专利名称：一种磁悬浮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁悬浮装置，具体涉及一种聚磁型的磁悬浮装置。
背景技术：
所谓磁悬浮，就是一个带磁性的物体悬浮在另一个带磁性的物体上，利用可以改变磁场强弱以及方向的电磁铁来控制悬浮物体的运动。磁悬浮装置一般包括基座和悬浮体，基座内设置有电磁铁，悬浮体内设置有永磁铁，电磁体对悬浮体产生排斥力来平衡悬浮体的重力，从而使悬浮体悬浮在半空。市场上已经有按照上述磁悬浮装置的模式制作成的磁悬浮玩具，如磁悬浮陀螺、 磁悬浮地球仪等，这些磁悬浮玩具很受欢迎，但本发明的发明人发现现有技术中的磁悬浮装置存在如下问题(1)产品只能在产品基座水平放置时悬浮体才能做悬浮动作，且对基座的水平程度要求很高，很难对产品进行全方位的推广。( 操作不便，现有的磁悬浮产品在放置悬浮体的时候很难找到正确的预定位置。( 性能不稳定，现有的设计中这两个带磁性的物体无法自身弥补其生产过程中产生一些问题，比如磁场不均或是某一个小面积缺磁，这两个带磁性的物体在整个装置中是关键部件，其本身的缺陷就会给装置带来不稳定因素。(4)另外这个控制悬浮体运动的电磁铁，如果使用传统的方法制作出来的电磁铁其能产生的磁场是有限的，这样导致的结果会是这个电磁铁对于某些磁性较弱的悬浮体就不产生作用力，或是作用力很小，所以很所产品在工作的时候悬浮体很容易被一些很轻微的外力所击落。
发明内容
本发明实施例提供一种磁悬浮装置，所述磁悬浮装置中的悬浮体当基座处于各种方向时，都能平稳的悬浮于所述基座的前方。本发明提供的技术方案如下一种磁悬浮装置，包括基座和悬浮体，所述基座包括第一导磁体，永磁磁环，所述永磁磁环吸附在所述第一导磁体上，所述悬浮体包括第二导磁体和永磁铁，所述永磁铁吸附在所述第二导磁体上，所述永磁磁环的中心磁极和所述永磁铁的相对面磁极相同。优选地，所述基座还包括电磁铁和聚磁片，所述聚磁片安装在所述电磁铁上背向所述悬浮体的一侧，所述聚磁片的数量与所述电磁铁的数量相同。优选地，所述基座还包括线路板，霍尔传感器支架和用于感应所述悬浮体位置变化的霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在所述霍尔传感器支架上，所述霍尔传感器支架安装在所述线路板上。优选地，所述电磁铁有四个，所述四个电磁铁以十字状内置于永磁磁环内，水平轴上的两个电磁铁串联，竖直轴上的两个电磁铁串联。优选地，所述霍尔传感器支架沿水平轴和竖直轴方向设置，所述霍尔传感器有三个，分别为第一霍尔传感器，第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器安装在霍尔传感器支架正上面，所述第二霍尔传感器安装在霍尔传感器支架水平轴方向，所述第三霍尔传感器安装在霍尔传感器支架竖直轴方向。优选地，所述线路板安装在所述第一导磁体上，所述线路板上设置有放大电路，比较电路和电磁铁驱动电路，所述霍尔传感器将收集到的悬浮体的位置变化信号传递给所述放大电路进行信号放大，所述放大后的信号通过所述比较电路进行比较，由所述比较电路的比较结果确定是否触发所述电磁铁驱动电路，以使所述电磁铁驱动电路控制所述电磁铁的磁场方向。优选地，当所述悬浮体位置发生变化时，所述霍尔传感器产生微小的变化电压信号，所述霍尔传感器将所述微小的变化电压信号传递给所述信号放大电路进行放大成为放大电压信号。优选地，所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，所述放大电压信号信号输入到所述第一比较器和所述第二比较器，所述放大电压信号与所述第一比较器的第一比较电压比较后，输出第一比较结果，所述放大电压信号与所述第二比较器的第二比较电压比较后，输出第二比较结果，当所述第一比较结果和所述第二比较结果相同时，不触发所述电磁铁驱动电路，当所述第一比较结果和所述第二比较结果不相同时，触发所述电磁铁驱动电路。优选地，当所述第一比较结果和所述第二比较结果不相同时，分别触发所述电磁铁驱动电路中的对应电路，在所述电磁铁驱动电路中产生由驱动电流，所述驱动电流流入所述电磁铁，使所述电磁铁产生磁场，使所述电磁铁控制所述悬浮体。本发明实施例提供的磁悬浮装置，包括基座和悬浮体，所述基座包括第一导磁体， 永磁磁环，所述永磁磁环吸附在所述第一导磁体上，所述悬浮体包括第二导磁体和永磁铁， 所述永磁铁吸附在所述第二导磁体上，所述永磁磁环的中心磁极和所述永磁铁的相对面磁极相同。与现有技术相比，本发明实施例提供的磁悬浮装置，当基座处于各种方向时，所述悬浮体都能平稳的悬浮在所述基座的前方。
图1是本发明实施例中基座水平放置时磁悬浮装置的侧视图2是本发明实施例中基座悬挂放置时磁悬浮装置的侧视图3是本发明实施例中基座竖直放置时磁悬浮装置的侧视图4是本发明实施例中基座的俯视图5是没贴聚磁片的磁力线分部示意图6是贴了聚磁片的磁力线分部示意图7是本发明实施例中磁悬浮装置的俯视图8是本发明实施例中磁悬浮装置的电路模块图9是本发明实施例中磁悬浮装置的电路图10是本发明实施例中一悬浮体移动实施例示意图11是本发明实施例中另一悬浮体移动实施例示意图。
具体实施例方式
本发明实施例提供一种磁悬浮装置，所述磁悬浮装置中的悬浮体当基座处于各种方向时，都能悬浮于所述基座的前方。以下进行详细说明。参阅图1 3，本发明实施例中的磁悬浮装置包括基座10、悬浮体20和电源30， 基座10包括第一导磁体101，永磁磁环102，永磁磁环102吸附在第一导磁体101上，第一导磁体101可使永磁磁环102的磁场均勻分布，悬浮体20包括第二导磁体201和永磁铁 202，永磁铁202吸附在第二导磁体201上，第二导磁体201可使永磁铁202的磁场均勻分布，永磁磁环102的中心磁极和永磁铁202的相对面磁极相同，当永磁磁环102的中心是N 极，外沿是S极时，永磁铁202的相对于永磁磁环102这一面的磁极就是N极，吸附在第二导磁体201那一面的磁极就是S极，根据磁场同名相斥异名相吸的原理，永磁磁环102的中心磁场排斥永磁铁202，使悬浮体20与基座保持一定的距离，产生悬空的效果，如图2所示， 当基座倒放时，永磁磁环102的两端磁场与永磁铁202靠近永磁磁环102这一侧的磁场相吸引，使悬浮体不会坠落，如图3所示，当基座竖直放置时，永磁磁环102的两端磁场与永磁铁202靠近永磁磁环102这一侧的磁场相吸引，使悬浮体悬浮在空中。本发明实施例提供的磁悬浮装置，与现有技术中基座只能水平放置相比，基座可以任意方向放置，所述磁悬浮装置中的悬浮体当基座处于各种方向时，都能悬浮于所述基座的前方，提高了磁悬浮装置的使用灵活性。参阅图4，在上述实施例的基础上，本发明提供的磁悬浮装置中的基座10还包括电磁铁103和聚磁片(图中未画出)，聚磁片安装在所述电磁铁103上背向悬浮体20的一侧，聚磁片的数量与所述电磁铁103的数量相同，每个电磁铁103上都贴有一个聚磁片，聚磁片可以改变电磁铁的磁场分部，参阅图5和图6，图5是没贴聚磁片时电磁铁通电后的磁场分部示意图，图6是贴了聚磁片后电磁铁103通电后的磁场分部示意图，明显看出电磁铁103贴了聚磁片可以使磁场汇聚到一个方向上。如图4中所示，基座10中还包括线路板 (图中未画出)，霍尔传感器支架107和用于感应所述悬浮体位置变化的霍尔传感器108，霍尔传感器支架107是不会被磁化的，霍尔传感器108能够感应到悬浮体的移动，当悬浮体的位置有偏移时，霍尔传感器108就会因磁场的变化产生微小的变化电压，霍尔传感器108安装在霍尔传感器支架107上，霍尔传感器支架107安装在线路板上，当霍尔传感器产生微小的变化电压后，线路板上的电路就会根据该微小的变化电压启动驱动电路，驱动电路中的电流流过电磁铁103，使电磁铁产生反方向的电磁场，使悬浮体回到原来的位置。以图4为例，详细说明因悬浮体20移动后，基座中电磁铁103及线路板中电路的工作过程电磁铁103有四个，四个电磁铁103以十字状内置于永磁磁环102内，水平轴上的两个电磁铁串联，竖直轴上的两个电磁铁串联。串联方式为任意两个相同的抽头端相连，另外两个抽头端连接驱动部分。线圈放置于磁环环内时相同抽头的两端要在同一方向。霍尔传感器支架107沿水平轴和竖直轴方向设置，霍尔传感器108有三个，分别为第一霍尔传感器，第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，第一霍尔传感器安装在霍尔传感器支架正上面，当悬浮体20悬浮在基座10上面后，第一霍尔传感器就会感觉到，第一霍尔传感器感觉到基座上方有悬浮体存在后，启动第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，第二霍尔传感器安装在霍尔传感器支架水平轴方向，当悬浮体左右移动时，第二传感器就会感觉到，第三霍尔传感器安装在霍尔传感器支架竖直轴方向，当悬浮体前后移动时，第三传感器就会感觉到，具体移动方向可参阅图7，第二传感器和第三传感器产生微小的变化电压后，都会将该微小的变化电压传送给线路板中的电路，使线路板中的电路来控制悬浮体回到原来位置。从霍尔传感器收集悬浮体位置变化信号到线路板中的电路控制悬浮体回到原来位置的具体过程参阅图8和图9进行说明线路板安装在第一导磁体101上，所述线路板上设置有放大电路，比较电路和电磁铁驱动电路，霍尔传感器将收集到的悬浮体的位置变化信号传递给放大电路进行信号放大，放大后的信号通过比较电路进行比较，由比较电路的比较结果确定是否触发所述电磁铁驱动电路，以使所述电磁铁驱动电路控制所述悬浮体的位置。具体的，悬浮体20位置发生变化时，霍尔传感器产生微小的变化电压，霍尔传感器将微小的变化电压传递给信号放大电路进行放大成为放大电压信号。比较电路包括第一比较器和第二比较器，放大电压信号输入到第一比较器和第二比较器，放大电压信号与第一比较器的第一比较电压比较后，输出第一比较结果，放大电压信号与第二比较器的第二比较电压比较后，输出第二比较结果，当第一比较结果和第二比较结果相同时，说明悬浮体没有移动，不触发所述电磁铁驱动电路。当第一比较结果和第二比较结果不相同时，说明悬浮体发生了移动，如图9中所示，当比较器A的比较结果高于比较器B的比较结果时，分别触发电磁铁驱动电路中的对应电路，在电磁铁驱动电路中产生由A到B方向驱动电流，驱动电流流入所述电磁铁，电磁铁中的电流也是由A到B，电磁铁就会产生一个由N到S的磁场。 相反，比较器A的比较结果低于比较器B的比较结果时，在电磁铁驱动电路中产生由B到A 方向驱动电流，电磁铁就会产生一个由S到N的磁场，使所述电磁铁控制所述悬浮体。参阅图10，当悬浮体往左边动时，第二霍尔传感器会得到一个悬浮体左移的微弱信号，此信号经过运算放大器放大后送到由运算放大器组成的比较电路部分进行比较，比较后将结果输出给由功率管组成的电磁铁驱动电路。驱动电路会将相应的工作电压及电流输入到聚磁型电磁铁中，这时电磁铁会产生一个如果图10所示的左边电磁铁与悬浮体下端相同磁极，右边电磁铁与悬浮下端先反的磁极。通过磁铁同名相排斥异名想吸引的原理将悬浮体往与其移动的方向推动，这样可以保持悬浮体不会往左移动。同理，参阅图11，当悬浮体往右边移动时，霍尔传感器会得到一个悬浮体右移的的微弱信号，此信号经过运算放大器放大后送到由运算放大器组成的比较电路进行比较，比较后将结果输出给由功率管组成的电磁铁驱动电路。电磁铁驱动电路会将相应的工作电压及电流输入到聚磁型电磁铁中，这时电磁铁会产生一个如图11所示的右边电磁铁与悬浮体下端相同磁极，左边电磁铁与悬浮下端先反的磁极。通过磁铁同名相排斥异名想吸引的原理将悬浮体往与其移动的方向推动，这样可以保持悬浮体不会往右移动。本发明实施例中，通过在电磁铁上贴上聚磁片，可使悬浮体在基座上方平稳旋转， 不会发生前后左右的偏移，提高了磁悬浮装置的稳定性。以上对本发明实施例所提供的磁悬浮装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种磁悬浮装置，其特征在于，包括基座和悬浮体，所述基座包括第一导磁体，永磁磁环，所述永磁磁环吸附在所述第一导磁体上，所述悬浮体包括第二导磁体和永磁铁，所述永磁铁吸附在所述第二导磁体上，所述永磁磁环的中心磁极和所述永磁铁的相对面磁极相同。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述基座还包括电磁铁和聚磁片， 所述聚磁片安装在所述电磁铁上背向所述悬浮体的一侧，所述聚磁片的数量与所述电磁铁的数量相同。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述基座还包括线路板，霍尔传感器支架和用于感应所述悬浮体位置变化的霍尔传感器，所述霍尔传感器安装在所述霍尔传感器支架上，所述霍尔传感器支架安装在所述线路板上。
4.根据权利要求3所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述电磁铁有四个，所述四个电磁铁以十字状内置于永磁磁环内，水平轴上的两个电磁铁串联，竖直轴上的两个电磁铁串联。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述霍尔传感器支架沿水平轴和竖直轴方向设置，所述霍尔传感器有三个，分别为第一霍尔传感器，第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器安装在霍尔传感器支架正上面，所述第二霍尔传感器安装在霍尔传感器支架水平轴方向，所述第三霍尔传感器安装在霍尔传感器支架竖直轴方向。
6.根据权利要求3 5任意一项所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述线路板安装在所述第一导磁体上，所述线路板上设置有放大电路，比较电路和电磁铁驱动电路，所述霍尔传感器将收集到的悬浮体的位置变化信号传递给所述放大电路进行信号放大，所述放大后的信号通过所述比较电路进行比较，由所述比较电路的比较结果确定是否触发所述电磁铁驱动电路，以使所述电磁铁驱动电路控制所述电磁铁的磁场方向。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮装置，其特征在于，当所述悬浮体位置发生变化时，所述霍尔传感器产生微小的变化电压信号，所述霍尔传感器将所述微小的变化电压信号传递给所述信号放大电路进行放大成为放大电压信号。
8.根据权利要求7所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，所述放大电压信号输入到所述第一比较器和所述第二比较器，所述放大电压信号与所述第一比较器的第一比较电压比较后，输出第一比较结果，所述放大电压信号与所述第二比较器的第二比较电号比较后，输出第二比较结果，当所述第一比较结果和所述第二比较结果相同时，不触发所述电磁铁驱动电路，当所述第一比较结果和所述第二比较结果不相同时，触发所述电磁铁驱动电路。
9.根据权利要求8所述的磁悬浮装置，其特征在于，当所述第一比较结果和所述第二比较结果不相同时，分别触发所述电磁铁驱动电路中的对应电路，在所述电磁铁驱动电路中产生由驱动电流，所述驱动电流流入所述电磁铁，使所述电磁铁产生磁场，使所述电磁铁控制所述悬浮体。
全文摘要
本发明公开了一种磁悬浮装置，包括基座和悬浮体，所述基座包括第一导磁体，永磁磁环，所述永磁磁环吸附在所述第一导磁体上，所述悬浮体包括第二导磁体和永磁铁，所述永磁铁吸附在所述第二导磁体上，所述永磁磁环的中心磁极和所述永磁铁的相对面磁极相同。本发明实施例提供的磁悬浮装置，当基座处于各种方向时，所述悬浮体都能平稳的悬浮在所述基座的前方。
文档编号H02N15/00GK102315804SQ20111029979
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者沈欠辉 申请人:沈欠辉, 隆兴