CN111313761B - 缩放盘型解耦和自动磁悬浮*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，包括底板，所述底板中心位置设置有磁性底座，所述磁性底座上方通过稳定基座放置有悬浮体，所述稳定基座与磁性底座之间设置有隔离缩放盘组件。其改变了现有升降磁性底座的方式，采用缩放盘的结构将悬浮体自动提升悬浮，实施了全自动磁悬浮功能，同时大幅度压缩现有下推式磁悬浮***厚度，能够稳定的实现磁悬浮效果，节约了空间，降低了整个磁悬浮***的高度尺寸，尤其适用于航天机械等对空间有较高要求的领域。

Description

缩放盘型解耦和自动磁悬浮***

技术领域

本发明涉及磁悬浮设备技术领域，尤其涉及一种缩放盘型解耦和自动磁悬浮***。

背景技术

下推式磁斥型磁悬浮装置多用于航天机械动力连接部减震，航天部件环境模拟检测及民用消费等领域。由于现有下推式磁斥型磁悬浮装置多采用人工手持永磁悬浮体进行永磁体悬浮操作，这种被动悬浮方式局限了磁悬浮功能的发挥，承重能力的施展以及视觉效果欠佳，特别是在操作过程中需要人工在磁性底座上摆放永磁悬浮体，在这个过程中对人工的稳定性提出了较大的要求，常出现由于手抖等问题，长时间使永磁悬浮体不能稳定摆放的问题。为了解决这一技术问题，本领域技术人员采用了升降磁性底座的方式，使磁性底座通过升降装置的结构向永磁悬浮体靠近，从而使磁性底座顶升永磁悬浮体，如专利号为：201210056800.6的具有悬浮物自动升降功能的磁悬浮装置，以及专利号为201610527264.1的移栽升降磁悬浮装置等。其解决了手动摆放永磁悬浮体较为困难的问题，但是其存在升降部件使整个装置高度较高，外形尺寸较大等问题，特别是在航天机械领域如航天磁浮陀螺仪，对空间尺寸的要求特别严格，不能很好的实现自动磁悬浮的作用，浪费了空间。

发明内容

本发明旨在提供一种缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，很好的解决了上述问题，其改变了现有升降磁性底座的方式，采用缩放盘的结构将悬浮体自动提升悬浮，实施了全自动磁悬浮功能，同时大幅度压缩现有下推式磁悬浮***厚度，能够稳定的实现磁悬浮效果，节约了空间，降低了整个磁悬浮***的高度尺寸，尤其适用于航天机械等对空间有较高要求的领域。

本发明的技术方案是一种缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，包括底板，所述底板中心位置设置有磁性底座，所述磁性底座上方通过稳定基座放置有悬浮体，所述稳定基座与磁性底座之间设置有隔离缩放盘组件。

进一步的，所述隔离缩放盘组件包括多个三角形隔离块，多个所述三角形隔离块沿圆周均匀分布形成隔离盘，所述三角形隔离块的顶角位于磁性底座轴线处。

进一步的，所述隔离缩放盘组件还包括支撑座，所述三角形隔离块安装在支撑座内，所述支撑座上设置有使三角形隔离块沿直线运动的定位滑道。

进一步的，所述三角形隔离块为等腰三角形隔离块，多个所述等腰三角形隔离块的相邻等腰边相互贴合。

进一步的，其中一块三角形隔离块尾端通过连接块连接有驱动组件。

进一步的，所述驱动组件为液压缸或者气缸。

进一步的，所述驱动组件为伺服电机，所述连接块与三角形隔离块尾端固定连接，所述连接块固定在驱动杆上，所述驱动杆通过连接环与底板滑动连接，所述驱动杆一端通过偏心轮与伺服电机驱动连接。

进一步的，所述连接环有两个，所述驱动杆上套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于连接块与远离伺服电机侧的连接环之间。

进一步的，所述三角形隔离块采用密闭橡胶隔磁复合材料与Cryoperm10型高导磁率铁镍合金隔磁材料制作而成。

进一步的，所述稳定基座上设置有悬浮体放置槽，所述悬浮体为永磁悬浮体，所述磁性底座包括四个均布的电磁体和六个柱形汝铁硼强磁永磁体，所述磁性底座中部还设置有三个霍尔元件纠偏装置。

本发明的有益效果是：

1)本发明的悬浮体直接放置在磁性底座上，不用人工对其进行摆放，能够稳定的实现磁悬浮的效果，操作更加简单可靠；

2)采用隔离缩放盘组件对磁性底座和悬浮体进行隔离，通过打开隔离缩放盘组件，即可实现磁性底座与悬浮体的磁场的耦合，自动推动悬浮体的悬浮，当需要解耦合时，关闭隔离缩放盘组件即可，与现有的升降磁性底座的方式相比，其改变了现有升降磁性底座的方式，采用缩放盘的结构将悬浮体自动提升悬浮，实施了全自动磁悬浮功能，同时大幅度压缩现有下推式磁悬浮***厚度，能够稳定的实现磁悬浮效果，节约了空间，降低了整个磁悬浮***的高度尺寸，尤其适用于航天机械等对空间有较高要求的领域。

附图说明

图1为本发明第一种实施例非悬浮时的立体结构示意图；

图2为本发明第一种实施例非悬浮时(无稳定基座和悬浮体)的结构俯视图；

图3为本发明稳定基座的结构示意图；

图4为本发明第一种实施例悬浮时的立体结构示意图；

图5为本发明第一种实施例悬浮时(无稳定基座)的立体结构示意图；

图6为本发明第一种实施例磁性底座内部结构示意图；

图7为本发明第二种实施例非悬浮时的立体结构示意图；

图8为本发明的控制***流程示意图；

图中：1、底板；2、磁性底座；3、稳定基座；4、悬浮体；5、隔离缩放盘组件；6、三角形隔离块；7、支撑座；8、定位滑道；9、连接块；10、伺服电机；11、驱动杆；12、连接环；13、偏心轮；14、复位弹簧；15、悬浮体放置槽；16、电磁体；17、霍尔元件纠偏装置；18、液压缸或者气缸。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：如图1-6所示，本发明提供了一种缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，包括底板1，所述底板1中心位置设置有磁性底座2，所述磁性底座2上方通过稳定基座3放置有悬浮体4，所述稳定基座3与磁性底座2之间设置有隔离缩放盘组件5。

所述稳定基座3上设置有悬浮体放置槽15，所述悬浮体4为永磁悬浮体4，所述磁性底座2包括四个均布的电磁体16、六个柱形汝铁硼强磁永磁体、电磁线圈以及控制电路板，所述磁性底座2中部还设置有三个霍尔元件纠偏装置17。隔离缩放盘组件5采用隔磁材料制作，能够实现从中轴线位置逐步均匀关闭和打开的动作。

当隔离缩放盘组件5处于封闭状态时：下方磁性底座2的磁力线与上方悬浮体4磁力线解耦和，相互隔离。此时，悬浮体4安放于稳定基座3内，无动作。当隔离缩放盘组件5处于逐步开放状态时：开放方式以圆形孔洞逐步放大为特征，下方磁性底座2磁场随圆形孔洞的逐步放大磁场逐步释放开始，与上方稳定基座3内悬浮体4磁场发生耦合。此时控制磁性底座2XYZ轴，轴向偏移纠正的三个霍尔元件随孔洞逐步放大，时时进行耦合偏移量纠正对中，纠正范围±0.2mm。待圆形孔洞开放至最大后，下方磁性底座2磁场完全释放，完成永磁悬浮体4悬浮，悬浮可达高度5-6CM。

所述隔离缩放盘组件5包括多个三角形隔离块6，多个所述三角形隔离块6沿圆周均匀分布形成隔离盘，所述三角形隔离块6的顶角位于磁性底座2轴线处。

具体的，所述三角形隔离块6采用密闭橡胶隔磁复合材料与Cryoperm10型高导磁率铁镍合金隔磁材料制作而成。三角形隔离块6厚度可控制在1-3mm内。隔离缩放盘组件5对低频变更磁场、高饱和值、高衰减等级磁场有良好解耦和效果。

所述隔离缩放盘组件5还包括支撑座7，所述三角形隔离块6安装在支撑座7内，所述支撑座7上设置有使三角形隔离块6沿直线运动的定位滑道8。所述三角形隔离块6为等腰三角形隔离块6，多个所述等腰三角形隔离块6的相邻等腰边相互贴合。支撑座7与底板1固定连接，稳定基座3可以与支撑座7固定连接，也可以与底板1固定连接。

其中一块三角形隔离块6尾端通过连接块9连接有驱动组件。驱动组件带动其中一块三角形隔离块6进行直线运动，此三角形隔离块6为主动隔离块，而其余的三角形隔离块6在主动隔离块的带动下，与主动隔离块同步进行运动。优选的，一个隔离缩放盘组件5包括9个三角形隔离块6，其中1个为主动隔离块，8个从动隔离块。稳定基座3在主动隔离块位置设置有连接块9移动缺口。

所述驱动组件为伺服电机10，所述连接块9与三角形隔离块6尾端固定连接，所述连接块9固定在驱动杆11上，所述驱动杆11通过连接环12与底板1滑动连接，所述驱动杆11一端通过偏心轮13与伺服电机10驱动连接。所述连接环12有两个，所述驱动杆11上套设有复位弹簧14，所述复位弹簧14位于连接块9与远离伺服电机10侧的连接环12之间。伺服电机10可选用三菱HG-KN13J-S100型精准定速伺服电机10，保证隔离缩放盘组件5在开合过程中匀速，稳定性，使磁性底座2磁场均匀释放。

具体的运动过程为伺服电机10转动，带动偏心轮13转动，偏心轮13的外圆与驱动杆11一端接触，当驱动杆11与偏心轮13的接触点逐渐由偏心轮13的近心端向远心端移动时，驱动杆11在偏心轮13的作用下向前移动，从而带动主动隔离块均匀做直线运动，同时从动隔离块在主动隔离的带动下，同时做直线运动，整个隔离缩放盘组件5在磁性底座2的中轴线位置以圆形孔洞的形式逐步打开，直到隔离缩放盘组件5完全打开，伺服电机10停止转动，此时偏心轮13处于远心端与驱动杆11端部接触，复位弹簧14处于压缩状态，在此过程中，下方磁性底座2磁场随圆形孔洞的逐步放大磁场逐步释放开始，与上方稳定基座3内悬浮体4磁场发生耦合，直到悬浮体4完成悬浮；当需要关闭时，伺服电机10继续转动，驱动杆11与偏心轮13的接触点逐渐由偏心轮13的远心端向近心端移动时，驱动杆11在复位弹簧14的作用下向伺服电机10端移动，从而带动主动隔离块进行复位，同时从动隔离块连锁运动，使整个隔离缩放盘组件5在磁性底座2的中轴线位置的圆形孔洞逐步关闭，最终使磁性底座2与悬浮体4相互隔离，悬浮体4自然下落到稳定基座3上。

实施例二：如图7所示，在实施例一的基础上，所述驱动组件为液压缸或者气缸18。即直接用液压缸或者气缸18带动驱动杆11移动，从而带动主动隔离块移动，完成隔离缩放盘组件5的打开与关闭。

如图8所示，本发明还包括控制器，***开始运行，控制器同时启动伺服电机10或液压缸或气缸、磁性底座2内电磁线圈及霍尔元件。隔离缩放盘组件5在逐步匀速放开的过程中，霍尔元件开始工作，感应磁性底座2磁场，随后磁性底座2磁场开始透过隔离缩放盘组件5中间逐步打开的孔洞与永磁悬浮体4开始耦合，四个电磁体16配合霍尔元件时时纠正耦合磁场，保证永磁悬浮体4始终与磁性底座2磁场中轴对中。

本发明的悬浮体4直接放置在磁性底座2上，不用人工对其进行摆放，能够稳定的实现磁悬浮的效果，操作更加简单可靠；采用隔离缩放盘组件5对磁性底座2和悬浮体4进行隔离，通过打开隔离缩放盘组件5，即可实现磁性底座2与悬浮体4的磁场的耦合，自动推动悬浮体4的悬浮，当需要解耦合时，关闭隔离缩放盘组件5即可，与现有的升降磁性底座2的方式相比，其改变了现有升降磁性底座的方式，采用缩放盘的结构将悬浮体自动提升悬浮，实施了全自动磁悬浮功能，同时大幅度压缩现有下推式磁悬浮***厚度，能够稳定的实现磁悬浮效果，节约了空间，降低了整个磁悬浮***的高度尺寸，尤其适用于航天机械等对空间有较高要求的领域。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，其特征在于：包括底板(1)，所述底板(1)中心位置设置有磁性底座(2)，所述磁性底座(2)上方通过稳定基座(3)放置有悬浮体(4)，所述稳定基座(3)与磁性底座(2)之间设置有隔离缩放盘组件(5)；所述隔离缩放盘组件(5)包括多个三角形隔离块(6)，多个所述三角形隔离块(6)沿圆周均匀分布形成隔离盘，所述三角形隔离块(6)的顶角位于磁性底座(2)轴线处；所述隔离缩放盘组件(5)还包括支撑座(7)，所述三角形隔离块(6)安装在支撑座(7)内，所述支撑座(7)上设置有使三角形隔离块(6)沿直线运动的定位滑道(8)；所述三角形隔离块(6)为等腰三角形隔离块(6)，多个所述等腰三角形隔离块(6)的相邻等腰边相互贴合；其中一块三角形隔离块(6)尾端通过连接块(9)连接有驱动组件。

2.根据权利要求1所述的缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，其特征在于：所述驱动组件为液压缸或者气缸(18)。

3.根据权利要求1所述的缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，其特征在于：所述驱动组件为伺服电机(10)，所述连接块(9)与三角形隔离块(6)尾端固定连接，所述连接块(9)固定在驱动杆(11)上，所述驱动杆(11)通过连接环(12)与底板(1)滑动连接，所述驱动杆(11)一端通过偏心轮(13)与伺服电机(10)驱动连接。

4.根据权利要求3所述的缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，其特征在于：所述连接环(12)有两个，所述驱动杆(11)上套设有复位弹簧(14)，所述复位弹簧(14)位于连接块(9)与远离伺服电机(10)侧的连接环(12)之间。

5.根据权利要求1所述的缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，其特征在于：所述三角形隔离块(6)采用密闭橡胶隔磁复合材料与Cryoperm10型高导磁率铁镍合金隔磁材料制作而成。

6.根据权利要求1所述的缩放盘型解耦和自动磁悬浮***，其特征在于：所述稳定基座(3)上设置有悬浮体放置槽(15)，所述悬浮体(4)为永磁悬浮体(4)，所述磁性底座(2)包括四个均布的电磁体(16)和六个柱形汝铁硼强磁永磁体，所述磁性底座(2)中部还设置有三个霍尔元件纠偏装置(17)。

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