極+m，-m，以及用于確定這個(gè)磁偶極周圍磁場(chǎng)中一個(gè)點(diǎn)P的位置的坐標(biāo)r和θ。
圖2圖示說(shuō)明具有靠近磁場(chǎng)對(duì)稱線的一個(gè)磁偶極+m，-m的環(huán)電流回路的磁場(chǎng)。
圖3表明，隨離正方形對(duì)角線磁鐵中心軸距離(h)的增加，在邊長(zhǎng)10cm正方形永久磁鐵上面的磁場(chǎng)的垂直分量(Hz)對(duì)距離(Z)的垂直梯度(dHz/dZ)的計(jì)算值。
圖4表明，隨離正方形對(duì)角線磁鐵中心軸距離(h)的增加，在邊長(zhǎng)為10cm正方形永久磁鐵上面的磁場(chǎng)的水平分量(Hx)對(duì)距離(Z)的垂直梯度(dHx/dZ)的計(jì)算值。
圖5—9是表明本發(fā)明的磁性懸浮裝置的一個(gè)實(shí)施例及操作本發(fā)明裝置的方法步驟的一個(gè)透視圖。
圖10是本發(fā)明的磁性懸浮裝置其他實(shí)施例的一個(gè)透視圖。
圖11是本發(fā)明的磁性懸浮裝置其他實(shí)施例的一個(gè)透視圖。
雖然不是用來(lái)限定本發(fā)明，但下面的操作說(shuō)明有助于了解本發(fā)明。首先參考圖1，經(jīng)圖示說(shuō)明了具有一個(gè)北極(+m)和一個(gè)南極(-m)長(zhǎng)度為l的一個(gè)磁偶極2。磁偶極2有一個(gè)磁矩M，其數(shù)值等于乘積ml。磁矩M是一個(gè)沿磁偶極2、方向從-m到+m的矢量。環(huán)繞磁偶極的磁場(chǎng)由下面的方程式給定Hr＝2M conθ/r3(1)Hθ＝M sinθ/r3(2)式中M是磁偶極磁矩；r和θ限定空間點(diǎn)P相對(duì)于用以測(cè)量該磁場(chǎng)的磁偶極的位置；Hr和Hθ是沿r增加和θ增加方向的磁場(chǎng)的分量，單位為高斯(gause)。
上述方程(1)和(2)也確定了由一個(gè)環(huán)電流回路產(chǎn)生的磁場(chǎng)，M是回路電流i和回路面積A的乘積，稱為這個(gè)電流回路的磁矩。
不采取某種形式的機(jī)械約束保持被懸浮磁鐵的穩(wěn)定，即防止它側(cè)滑和翻轉(zhuǎn)，是很難實(shí)現(xiàn)一個(gè)永久磁鐵在另一永久磁鐵這上懸浮的。這種情況示于圖2。一個(gè)環(huán)電流回路i處于x—y平面。電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)由沿回路i的一個(gè)直徑發(fā)出的若干磁場(chǎng)線表示。(按慣例，磁場(chǎng)方向是磁場(chǎng)施加在北極(+)上的力的方向)。磁場(chǎng)線隨電流回路i之上的高度增加而發(fā)散(即磁場(chǎng)變?nèi)?。磁偶極2(+m，-m)位于接近磁場(chǎng)對(duì)稱軸，與垂直方向傾斜一個(gè)α角。磁場(chǎng)在+m極引起一個(gè)上升力，在-m極引起一個(gè)下降力。這些力產(chǎn)生一個(gè)扭矩使磁偶極趨于順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。扭矩T約為T＝Hz mlsina＝Hz Msina(3)注意這個(gè)扭矩隨角度α增加而增加。在圖示位置這個(gè)磁偶極是不穩(wěn)定的，將翻轉(zhuǎn)，使南極(-m)向下實(shí)現(xiàn)一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。當(dāng)按圖示取向時(shí)，磁偶極2也承受一個(gè)凈的上升力，因?yàn)樵谙蛏辖档偷拇艌?chǎng)中，+m極上的上升力大于-m極上的下降力。凈的上升力由下式給定Fz＝M conα dHz/dZ(4)在x方向也有一個(gè)凈側(cè)向力，按下式給定Fx＝M conα dHx/dZ(5)如果Hx隨Z增加，則凈側(cè)向力將指向磁場(chǎng)軸線，即存在一個(gè)集中力使磁偶極不會(huì)側(cè)滑出磁場(chǎng)。磁偶極上的上升力和側(cè)向力，或平移力與磁場(chǎng)變化的空間比率(即梯度)成正比，與磁場(chǎng)大小無(wú)關(guān)。在一個(gè)完全均勻的磁場(chǎng)中，即使磁場(chǎng)非常強(qiáng)，磁偶極2也未受到平移力，它只承受這個(gè)扭矩。
按照本發(fā)明，利用了在一個(gè)磁殼之上的磁場(chǎng)的過(guò)去未知的一種特性，就是，在磁殼表面以上幾厘米處有一個(gè)區(qū)域，這里的梯度可以在一個(gè)磁偶極上提供一個(gè)升力(dHz/dZ為負(fù))和一個(gè)集中力(dHx/dZ為正)。圖3和圖4就一個(gè)邊長(zhǎng)10cm正方形磁殼圖示說(shuō)明了這個(gè)特性。在這些圖中，對(duì)于沿強(qiáng)度為每平方厘米(cm2)780個(gè)單位磁極的邊長(zhǎng)為10cm的正方形磁殼的對(duì)角線上其間隔為0.5cm的若干點(diǎn)，繪制了表示dHz/dZ(圖3)和dHx/dZ(圖4)與高度Z的關(guān)系的曲線。在圖3中，dHz/dZ在所有徑向位置都達(dá)到一個(gè)最大的負(fù)值，隨著離正方形中心(h＝0.0cm)的距離增加，這個(gè)最大負(fù)值變大，而其垂直位置變低。如圖4所示，在沿正方形對(duì)角線低于約2.3cm的垂直距離內(nèi)，dHx/dZ曲線都是正值，即都是集中的。
現(xiàn)在，假定沿其軸線從磁殼升高(增加Z)一個(gè)磁偶極，如一個(gè)小的穿透其厚度磁化的薄環(huán)磁鐵。磁鐵上的上升力增加直至達(dá)到峰值負(fù)梯度dHz/dZ，在此之后這個(gè)力下降。每個(gè)距離h的峰值dHz/dZ都標(biāo)志著可以克服重力浮起最大重量磁偶極的高度。其重量稍微低于這個(gè)最大重量的一個(gè)磁偶極將由磁場(chǎng)升起通過(guò)峰值dHz/dZ，因此將超過(guò)那個(gè)點(diǎn)上浮起一小段距離。如果那個(gè)點(diǎn)dHx/dZ是負(fù)值，例如圖3中Z＞2.3cm，這個(gè)磁偶極將側(cè)滑出這個(gè)磁場(chǎng)，因?yàn)檠鼗状盆F對(duì)角線沒(méi)有正的集中力或磁場(chǎng)。因此，可以穩(wěn)定懸浮的這個(gè)區(qū)域是低于Z＞2.3cm，圖3和圖4中的曲線提示，環(huán)形磁鐵內(nèi)徑不得小于約2cm，其外徑可以大到3cm。在這些尺寸條件下，環(huán)形磁鐵可以被浮起并可定心(即不會(huì)側(cè)滑出這個(gè)磁場(chǎng))。
一個(gè)圓形磁殼的計(jì)算磁場(chǎng)沒(méi)有導(dǎo)致集中區(qū)與最大負(fù)值dHz/dZ的重疊，就是說(shuō)，集中區(qū)的有限高度(即dHx/dZ由正變?yōu)樨?fù)的高度)在相應(yīng)于距離h的所有徑向距離中都低于峰值(dHz/dZ為負(fù))力。因此，一個(gè)永久磁鐵在一個(gè)圓形基底永久磁鐵上的懸浮是不可能的。其他形狀，如三角形，x形等，的永久磁鐵試驗(yàn)都已表明，正方形接近最佳形狀。
雖然從可能性和理論上講，一個(gè)環(huán)形磁鐵將在上面討論的邊長(zhǎng)為10cm的正方形基底磁殼的上面懸浮和集中，但如未約束，這個(gè)環(huán)形磁鐵將翻轉(zhuǎn)并落到基底磁鐵上。防止這種現(xiàn)象的約束是使環(huán)形磁鐵處于繞其軸線的自轉(zhuǎn)中，并依靠其陀螺作用使它不翻轉(zhuǎn)。如果這個(gè)環(huán)形磁鐵自轉(zhuǎn)快于某個(gè)角速度，則它將轉(zhuǎn)動(dòng)豎起在基底磁鐵之上而不擺動(dòng)。如由于空氣摩擦而轉(zhuǎn)速降低，環(huán)形磁鐵將開(kāi)始章動(dòng)和進(jìn)動(dòng)直至最終翻轉(zhuǎn)。其臨界轉(zhuǎn)速按式(6)計(jì)算，高于該臨界轉(zhuǎn)速，環(huán)形磁鐵將穩(wěn)態(tài)懸浮，低于臨界轉(zhuǎn)速將開(kāi)始章動(dòng)。
Ω2＝4MHIx/Iz2(6)式中，Ω＝自轉(zhuǎn)速率(弧度/秒)；M＝環(huán)形磁鐵磁矩；H＝基底磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度；Ix＝環(huán)形磁鐵相對(duì)于其直徑的慣性矩，Ix＝m(r12＋r22)/4；Iz＝環(huán)形磁鐵相對(duì)于其對(duì)稱軸的慣性矩，Iz＝m(r12＋r22)/2；r1和r2是磁化環(huán)形磁鐵的內(nèi)和外半徑，m是它的質(zhì)量。對(duì)于這里敘述本發(fā)明所用的尺寸參數(shù)，要求自轉(zhuǎn)速率約每秒20轉(zhuǎn)(20r/s)以防止環(huán)形磁鐵翻轉(zhuǎn)。
圖5示出本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。邊長(zhǎng)為10cm，厚度為0.7cm的第一或基底正方形陶瓷磁鐵10水平配置在一個(gè)表面T上。磁鐵10被垂直磁化到它的大的表面積且其北極(+)向上(為敘述方便)。一塊非磁性的升降板12，如透明塑料板，放置在基底磁鐵10上，且一個(gè)邊緣11延伸超出基底磁鐵10。在這塊升降板12上，使用者的手握住一個(gè)陀螺13并按后面所述方式進(jìn)行操作。陀螺13包含一個(gè)第二磁鐵，如陶瓷環(huán)形磁鐵14，其北極(為敘述方便)向下指向第一或基底磁鐵的同性北極。最好由非磁性材料制作的一個(gè)紡錘形心軸緊固定入環(huán)形磁鐵14的中心孔內(nèi)以便手動(dòng)給予環(huán)形磁鐵自轉(zhuǎn)。一個(gè)或幾個(gè)非磁性墊圈16置于紡錘形心軸18上，并按圖5所示方式適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ诩忓N形心軸18上。墊圈16按后面更詳細(xì)敘述用于磁陀螺13的重量調(diào)整。陀螺13支持在基底磁鐵10的幾何中心G上方的升降板12上，用手或用其他適當(dāng)機(jī)構(gòu)，如繩索，使其自轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參考示出陀螺13順時(shí)針自轉(zhuǎn)的圖6，使用者拿著升降板12并沿箭頭20的方向垂直向上地提升。使用者用手緩慢地提升板12直至自轉(zhuǎn)陀螺13接近磁場(chǎng)垂直分量最大負(fù)梯度的高度。現(xiàn)在參考圖7，陀螺13已經(jīng)通過(guò)引起它脫離升降板12表面沿箭頭22的方向升起或向上懸浮的最大負(fù)梯度(dHz/dZ)的高度。如圖8所示，升降板12可以按箭頭24指示的方向移掉。自轉(zhuǎn)陀螺13將如圖9所示仍然懸浮或漂在基底磁鐵10幾何中心G的上方，直至陀螺13的轉(zhuǎn)速降到保持穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)速以下。
如果陀螺13不能如圖7所示自行脫離升降板12而升起，則它太重，在重復(fù)這個(gè)程序之前應(yīng)拆去一個(gè)或幾個(gè)墊圈16。如果陀螺13突然跳離升降板12變得不穩(wěn)定并下落，則這個(gè)陀螺太輕，在重復(fù)這個(gè)程序之前，應(yīng)添加一個(gè)或幾個(gè)墊圈16到紡錘形心軸18上。陀螺的重量正確時(shí)，在接近峰值負(fù)dHz/dZ并懸浮時(shí)，它將緩慢地脫離升降板12而上升。在實(shí)際操作中，陀螺13將懸浮或漂浮幾分鐘，在這段時(shí)間里，它進(jìn)動(dòng)，章動(dòng)，緩慢上下移動(dòng)和從一側(cè)到一側(cè)移動(dòng)，直至放慢并落在基底磁鐵上。
圖10示出本發(fā)明其他一些實(shí)施例。這些實(shí)施例與圖5—9所示實(shí)施例基本相同，但陀螺13懸浮的高度可以增加100％。這是通過(guò)在基底磁鐵10′的幾何中心G′弱化磁場(chǎng)而實(shí)現(xiàn)的?？梢酝ㄟ^(guò)在基底磁鐵10′鉆一中心孔26(用虛線表示)或通過(guò)安裝一個(gè)反向極性的磁盤28，即在基底磁鐵10′的幾何中心G′之上磁盤28的南極(－)向上，來(lái)弱化幾何中心G′的磁場(chǎng)。磁盤28可以膠粘或用其他方法貼到基底磁鐵10′上。
現(xiàn)在參考圖11，圖中示出的仍是本發(fā)明其他一些實(shí)施例，用一個(gè)電磁鐵30，例如成形為多面體形狀(正方形)的一個(gè)線導(dǎo)體32，被用作基底磁鐵取代永久磁鐵。在電磁鐵30的一側(cè)，導(dǎo)體32向下彎曲形成閉合空間的終端34、36，跨這兩個(gè)終端施加一個(gè)直流電壓產(chǎn)生類似于圖5—9磁鐵10的磁場(chǎng)的一個(gè)磁場(chǎng)。按照與圖5—9有關(guān)的上述同樣方法，可能與陀螺13相同的一個(gè)磁陀螺40浮在電磁鐵30的上面。
另一方案是，可以把用虛線表示的另一磁鐵42放在電磁鐵30的幾何中心E，其用途與圖10中實(shí)施例的磁鐵28和孔26相同。磁鐵42可以是一個(gè)小的電磁鐵或一個(gè)圓形的，多面形或其他適當(dāng)形狀的永久磁鐵，它的磁場(chǎng)方向與電磁鐵30的磁場(chǎng)方向相反。
本專業(yè)技術(shù)人員明白使用一種更強(qiáng)的磁性材料或一種更強(qiáng)的電磁鐵將允許使用具有更大慣性矩的。一個(gè)更重的陀螺以降低這個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)自轉(zhuǎn)速率和增加其懸浮時(shí)間。
雖然這里已經(jīng)敘述了本發(fā)明目前一些最佳實(shí)施例，但是，對(duì)于與本發(fā)明有關(guān)的本專業(yè)技術(shù)人員很清楚可在不違背本發(fā)明精神和范圍情況下進(jìn)行所述實(shí)施例的改型和改進(jìn)。因此，本發(fā)明僅限于所附權(quán)利要求書(shū)和適用專利法所要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)懸浮裝置包含具有一個(gè)第一軸、一個(gè)周邊和一個(gè)基本上是平面的第一表面的第一磁鐵，上述第一磁鐵被與第一表面垂直，并與上述第一軸平行的方向磁化，使上述第一表面有第一磁極取向；具有一個(gè)第二軸和一個(gè)第二表面的第二磁鐵，上述第二磁鐵被與上述第二表面垂直，并平行于上述第二軸的方向磁化，使上述第二表面有與第一磁鐵第一表面有相同的磁極取向；繞第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)上述第二磁鐵的機(jī)構(gòu)，因此，當(dāng)上述第二磁鐵旋轉(zhuǎn)并垂直置于上述第一磁鐵之上其第一和第二表面相互對(duì)置時(shí)，上述第二磁鐵懸浮在上述第一磁鐵之上。
2.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于上述第一磁鐵的周邊是一個(gè)正方形。
3.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于上述第一和第二磁鐵包含陶瓷磁體。
4.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于上述第二磁鐵包含具有中心孔的一個(gè)環(huán)形磁鐵，第二表面基本上是平面，上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包含固定在上述中心孔的一個(gè)紡錘形心軸。
5.按照權(quán)利要求4所述的懸浮裝置，其特征在于包括改變上述第二磁鐵重量以改變上述第二磁鐵懸浮在第一磁鐵上面的高度的機(jī)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求5所述的懸浮裝置，其特征在于上述重量改變機(jī)構(gòu)至少包含用于固定到上述紡錘形心軸的一個(gè)中心孔。
7.按照權(quán)利要求6所述的懸浮裝置，其特征在于上述墊片和上述紡錘形心軸由非磁性材料制造。
8.按照權(quán)利要求1所述懸浮裝置，其特征在于包括一個(gè)由非磁性材料制造的升降板。
9.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于上述第一和第二磁鐵是永久磁鐵。
10.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于包括通過(guò)上述第一磁鐵幾何中心配置的一個(gè)孔。
11.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于包括具有第三表面、其位置靠近第一磁鐵幾何中心的一個(gè)第三磁鐵，上述第三磁鐵與上述第三表面垂直方向磁化，使第三表面的磁極取向與第一磁鐵第一表面磁極取向相反。
12.按照權(quán)利要求11所述的懸浮裝置，其特征在于上述第三磁鐵是一個(gè)電磁鐵。
13.按照權(quán)利要求11所述的懸浮裝置，其特征在于上述第三磁鐵是一個(gè)永久磁鐵。
14.按照權(quán)利要求1所述的懸浮裝置，其特征在于第一磁鐵是一個(gè)電磁鐵。
15.懸浮一個(gè)磁鐵的一種方法，包括如下步驟在水平面上支撐具有第一軸和一個(gè)上表面的第一磁鐵，上述第一磁鐵垂直磁化到上述上表面，并平行于上述第一軸，使上述上表面有一個(gè)磁極取向；把一個(gè)非磁性升降板置于第一磁鐵上表面上面；把具有第二軸和一個(gè)下表面的第二磁鐵置于升降板上面，上述第二磁鐵與上述下表面垂直，并平行上述第二軸的方向磁化，使上述下表面與第一磁鐵上表面有相同的磁極取向；當(dāng)?shù)诙盆F在升降板上時(shí)，繞第二軸線使第二磁鐵自轉(zhuǎn)；自轉(zhuǎn)的第二磁鐵的第二軸與第一磁鐵第一軸基本對(duì)準(zhǔn)；從第一磁鐵上垂直向上提升升降板直至上述自轉(zhuǎn)的第二磁鐵懸浮在升降板和第一磁鐵上表面之上；從第一和第二磁鐵之間拆去升降板。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于上述自轉(zhuǎn)步驟包含手工轉(zhuǎn)動(dòng)上述第二磁鐵。
17.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于上述提升步驟包含手工提升上述升降板，上述拆去步驟包含手工拆去上述升降板。
18.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于上述第一磁鐵有一多邊形周邊和上述上表面基本上是平面。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于多邊形周邊是正方形。
20.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于包括在第一磁鐵幾何中心附近放置第三磁鐵的步驟，上述第三磁鐵磁極取向與上述第一磁鐵磁極取向相反。
全文摘要
公開(kāi)了不用機(jī)械約束元件懸浮一個(gè)磁鐵的一種磁浮裝置和方法。這種懸浮裝置包含具有多邊形周邊，最好是正方形，和垂直磁化的基本是平面的上表面的一個(gè)第一磁鐵以及具有使其旋轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一個(gè)第二磁鐵。第二磁鐵在置于第一磁鐵上表面的升降板上旋轉(zhuǎn)或自轉(zhuǎn)，磁鐵同性磁極取向相互對(duì)置。當(dāng)升降板在第一磁鐵上提升時(shí)，自轉(zhuǎn)的第二磁鐵懸浮在第一磁鐵和升降板之上，從第一和第二磁鐵之間拆去升降板。第二磁鐵重量可以變化以改變第二磁鐵在第一磁鐵之上的懸浮高度。
文檔編號(hào)H02N15/00GK1123064SQ95190052
公開(kāi)日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1995年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月17日
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