[發明專利]行進式磁懸浮演示系統以及浮子靜止懸浮和行進控制方法

有效

• 申請號: 202110241386.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112767801B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張釗;周永學;周賽君;滿夢華;原碩朋;李芳;展永霞
• 申請（專利權）人: 河北騰云信息技術有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 胡澎

1.一種行進式磁懸浮演示系統，其特征是，包括：

浮子，為基于級聯方式的多磁芯連體結構的磁性體，通過磁力支撐在永磁軌道上方沿寬度方向的中心處；采用多磁芯連體結構的浮子，其長度設置的要求是，當其后端的磁芯中心正對下方的某個磁場強度傳感器時，其前端的磁芯中心則正對下方兩個磁場強度傳感器接縫處的控制共享區；所述控制共享區為相鄰磁場強度傳感器之間的作用范圍的交集作用區；

永磁軌道，由若干條形磁鋼沿長向拼組成雙列排布的雙軌式軌道，垂直于支撐演示系統的底板平面，用于形成支撐浮子的托舉磁場；永磁軌道中兩條軌道的磁極極性的設置方向相同，并與所述浮子的磁極極性的設置方向相同；

調磁線圈，有若干個，在所述永磁軌道的內側沿軌道長向呈雙列排布；

磁場強度傳感器，有若干個，在兩列所述調磁線圈之間沿軌道長向呈單列排布，用于檢測浮子在永磁軌道上的精確位置；

控制單元，分別與在軌道寬度方向排成一行的一個所述磁場強度傳感器和兩個所述調磁線圈電連接，用于控制浮子保持在軌道上方沿寬度方向的居中位置處，并根據總控單元發出的總控指令，控制浮子的行進或靜止懸浮；以及

總控單元，通過網絡通訊模塊與各控制單元電連接，用于向控制單元發送包括浮子在永磁軌道上方行進以及在軌道上方靜止懸浮在內的總控指令；

所述控制單元包括：

網絡通訊模塊，分別與單片機和總控單元相接，用于構建控制單元與控制單元之間以及控制單元與總控單元之間的信息通訊；

驅動電路，分別與單片機和調磁線圈相接，用于根據單片機的指令調整調磁線圈勵磁電流的大小和方向；以及

單片機，分別與所述磁場強度傳感器、網絡通訊模塊和驅動電路相接，用于根據所接收的浮子精確位置的三維檢測信息，分別調整軌道寬度方向上同行的兩個調磁線圈中勵磁電流的大小和方向，以控制浮子保持在軌道上方沿寬度方向的居中位置處，并根據總控單元發出的總控指令，控制浮子的行進或靜止懸浮。

2.根據權利要求1所述的行進式磁懸浮演示系統，其特征是，所述永磁軌道為平面狀態下的閉合的環形軌道。

3.根據權利要求1所述的行進式磁懸浮演示系統，其特征是，所述永磁軌道為平面狀態下的直線或曲線形軌道，在軌道的兩端分別設置有封擋端部開口的端部磁條，在所述端部磁條的內側居中位置處設置有端部線圈，所述端部線圈通過驅動電路連接到對應的軌道端部的控制單元中。

4.根據權利要求3所述的行進式磁懸浮演示系統，其特征是，所述端部線圈與所述調磁線圈的繞制方向一致。

5.根據權利要求1所述的行進式磁懸浮演示系統，其特征是，在每列調磁線圈中，各調磁線圈的繞制方向均保持一致，且相互之間的間距相等。

6.一種權利要求1~5任一權利要求所述的行進式磁懸浮演示系統中的浮子靜止懸浮和行進控制方法，其特征是，所述浮子懸浮于永磁軌道之上，浮子中的每個磁芯所在的三維位置信息都被其下方的磁場強度傳感器所感知，該位置信息傳輸到對應控制單元中的單片機，該單片機對磁芯位置進行分析，并給出調磁線圈的控制信號，送入驅動電路；控制信息經由驅動電路中的功放電路放大后，分別驅動永磁軌道兩側的調磁線圈，以便產生相應的磁場；該磁場有兩個組成部分：一是居中磁場，使得浮子能夠在永磁軌道的寬度方向始終保持居中；二是行進磁場，用于動態調整浮子在永磁軌道的長度方向的位置和走向；由此使得浮子既能處于穩定的靜止狀態，又能沿著永磁軌道的長度方向完成行進動作。