[實(shí)用新型]自勵(lì)式電磁驅(qū)動陀螺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420286323.7
• 申請日: 2014-06-02
• 公開（公告）號: CN203899131U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓偉;周立麗
• 申請（專利權(quán)）人: 韓偉
• 主分類號: A63H1/00
• 分類號: A63H1/00;A63H1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

??本實(shí)用新型涉及一種陀螺，特別涉及一種能夠依靠陀螺本身激勵(lì)的電磁驅(qū)動陀螺。

背景技術(shù)

??陀螺作為一種古老的玩具深受人們的喜愛。傳統(tǒng)的陀螺在手動起轉(zhuǎn)后要依靠小的鞭子持續(xù)地沿陀螺旋轉(zhuǎn)的方向抽動才能保持其持續(xù)旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)代，很多人對陀螺的驅(qū)動方式進(jìn)行了改進(jìn)，電磁驅(qū)動是采用較多的一種。在制作陀螺時(shí)將一個(gè)永磁體對稱地封入陀螺中，陀螺下面的底座下通過機(jī)械的方式或電氣的方式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，通過旋轉(zhuǎn)磁場對陀螺中永磁體的作用保持陀螺持續(xù)旋轉(zhuǎn)。采用這種驅(qū)動方式的不足之處主要有兩點(diǎn)：首先，陀螺要按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向起轉(zhuǎn)，這無疑會降低玩具的趣味性。其次，如果陀螺停止轉(zhuǎn)動或者被取走，但沒有關(guān)閉上述機(jī)械或電氣驅(qū)動裝置時(shí)，還會消耗一定的能量，從而縮短電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

??為了克服上述電磁驅(qū)動陀螺的不足，提供一種自勵(lì)式電磁驅(qū)動陀螺，并增設(shè)了高低速模式的選擇功能。

??本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括陀螺本體和底座，所述的陀螺本體內(nèi)部封裝有一個(gè)條形的永磁體，永磁體與陀螺軸向垂直關(guān)于陀螺本體中心對稱；所述底座上表面是一個(gè)圓形凹面，凹面中心處有一個(gè)小的圓形凸起，底座內(nèi)部設(shè)置有由電池、晶體管、帶鐵芯的線圈構(gòu)成的自勵(lì)式驅(qū)動電路。所述的陀螺本體通過手動在底座凹面上起轉(zhuǎn)后，其內(nèi)部的永磁體會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)永磁體N極離凹面中心點(diǎn)較近時(shí)，并且仍在靠近時(shí)，使底座內(nèi)帶鐵芯的線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并使相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，從而線圈有電流流過，并且根據(jù)右手定則電流使鐵芯上端的磁極性為S，根據(jù)不同磁極相吸的原理對永磁體產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)動方向相同的力矩。當(dāng)永磁體N極離凹面中心點(diǎn)較近但正在遠(yuǎn)離時(shí)，底座內(nèi)帶鐵芯的線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢使相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，使線圈有電流流過，使鐵芯上端的磁極性為N，根據(jù)同磁極相斥的原理，仍然對永磁體產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)動方向相同的力矩。當(dāng)永磁體S極離凹面中心點(diǎn)較近，工作原理情況類似，不再累述。

??所述底座的上表面是一個(gè)直徑為0.2m，曲率為2m^-1的圓形凹面，這樣可以使旋轉(zhuǎn)中的陀螺向圓形凹面的中心靠近，從而產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電動勢使晶體管導(dǎo)通，同時(shí)保證線圈產(chǎn)生的磁場對陀螺中永磁體產(chǎn)生較大的作用力矩。

??所述底座上表面中心處有一個(gè)小的圓形凸起，確保陀螺不能在凹面中心處旋轉(zhuǎn)，從而保證不會出現(xiàn)永磁體的N極和S極與中心點(diǎn)距離相等或上述距離不發(fā)生變化的情況，上述情況會導(dǎo)致線圈中沒有感應(yīng)電動勢，從而無法驅(qū)動晶體管導(dǎo)通。

??所述自勵(lì)式驅(qū)動電路包括帶鐵芯的線圈L，電阻R1和R2，晶體管T1、T2、T3和T4，電池和開關(guān)K。

??所述的帶鐵芯的線圈L的繞組分為三個(gè)部分，中間部分為驅(qū)動繞組，當(dāng)相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生某一極性的磁場，從而對陀螺中的永磁體近端磁極施加拉力或推力；上下兩個(gè)繞組部分為感應(yīng)繞組，當(dāng)陀螺中永磁體近端磁極接近或離開時(shí)，使感應(yīng)線圈中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，保證晶體管按正確的順序?qū)ê完P(guān)閉，從而線圈上方產(chǎn)生正確的極性。

??所述帶鐵芯的線圈L，在位置上要緊貼著底座上表面，保證感應(yīng)繞組能夠得到做夠大的感應(yīng)電動勢，同時(shí)保證驅(qū)動繞組產(chǎn)生的磁場對陀螺中永磁體力的作用足夠大。

??所述的晶體管在電路中的連接方式如下：晶體管T1、T2、T3和T4構(gòu)成橋式結(jié)構(gòu)，T2集電極與開關(guān)K串聯(lián)后與T1集電極相并聯(lián)后接于電池E的正極；T3和T4采用共發(fā)射極連接，然后接于電池的負(fù)極；T1和T3橋臂的輸出端連接到驅(qū)動繞組的上端，T2和T4橋臂的輸出端連接到驅(qū)動繞組的下端；線圈L上端感應(yīng)繞組輸出端通過R1接于T2和T3的基極，下端感應(yīng)繞組輸出端通過R2接于T1和T4的基極。

??所述的自勵(lì)式驅(qū)動電路的開關(guān)K，可以使陀螺旋轉(zhuǎn)在高速、低速兩種模式下，當(dāng)K斷開時(shí)，驅(qū)動線圈只在N極靠近或S極離開中心點(diǎn)時(shí)，在其上端產(chǎn)生單一極性S極，陀螺每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生兩個(gè)磁驅(qū)動脈沖；當(dāng)K閉合時(shí)，N極靠近或S極離開中心點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動線圈上端產(chǎn)生S極磁脈沖，S極靠近或N極離開中心點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動線圈產(chǎn)生N極磁脈沖，因此陀螺每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生四個(gè)驅(qū)動脈沖，從而陀螺的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速更高。

??所述的自勵(lì)式驅(qū)動電路在陀螺沒有在底座上轉(zhuǎn)動的情況下，其4個(gè)晶體管都不會導(dǎo)通，因此電路中沒有電流，因此電池沒有能量損耗。