[發明專利]一種磁懸浮系統

有效

• 申請號: 201610071705.1
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105553337B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 楊歡
• 申請（專利權）人: 楊歡
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄧義華,陳衛

技術領域

本發明涉及電磁領域，尤其涉及一種磁懸浮系統。

背景技術

磁懸浮技術已經成為一種普遍技術，在各種產品中得到廣泛的應用，比如在工藝品擺設、磁懸浮音箱等領域。但是，現有的磁懸浮技術還存在一些問題，比如懸浮體放置操作難度大，需要進行多次的調試才能找到懸浮磁場的平衡位置，懸浮不穩定、容易掉落；而且懸浮體容易頻繁產生大幅水平方向的偏移，控制電路不能對懸浮體的頻繁偏移做出及時迅速的調整，造成控制電路存在瞬間反峰電流過大，引起磁場不穩定導致懸浮體突然掉落等問題。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明提供一種磁懸浮系統，其通過具有倒錐底部的懸浮磁性元件與傾斜設置在磁性底座上的磁鐵組合使用，大幅減少懸浮磁性元件在水平方向偏移的可能，使得懸浮磁性元件放置操作更為簡便，無需多次調試，大幅降低控制電路磁場修正的頻率和幅度，讓磁懸浮系統更加穩定，不易掉落；解決了現有技術中懸浮磁性元件放置時需多次調試，操作難度大，且懸浮不穩定，容易掉落的問題。

本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：

一種磁懸浮系統，該系統包括磁性底座和懸浮于該磁性底座上方的平衡位置的懸浮磁性元件；其中，

所述懸浮磁性元件包括倒錐底部；

所述磁性底座包括：

至少三個底座磁鐵，其在所述磁性底座圓周上均勻分布形成一環狀矩陣，所述至少三個底座磁鐵的上表面與水平面傾斜形成一傾斜角度，用以在所述環狀矩陣中心上方形成一窩狀磁場，所述至少三個底座磁鐵的上表面磁性與所述懸浮磁性元件的倒錐底部的磁力面磁性相反，以將所述懸浮磁性元件懸浮于所述窩狀磁場內的平衡位置；所述倒錐底部與水平面的夾角和所述傾斜角度相等；和

懸浮磁性元件偏移控制機構，其設置在所述磁性底座內，當懸浮在所述磁性底座上方的懸浮磁性元件偏離所述平衡位置時，將所述懸浮磁性元件推回所述平衡位置。

進一步地，所述懸浮磁性元件為一倒錐型磁鐵或由至少三個磁鐵塊組成的倒錐體陣列；所述至少三個磁鐵塊與至少三個底座磁鐵對應設置，且所述至少三個磁鐵塊的下表面與所述至少三個底座磁鐵的上表面相互平行。

進一步地，所述懸浮磁性元件偏移控制機構包括：

至少兩組電磁鐵，每組電磁鐵包括兩個對稱設置的電磁線圈，同一組電磁鐵通電時兩個電磁線圈的上表面極性相反，用以在所述懸浮磁性元件偏離所述平衡位置時，將其推回所述平衡位置；

至少一個位置傳感器，其位于所述環狀矩陣中心上，用于檢測所述懸浮磁性元件相對所述磁性底座的垂向位移矢量及水平方向位移矢量并產生相應的檢測信號；以及

一控制電路，用于接收并處理所述檢測信號以控制所述至少兩組電磁鐵的勵磁電流。

進一步地，所述至少兩組電磁鐵為兩組電磁鐵，分別位于所述環狀矩陣內的X軸和Y軸方向。

進一步地，所述至少一個位置傳感器為三個位置傳感器，用于分別檢測所述懸浮磁性元件在X軸、Y軸和Z軸方向的磁力變化并產生檢測信號。

進一步地，所述傾斜角度為20°。

進一步地，所述位置傳感器為磁感應式或者光感應式的位置傳感器。

進一步地，所述位置傳感器為霍爾傳感器。

進一步地，所述控制電路與每組所述電磁鐵之間并聯有至少一個二極管。

進一步地，所述底座磁鐵和/或磁鐵塊和/或倒錐型磁鐵為永磁鐵。

本發明具有如下有益效果：

該磁懸浮系統利用傾斜設置的底座磁鐵與具有倒錐底部的懸浮磁性元件組合使用，底座磁鐵不僅產生一窩狀磁場，其對懸浮磁性元件形成托力大于懸浮磁性元件的重力使其懸浮，而且與倒錐底部的磁力面產生的磁斥力可以產生X軸和Y軸方向的磁力分量，磁力分量可以對懸浮的懸浮磁性元件形成推向矩陣中心即平衡位置的合力，大幅降低懸浮磁性元件在X，Y軸方向的位移可能；控制電路只需控制電磁鐵產生微量的X，Y軸方向的磁力分量變化就可以使懸浮磁性元件穩定在平衡位置；使得懸浮磁性元件放置操作更為簡便，無需多次反復調試，大幅降低控制電路磁場修正的頻率和幅度，讓磁懸浮系統更加穩定，不易掉落；解決了現有技術中懸浮磁性元件放置時需多次調試，操作難度大，且懸浮不穩定，容易掉落的問題。

在控制電路中設有多組并聯于電磁鐵的電磁線圈上的二極管，用于限制由于懸浮磁性元件偏移造成電磁線圈頻繁調整帶來的反峰電壓，使懸浮控制電路更加穩定。

附圖說明

圖1為本發明提供的磁懸浮系統一實施例的結構示意圖；