专利名称：一种磁悬浮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮装置，特别是涉及一种靠悬浮体上设置的悬浮永磁铁与悬浮装置底座上设置的底座永磁铁之间产生的磁力使悬浮体悬浮的磁悬浮装置。
背景技术：
现有技术中，在工艺品、礼品上使用的磁悬浮装置，一般为悬挂式，包括设置在支架上的吸头和悬浮体，利用位于悬浮体上方的支架上带电磁铁的吸头对内设有磁铁的悬浮体产生的磁吸力来平衡悬浮体重力，从而达到使悬浮体悬浮的目的。现有技术的缺点是，磁悬浮装置的结构受到限制，必须设置固定吸头的支架，特别是用于生产工艺品和礼品。
中国专利公开了专利号为02276298.1名称为自动平衡式静态磁悬浮装置的实用新型专利，该专利公开的技术方案中，实现的发明目的是靠悬浮体上设置的悬浮永磁铁与悬浮装置底座上设置的底座永磁铁之间产生的磁力使悬浮体悬浮的磁悬浮装置。该技术方实现悬浮体上设置的悬浮永磁铁与悬浮装置底座上设置的底座永磁铁之间产生的磁力使悬浮体得到垂直方向的磁力，但是要实现悬浮体在相对底座空中的稳定悬浮，悬浮体时刻处于稳定的平衡位置是技术关键，该技术方案中虽然设置了一个电子式自动平衡控制器，但却无法对悬浮体水平位置实施控制，其原因分析如下，参看附
图1，悬浮体上设置的悬浮永磁铁A与悬浮装置底座上设置的平衡永磁铁B产生的平衡调整磁力既左边斜向下的拉力F1和右边斜向下的拉力F2，分解的水平力FY1和FY2大小相等方向相同，在水平方向被相互抵消，只有FZ1和FZ2在Z轴方向形成的向下合力，水平方向没有力的存在，所以无法实现悬浮体在水平位置的调整，悬浮体无法在水平方向有准确的位置，悬浮体就不能稳定的悬浮，所以该专利的技术方案无法实现其发明目的。
发明目的为克服现有技术，靠悬浮体上设置的悬浮永磁铁与悬浮装置底座上设置的底座永磁铁之间产生的磁力使悬浮体悬浮的磁悬浮装置，悬浮体无法时刻处于稳定悬浮平衡位置的技术不足，本发明设计一种磁悬浮装置，该装置通过控制电路控制的电磁铁与悬浮永磁铁之间的磁力大小和方向的变化实现悬浮体时刻处于稳定悬浮平衡位置。
本发明实现其发明目的采取的技术方案是一种磁悬浮装置，包括带悬浮永磁铁的悬浮体、悬浮装置底座、底座永磁铁、控制磁铁和控制电路，悬浮体1上设置的悬浮永磁铁2，在悬浮体1的两个不同位置分别设置，悬浮装置底座3上设置的底座永磁铁4，在悬浮装置底座3上与悬浮体1上的每个悬浮永磁铁2对应成对设置，每对底座永磁铁4之间具有一定的径向距离，每个底座永磁铁4的极性安装位置应与对应的悬浮永磁铁2的极性安装方向相同，悬浮装置底座3上，在悬浮永磁铁2的对应位置，设置有由磁性传感器6和由控制电路控制的两个水平调整用电磁铁5，两个电磁铁5与悬浮永磁铁2对应位置，在悬浮永磁铁2的两侧设置；两个电磁铁5与悬浮永磁铁2的近端为同极性。悬浮体1上设置的悬浮永磁铁2，在悬浮体1上呈十字四角对称设置。悬浮体1上设置悬浮永磁铁2的N极和S极呈垂直方向设置。悬浮装置底座3上设置底座永磁铁4的N极和S极呈垂直方向设置。控制电路包括减法电路7、放大电路8、减法电路9和功放电路11、电磁铁5的线圈10和磁性传感器6、控制电路和调整用电磁铁5的电路结构为磁性传感器6的电压输出端与减法电路7的输入端连接，减法电路7的输出端与放大电路8的输入端连接，放大电路8的输出端与减法电路9的一输入端连接，减法电路9的另一输入端连接基准电压V0，减法电路9的输出端与功放电路11的压控电阻12的连接，功放电路11的输出端与两个串连的线圈10连接。
本发明的有益效果是，控制电路控制的电磁铁通过与悬浮永磁铁之间的磁力大小和方向的变化，实施对悬浮体悬浮位置的控制，控制方法简单，控制准确，悬浮体悬浮自由稳定，本发明的磁悬浮装置特别适用于生产工艺品和礼品等使用。
以下结合附图和实施例对本发明进行详细描述附图1为中国专利号为02276298.1中，电子式自动平衡控制器，悬浮永磁铁A与平衡永磁铁B磁力分解示意图。
附图2为本发明实施例1示意图。
附图3为附图2A向示意图。
附图4为附图2B向示意图。
附图5为本发明实施例2示意图。
附图6为附图5C向示意图。
附图7为本发明水平调整用电磁铁与悬浮永磁铁结构和磁力分解示意图。
附图8为本发明控制电路图附图中，1悬浮体、2悬浮永磁铁、3悬浮装置底座、4底座永磁铁、5电磁铁、6磁性传感器、7减法电路、8放大电路、9减法电路、10线圈、11功放电路、12压控电阻。
具体实施例方式
参看附图2、3、4，为使杆状悬浮体1在悬浮装置底座3的上空稳定悬浮，悬浮体1上设置的悬浮永磁铁2在悬浮体1的两个不同位置分别设置，悬浮装置底座3上设置有底座永磁铁4，底座永磁铁4在悬浮装置底座3上与悬浮体1上的悬浮永磁铁2对应成对设置，每对底座永磁铁4之间，具有一定的径向距离，每个底座永磁铁4的极性安装位置应与对应的悬浮永磁铁2的极性安装位置相同，本发明的技术方案中，悬浮永磁铁2最少设置两个或两个以上，使悬浮体1上两个或两个以上不同位置分别产生磁力，满足悬浮体1可以悬浮的受力条件，由于每对底座永磁铁4有一定径向距离，每对底座永磁铁4与对应的悬浮永磁铁2之间形成“V”形磁力作用区，这也限制了悬浮体1在水平面的垂直方向即X轴方向的移动，同时由于有一对底座永磁铁4与浮永磁铁2对应，使悬浮体1也不能绕垂直方向即Z轴方向和X轴转动，此时悬浮体1只能在水平面的水平方向既Y轴方向饶Y轴转动或Y轴方向轴线移动。底座永磁铁4与悬浮永磁铁2同极性的斥力与悬浮体1的重力平衡，使悬浮体1在悬浮装置底座3的上空，“V”形磁力作用区内悬浮，为使悬浮体1时刻处于稳定悬浮的平衡位置，保证底座永磁铁4与悬浮永磁铁2同极性的斥力与悬浮体1的重力平衡，使悬浮体1在悬浮装置底座3的上空稳定悬浮，悬浮体1在垂直方向即Z轴方向有准确位置外，还必须对悬浮体1在Y轴的轴线方向时刻进行位置调节和控制。
参看附图7、8，本发明对悬浮体1在Y轴的轴线方向时刻进行位置调节和控制，采用的技术方案是，在悬浮装置底座3上，悬浮永磁铁2的对应位置，设置有由磁性传感器6和由控制电路控制的两个水平调整用电磁铁5，两个电磁铁5在悬浮永磁铁2两侧位置设置；两个电磁铁5与悬浮永磁铁2的近端为同极性。
两个电磁线圈10串联联接，通电时两个电磁线圈10使电磁铁5上端形成相同极性的磁场，当其作用于悬浮永磁铁2的两端时，悬浮永磁铁2上会受到左边斜向的推力F1和右边斜向下的拉力F2，F1可分解为FY1和FZ1，F2可分解为FY2和FZ2，，由附图7可知，两垂直方向分力FZ1和FZ2大小相等方向相反，相互抵消，两个水平方向力FY1，FY2大小相等方向相同，合成后悬浮体1所受的电磁力为纯水平方向，其大小为FY1+FY2，从而实现对悬浮体1在Y轴水平移动的控制。改变两个电磁线圈10的电流方向，电磁铁5反向移动控制悬浮体1在Y轴水平移动。
本发明的控制电路包括减法电路7、放大电路8、减法电路9、功放电路11和线圈10。控制电路、调整用电磁铁(5)和两个磁性传感器6的电路结构为磁性传感器6的电压输出端与减法电路7的输入端连接，减法电路7的输出端与放大电路8的输入端连接，放大电路8的输出端与减法电路9的输入端连接，减法电路9的另一输入端连接基准电压V0，减法电路9的输出端与功放电路11的压控电阻12的连接，功放电路11的输出端与两个串连的线圈10连接。
本发明的控制原理和控制过程是，磁性传感器6，用以感知悬浮体1在Y轴方向的位置信号，进而通过控制电路控制电磁线圈10的磁电流，使电磁铁5的磁力发生改变，达到控制悬浮体Y轴方向水平位置的移动。
控制过程如下磁性传感器6的输出电压分别接入信号检测电路部分的减法电路7的两个输入端，磁性传感器6的输出电压值反应了悬浮体1在线圈组10连线方向上，即Y方向的位置，减法电路7的输出电压通过放大电路部分8进行放大，再经减法电路9与基准电压U0进行比较，确定合适的输出电压U1，并传输到功放电路部分11中。当悬浮体1在线圈10连线方向，即Y方向上的位置与基准电压U0所表示的基准位置重合时，其输出电压U1为零，当悬浮体1的位置偏离基准电压所示的基准位置时，其输出电压U1不为零。该输出电压U1改变压控电阻12的阻值，即改变功放电路部分11的反馈电阻阻值，以增大或减小线圈10的励磁电流，使电磁铁5的磁力发生改变，从而使悬浮体1回到基准位置，达到使悬浮体1稳定悬浮的目的。
本发明以上实施例实现了杆状悬浮体1相对的悬浮装置底座3的稳定悬浮的发明目的，悬浮体1在Y轴方向、Z轴方向和X轴方向有准确的位置，即实现悬浮体1空间三维定位，但悬浮体1可绕Y轴轴线方向，即悬浮体1自身轴线方向转动。
当悬浮体1为有一定面积的平面形状时，为限制悬浮体1绕Y轴方向转动，悬浮体1上设置的悬浮永磁铁2，在悬浮体1上呈十字四角设置。这样悬浮体1X轴方向的位置受到限制，使悬浮体1不能绕Y轴轴线方向转动，同时在X轴轴线上的悬浮永磁铁2应设置有电磁铁5，用于悬浮体1在X轴轴线上的位置调节和控制，平面形状的悬浮体1相对的悬浮装置底座3只能稳定悬浮。
根据上述技术方案机理，本发明在悬浮体1上设置悬浮永磁铁2的N极或S极和悬浮装置底座3上设置底座永磁铁4的N极或S极也可呈垂直方即Z轴方向设置，同样可实现本发明的发明目的。
权利要求
1一种磁悬浮装置，包括带悬浮永磁铁的悬浮体、悬浮装置底座、底座永磁铁、控制磁铁和控制电路，其特征在于A所述的悬浮体(1)上设置的悬浮永磁铁(2)，在悬浮体(1)的两个不同位置分别设置；B所述的悬浮装置底座(3)上设置的底座永磁铁(4)，在悬浮装置底座(3)上与悬浮体(1)上的每个悬浮永磁铁(2)对应成对设置，每对底座永磁铁(4)之间具有一定的径向距离，每个底座永磁铁(4)的极性安装位置应与对应的悬浮永磁铁(2)的极性安装方向相同；C所述的悬浮装置底座(3)上，在悬浮永磁铁(2)的对应位置，设置有由磁性传感器(6)和由控制电路控制的两个水平调整用电磁铁(5)，两个电磁铁(5)与悬浮永磁铁(2)对应位置，在悬浮永磁铁(2)的两侧设置；两个电磁铁(5)与悬浮永磁铁(2)的近端为同极性。
2根据权利要求1所述磁悬浮装置，其特征在于所述的悬浮体(1)上设置的悬浮永磁铁(2)，在悬浮体(1)上呈十字四角对称设置。
3根据权利要求1或2所述的磁悬浮装置，其特征在于所述的悬浮体(1)上设置悬浮永磁铁(2)的N极和S极呈垂直方向设置。
4根据权利要求1或2所述磁悬浮装置，其特征在于所述的悬浮装置底座(3)上设置底座永磁铁(4)的N极和S极呈垂直方向设置。
5根据权利要求1或2所述磁悬浮装置，其特征在于；所述的控制电路包括减法电路(7)、放大电路(8)、减法电路(9)和功放电路(11)、电磁铁(5)的线圈(10)和磁性传感器(6)、控制电路和调整用电磁铁(5)的电路结构为磁性传感器(6)的电压输出端与减法电路(7)的输入端连接，减法电路(7)的输出端与放大电路(8)的输入端连接，放大电路(8)的输出端与减法电路(9)的一输入端连接，减法电路(9)的另一输入端连接基准电压Vo，减法电路(9)的输出端与功放电路(11)的压控电阻(12)的连接，功放电路(11)的输出端与两个串连的线圈(10)连接。
全文摘要
一种磁悬浮装置，它主要解决通过调整用电磁铁，调整悬浮体的空间位置，靠悬浮永磁铁与底座永磁铁之间产生的磁力使悬浮体稳定悬浮的技术问题。它是采用悬浮体上的悬浮永磁铁与悬浮装置底座上对应成对设置的底座永磁铁，产生的磁力使悬浮体相对悬浮装置底座悬浮上，在悬浮永磁铁的两侧设置有两个调整用电磁铁，两个调整用电磁铁与悬浮永磁铁的近端为同极性。本发明的优点是，悬浮体在底座的上方靠磁力自由稳定悬浮，悬浮体悬浮生动、趣味，特别适用于生产各种工艺品和礼品等使用。
文档编号G09F19/00GK1921284SQ20061006137
公开日2007年2月28日 申请日期2006年6月26日 优先权日2006年6月26日
发明者王晓冰, 李良清 申请人:王晓冰, 李良清