一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法与流程

本发明涉及玩具领域，特别涉及一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法。

背景技术：

随着世界经济的不断复苏，玩具市场的消费需求也在逐渐恢复，根据预测，2010年全球玩具市场销售额将达863亿美元，北美和欧洲依然是世界玩具消费最大的两个地区，同时也是世界最大的两大玩具进口地区。而美国进口玩具的1/3，欧盟进口玩具的2/3均为中国产品，全球市场上(中国大陆除外)超过2/3的产品来自中国，中国是不折不扣的玩具制造大国。

而与此同时，尽管中国制造的玩具数量和玩具销量都处于较为领先的地位，但研发玩具，制造创新玩具的能力还是稍显不足。大多数都停留在模仿其他玩具或直接采用国外的设计方案制造的地步。

玩具作为一种儿童用品，不仅应当停留在提供着给儿童玩耍的层面，还应当寓教于乐，能够激发儿童学习兴趣和探索兴趣。而目前市面上的大多数玩具，都缺乏这一点。另外，将玩具和科学常识进行结合，对玩具进行创造性的改进，制作出的玩具在商业化和艺术性上都能达到一个新的高度。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法，本发明具有设计精巧、运行模式多样、成本低可远程控制等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种微型磁悬浮电动玩具，其特征在于，所述系统包括：玩具车本体和轨道；所述玩具车本体包括：外壳；所述外壳的底部设有第一磁体；所述第一磁体固定在外壳底部设置的第一磁体固定槽内与第一磁体固定槽的底部紧密相连；所述外壳的底部设有第二磁体；所述第二磁体固定在外壳底部设置的第二磁体固定槽内，与第二磁体固定槽的底部紧密相连；所述外壳的底部还设有电池模块；所述电池模块固定在外壳底部设置的电池模块固定槽中；所述电池模块固定槽的两端设有开孔，所述第一磁体固定槽的右端和电池模块固定槽左端开孔处水平位置设有开孔；所述第二磁体固定槽的左端和电池模块固定槽右端开孔处水平位置同样设有开孔；所述电池模块通过电池模块固定槽左端的开孔与第一导电金属部件直接相连；所述电池模块通过电池模块固定槽左端的开孔与第二导电金属部件直接相连；所述第一导电金属部件通过第一磁体固定槽右端的开孔和所述第一磁体直接相连；所述第二导电金属部件通过第二磁体固定槽右端的开孔和所述第二磁体直接相连；所述轨道为：裸线线圈；所述第一磁体固定槽和第二磁体固定槽均为金属导体；所述外壳的底部位于第一磁体固定槽和第二磁体固定槽位置均设置有开孔；所述第一磁体固定槽和第二磁体固定槽底部通过这两个开孔，均能与轨道紧密相连。

采用上述技术方案，利用电磁感应原理，轨道线圈两端通电后就产生磁场，驱动玩具车本体的运行；两个磁铁有两个作用，一个是作为电池模块的导线，另一个就是建立同极性磁场。

如权利要求1所述的微型磁悬浮电动玩具，其特征在于，所述电池模块包括：通信单元、电流控制单元和电源单元；所述通信单元用于连通遥控器和电池模块的数据通信；所述电流控制单元，用于根据遥控器的调节模块发送过来的调节命令控制电源单元输出的电流大小；所述电源单元，用于提供电源。

所述轨道还包含无线信号传输装置、电流调节装置、电源线、速度传感器和磁感应强度传感器；所述电流调节装置分别信号连接于无线信号传输装置和电源线；所述无线信号传输装置，用于接收来自外部的信号指令，将接收到的信号指令发送至电流调节装置；所述电流调节装置，用于根据接收到的信号指令进行轨道电流大小的调节；所述电源线，用于连接外部直流供电源，进行轨道供电；所述速度传感器信号连接于电流调节装置。

所述系统还包括遥控器；所述遥控器包括：无线信号发送模块和调节模块；所述无线信号发送模块分别信号连接于无线信号传输装置和调节模块，用于根据调节模块的调节命令将该调节命令发送至轨道，进而控制轨道电流的大小；所述调节模块，用于提供给用户发出调节命令。

采用上述技术方案，本发明的电流调节装置可以设置多个档位，相应的对应遥控器的调节模块也设置有多个档位，在调节模块发出的信号命令下，电流调节装置调节轨道线圈的电流大小，控制磁场的大小，进而控制玩具车本体的运行速度。

所述玩具车本体的外壳形状可以为长方体，其对应的轨道形状也为长方体；所述玩具车本体的外壳形状可以为圆柱体，其对应的轨道形状也为圆柱体。

所述玩具车本体的第一磁体和第二磁体异极相对设置。

采用上述技术方案，本发明的磁体的磁性强度也可以进行调节，根据需求，可以更换不同磁性强度的磁体，磁体磁性强度的不同将影响玩具车运行的速度。

一种微型磁悬浮电动玩具的运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：当轨道未连通外部电源时，将玩具车本体放置于轨道内部；

步骤2：玩具车本体的电池模块将通过第一导电金属部件和第一磁体直接相连，通过第二导电金属部件和第一磁体直接相连；第一磁体通过第一磁体固定槽和轨道直接相连，第二磁体通过第一磁体固定槽和轨道直接相连；此时，电池模块作为轨道的电源；

步骤3：由裸线线圈制成的轨道在电池模块提供电流的情况下，通过电磁感应作用，轨道内部和外部将产生磁场；

步骤4：因玩具车本体的前后两端均设置有磁体，在磁场的作用下，驱动玩具车本体的运行；

步骤5：此时，用户可以通过遥控器发送调节命令，通过调节命令控制电源模块输出的电源大小，进而控制玩具车本体的运行速度。

步骤6：当轨道连通外部电源时，将玩具车本体放置于轨道内部；

步骤7：在外部电源的作用下，由裸线线圈支撑的轨道产生磁场；

步骤8：因玩具车本体的前后两端均设置有磁体，在磁场的作用下，驱动玩具车本体的运行；

步骤9用户可以通过遥控器控制轨道电流的大小，从而控制玩具车运行的速度。

所述轨道两端还设置有LED灯，在玩具运行过程，LED等会自行发光。

所述电流调节装置调整轨道线圈电流强度大小的方法包括以下步骤：

步骤1：获取轨道线圈的匝数为：N；

步骤2：获取调节模块发送过来的信号指令中所要求的玩具车本体运行速度：；

步骤3：获取玩具车本体的质量为：M；

步骤4：获取玩具车本体运行的速度： ；

步骤5：获取轨道线圈的摩擦系数： ；和玩具车本体的质量：M；

步骤6：根据玩具车的运行速度和调节模块所需要的运行速度，以及设定的加速时间，计算出玩具车所需要的加速度；

;

步骤7：根据步骤6计算出的加速度，计算得出所需要的动力： ；

步骤8：根据实验得出玩具车本体的磁体在该轨道线圈环境下的受力和电流大小的关系，得出系数为： ;

步骤9：根据计算得出的动力F，以及磁感应强度传感器获取的磁感应强度:B,得出所需要的电流大小为：

。

步骤10：根据得出的电流大小，电流调节装置将系统内的电流调节到该电流的大小。

采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：

1、结构精巧：本发明的玩具车可以直接依靠玩具车本体内的电池模块驱动运行，无须外接电源，设计精巧，同时能够激发儿童在玩耍玩具车时探索的兴趣。

2、两种运行模式：本发明的玩具车除了能够通过玩具车本体内的电池模块驱动以外，还能通过外部电源驱动，同时在外部电源驱动时，还能调节玩具车运行的速度。

3、成本低：本发明的玩具车结构简单，制作成本也相当低廉，相比于市面上的磁悬浮玩具的制作工艺和制作成本都要求更低，普更容易普及。

附图说明

图1是本发明的一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法的玩具车本体结构示意图。

图2是本发明的一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法的轨道线圈结构示意图。

图3是本发明的一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法的系统结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明实施例1中提供了一种微型磁悬浮电动玩具及其运行方法，系统结构如图3所示，轨道线圈结构图如图2所示，玩具车本体结构如图1所示：

一种微型磁悬浮电动玩具，其特征在于，所述系统包括：玩具车本体和轨道；所述玩具车本体包括：外壳；所述外壳的底部设有第一磁体；所述第一磁体固定在外壳底部设置的第一磁体固定槽内与第一磁体固定槽的底部紧密相连；所述外壳的底部设有第二磁体；所述第二磁体固定在外壳底部设置的第二磁体固定槽内，与第二磁体固定槽的底部紧密相连；所述外壳的底部还设有电池模块；所述电池模块固定在外壳底部设置的电池模块固定槽中；所述电池模块固定槽的两端设有开孔，所述第一磁体固定槽的右端和电池模块固定槽左端开孔处水平位置设有开孔；所述第二磁体固定槽的左端和电池模块固定槽右端开孔处水平位置同样设有开孔；所述电池模块通过电池模块固定槽左端的开孔与第一导电金属部件直接相连；所述电池模块通过电池模块固定槽左端的开孔与第二导电金属部件直接相连；所述第一导电金属部件通过第一磁体固定槽右端的开孔和所述第一磁体直接相连；所述第二导电金属部件通过第二磁体固定槽右端的开孔和所述第二磁体直接相连；所述轨道为：裸线线圈；所述第一磁体固定槽和第二磁体固定槽均为金属导体；所述外壳的底部位于第一磁体固定槽和第二磁体固定槽位置均设置有开孔；所述第一磁体固定槽和第二磁体固定槽底部通过这两个开孔，均能与轨道紧密相连。

采用上述技术方案，利用电磁感应原理，轨道线圈两端通电后就产生磁场，驱动玩具车本体的运行；两个磁铁有两个作用，一个是作为电池模块的导线，另一个就是建立同极性磁场。

如权利要求1所述的微型磁悬浮电动玩具，其特征在于，所述电池模块包括：通信单元、电流控制单元和电源单元；所述通信单元用于连通遥控器和电池模块的数据通信；所述电流控制单元，用于根据遥控器的调节模块发送过来的调节命令控制电源单元输出的电流大小；所述电源单元，用于提供电源。

所述轨道还包含无线信号传输装置、电流调节装置、电源线、速度传感器和磁感应强度传感器；所述电流调节装置分别信号连接于无线信号传输装置和电源线；所述无线信号传输装置，用于接收来自外部的信号指令，将接收到的信号指令发送至电流调节装置；所述电流调节装置，用于根据接收到的信号指令进行轨道电流大小的调节；所述电源线，用于连接外部直流供电源，进行轨道供电；所述速度传感器信号连接于电流调节装置。

所述系统还包括遥控器；所述遥控器包括：无线信号发送模块和调节模块；所述无线信号发送模块分别信号连接于无线信号传输装置和调节模块，用于根据调节模块的调节命令将该调节命令发送至轨道，进而控制轨道电流的大小；所述调节模块，用于提供给用户发出调节命令。

采用上述技术方案，本发明的电流调节装置可以设置多个档位，相应的对应遥控器的调节模块也设置有多个档位，在调节模块发出的信号命令下，电流调节装置调节轨道线圈的电流大小，控制磁场的大小，进而控制玩具车本体的运行速度。

所述玩具车本体的外壳形状可以为长方体，其对应的轨道形状也为长方体；所述玩具车本体的外壳形状可以为圆柱体，其对应的轨道形状也为圆柱体。

所述玩具车本体的第一磁体和第二磁体异极相对设置。

采用上述技术方案，本发明的磁体的磁性强度也可以进行调节，根据需求，可以更换不同磁性强度的磁体，磁体磁性强度的不同将影响玩具车运行的速度。

本发明实施例2中提供了一种微型磁悬浮电动玩具的运行方法，系统结构如图3所示，轨道线圈结构图如图2所示，玩具车本体结构如图1所示：

一种微型磁悬浮电动玩具的运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：当轨道未连通外部电源时，将玩具车本体放置于轨道内部；

步骤2：玩具车本体的电池模块将通过第一导电金属部件和第一磁体直接相连，通过第二导电金属部件和第一磁体直接相连；第一磁体通过第一磁体固定槽和轨道直接相连，第二磁体通过第一磁体固定槽和轨道直接相连；此时，电池模块作为轨道的电源；

步骤3：由裸线线圈制成的轨道在电池模块提供电流的情况下，通过电磁感应作用，轨道内部和外部将产生磁场；

步骤4：因玩具车本体的前后两端均设置有磁体，在磁场的作用下，驱动玩具车本体的运行；

步骤5：此时，用户可以通过遥控器发送调节命令，通过调节命令控制电源模块输出的电源大小，进而控制玩具车本体的运行速度。

步骤6：当轨道连通外部电源时，将玩具车本体放置于轨道内部；

步骤7：在外部电源的作用下，由裸线线圈支撑的轨道产生磁场；

步骤8：因玩具车本体的前后两端均设置有磁体，在磁场的作用下，驱动玩具车本体的运行；

步骤9用户可以通过遥控器控制轨道电流的大小，从而控制玩具车运行的速度。

所述轨道两端还设置有LED灯，在玩具运行过程，LED等会自行发光。

所述电流调节装置调整轨道线圈电流强度大小的方法包括以下步骤：

步骤1：获取轨道线圈的匝数为：N；

步骤2：获取调节模块发送过来的信号指令中所要求的玩具车本体运行速度：；

步骤3：获取玩具车本体的质量为：M；

步骤4：获取玩具车本体运行的速度： ；

步骤5：获取轨道线圈的摩擦系数： ；和玩具车本体的质量：M；

步骤6：根据玩具车的运行速度和调节模块所需要的运行速度，以及设定的加速时间，计算出玩具车所需要的加速度；

;

步骤7：根据步骤6计算出的加速度，计算得出所需要的动力： ；

步骤8：根据实验得出玩具车本体的磁体在该轨道线圈环境下的受力和电流大小的关系，得出系数为： ;

步骤9：根据计算得出的动力F，以及磁感应强度传感器获取的磁感应强度:B,得出所需要的电流大小为：

。

步骤10：根据得出的电流大小，电流调节装置将系统内的电流调节到该电流的大小。

本发明实施例3中提供了一种微型磁悬浮电动玩具的运行方法，系统结构如图3所示，轨道线圈结构图如图2所示，玩具车本体结构如图1所示：

一种微型磁悬浮电动玩具，其特征在于，所述系统包括：玩具车本体和轨道；所述玩具车本体包括：外壳；所述外壳的底部设有第一磁体；所述第一磁体固定在外壳底部设置的第一磁体固定槽内与第一磁体固定槽的底部紧密相连；所述外壳的底部设有第二磁体；所述第二磁体固定在外壳底部设置的第二磁体固定槽内，与第二磁体固定槽的底部紧密相连；所述外壳的底部还设有电池模块；所述电池模块固定在外壳底部设置的电池模块固定槽中；所述电池模块固定槽的两端设有开孔，所述第一磁体固定槽的右端和电池模块固定槽左端开孔处水平位置设有开孔；所述第二磁体固定槽的左端和电池模块固定槽右端开孔处水平位置同样设有开孔；所述电池模块通过电池模块固定槽左端的开孔与第一导电金属部件直接相连；所述电池模块通过电池模块固定槽左端的开孔与第二导电金属部件直接相连；所述第一导电金属部件通过第一磁体固定槽右端的开孔和所述第一磁体直接相连；所述第二导电金属部件通过第二磁体固定槽右端的开孔和所述第二磁体直接相连；所述轨道为：裸线线圈；所述第一磁体固定槽和第二磁体固定槽均为金属导体；所述外壳的底部位于第一磁体固定槽和第二磁体固定槽位置均设置有开孔；所述第一磁体固定槽和第二磁体固定槽底部通过这两个开孔，均能与轨道紧密相连。

采用上述技术方案，利用电磁感应原理，轨道线圈两端通电后就产生磁场，驱动玩具车本体的运行；两个磁铁有两个作用，一个是作为电池模块的导线，另一个就是建立同极性磁场。

如权利要求1所述的微型磁悬浮电动玩具，其特征在于，所述电池模块包括：通信单元、电流控制单元和电源单元；所述通信单元用于连通遥控器和电池模块的数据通信；所述电流控制单元，用于根据遥控器的调节模块发送过来的调节命令控制电源单元输出的电流大小；所述电源单元，用于提供电源。

所述轨道还包含无线信号传输装置、电流调节装置、电源线、速度传感器和磁感应强度传感器；所述电流调节装置分别信号连接于无线信号传输装置和电源线；所述无线信号传输装置，用于接收来自外部的信号指令，将接收到的信号指令发送至电流调节装置；所述电流调节装置，用于根据接收到的信号指令进行轨道电流大小的调节；所述电源线，用于连接外部直流供电源，进行轨道供电；所述速度传感器信号连接于电流调节装置。

所述系统还包括遥控器；所述遥控器包括：无线信号发送模块和调节模块；所述无线信号发送模块分别信号连接于无线信号传输装置和调节模块，用于根据调节模块的调节命令将该调节命令发送至轨道，进而控制轨道电流的大小；所述调节模块，用于提供给用户发出调节命令。

采用上述技术方案，本发明的电流调节装置可以设置多个档位，相应的对应遥控器的调节模块也设置有多个档位，在调节模块发出的信号命令下，电流调节装置调节轨道线圈的电流大小，控制磁场的大小，进而控制玩具车本体的运行速度。

所述玩具车本体的外壳形状可以为长方体，其对应的轨道形状也为长方体；所述玩具车本体的外壳形状可以为圆柱体，其对应的轨道形状也为圆柱体。

所述玩具车本体的第一磁体和第二磁体异极相对设置。

采用上述技术方案，本发明的磁体的磁性强度也可以进行调节，根据需求，可以更换不同磁性强度的磁体，磁体磁性强度的不同将影响玩具车运行的速度。

一种微型磁悬浮电动玩具的运行方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：当轨道未连通外部电源时，将玩具车本体放置于轨道内部；

步骤2：玩具车本体的电池模块将通过第一导电金属部件和第一磁体直接相连，通过第二导电金属部件和第一磁体直接相连；第一磁体通过第一磁体固定槽和轨道直接相连，第二磁体通过第一磁体固定槽和轨道直接相连；此时，电池模块作为轨道的电源；

步骤3：由裸线线圈制成的轨道在电池模块提供电流的情况下，通过电磁感应作用，轨道内部和外部将产生磁场；

步骤4：因玩具车本体的前后两端均设置有磁体，在磁场的作用下，驱动玩具车本体的运行；

步骤5：此时，用户可以通过遥控器发送调节命令，通过调节命令控制电源模块输出的电源大小，进而控制玩具车本体的运行速度。

步骤6：当轨道连通外部电源时，将玩具车本体放置于轨道内部；

步骤7：在外部电源的作用下，由裸线线圈支撑的轨道产生磁场；

步骤8：因玩具车本体的前后两端均设置有磁体，在磁场的作用下，驱动玩具车本体的运行；

步骤9用户可以通过遥控器控制轨道电流的大小，从而控制玩具车运行的速度。

所述轨道两端还设置有LED灯，在玩具运行过程，LED等会自行发光。

所述电流调节装置调整轨道线圈电流强度大小的方法包括以下步骤：

步骤1：获取轨道线圈的匝数为：N；

步骤2：获取调节模块发送过来的信号指令中所要求的玩具车本体运行速度： ；

步骤3：获取玩具车本体的质量为：M；

步骤4：获取玩具车本体运行的速度： ；

步骤5：获取轨道线圈的摩擦系数： ；和玩具车本体的质量：M；

步骤6：根据玩具车的运行速度和调节模块所需要的运行速度，以及设定的加速时间，计算出玩具车所需要的加速度；

;

步骤7：根据步骤6计算出的加速度，计算得出所需要的动力： ；

步骤8：根据实验得出玩具车本体的磁体在该轨道线圈环境下的受力和电流大小的关系，得出系数为： ;

步骤9：根据计算得出的动力F，以及磁感应强度传感器获取的磁感应强度:B,得出所需要的电流大小为：

。

步骤10：根据得出的电流大小，电流调节装置将系统内的电流调节到该电流的大小。

本发明的玩具车可以直接依靠玩具车本体内的电池模块驱动运行，无须外接电源，设计精巧，同时能够激发儿童在玩耍玩具车时探索的兴趣。

本发明的玩具车除了能够通过玩具车本体内的电池模块驱动以外，还能通过外部电源驱动，同时在外部电源驱动时，还能调节玩具车运行的速度。

本发明的玩具车结构简单，制作成本也相当低廉，相比于市面上的磁悬浮玩具的制作工艺和制作成本都要求更低，普更容易普及。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。