一种结构紧凑型自浮式磁悬浮装置的制造方法
【专利摘要】一种结构紧凑型自浮式磁悬浮装置，包括具有磁体的悬浮体和磁悬浮基座，所述磁悬浮基座包含：磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；升降机构，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度；驱动机构，与升降机构沿水平方向并排布置；传动机构，用来将驱动机构的旋转运动转换成升降机构的直线运动；以及支撑结构，用来固定支撑升降机构、驱动机构和传动机构。根据本实用新型的磁悬浮装置，能实现悬浮体的自动悬浮，并具有结构紧凑、体积小巧的优点。
【专利说明】
一种结构紧凑型自浮式磁悬浮装置
技术领域
[0001]本实用新型总体涉及磁悬浮装置领域，具体涉及悬浮体能够自动悬浮的磁悬浮装置。
【背景技术】
[0002]现有的磁悬浮装置(例如磁悬浮台灯、音箱或地球仪等)一般都包括磁悬浮基座和悬浮体。基座和悬浮体都包含有磁体，基座内的磁体通过磁性作用(例如磁斥力)能够将悬浮体悬浮在其上方预定距离处，产生漂浮的奇幻视觉效果，从而深受人们的喜爱。
[0003]中国专利CN102570927A和CN204687868U都公开了带有自动升降机构的自浮式磁悬浮装置，从而简化了用户的操作。但这些磁悬浮装置存在着升降机构结构复杂、体积较大等不足之处。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种自浮式磁悬浮装置，其具有结构紧凑、体积小巧的优点。
[0005]根据本发明的结构紧凑型自浮式磁悬浮装置，包括:
[0006]具有磁体的悬浮体;和
[0007]磁悬浮基座，包含:
[0008]磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处；
[0009]升降机构，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度；
[0010]驱动机构，与升降机构沿水平方向并排布置；
[0011 ]传动机构，用来将驱动机构的旋转运动转换成升降机构的直线运动；以及
[0012]支撑结构，用来固定支撑升降机构、驱动机构和传动机构。
[0013]在一具体实施例中，其中升降机构包括:
[0014]竖直布置的升降螺杆，磁悬浮机构被支撑在其上端；
[0015]竖直布置的升降导筒，升降螺杆沿升降导筒内壁上下运动。
[0016]具体情况下，其中驱动机构为固定在支撑结构上静止不动的电机。
[0017]优选情况下，其中传动机构包括:
[0018]主动齿轮，与电机的输出轴连接；
[0019]从动齿轮，与主动齿轮连接；
[0020]运动转换件，具有内螺纹孔，内螺纹孔与升降螺杆连接，从动齿轮设置在运动转换件上。
[0021]更具体情况下，其中支撑结构具有定位槽，运动转换件在定位槽中可转动但不能上下移动。优选情况下，其中运动转换件底部设置有转动珠。
[0022]在一优选实施例中，其中电机具有偏向于升降机构的偏心输出轴。
[0023]在又一优选实施例中，其中升降螺杆与升降导筒之间设置有防转结构。
[0024]优选情况下，其中支撑结构设置在升降导筒的上端。
[0025]在又一具体实施例中，其中磁悬浮基座具有封闭壳体。
[0026]根据本实用新型的自浮式磁悬浮装置无需手动操作悬浮体，就能实现悬浮体的自动稳定悬浮，采用驱动机构与升降机构水平布置方式可充分利用空间，降低磁悬浮底座的高度，使得自浮式磁悬浮装置结构小巧。
【附图说明】
[0027]图1为根据本实用新型的磁悬浮装置一个实施例的示意图；
[0028]图2为图1示出的自浮式磁悬浮装置悬浮过程示意图；
[0029]其中:图2(a)为初始状态，图2(b)为临界状态，图2(c)为悬浮状态。
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步说明，本领域技术人员应该理解，实施例和附图只是为了更好地理解本实用新型，并不用来做出任何限制。
[0031]参见图1，根据本实用新型的自浮式磁悬浮装置大体包括悬浮体I和磁悬浮基座。悬浮体I初始位于磁悬浮基座上并将悬浮或漂浮于其上方。悬浮体I中含有磁体2，磁体2优选为永磁体。磁体2的形状可以根据悬浮体I的需要进行设置，例如可以为圆柱形、阶梯型、截头圆锥形等。磁体2可以为一整块磁铁，也可以由多块磁铁拼接而成。磁悬浮基座具有磁悬浮机构5，磁悬浮机构5设置有磁体或磁体组，其能对悬浮体I中的磁体产生磁斥力从而将悬浮体I悬浮到磁悬浮机构5上方的预定距离(位置)处。在磁悬浮机构5内还设置有水平电磁控制系统，用于实时控制悬浮体I相对于磁悬浮机构5沿水平方向的偏移。磁悬浮机构5的具体结构以及与悬浮体I之间的工作原理已为本领域技术人员所公知，例如可以参见中国专利CN204687868U，在此以参见方式弓I入其全部内容。
[0032]在附图中示出的实施例中，磁悬浮基座包括封闭壳体16。在封闭壳体16内设置有磁悬浮机构5、升降机构、驱动机构、传动机构和支撑结构14。这样只有悬浮体I位于磁悬浮基座的封闭壳体16之外。这样，在自浮式磁悬浮装置工作过程中，人们只看到了悬浮体I自动升起或落下，从而获得奇幻的视觉体验。
[0033]升降机构包括竖直布置的升降螺杆6和升降导筒8，升降螺杆6为实心结构或中空结构。磁悬浮机构5被支撑在升降螺杆6的上端，升降螺杆6可沿升降导筒8的内壁上下运动。升降螺杆6与升降导筒8之间设置有防转结构7，例如在升降导筒8的内壁上设置竖直导槽，在升降螺杆6的下部设置定位销，定位销在竖直导槽内上下运动。使得升降螺杆6在升降导筒8内不会旋转，只能做上下直线运动。
[0034]驱动机构为固定在支撑结构14上的电机13，电机13与升降机构沿水平方向并排布置。这种布置方式相比于电机设置在升降机构下方的方式(例如中国专利CN204687868U)可显著降低磁悬浮基座的高度，提高磁悬浮装置的整体观赏性。另外，电机13设置有偏向(临近)于升降机构的偏心输出轴15，从而可以节省空间、减小传动部件尺寸，并能提高传动机构的传动稳定性。此外，电机13在支撑结构14上保持固定不动，不随升降机构运动，从而进一步简化结构，还可以更加精确地控制升降运动以及降低能耗等。
[0035]传动机构包括主动齿轮12、从动齿轮11以及运动转换件10，用来将驱动机构的旋转运动转换成升降螺杆6的直线运动。其中主动齿轮12与电机13的输出轴15连接，从动齿轮11安装在运动转换件10上。在某些实施例中，从动齿轮11也可以与运动转换件10为一体结构。运动转换件10具有内螺纹孔，内螺纹孔与升降螺杆6连接。
[0036]支撑结构14设置在升降导筒8的上端，支撑结构14可以是与封闭壳体16内壁连接的支撑架。支撑结构14具有定位槽17，运动转换件1设置在定位槽17中，定位槽17对运动转换件10在竖直方向上进行卡位，运动转换件10在定位槽17内可转动但不能上下移动。运动转换件10底部设置有转动珠9，通过转动珠9将运动转换件10支撑在定位槽17中。当传动机构工作时，运动转换件10在定位槽17中旋转运动，转动珠9与定位槽17底部为滚动摩擦，从而降低摩擦阻力。
[0037]磁悬浮基座与悬浮体I分别设置有可相互配合(或接合)的临界防水平偏移机构，以在悬浮体I位于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构5上升过程中悬浮体I处于悬浮临界点时防止悬浮体I产生过度水平偏移而导致悬浮体I无法正常悬浮在磁悬浮基座上方。在图1示出的实施例中，临界防水平偏移机构包括设置在封闭壳体16上表面的接合凸起4和设置在悬浮体I下表面的接合凹槽3。在其它实施例中，也可以通过在悬浮体I下表面设置接合凸起、在封闭壳体16上表面设置接合凹槽来形成临界防水平偏移机构。在图1示出的临界防水平偏移机构中，接合凸起4优选具有圆锥形的外形，圆锥的直径可以为3-10mm，高度为3-5mm;与其配合的接合凹槽3具有相应尺寸的圆锥形配合面。接合凸起4与接合凹槽3之间光滑接触。
[0038]在本实用新型的另一个实施例中，虽然没有进行图示，但是临界防水平偏移机构也可以采用下述结构:磁悬浮基座3顶面上形成(或具有)接合凹陷，其对应于悬浮体I自身所具有的外轮廓，从而悬浮体I能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。例如，磁悬浮基座顶面具有圆柱状凹陷或凹槽，悬浮体I则为相应的半径稍小的圆柱状。
[0039]根据本实用新型的自浮式磁悬浮装置的具体工作过程如下文所述。
[0040]图2为本实用新型的自浮式磁悬浮装置的自动悬浮过程示意图，其中图2(a)为初始状态，磁悬浮机构5处于低位，悬浮体I通过上述临界防水平偏移机构的配合而处于封闭壳体16上的初始位置。此时，磁悬浮机构5与悬浮体I之间的磁斥力小于悬浮体I的重力，磁悬浮机构5内的水平电磁控制系统不工作。开启电机13，电机输出轴15旋转，主动齿轮12带动从动齿轮11旋转，从动齿轮11带动运动转换件10围绕升降螺杆6旋转，由于运动转换件10在原位保持转动从而通过内螺纹带动升降螺杆6向上运动，升降螺杆6带动磁悬浮机构5向上运动，磁悬浮机构5与悬浮体I之间的磁斥力逐渐增加。图2(b)为临界状态，也即磁斥力开始等于悬浮体I的重力时，悬浮体I与封闭壳体16之间的摩擦力为零。此时，虽然水平电磁控制系统可以启动工作，但由于悬浮系统自身的不对称性误差所造成的水平分力的影响，仍然会使悬浮体I迅速偏离中心点而难以控制。临界防水平偏移机构的主要作用就是辅助平衡悬浮体I的自动悬浮，防止其自动悬浮过程中在临界状态时发生过度水平偏移。随着悬浮体I的向上浮起，临界防水平偏移机构彼此脱离接合，水平电磁控制系统开始正常工作。图2(c)为悬浮状态，此时，磁悬浮机构5处于高位，悬浮体I处于磁悬浮机构5上方预定距离处的悬浮位置，电机13停止工作。此时，磁斥力等于悬浮体I的重力，水平电磁控制系统正常工作，悬浮体I不会发生水平方向上相对于磁悬浮机构5的过度偏移，悬浮体I处于稳定悬浮状
??τ O
[0041]通过上述升降螺杆6的上升运动，从而实现了悬浮体I从初始位置自动悬浮到悬浮位置。并且在临界防水平偏移机构的帮助下，能够有效克服悬浮临界状态时悬浮体I沿水平方向可能产生的过度偏移。与上述过程相反，当电机13反转时，带动升降螺杆6向下运动，磁悬浮机构5从高位往低位运动，从而使悬浮体I的悬浮高度相应降低。因此，本实用新型还可以非常方便地调节悬浮体I相对于磁悬浮基座(或磁悬浮机构5)的悬浮高度。
[0042]在本实用新型的某些实施例中，自浮式磁悬浮装置还可以包括行程限位机构，分别对升降螺杆6的上下运动进行限位。行程限位机构可以是设置在磁悬浮基座上的相应限位挡块，限位挡块可以设置有触点开关，触点开关与控制器连接，当升降螺杆6与限位挡块抵接时，触点开关能够发送电信号给控制器，控制器自动停止电机的运行。
[0043]在本实用新型的磁悬浮装置中，悬浮体I可以制成各种日用品、装饰品或玩具等，例如可以是灯具、音箱、地球仪、陀螺、相框、茶具等等。
【主权项】
1.一种结构紧凑型自浮式磁悬浮装置，其特征在于，包括: 具有磁体的悬浮体;和 磁悬浮基座，包含: 磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定距离处； 升降机构，用于升降磁悬浮机构从而相应调节悬浮体的悬浮高度； 驱动机构，与升降机构沿水平方向并排布置； 传动机构，用来将驱动机构的旋转运动转换成升降机构的直线运动；以及 支撑结构，用来固定支撑升降机构、驱动机构和传动机构。2.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中升降机构包括: 竖直布置的升降螺杆，磁悬浮机构被支撑在其上端； 竖直布置的升降导筒，升降螺杆沿升降导筒内壁上下运动。3.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中驱动机构为固定在支撑结构上静止不动的电机。4.根据权利要求3所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中传动机构包括: 主动齿轮，与电机的输出轴连接； 从动齿轮，与主动齿轮连接； 运动转换件，具有内螺纹孔，内螺纹孔与升降螺杆连接，从动齿轮设置在运动转换件上。5.根据权利要求4所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中支撑结构具有定位槽，运动转换件在定位槽中可转动但不能上下移动。6.根据权利要求5所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中运动转换件底部设置有转动珠。7.根据权利要求3所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中电机具有偏向于升降机构的偏心输出轴。8.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中升降螺杆与升降导筒之间设置有防转结构。9.根据权利要求2所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中支撑结构设置在升降导筒的上端。10.根据权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，其中磁悬浮基座具有封闭壳体。
【文档编号】H02N15/00GK205666775SQ201620490362
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】王云川, 李才力, 李良清, 王晓冰
【申请人】肇庆市衡艺实业有限公司