移动式磁悬浮装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及磁悬浮装置领域，具体涉及悬浮体在空间变换位置的磁悬浮装置。
【背景技术】
[0002]现有的磁悬浮装置(例如磁悬浮台灯、磁悬浮陀螺等)一般都包括基座和悬浮体，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]但在现有的磁悬浮装置中，基座通常保持固定，悬浮体只能悬浮在某一特定位置，这使得磁悬浮装置的应用领域受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种移动式磁悬浮装置，其能实现悬浮体在悬浮状态下可变换空间位置。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种移动式磁悬浮装置，包括:
[0006]具有磁体的悬浮体；以及
[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；以及
[0009]移位机构，用于移位磁悬浮机构从而使处于悬浮状态的悬浮体发生相应位移。
[0010]在本发明的某些实施例中，移位机构包括:水平分量移位机构，用于使磁悬浮机构沿水平方向产生位移。
[0011]在本发明的某些实施例中，移位机构包括:竖直分量移位机构，用于使磁悬浮机构沿竖直方向产生位移。
[0012]在本发明的优选实施例中，其中磁悬浮基座具有第一临界防水平偏移机构，悬浮体具有第二临界防水平偏移机构，第一临界防水平偏移机构与第二临界防水平偏移机构被构造成相互配合以在悬浮体位于磁悬浮基座上时并且在磁悬浮机构上升过程中悬浮体处于悬浮临界点时防止悬浮体产生过度水平偏移而导致悬浮体无法正常悬浮。
[0013]在某些优选实施例中，其中第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上设置的接合凸起，第二临界防水平偏移机构为悬浮体的悬浮底面上设置的接合凹槽，接合凹槽用于接收接合凸起。这种情况下，其中接合凸起优选为圆锥状或截头圆锥状，接合凹槽优选具有相应的圆锥状或截头圆锥状。
[0014]在某些优选实施例中，其中第一临界防水平偏移机构为磁悬浮基座顶面上所形成的接合凹陷，第二临界防水平偏移机构则由悬浮体自身所具有的外轮廓构成，从而悬浮体能够以水平移动受限的方式接收在接合凹陷中。
[0015]在本发明的某些实施例中，其中移位机构与磁悬浮机构之间通过螺杆传动装置、齿轮传动装置或皮带传动装置进行传动。
[0016]在本发明的某些实施例中，其中移位机构为运送小车，磁悬浮机构由运送小车携载。
[0017]在本发明的某些实施例中，其中移位机构为具有设定路径的导轨装置，用于使磁悬浮机构沿其设定路径移位。
[0018]在本发明的某些实施例中，还包括控制器，用于控制移位机构。
[0019]根据本发明的第二方面，提供了一种磁悬浮装置，包括:
[0020]具有永磁体的悬浮体；和
[0021]磁悬浮机构，用于将悬浮体悬浮于其上方预定位置，其包含:
[0022]中心永磁体；以及
[0023]环形永磁体，围绕中心永磁体设置并与中心永磁体隔开，
[0024]其中当悬浮体正常悬浮在磁悬浮机构上方时，悬浮体的永磁体的下表面磁性与中心永磁体的上表面磁性相同并且与环形永磁体的上表面磁性相反。
[0025]在本发明中，中心永磁体可以对悬浮体产生向上的强磁斥力以平衡悬浮体的重力，并且在环形永磁体的进一步作用下，悬浮体不会在垂直平面内翻转，这样可以将悬浮体悬浮在理想预定高度。
[0026]在本发明的一个实施例中，环形永磁体为均匀外圆环形永磁体，并且中心永磁体为与外圆环形永磁体同心设置的均匀内圆柱形永磁体。
[0027]在本发明的一个实施例中，环形永磁体为均匀外圆环形永磁体，并且中心永磁体为与外圆环形永磁体同心设置的均匀内圆环形(空心)永磁体。这种情况下，控制系统的磁性传感器可以设置在空心圆柱(内圆环线永磁体)内部以节省空间。
[0028]在本发明的某些实施例中，还包括设置在磁悬浮机构内的水平电磁控制系统，用于实时控制悬浮体相对于磁悬浮机构沿水平方向的偏移。水平电磁控制系统包括至少两组电磁铁、与所述至少两组电磁铁相对应的至少两个磁性传感器、以及控制电路，用以分别控制悬浮体在水平方向上偏离所述预定位置的至少两个自由度。当悬浮体在所述预定位置的水平方向产生位移时，所述至少两个磁性传感器分别产生相应的控制信号，用来分别控制各组电磁铁的励磁电流，从而通过所述电磁铁所产生的可控磁力使所述悬浮体返回到所述预定位置。
[0029]本领域技术人员应当理解，根据本发明第一方面和第二方面的磁悬浮装置可以互相引入彼此的特征或特征组合，除非明显不适用。
[0030]本发明的磁悬浮装置实现了悬浮体在悬浮状态下可变换空间位置，从而大大扩展了磁悬浮装置的应用领域。
【附图说明】
[0031]图1为根据本发明的移动式磁悬浮装置一个实施例的示意图；
[0032]图2为根据本发明的移动式磁悬浮装置另一个实施例的示意图；
[0033]图3为包含有竖直分量移位机构的移动式磁悬浮装置的示意图；
[0034]图4为图3示出的移动式磁悬浮装置的悬浮过程示意图；
[0035]图5为根据本发明的磁悬浮装置中的悬浮体和磁悬浮机构的一个实施例的正视示意图；
[0036]图6为图5中示出的磁悬浮机构的俯视示意图；
[0037]图7为根据本发明的磁悬浮装置中的悬浮体和磁悬浮机构的另一个实施例的正视不意图；以及
[0038]图8为图7中示出的磁悬浮机构的俯视示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，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发明，并不用来做出任何限制。
[0040]参见图1，根据本发明的移动式磁悬浮装置主要包括悬浮体I和磁悬浮基座3。悬浮体I初始位于磁悬浮基座3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3具有磁悬浮机构4和移位机构。磁悬浮机构4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4上方的预定距离(位置)处。移位机构用于移位磁悬浮机构4从而使处于悬浮状态的悬浮体I发生相应位移。在磁悬浮机构4内通常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4沿水平方向的偏移。
[0041]当悬浮体I处于稳定悬浮状态后，移位机构用来驱动磁悬浮机构4产生位移，悬浮体I会随着磁悬浮机构4的移动而同步移动。移位机构可以包括水平分量移位机构和/或竖直分量移位机构。水平分量移位机构用于使磁悬浮机构4在水平分量(水平面)上产生位移。竖直分量移位机构用于使磁悬浮机构4在竖直分量(竖直平面)上产生位移。
[0042]在图1示出的实施例中，水平分量移位机构包括水平直线移位机构20，竖直分量移位机构包括竖直直线移位机构10。其中竖直直线移位机构10包括升降杆(管)11、竖直导轨15和竖直驱动机构。升降杆11的上端通过托盘或托架支撑磁悬浮机构4，竖直驱动机构能够驱动升降杆11沿竖直导轨15上下运动。水平直线移位机构20与竖直直线移位机构10连接，水平直线移位机构20包括水平导轨25和水平驱动机构，水平驱动机构能够驱动竖直直线移位机构10整体沿水平导轨25左右移动，从而带动磁悬浮机构4左右移动，并最终带动悬浮体I同步左右移动。在其它实施例中，也可以采用水平直线移位机构20直接与磁悬浮机构4连接，直接驱动磁悬浮机构4做左右移动；竖直直线移位机构10与水平直线移位机构10连接，在上下移动过程中，竖直直线移位机构10带动水平直线移位机构20整体上下移动，从而带动磁悬浮机构4上下移动，最终带动悬浮体I同步上下移动。上述的竖直驱动机构和水平驱动机构分别都包括电机和传动机构，传动机构可以采用螺杆传动、齿轮传动或皮带传动等方式。
[0043]图2示出了本发明的另一实施例，在图1示出实施例的基础上，水平分量移位机构还包括水平旋转移位机构30，其与水平导轨25连接，能够驱动水平导轨25在水平面内产生旋转运动，从而带动磁悬浮机构4在水平面内产生旋转运动，并最终带动悬浮体I在水平面内同步旋转运动。在其它实施例中，上述水平直线移位机构20、竖直直线移位机构10以及水平旋转移位机构30可以进行任意组合或只采用其中一种移位机构。
[0044]上述实施例中只是列举了驱动磁悬浮机构4移动的几种移位机构，在本发明的精神指引下，本领域技术人员可以根据具体应用场合来设计磁悬浮机构4的运动轨迹(例如斜坡运动、环形运动)，并采用相应类型的移位机构来驱动磁悬浮机构4按照预定的运动轨迹进行运动，最终带动悬浮体I同步运动。由移位机构的各种变形所构成的移动式磁悬浮装置都应属于本发明的保护范围内。例如在本发明的某些实施例中，其中移位机构可以为运送小车，磁悬浮机构4由运送小车携载，通过控制运送小车的运动来带动悬浮体I的同步运动。在本发明的某些实施例中，移位机构也可以为具有设定路径的导轨装置(例如传送带)，用于使磁悬浮机构4沿其设定路径移位。在某些场合下，操作者也可以直接采用手动来随意驱动磁悬浮机构4进行运动。
[0045]在现有的磁悬浮装置中，初始状态下需要手工找准悬浮体的悬浮位置，才能实现悬浮体稳定悬浮，这给操作者带来很不适的体验。在本发明中，可以将竖直分量移位机构兼做悬浮体I的自动悬浮机构，其具体实现过程如下文所进一步描述。
[0046]在图3不出的实施例中，竖直分量移位机构包括电机16、螺杆13、升降管11和竖直导轨15。螺杆13与电机16的输出轴17固定连接。升降管11的上端通过托盘或托架12支撑磁悬浮机构4。升降管11的内壁通过内螺纹14与螺杆13连接，升降管11的外壁与竖直导轨15滑动连接。升降管11相对于竖直导轨15能够上下滑动但不能转动，例如在导轨15上设置有竖直定位槽，升降管11外壁上设置有定位销，定位销在定位槽内只能竖向运动但不能转动。当电机16工作时，螺杆13驱动升降管11沿竖直导轨15做升降运动从而带