CN204835984U - 移动式磁悬浮装置 - Google Patents

Abstract

移动式磁悬浮装置，包括：具有磁体的悬浮体；以及磁悬浮基座，其中磁悬浮基座包含：磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及移位机构，用于移位磁悬浮机构从而使处于悬浮状态的悬浮体发生相应位移。通过本实用新型的移动式磁悬浮装置，悬浮体能够按照预定轨迹在空中移动，能够大大拓展磁悬浮装置的应用领域。

Description

移动式磁悬浮装置

技术领域

本实用新型总体涉及磁悬浮装置领域，具体涉及悬浮体在空间变换位置的磁悬浮装置。

背景技术

现有的磁悬浮装置(例如磁悬浮台灯、磁悬浮陀螺等)一般都包括基座和悬浮体，基座和悬浮体都包含有磁体，基座内的磁体通过磁性作用(例如磁斥力)能够将悬浮体悬浮在其上方预定距离处，产生漂浮的奇幻视觉效果，从而深受人们的喜爱。

但在现有的磁悬浮装置中，基座通常保持固定，悬浮体只能悬浮在某一特定位置，这使得磁悬浮装置的应用领域受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种移动式磁悬浮装置，其能实现悬浮体在悬浮状态下可变换空间位置。

根据本实用新型的移动式磁悬浮装置包括：

具有磁体的悬浮体；以及

磁悬浮基座，包含：

磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及

移位机构，用于移位磁悬浮机构从而使处于悬浮状态的悬浮体发生相应位移。

在本实用新型的某些实施例中，移位机构包括：水平分量移位机构，用于使磁悬浮机构沿水平方向产生位移。

在本实用新型的某些实施例中，移位机构包括：竖直分量移位机构，用于使磁悬浮机构沿竖直方向产生位移。

在本实用新型的优选实施例中，其中磁悬浮基座具有第一临界防水平偏移机构，悬浮体具有第二临界防水平偏移机构，第一临界防水平偏移机构与第二临界防水平偏移机构被构造成相互配合以在悬浮***于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构上升过程中悬浮体处于悬浮临界点时防止悬浮体产生过度水平偏移而导致悬浮体无法正常悬浮。

在某些优选实施例中，其中第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上设置的接合凸起，第二临界防水平偏移机构为悬浮体的悬浮底面上设置的接合凹槽，接合凹槽用于接收接合凸起。这种情况下，其中接合凸起优选为圆锥状或截头圆锥状，接合凹槽优选具有相应的圆锥状或截头圆锥状。

在某些优选实施例中，其中第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上所形成的接合凹陷，第二临界防水平偏移机构则由悬浮体自身所具有的外轮廓构成，从而悬浮体能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。

在本实用新型的某些实施例中，其中移位机构与磁悬浮机构之间通过螺杆传动装置、齿轮传动装置或皮带传动装置进行传动。

在本实用新型的某些实施例中，其中移位机构为运送小车，磁悬浮机构由运送小车携载。

在本实用新型的某些实施例中，其中移位机构为具有设定路径的导轨装置，用于使磁悬浮机构沿其设定路径移位。

在本实用新型的某些实施例中，还包括控制器，用于控制移位机构。

本实用新型的磁悬浮装置实现了悬浮体在悬浮状态下可变换空间位置，从而大大扩展了磁悬浮装置的应用领域。

附图说明

图1为根据本实用新型的移动式磁悬浮装置一个实施例的示意图；

图2为根据本实用新型的移动式磁悬浮装置另一个实施例的示意图；

图3为包含有竖直分量移位机构的移动式磁悬浮装置的示意图；

图4为图3示出的移动式磁悬浮装置的悬浮过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本实用新型，并不用来做出任何限制。

参见图1，根据本实用新型的移动式磁悬浮装置主要包括悬浮体1和磁悬浮基座3。悬浮体1初始位于磁悬浮基座3上并将悬浮或漂浮于其上方。悬浮体1中含有磁体2，磁体2优选为永磁体。磁体2的形状可以根据悬浮体1的需要进行设置，例如可以为圆柱形、阶梯型、截头圆锥形等。磁体2可以为一整块磁铁，也可以由多块磁铁拼接而成。磁悬浮基座3具有磁悬浮机构4和移位机构。磁悬浮机构4设置有磁体或磁体组，其能对悬浮体1中的磁体产生磁斥力从而将悬浮体1悬浮到磁悬浮机构4上方的预定距离(位置)处。移位机构用于移位磁悬浮机构4从而使处于悬浮状态的悬浮体1发生相应位移。在磁悬浮机构4内通常设置有水平电磁控制***，用于实时控制悬浮体1相对于磁悬浮机构4沿水平方向的偏移。

当悬浮体1处于稳定悬浮状态后，移位机构用来驱动磁悬浮机构4产生位移，悬浮体1会随着磁悬浮机构4的移动而同步移动。移位机构可以包括水平分量移位机构和/或竖直分量移位机构。水平分量移位机构用于使磁悬浮机构4在水平分量(水平面)上产生位移。竖直分量移位机构用于使磁悬浮机构4在竖直分量(竖直平面)上产生位移。

在图1示出的实施例中，水平分量移位机构包括水平直线移位机构20，竖直分量移位机构包括竖直直线移位机构10。其中竖直直线移位机构10包括升降杆(管)11、竖直导轨15和竖直驱动机构。升降杆11的上端通过托盘或托架支撑磁悬浮机构4，竖直驱动机构能够驱动升降杆11沿竖直导轨15上下运动。水平直线移位机构20与竖直直线移位机构10连接，水平直线移位机构20包括水平导轨25和水平驱动机构，水平驱动机构能够驱动竖直直线移位机构10整体沿水平导轨25左右移动，从而带动磁悬浮机构4左右移动，并最终带动悬浮体1同步左右移动。在其它实施例中，也可以采用水平直线移位机构20直接与磁悬浮机构4连接，直接驱动磁悬浮机构4做左右移动；竖直直线移位机构10与水平直线移位机构10连接，在上下移动过程中，竖直直线移位机构10带动水平直线移位机构20整体上下移动，从而带动磁悬浮机构4上下移动，最终带动悬浮体1同步上下移动。上述的竖直驱动机构和水平驱动机构分别都包括电机和传动机构，传动机构可以采用螺杆传动、齿轮传动或皮带传动等方式。

图2示出了本实用新型的另一实施例，在图1示出实施例的基础上，水平分量移位机构还包括水平旋转移位机构30，其与水平导轨25连接，能够驱动水平导轨25在水平面内产生旋转运动，从而带动磁悬浮机构4在水平面内产生旋转运动，并最终带动悬浮体1在水平面内同步旋转运动。在其它实施例中，上述水平直线移位机构20、竖直直线移位机构10以及水平旋转移位机构30可以进行任意组合或只采用其中一种移位机构。

上述实施例中只是列举了驱动磁悬浮机构4移动的几种移位机构，在本实用新型的精神指引下，本领域技术人员可以根据具体应用场合来设计磁悬浮机构4的运动轨迹(例如斜坡运动、环形运动)，并采用相应类型的移位机构来驱动磁悬浮机构4按照预定的运动轨迹进行运动，最终带动悬浮体1同步运动。由移位机构的各种变形所构成的移动式磁悬浮装置都应属于本实用新型的保护范围内。例如在本实用新型的某些实施例中，其中移位机构可以为运送小车，磁悬浮机构4由运送小车携载，通过控制运送小车的运动来带动悬浮体1的同步运动。在本实用新型的某些实施例中，移位机构也可以为具有设定路径的导轨装置(例如传送带)，用于使磁悬浮机构4沿其设定路径移位。在某些场合下，操作者也可以直接采用手动来随意驱动磁悬浮机构4进行运动。

在现有的磁悬浮装置中，初始状态下需要手工找准悬浮体的悬浮位置，才能实现悬浮体稳定悬浮，这给操作者带来很不适的体验。在本实用新型中，可以将竖直分量移位机构兼做悬浮体1的自动悬浮机构，其具体实现过程如下文所进一步描述。

在图3示出的实施例中，竖直分量移位机构包括电机16、螺杆13、升降管11和竖直导轨15。螺杆13与电机16的输出轴17固定连接。升降管11的上端通过托盘或托架12支撑磁悬浮机构4。升降管11的内壁通过内螺纹14与螺杆13连接，升降管11的外壁与竖直导轨15滑动连接。升降管11相对于竖直导轨15能够上下滑动但不能转动，例如在导轨15上设置有竖直定位槽，升降管11外壁上设置有定位销，定位销在定位槽内只能竖向运动但不能转动。当电机16工作时，螺杆13驱动升降管11沿竖直导轨15做升降运动从而带动磁悬浮机构4做升降运动。

磁悬浮基座3与悬浮体1分别设置有可相互配合(或接合)的临界防水平偏移机构，以在悬浮体1位于磁悬浮基座上3时并且在磁悬浮机构4上升过程中悬浮体1处于悬浮临界点时防止悬浮体1产生过度水平偏移而导致悬浮体1无法正常悬浮在磁悬浮基座3上方。在图3示出的实施例中，临界防水平偏移机构包括设置在磁悬浮基座3上表面的接合凸起6和设置在悬浮体1下表面的接合凹槽7。在其它实施例中，也可以通过在悬浮体1下表面设置接合凸起、在磁悬浮基座3上表面设置接合凹槽来形成临界防水平偏移机构。在图3示出的临界防水平偏移机构中，接合凸起6优选具有圆锥形的外形，圆锥的直径可以为3-10mm，高度为3-5mm；与其配合的接合凹槽7具有相应尺寸的圆锥形配合面。接合凸起6与接合凹槽7之间光滑接触。

在本实用新型的另一个实施例中，虽然没有进行图示，但是临界防水平偏移机构也可以采用下述结构：磁悬浮基座3顶面上形成(或具有)接合凹陷，其对应于悬浮体1自身所具有的外轮廓，从而悬浮体1能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。例如，磁悬浮基座3顶面具有圆柱状凹陷或凹槽，悬浮体1则为相应的半径稍小的圆柱状。

图4为悬浮体1自动悬浮过程示意图，图4(a)为初始状态，磁悬浮机构4处于低位，悬浮体1通过上述临界防水平偏移机构的配合而处于磁悬浮基座3上的初始位置。此时，磁悬浮机构4与悬浮体1之间的磁斥力小于悬浮体1的重力，设置在磁悬浮机构4内的水平电磁控制***不工作。开启电机16，升降管11向上运动使得磁悬浮机构4向上运动，磁悬浮机构4与悬浮体1之间的磁斥力逐渐增加。图4(b)为临界状态，也即磁斥力开始等于悬浮体1的重力时，悬浮体1与磁悬浮基座3的摩擦力为零。此时，虽然水平电磁控制***可以启动工作，但由于悬浮***自身的不对称性误差所造成的水平分力的影响，仍然会使悬浮体1迅速偏离中心点而难以控制。本实用新型的临界防水平偏移机构的主要作用就是辅助平衡悬浮体1的自动悬浮，防止其自动悬浮过程中在临界状态时发生过度水平偏移。随着悬浮体1的向上浮起，临界防水平偏移机构彼此脱离接合，水平电磁控制***开始正常工作。图4(c)为悬浮状态，此时，磁悬浮机构4处于高位，悬浮体1处于磁悬浮机构4上方预定距离处的悬浮位置，电机16停止工作。此时，磁斥力等于悬浮体1的重力，水平电磁控制***正常工作，相对于磁悬浮机构4，悬浮体1不会发生水平方向上的过度偏移，悬浮体1处于稳定悬浮状态。

通过上述升降管11的上升运动，从而实现了悬浮体1从初始位置自动悬浮到悬浮位置。并且在临界防水平偏移机构的过渡作用下，能够有效克服悬浮临界状态时悬浮体1在水平方向上的振荡偏移。与上述过程相反，当升降管11向下运动时，磁悬浮机构4从高位往低位运动。磁悬浮机构4与悬浮体1之间的磁斥力减小，悬浮体1在重力的作用下逐渐下落，最终实现悬浮体1从悬浮位置自动返回到初始位置。

在本实用新型的某些实施例中，移动式磁悬浮装置还可以包括控制器，与各移位机构的驱动电机连接，用来控制电机的运转。控制器还可以集成有磁悬浮控制电路或控制开关，用来控制磁悬浮机构4内的水平电磁控制***工作。

在本实用新型的某些实施例中，自动磁悬浮装置还可以包括限位机构，用来对移位机构的运动进行限位。限位机构可以是设置在磁悬浮基座3上的限位挡块，限位挡块可以设置有触点开关，触点开关与控制器连接，当移位机构与限位挡块抵接时，触点开关能够发送电信号给控制器，控制器自动停止驱动电机的运行。

在本实用新型的磁悬浮装置中，悬浮体1可以制成各种日用品、装饰品或玩具等，例如可以是灯具、音箱、地球仪、陀螺、相框、茶具等等。在某些优选实施例中，本实用新型的移动式磁悬浮装置中的磁悬浮基座3优选具有封闭壳体，磁悬浮机构4和移位机构都设置在封闭壳体内，只将悬浮体1设置在封闭壳体外。从而在磁悬浮装置工作过程中，通过控制器从外面自动控制位于封闭壳体内的移位机构和磁悬浮机构4，人们从外面只会看到悬浮体1自动按预定轨迹进行运动。

下面介绍本实用新型的磁悬浮装置应用在茶艺演示领域的一个具体实例。将茶杯制成悬浮体，观赏者面前的桌子制成支架，支架内设置有磁悬浮基座和移位机构(外界不可视)，控制器设置在演示者一侧。当演示者向茶杯内沏好茶水后，启动控制器。先启动竖直分量移位机构，茶杯从桌面自动漂浮到空中。再启动水平分量移位机构，茶杯自动漂移到观赏者面前。观赏中从空中拿起茶杯进行品尝。通过该演示过程，能够给观赏者以神奇的美妙体验。

Claims (10)

1.一种移动式磁悬浮装置，其特征在于，包括：

具有磁体的悬浮体；以及

磁悬浮基座，包含：

磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；以及

移位机构，用于移位磁悬浮机构从而使处于悬浮状态的悬浮体发生相应位移。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，移位机构包括：

水平分量移位机构，用于使磁悬浮机构沿水平方向产生位移。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，移位机构包括：

竖直分量移位机构，用于使磁悬浮机构沿竖直方向产生位移。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，磁悬浮基座具有第一临界防水平偏移机构，悬浮体具有第二临界防水平偏移机构，第一临界防水平偏移机构与第二临界防水平偏移机构被构造成相互配合以在悬浮***于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构上升过程中悬浮体处于悬浮临界点时防止悬浮体产生过度水平偏移而导致悬浮体无法正常悬浮。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮装置，其特征在于，第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上设置的接合凸起，第二临界防水平偏移机构为悬浮体的悬浮底面上设置的接合凹槽，接合凹槽用于接收接合凸起。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮装置，其特征在于，接合凸起为圆锥状或截头圆锥状，接合凹槽具有相应的圆锥状或截头圆锥状。

7.根据权利要求4所述的磁悬浮装置，其特征在于，第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上所形成的接合凹陷，第二临界防水平偏移机构则由悬浮体自身所具有的外轮廓构成，从而悬浮体能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，移位机构为运送小车，磁悬浮机构由运送小车携载。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，移位机构为具有设定路径的导轨装置，用于使磁悬浮机构沿其设定路径移位。

10.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，还包括控制器，用于控制移位机构。