CN221151221U - 磁吸型悬浮装置 - Google Patents

Abstract

磁吸型悬浮装置，包括磁吸头和能够悬浮在磁吸头下方的悬浮体。悬浮体包括：壳体，设置有竖向传动轴以及引导配合部；电机，固定安装在壳体上，用于驱动传动轴旋转；以及磁性件，至少部分由永磁体制成，沿传动轴的轴向方向可线性移位地与传动轴形成配合连接，并且设置有与壳体的引导配合部形成形状配合关系的引导配合部，由此通过传动轴的旋转驱动以及壳体的引导配合部与磁性件的引导配合部的形状配合而沿传动轴的轴向相对壳体线性移位。本实用新型的磁吸型悬浮装置通过在悬浮体内设置可由普通电机驱动的升降机构，从而简单可靠地实现了悬浮体相对于磁吸头的自动上升、下降和/或吸附定位。

Description

磁吸型悬浮装置

技术领域

本实用新型总体涉及一种磁吸型悬浮装置。

背景技术

现有磁悬浮装置通常包括悬浮器和悬浮体，悬浮器一般采用底座或吊架形式，悬浮体可以采用例如地球仪、蓝牙音箱、月球灯、花盆、摆件等各种合适形式。CN112228734A、CN112087163A、CN110748563A、CN102315805A、CN102570927A、CN207202600U等等均公开了在磁斥型悬浮装置的悬浮器底座内设置升降机构来实现悬浮体的自动悬浮/落地。在悬浮器底座内设置升降机构必然要遭受空间和成本的双重制约。磁吸型悬浮装置的悬浮体相对于磁吸头(悬浮器)的悬浮目前均是通过手动方式进行。

在发明人团队之前提出的中国专利申请CN2023103172526中，首次针对悬浮体的结构进行了改进，从而能够实现悬浮体相对于常规悬浮器的自动悬浮。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种磁吸型悬浮装置，其悬浮体能够相对常规磁吸头自动升降。

根据本实用新型的磁吸型悬浮装置包括磁吸头和能够(稳定)悬浮在磁吸头下方的悬浮体，其中悬浮体包括：

壳体，设置有竖向传动轴以及引导配合部；

电机，固定安装在壳体上，用于驱动传动轴旋转；以及

磁性件，至少部分由永磁体制成，沿传动轴的轴向方向可线性移位地与传动轴形成配合连接，并且设置有与壳体的引导配合部形成形状配合关系的引导配合部，由此通过传动轴的旋转驱动以及壳体的引导配合部与磁性件的引导配合部的形状配合而沿传动轴的轴向相对壳体线性移位。

根据本实用新型的一个实施例，壳体的引导配合部可以包含竖向螺纹段，磁性件的引导配合部也包含竖向螺纹段，壳体的引导配合部的螺纹段与磁性件的引导配合部的螺纹段形成螺纹配合关系并能够围绕传动轴相对转动，壳体的传动轴与磁性件则是相对不可转动的。

在前述实施例中，壳体的引导配合部的螺纹段与磁性件的引导配合部的螺纹段之一可以具有内螺纹，另一则可以具有外螺纹。例如壳体的引导配合部的螺纹段具有内螺纹，磁性件的引导配合部的螺纹段则具有外螺纹。

根据本实用新型的另一实施例，壳体的引导配合部可以包含竖向引导肋和竖向引导槽之一，磁性件的引导配合部则包含竖向引导肋和竖向引导槽之另一，其中引导肋形状配合地接收在引导槽中；传动轴形成有外螺纹部分，磁性件形成有内螺纹部分，二者形成螺纹配合关系并能够相对转动。

根据本实用新型，电机具有与传动轴动力连接的旋转输出轴，电机的旋转输出轴与传动轴可以同轴布置或相互垂直布置。电机优选采用双向电机。

根据本实用新型的磁吸型悬浮装置，还可以进一步包括设置在壳体上的限位开关和控制电路，用于控制磁性件相对壳体的移位。

根据本实用新型，磁性件至少上部由磁铁制成，或者也可以整体由磁铁制成。

根据本实用新型，悬浮体可以设计为地球仪、蓝牙音箱、灯具、摄像头、香薰、超声雾化器或加湿器等。另外，悬浮体的壳体可以为封闭或开放壳体，例如透明或不透明球体或盒体。

根据本实用新型的磁吸型悬浮装置，当悬浮体稳定悬浮在磁吸头下方时，悬浮体的磁性件与磁吸头之间将始终保持设定距离。

本实用新型的磁吸型悬浮装置通过在悬浮体内设置可由普通电机驱动的升降机构，从而简单可靠地实现了悬浮体相对于磁吸头的自动上升、下降和/或吸附定位。这不但具有极其强烈的视觉冲击效果，还无需改变现有磁吸头的结构。

附图说明

图1为磁吸型悬浮装置的透视示意图；

图2是根据本实用新型的一个实施例的磁吸型悬浮装置的剖面示意图；

图3是图2所示悬浮体的分解透视示意图；

图4为图2所示悬浮体上升至临界悬浮状态的剖面示意图；

图5是图4所示悬浮体被稳定吸附在磁吸头上的剖面示意图；

图6则是图2所示悬浮体内部结构的一个变型的透视示意图；

图7则为图6所示变型的分解透视示意图；

图8为传动轴与磁性件之间的转动连接结构的一个变型的透视示意图；以及

图9和10为悬浮体分别设计为摄像头和蓝牙音箱的透视示意图。

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，并不用来作任何限制。

磁悬浮装置总体包括悬浮器(或亦可称作“磁悬浮支持***或机构”)和悬浮体(或亦可称作“待悬浮物”)，悬浮体通过悬浮器可稳定悬浮在空中，其具体结构和工作原理已为本领域公知技术，为节省篇幅起见在此不再详述；可例如参见CN100544183C、CN105790641B、CN112086312A、US7505243B2以及CN2561163Y等，在此均以参见方式引入其全部内容。悬浮器通常采用底座(磁斥型)或吊架(磁吸型)形式，其中设置有磁组件(例如永磁环心磁铁)、传感器(例如霍尔传感器)和控制元件例如电磁线圈等。悬浮体则设置有磁性件例如永磁柱形磁铁。此外，还在此以参见方式引入中国专利申请CN202310317252.6的全部内容。

图1为磁吸型悬浮装置的透视示意图。如图所示，这种磁吸型悬浮装置包括安装在支架2上的磁吸头20和悬浮体LO。支架2采用吊架形式以吊装磁吸头20。悬浮体LO上部或顶端设置的磁性件或磁铁与磁吸头20内设置的铁芯等磁性件之间会产生磁吸力，当调节二者的距离至合适大小(设定距离)时，悬浮体LO的重力会被该磁吸力平衡，从而将相对于磁吸头20处于悬浮平衡位置。磁吸头20内的控制元件例如线圈、传感器等会对这种悬浮平衡进行实时控制。

图2为根据本实用新型的一个实施例的磁吸型悬浮装置的剖面示意图，其中悬浮体LO相对于用作悬浮器的磁吸头20处于完全悬浮状态。所示悬浮体LO具有球形封闭壳体1，壳体1可以形成地球仪或灯罩等。所示壳体1的顶端固定设置有筒状结构体10，其向下伸入壳体1内部。筒状结构体10可以与壳体1一体形成，也可以采用任何合适方式与壳体1固定在一起。为简明起见，磁吸头20中仅示出了作为控制元件的线圈21。

图3是图2所示悬浮体LO的分解透视示意图。如图2和3清楚所示，筒状结构体10包括同心布置的较大直径的圆筒部分13和较小直径的圆筒部分12以及位于下端的安装座11。圆筒部分12设置有内螺纹。

普通的双向电机14固定安装在安装座11上，其旋转输出轴竖直向上延伸并与相对安装座11可转动地设置的传动轴15接合以带动传动轴15一起旋转。电机的旋转输出轴的上端和传动轴15的下端分别设置有形状对配结构，以使二者同轴且相互不可转动地接合在一起。

磁性件30包含顶部圆柱状磁铁和居中固定在磁铁上并向下延伸的具有外螺纹的螺纹杆31。磁铁位于圆筒部分13中，螺纹杆31则向下伸入圆筒部分12中并与其形成螺纹配合关系。

螺纹杆31还形成有用于可滑动接收传动轴15的竖向内孔32，传动轴15的外轮廓与内孔32形成相应形状配合，使得传动轴15能够驱动螺纹杆31并由此驱动磁性件30随其一起转动，同时传动轴15还能够相对磁性件30的内孔32上下滑动移位。这样，当电机14的旋转输出轴旋转并驱动传动轴15相应转动时，传动轴15也驱动磁性件30相应转动；由于磁性件30的螺纹杆31的外螺纹与筒状结构体10的圆筒部分12的内螺纹的螺纹配合关系，磁性件30的螺纹杆31就会在相对于筒状结构体10的转动过程中相对筒状结构体10沿传动轴15方向向上或向下移位，从而实现悬浮体LO的壳体1相对于磁性件30的上下移位。

图4为图2所示悬浮体LO上升至临界悬浮状态的剖面示意图，这时磁性件30处于最低位置或设定悬浮高度。图5是图4所示悬浮体LO被进一步稳定吸附在磁吸头20上的剖面示意图，这时磁性件30的位置稍微上移(到达吸附固定位置)以增强磁吸头20对其的吸附力。

如图5所示，当悬浮体LO被稳定吸附在磁吸头20上时，启动电机14使磁性件30下移至图4所示设定悬浮高度，这时启动磁吸头20工作，由于磁吸头20的实时吸附控制，磁性件30将相对磁吸头20稳定悬浮在该设定悬浮高度或悬浮平衡位置。接下来，控制电机31反向旋转，由于此时磁性件30已经被磁吸头20稳定保持在设定悬浮高度或悬浮平衡位置，筒状结构体10或壳体1将会相对于磁性件30下降，直至图2所示位置或悬浮体LO相对于磁吸头20处于最大悬浮距离的位置。此后，可以控制电机14再次反向旋转来使壳体1及筒状结构体10上升至图4所示位置(临界接触位置)。最后，可以控制电机14又一次反向旋转并停止磁吸头20工作，当磁性件30上升至图5所示抬高位置时停止电机运转，这时悬浮体LO就会被稳定吸附在磁吸头20上。

筒状结构体10上还可以设置限位开关和控制电路来相应启停电机14，以使悬浮体LO能够分别处于图2、图4和图5所示状态。

图6是图2所示悬浮体内部结构的一个变型的透视示意图；图7为图6所示变型的分解透视示意图。如图6和7清楚所示，筒状结构体10包括圆筒部分13’以及位于下端的安装座11。圆筒部分13’的内圆周壁上形成有多个均匀分布的竖向导向肋16。电机14固定安装在安装座11上，其旋转输出轴竖直向上延伸并与设置有外螺纹的传动轴15’接合以带动传动轴15’一起旋转。传动轴15’的上端任选可旋转地设置在筒状结构体10上。

磁性件30’的外圆周形成多个竖向引导槽36，用于接收圆筒部分13’的内圆周壁上的相应引导肋16。磁性件30’的中央部分形成有竖向通孔32’。通孔32’的至少一部分内周壁上设置有内螺纹，其与传动轴15’的外螺纹形成螺纹配合关系。磁性件30’可以由磁铁制成。

当电机14的旋转输出轴旋转并驱动传动轴15’相应转动时，由于引导槽36与引导肋16的配合关系，磁性件30’相对筒状结构体10是不可转动的。但是，由于磁性件30’与传动轴15’的螺纹配合关系，二者则是相对可转动的。这样，在传动轴15’转动时，磁性件30’就会围绕传动轴15’沿引导肋16相对于筒状结构体10上下移位，从而实现筒状结构体10(或悬浮体LO的壳体1)相对于磁性件30’的上下移位。

在上面所示结构中，电机14的旋转输出轴32与传动轴15或15’同轴接合在一起；但是，电机14的旋转输出轴也可以通过齿轮传动机构与传动轴相互垂直地接合在一起。

在图6和7所示变型结构中，传动轴15’与磁性件30’之间的转动连接还可以采用图8所示的往复螺纹结构。如图8所示，传动轴15”的外周设置有左右螺纹和过渡换向部，磁性件30”设置有定位槽38，通过设置在磁性件30”和传动轴15”之间的拨动杆37，可以使传动轴15”的例如顺时针连续转动能够驱动磁性件30”顺时针转动一定范围后再驱动其逆时针转动一定范围；也即是说，传动轴15”的单向连续转动能够使磁性件30”根据需要在双向转动之间进行切换。这种情况下，电机14就可以从双向电机替换为单向电机。

悬浮体LO可以根据需要设计成各种产品。图9所示悬浮体LO也具有大致球状壳体1，其中部设置有摄像头19。图10所示悬浮体LO具有大致球状壳体1，其底部设置有蓝牙音箱18。悬浮体LO内还可以设置有LED光源、超声雾化器、加热器等电器设备，从而还可以被设计为灯具、香薰器、雾化器、加湿器等。

另外，悬浮体LO还可以设置无线或有线充电设备等来为其中的电器设备供电。例如，在采用无线供电的情况下，悬浮体LO内可以设置无线供电接收线圈来与磁吸头20或图1所示底座内设置的无线供电发射线圈相配合。

本领域技术人员应当理解，以上图示实施例仅用于更好地理解本实用新型而非用于任何限制目的。例如，上述方向术语仅针对附图而言。另外，本实用新型的悬浮体LO的壳体1也不局限于这种球壳结构，还可以使用其它形状例如方形盒体或任何其它合适的封闭或半封闭或开放式造型。此外，壳体1可以由透明、半透明或不透明材料制成。

Claims (10)

1.一种磁吸型悬浮装置，包括磁吸头和能够悬浮在磁吸头下方的悬浮体，其特征在于，悬浮体包括：

壳体，设置有竖向传动轴以及引导配合部；

电机，固定安装在壳体上，用于驱动传动轴旋转；以及

磁性件，至少部分由永磁体制成，沿传动轴的轴向方向可线性移位地与传动轴形成配合连接，并且设置有与壳体的引导配合部形成形状配合关系的引导配合部，由此通过传动轴的旋转驱动以及壳体的引导配合部与磁性件的引导配合部的形状配合而沿传动轴的轴向相对壳体线性移位。

2.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，壳体的引导配合部包含竖向螺纹段，磁性件的引导配合部也包含竖向螺纹段，壳体的引导配合部的螺纹段与磁性件的引导配合部的螺纹段形成螺纹配合关系并能够围绕传动轴相对转动，壳体的传动轴与磁性件则是相对不可转动的。

3.根据权利要求2所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，壳体的引导配合部的螺纹段与磁性件的引导配合部的螺纹段之一具有内螺纹，另一则具有外螺纹。

4.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，壳体的引导配合部包含竖向引导肋和竖向引导槽之一，磁性件的引导配合部则包含竖向引导肋和竖向引导槽之另一，其中引导肋形状配合地接收在引导槽中；传动轴形成有外螺纹部分，磁性件形成有内螺纹部分，二者形成螺纹配合关系并能够相对转动。

5.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，电机具有与传动轴动力连接的旋转输出轴，电机的旋转输出轴与传动轴同轴布置或相互垂直布置。

6.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，电机为双向电机。

7.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，还包括设置在壳体上的限位开关和控制电路，用于控制磁性件相对壳体的移位。

8.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，磁性件的上部由磁铁制成。

9.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，悬浮体设计为地球仪、蓝牙音箱、灯具、摄像头、香薰、超声雾化器或加湿器。

10.根据权利要求1所述的磁吸型悬浮装置，其特征在于，当悬浮体悬浮在磁吸头下方时，悬浮体的磁性件与磁吸头之间始终保持设定距离。