专利名称：单面呈单一极性的磁铁及由其构成的磁悬浮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单面呈单一极性的磁铁及由其构成的磁悬浮装置，更具体的说， 尤其涉及一种由多个磁铁组成的单面呈单一极性的磁铁及由其构成的磁悬浮装置。
背景技术：
单极磁体与磁单极子相类似，单极磁体是否存在是许多科学家争论的话题，但迄今为止，科学家们还未曾发现过这种物质。现在还没有一种设备仪器，可以让我们方便地来演示磁单极子的性能，来模拟磁单极子。但我们可以通过改变现有磁体分布形式，来达到模拟磁单极子的目的。磁悬浮作为一种新兴的技术，其在交通运输、科学实验以及模拟微重力方面有着广泛的应用和发展前景。但在实验教学和模拟演示过程中，没有一种较好的仪器设备， 可以让我们认知和理解磁悬浮技术的特点和原理。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种由多个磁铁组成的的单面呈单一极性的磁铁及由其构成的磁悬浮装置。本发明的单面呈单一极性的磁铁，包括多个磁铁单元和用于固定磁铁单元的磁铁固定体，所述磁铁单元按照同名磁极朝向同一球体表面、圆柱体侧表面或水平面方向均勻设置在磁铁固定体上。把磁铁单元按照同名磁极朝向同一球体表面方向设置后，则由其构成的球形磁铁的外表面就呈单一极性了，但磁铁单元自身还是有N极和S极构成；把多个磁铁单元的同名磁极朝向同一圆柱体侧表面方向设置后，则由其构成的圆筒状磁铁的内表面或外表面就呈单一极性了，但每个磁铁单元自身还构成完成的磁通回路；把多个磁铁单元的同名磁极朝同一方向设置后，则其构成的平板状磁体的某一面就呈第一极性了，但每个磁铁单元自身还构成完成的磁通回路。本发明的单面呈单一极性的磁铁，所述磁铁单元为长方体形状；所述磁铁固定体为球形固定体、筒状固定体或平板固定体。由球形固定体、筒状固定体和平板固定体可分别构成外球面呈单一极性的球形磁铁、外圆柱内面和外面呈单一极性的筒状固定体和两侧面呈单一极性的平板状磁铁。本发明的由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置，包括被悬浮磁体、静止磁体以及对被悬浮磁体起平衡作用的平衡装置；所述被悬浮磁体包括球形固定体和多个第一磁铁单元，所述多个第一磁铁单元以同名磁极朝外的形式均勻固定在球形固定体上；所述静止磁体为筒状磁体或平板状磁体，筒状磁体由筒状固定体和以同名磁极朝里的形式均勻设置在筒状固定体下方位置上的多个第二磁铁单元组成，第二磁铁单元朝里的极性与第一磁铁单元朝外的极性相同；平板状磁体由平板固定体和以同名磁极朝同一方向均勻设置在平板固定体上的多个第三磁体单元组成，第三磁体单元朝上的极性与第一磁铁单元朝外的极性相同；所述平衡装置包括与被悬浮磁体相连接的平衡线和用于固定平衡线的支架。被悬浮磁体的外侧球面呈单一极性；如果静止磁体采用筒状磁体，则筒状磁体下侧的内部和外部均成单一极性，且其下侧内部的极性与被悬浮磁体外侧球面的极性相同，以便通过同名磁极相互排斥的原理，来实现悬浮磁体的悬浮；如果静止磁体采用平板状磁体，则其上表面的极性与被悬浮磁体外侧球面的极性相同，以便实现悬浮磁体的悬浮。受被悬浮磁体的重力和被悬浮磁体与静止磁体之间作用力变化等因数的影响，并不能保证被悬浮磁体始终处于悬浮状态，通过平衡装置对被悬浮磁体的支撑，可实现被悬浮磁体始终处于悬浮状态。本发明的由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置，所述支架为弹簧秤，所述平衡线与弹簧秤的弹簧相连接。通过读出弹簧秤的示数，可以判断出被悬浮磁体的受力情况，更加有利于对被悬浮磁体的受力情况分析。本发明的有益效果是本发明通过把磁铁单元按照同名磁极朝向同一球体表面、 圆柱体侧表面或水平面方向均勻设置在磁铁固定体上，制作出了单面呈单一性的磁铁，便于制作出简单的磁悬浮装置，以便实现磁悬浮模拟实验；本发明的由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置，设置有被悬浮磁体、静止磁体以及对被悬浮磁体起平衡作用的平衡装置；实现了被悬浮磁体的微重力状态和悬浮状态，实现了对磁悬浮技术的良好模拟，有助于我们快速了解和认知磁悬浮技术的特点。
图1为本发明中单面呈单一极性的磁铁的第一种实施例的结构示意图； 图2为本发明中单面呈单一极性的磁铁的第二种实施例的结构示意图3为本发明中由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置的第一种实施例的主视
图4为本发明中由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置的第一种实施例的立体结构示意图5为本发明中由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置的第一种实施例的立体结构示意图的局部放大图6为本发明中由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置的第二种实施例的主视
图中1球形固定体，2第一磁铁单元，3筒状固定体，4第二磁铁单元，5弹簧秤，6平衡线，7平板固定体，8第三磁铁单元。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。单面呈单一极性的磁铁实施例1，如图1所示，给出了单面呈单一极性的磁铁的第一种实施例的结构示意图，其包括球形固定体1和第一磁铁单元2，多个第一磁铁单元2以 N极朝外的形式均勻的固定设置在球形固定体1上，这样就使得球形固定体1外表面之外区域的极性为N极，即球形固定体1外表面呈单一极性。单面呈单一极性的磁铁实施例2，如图2所示，给出了单面呈单一极性的磁铁的第二种实施例的结构示意图，其包括筒状固定体3和多个第二磁铁单元4，所示的多个第二磁铁单元4以S极朝外、N极朝里的形式均勻固定在筒状固定体3上，这样就使得筒状固定体3的外部区域为S极极性，筒状固定体3内部区域为N极极性，即筒状固定体3的外部区域和内部区域均呈单一极性。单面呈单一极性的磁铁实施例3，如图6中所示的平板状磁铁，其包括平板固定体 7和第三磁铁单元8，所示的多个第三磁铁单元8以N极朝上的形式固定设置在平板固定体 7上。这样就使得平板固定体7的上方区域成N极极性。由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置实施例1，如图3、图4和图5所示，分别给出了本实施例的主视图、立体图和局部放大图，其包括球形固定体1、第一磁铁单元2、 筒状固定体3、第二磁铁单元4、弹簧秤5、平衡线6 ；所示的多个第一磁铁单元2均勻固定设置在球形固定体1上，构成了被悬浮磁铁，该被悬浮磁体的结构与实施例1中所述的单面呈单一极性的磁铁结构相同。所示的筒状固定体3为内部为圆柱形空腔结构，多个第二磁铁单元4均勻设置在筒状固定体3的下半部分，上半部分没有设置第二磁铁单元4。第二磁铁单元4以N极朝向内部的形式分布在筒状固定体3上，这样就使得放置在筒状固定体3中的被悬浮磁体受到设置在筒状固定体上第二磁铁单元4向上的磁力作用，进而实现被悬浮磁体的微重力状态或悬浮状态。所示的平衡线6用于连接球形固定体1和弹簧秤5，弹簧秤5可显示平衡线6对弹簧秤5的拉力大小，以便对被悬浮磁体的受力状态进行分析。受被悬浮磁体的重力和被悬浮磁体与静止磁体之间作用力变化等因数的影响，并不能保证被悬浮磁体始终处于悬浮状态，通过平衡装置对被悬浮磁体的支撑，可实现被悬浮磁体始终处于悬浮状态。由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置实施例2，如图6所示，其包括球形固定体1、第一磁铁单元2、弹簧秤5、平衡线6、平板固定体7、第三磁铁单元8，所示的多个第一磁铁单元2均勻固定设置在球形固定体1上，构成了被悬浮磁铁，该被悬浮磁体的结构与实施例1中所述的单面呈单一极性的磁铁结构相同。所示的多个第三磁铁单元8以N极朝上的形式均勻设置在平板固定体7上，这样就使得平板固定体7上表面的上方为N极极性， 放置在其上方的被悬浮磁铁就会受到第三磁铁单元8的向上的支持力作用，进而使得球形固定体1处于微重力状态或悬浮状态。两个弹簧秤5分别固定在平板固定体7的两端，平衡线6与球形固定体1相连接后接到两弹簧秤5的弹簧上，以便保证被悬浮磁体始终处于悬浮状态，也便对被悬浮磁体的受力状态进行分析。
权利要求
1.一种单面呈单一极性的磁铁，其特征在于包括多个磁铁单元和用于固定磁铁单元的磁铁固定体，所述磁铁单元按照同名磁极朝向同一球体表面、圆柱体侧表面或水平面方向均勻设置在磁铁固定体上。
2.根据权利要求1所述的单面呈单一极性的磁铁，其特征在于所述磁铁单元为长方体形状；所述磁铁固定体为球形固定体(1)、筒状固定体(3)或平板固定体(7)。
3.一种由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置，其特征在于包括被悬浮磁体、 静止磁体以及对被悬浮磁体起平衡作用的平衡装置；所述被悬浮磁体包括球形固定体(1) 和多个第一磁铁单元(2)，所述多个第一磁铁单元(2)以同名磁极朝外的形式均勻固定在球形固定体(1)上；所述静止磁体为筒状磁体或平板状磁体，筒状磁体由筒状固定体(3 )和以同名磁极朝里的形式均勻设置在筒状固定体(3)下方位置上的多个第二磁铁单元(4)组成，第二磁铁单元(4)朝里的极性与第一磁铁单元(2)朝外的极性相同；平板状磁体由平板固定体(7)和以同名磁极朝同一方向均勻设置在平板固定体上的多个第三磁体单元(8)组成，第三磁体单元(8)朝上的极性与第一磁铁单元朝外的极性相同；所述平衡装置包括与被悬浮磁体相连接的平衡线(6)和用于固定平衡线(6)的支架。
4.根据权利要求3所述的由单面呈单一极性的磁铁构成的磁悬浮装置，其特征在于 所述支架为弹簧秤(5)，所述平衡线(6)与弹簧秤的弹簧相连接。
全文摘要
本发明的单面呈单一极性的磁铁，包括多个磁铁单元和用于固定磁铁单元的磁铁固定体，所述磁铁单元按照同名磁极朝向同一球体表面、圆柱体侧表面或水平面方向均匀设置在磁铁固定体上。本发明的磁悬浮装置，包括被悬浮磁体、静止磁体和平衡装置；被悬浮磁体包括球形固定体和多个第一磁铁单元；静止磁体为筒状磁体或平板状磁体；所述平衡装置包括与被悬浮磁体相连接的平衡线和用于固定平衡线的支架。本发明制作出了单面呈单一性的磁铁，便于制作出简单的磁悬浮装置，以便实现磁悬浮模拟实验；本发明的磁悬浮装置实现了被悬浮磁体的微重力状态和悬浮状态，实现了对磁悬浮技术的良好模拟，有助于我们快速了解和认知磁悬浮技术的特点。
文档编号H02N15/00GK102226956SQ20111007826
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者邢玉亮 申请人:邢玉亮