可控旋转的磁斥型悬浮装置的制作方法

本实用新型涉及磁悬浮技术领域，特别涉及一种可控旋转的磁斥型悬浮装置。

背景技术：

目前，随着科学不断发展，磁悬浮技术在逐渐在各个行业得以应用。现有的磁悬浮装置中，当悬浮体悬浮于底座上时，悬浮体与底座之间的电磁斥力与悬浮体自身重力达到平衡时，实现整个悬浮体的悬浮。由于悬浮体仅受竖直方向的重力和电磁作用力，因此其可以在绕着竖直轴线在水平面内自由转动。然而，悬浮体虽然可以自由旋转，但是并无法对其转动进行控制，进而使得磁悬浮装置的功能有所限制。

因此，亟需一种可以对悬浮体的转动进行控制的磁悬浮装置。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种可控旋转的磁斥型悬浮装置，旨在实现控制悬浮组件相对底座的可控转动。

为实现上述目的，本实用新型提出的可控旋转的磁斥型悬浮装置包括：

底座，所述底座设有悬浮模块和围绕悬浮模块设置的旋转控制组件，所述悬浮模块在工作状态时具有磁性；以及

悬浮组件，包括磁性悬浮件和设于所述磁性悬浮件上的受控体，所述磁性悬浮件位于所述底座上方，所述磁性悬浮件与所述悬浮模块之间产生的磁斥力与所述悬浮组件的重力相平衡，以使所述悬浮组件悬浮于所述底座的上方；所述受控体与所述旋转控制组件之间产生磁力，以驱动所述悬浮组件转动。

优选地，所述旋转控制组件包括控制器和分别与所述控制器连接的多个控制线圈，所述控制线圈沿所述悬浮模块的周向呈间隔分布，所述控制线圈通电产生磁场以驱动所述受控体转动；

所述控制器用于控制所述控制线圈的通电状态，以使所述控制线圈驱动所述磁性悬浮件转动。

优选地，所述控制器用于控制与所述受控体相邻的一个或多个所述控制线圈的通电状态。

优选地，所述控制器还用于向所述控制线圈通入反向电流，以使所述控制线圈产生阻碍所述磁性悬浮件转动的电磁阻力，或控制所述磁性悬浮件反向转动。

优选地，所述控制器用于控制所与述受控体相邻的一个或多个所述控制线圈的电流方向。

优选地，所述控制线圈的几何轴线与所述磁性悬浮件的转动轴线平行设置。

优选地，在自下而上的方向上，所述控制线圈的几何轴线朝靠近所述磁性悬浮件的转动轴线方向倾斜。

优选地，所述磁性悬浮件还设有第一位置传感器，每一所述控制线圈均设有一与所述控制器相连的第二位置传感器，所述第一位置传感器转动经过相邻的所述第二位置传感器时，与所述第一位置传感器相邻的所述第二位置传感器向所述控制器输出位置信号。

优选地，所述悬浮组件还包括固定架，所述固定架具有供容置所述磁性悬浮件的容置腔，所述固定架的外周面沿径向延伸有固定板，所述受控体固定于所述固定板。

优选地，所述受控体设有一对，且分别位于所述磁性悬浮件的相对两侧。

本实用新型技术方案采用在底座上增设旋转控制组件，磁性悬浮件上增设有受控体，通过依次改变旋转控制组件上的局部磁场，使得受控体和旋转控制组件之间能产生相互吸引或者相互排斥的磁力，从而驱动磁性悬浮件相对底座发生转动，进而到达到控制磁性悬浮件可控转动的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型可控旋转的磁斥型悬浮装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中可控旋转的磁斥型悬浮装置的爆炸图；

图3为图1中受控体与控制线圈的控制示意图；

图4为图3中受控体与控制线圈的一实施方案的控制原理图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种可控旋转的磁斥型悬浮装置。

在本实用新型一实施例中，参照图1至图3，该可控旋转的磁斥型悬浮装置1包括：

底座10，所述底座10设有悬浮模块110和围绕所述悬浮模块110设置的旋转控制组件120，所述悬浮模块110在工作状态时具有磁性；以及

悬浮组件20，包括磁性悬浮件210和设于所述磁性悬浮件210上的受控体230，所述磁性悬浮件210位于所述底座10上方，所述磁性悬浮件210与所述悬浮模块110之间产生的磁斥力与所述悬浮组件20的重力相平衡，以使所述悬浮组件20悬浮于所述底座10的上方；所述受控体230与所述旋转控制组件120之间产生磁力，以驱动所述悬浮组件20转动。

不是一般性的，位于底座10的悬浮模块110具有磁性，悬浮模块110可以由永磁体和电磁线圈组成，其中该永磁体可以为铁氧体永磁材料、铝镍钴系永磁合金材料、铁铬钴系永磁合金材料、钐钴(smco)永磁材料和钕铁硼(ndfeb)永磁材料等所制成。磁性悬浮件210和悬浮模块110之间产生的磁斥力与悬浮组件20的自身重力达到平衡时，则悬浮组件20可悬浮于底座10的上方。由于悬浮组件20与底座10之间并未任何接触，悬浮组件20在受到外力驱动旋转时，一旦撤销外力，悬浮组件20仅受到空气阻力，悬浮组件20可以长时间地保持转动状态，即悬浮组件20可以在底座10上方自由旋转。

为了实现悬浮组件20的旋转控制，本可控旋转的磁斥型悬浮装置1对底座10和悬浮组件20进行了如下改进：底座10上设有围绕悬浮模块110设置的旋转控制组件120，磁性悬浮件210上设有受控体230，受控体230具有磁性，旋转控制组件120也具有磁性，且旋转控制组件120的磁性以及磁场强度均是可以调节的，受控体230和旋转控制组件120之间能产生相互吸引或者相互排斥的磁力。由于旋转控制组件120是围绕悬浮模块110呈周向排布的，进而可以通过依次改变旋转控制组件120上的局部磁场，从而达到控制悬浮组件20转动的效果。

可以理解的是，上述磁性悬浮件210上可以承载一定重量的待悬浮物240，即当待悬浮物240放置于磁性悬浮件210上时，待悬浮物240、受控体230、以及磁性悬浮件210三者的重力之和为悬浮组件20的总重力，此时悬浮组件20的重力与磁性悬浮件210和悬浮模块110之间的磁斥力相平衡，从而使待悬浮物240实现悬浮效果；当磁性悬浮件210上未放置待悬浮物240时，悬浮组件20的重力仅包括磁性悬浮件210和受控体230的重力之和，此时悬浮组件20的重力与磁性悬浮件210和悬浮模块110之间的磁斥力相互平衡。

本实用新型技术方案采用在底座10上增设旋转控制组件120，磁性悬浮件210上增设有受控体230，通过依次改变旋转控制组件120上的局部磁场，使得受控体230和旋转控制组件120之间能产生相互吸引或者相互排斥的磁力，从而驱动磁性悬浮件210相对底座10发生转动，进而到达到控制磁性悬浮件210可控转动的效果。

进一步地，上述旋转控制组件120包括控制器123和多个控制线圈121，多个控制线圈121分别与控制器123连接，多个控制线圈121沿悬浮模块110的周向呈间隔分布，控制线圈121通电产生磁场以驱动受控体230转动；控制器123用于控制控制线圈121的通电状态，以使控制线圈121驱动磁性悬浮件210转动。控制线圈121在通电时产生磁场，而受控体230是具有磁性的，进而受控体230受到控制线圈121的磁场影响，会朝靠近控制线圈121或远离控制线圈121的方向移动，进而形成驱动悬浮组件20转动的驱动力。其中上述多个控制线圈121可以采用均匀分布的方式排布，也可以采用非均匀分布方式排列，此处不作具体限定。

可以理解的是，上述控制器123可控制与受控体230相邻的一个或多个控制线圈121的通电状态，从而使得对应的受控体230受力移动。其中，控制器123沿周向依次对控制线圈121的通电状态进行调节，从而实现受控体230沿底座10的周向转动。例如，当控制器123沿周向顺时针控制每个控制线圈121通电1秒时，受控体230与控制线圈121之间产生磁吸力，则受控体230沿底座10的周向顺时针转动；当控制器123沿周向顺时针控制两个控制线圈121通电1秒时，受控体230与控制线圈121之间产生磁吸力，则受控体230沿底座10的周向顺时针转动。作为优选方式的是，上述控制器123可同时控制与受控体230相邻的多个控制线圈121的通电状态，从而使得受控体230同时与多个控制线圈121产生磁力，进而更加可靠驱动受控体230转动。

参照图1至图3，并结合图4，在本实施例一实施方案中，底座10上具有多个控制线圈121(如图3和图4所示，包括线圈a、线圈b、线圈c、线圈d、线圈i、线圈j等)，磁性悬浮件210的外周侧设有受控体230，受控体230自身具有磁性或者能够通电产生磁场。控制器123可以控制每个控制线圈121的通电状态，即控制器123可以向线圈a的供电开关s-a输入控制信号，可以对线圈a的通电状态及通电时间进行控制；控制器123可以向线圈b的供电开关s-b输入控制信号，可以对线圈b的通电状态及通电时间进行控制；控制器123可以向线圈c的供电开关s-c输入控制信号，可以对线圈c的通电状态及通电时间进行控制；控制器123可以向线圈d的供电开关s-d输入控制信号，可以对线圈d的通电状态及通电时间进行控制；控制器123可以向线圈j的供电开关s-j输入控制信号，可以对线圈j的通电状态及通电时间进行控制。例如，如图3所示，要实现受控体230带动磁性悬浮件210沿顺时针方向转动时，依次向线圈b、线圈c、线圈d等控制线圈121分别通电预设时间(例如0.5秒或1秒)，受控体230依次受到线圈b、线圈c、线圈d等控制线圈121的磁吸力，进而驱动磁性悬浮件210沿顺时针方向转动；要实现受控体230带动磁性悬浮件210沿逆时针方向转动时，依次向线圈a、线圈j、线圈i等控制线圈121分别通电预设时间(例如0.5秒或1秒)，受控体230依次受到线圈a、线圈j、线圈i等控制线圈121的磁吸力，进而驱动磁性悬浮件210沿逆时针方向转动。

更进一步地，在控制器123同时控制多个控制线圈121通电时，该多个控制线圈121的输入电流可以是相同的，也可以是不同的；具体的，当该多个控制线圈121的输入电流不同时，控制线圈121与受控体230之间的间距与输入电流的电流值呈反比，即与受控体230距离最近的控制线圈121的输入电流值最小，与受控体230距离最远的控制线圈121的输入电流值最大。如此一来，通过增大与受体体距离最远的控制线圈121的输入电流，可以提高控制线圈121与受控体230之间的磁力，从而对较远距离的控制线圈121进行补偿，确保受控体230与控制线圈121之间产生足够的磁力，以驱动受控体230转动。

当然，在本实施例中，控制器123还可以控制供电装置向控制线圈121通入反向电流，使得控制线圈121产生阻碍磁性悬浮件210转动的电磁阻力，从而到达对磁性悬浮件210的降速、制动效果；或者控制器123控制供电装置向控制线圈121通入反向电流，使得受控体230反向转动，即驱动磁性悬浮件210反向转动。如此一来，通过控制控制线圈121的通电状态以及输入电流值大小，可以实现磁性悬浮件210的可控旋转、加速、减速以及停止转动等效果。

在向控制线圈121通入反向电流时，该控制器123还可以控制与受控体230相邻的一个或多个控制线圈121的通电状态，从而使受控体230受力移动。其中，控制器123沿周向依次对控制线圈121的通电状态进行调节，从而实现受控体230沿底座10的周向转动。作为优选方式的是，上述控制器123可同时控制与受控体230相邻的多个控制线圈121的通电状态，从而使得受控体230同时与多个控制线圈121产生磁力，进而更加可靠驱动受控体230转动。在控制器123同时控制多个控制线圈121通电时，该多个控制线圈121的输入电流可以是相同的，也可以是不同的；具体的，当该多个控制线圈121的输入电流不同时，控制线圈121与受控体230之间的间距与输入电流的电流值呈反比，即与受控体230距离最近的控制线圈121的输入电流值最小，与受控体230距离最远的控制线圈121的输入电流值最大。如此一来，通过增大与受体体距离最远的控制线圈121的输入电流，可以提高控制线圈121与受控体230之间的磁力，从而对较远距离的控制线圈121进行补偿，确保受控体230与控制线圈121之间产生足够的磁力，以驱动受控体230转动。

在本实施例中，控制线圈121的几何轴线与磁性悬浮件210的转动轴线平行设置，进而便于受控体230能在控制线圈121产生的磁场中移动。当然，于一些其他实施方案中，控制线圈121的几何轴线也可以是倾斜设置的，具体为：在自下而上的方向上，控制线圈121的几何轴线朝靠近磁性悬浮件210的转动轴线方向倾斜。

进一步地，上述磁性悬浮件210还设有第一位置传感器220，每一控制线圈121均设有一与控制器123相连的第二位置传感器122，第一位置传感器220转动经过相邻的第二位置传感器122时，与第一位置传感器220相邻的第二位置传感器122向控制器123输出位置信号。通过设置第一位置传感器220和第二位置传感器122，可以检测磁性悬浮件210的实时转动位置，进而便于实现对磁性悬浮件210更加精准的旋转控制。其中，第一位置传感器220和第第二位置传感器122可以是霍尔传感元器件或者光电传感元器件所构成，当然也可由其他可用于检测位置的传感器构成，此处不作具体限定。

继续参照图1和图2，本实施例中，悬浮组件20还包括固定架250，固定架250具有供容置所述磁性悬浮件210的容置腔251，固定架250的外周面沿径向延伸有固定板252，受控体230固定于固定板252。通过设置固定架250，可以便于将磁性悬浮件210和受控体230进行组装。

进一步地，上述受控体230设有一对，且分别位于磁性悬浮件210的相对两侧。如此一来，磁性悬浮件210的两侧均能受到磁力作用，使得磁性悬浮件210的受力相对均衡，更利于磁性悬浮件210的平稳旋转。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。