[发明专利]可扩展的摆动磁悬浮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械技术领域的磁变量系统，更具体的是涉及一种可扩展的摆动磁悬浮装置。

背景技术

现有公开的磁悬浮系列多为绕轴转动的旋转装置(其应用多见于轴承、搅拌器、地球仪等)或磁悬浮震动的装置(其应用多见于减震器、接触器等)。这类悬浮装置的缺点是只能实现两个自由度的运动。

经对现有技术的文献检索发现，中国实用新型专利200420027342.4公开了“带壳体的磁悬浮装置”，由悬浮体，电磁线圈、活动支杆、壳体组成。该实用新型的要点是在悬浮物外增加了一个壳体，限制悬浮物的运动方向增加其稳定性。其技术方案是在壳体顶部安装电磁线圈，悬浮物的内部有磁铁，电磁线圈通电后和磁铁相吸，当吸力和悬浮物重量相等时，悬浮物就能悬浮在设定位置。以上装置的缺陷在于悬浮物质在悬浮的状态下仍会发生转动，且运动轨迹受限。因此磁悬浮装置多为绕轴转动的旋转装置(其应用多见于轴承、搅拌器、地球仪等)或磁悬浮震动的装置(其应用多见于减震器、接触器等)。

发明内容

本发明的目的是克服原有悬浮装置的上述缺点，提供一种可扩展的摆动磁悬浮装置，该装置使用两个片状弹簧支撑运动平台，避免平台转动；平台的摆动角度只由电流决定，增加平台的稳定性。在此装置的基础上扩展的二维摆动装置，不同维度上的运动互相独立而不互相影响。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：座体、两块永磁铁、两个U型磁导体、两个矩形线圈绕组、两个线圈固定片、两个片状弹簧、运动平台、连接件。两块永磁铁S极分别与两个U型磁导体任意一侧内壁固定在一起，形成两个U型永磁体，该U型永磁体的磁力线由永磁铁的N极指向U型磁导体的另一侧内壁。运动平台底部用连接件固定两个片状弹簧，运动平台底部垂直于两片状弹簧连线的两边，分别用两个线圈固定片固定两个矩形线圈绕组。在两个矩形线圈绕组下面分别是两个U型永磁体。两个U型磁导体分别穿过两个矩形线圈绕组，并使矩形线圈绕组的初始位置位于永磁铁、U型磁导体结构高度方向的中心。在两个矩形线圈绕组中通入电流即可利用安培力使运动平台摆动。

本发明两个片状弹簧前后固定在运动平台底部，支撑运动平台，使运动平台具有俯仰自由度。工作时首先将两个矩形线圈绕组通电，根据两个U型永磁体磁极的安放位置分别确定两个矩形线圈绕组中的电流方向。当两个矩形线圈绕组通入电流时，置于U型永磁体所产生磁场中的通电矩形线圈绕组受到安培力的作用(右手定则)，安培力使运动平台向左右摆动。此时，运动平台受到片状弹簧恢复弹性形变的弹性力和上述安培力的同时作用，当二力平衡时，运动平台倾斜角达到稳定。不同的电流强度产生的安培力不同，因此对矩形线圈绕组通入适当的电流即可得到需要的倾斜角，利用这点可以通过控制输入电流的大小来控制运动平台摆动的倾斜角。装置中使用两个片状弹簧支撑运动平台，消除了后者摆动时可能产生的扭转。实际使用时，可根据安培力大小的需要在每个维度上增加磁铁的个数。

本发明装置具有扩展性，可在上述摆动装置的基础上叠加一层相同的装置，使运动平台的运动维度增加为二维。具体实施装置中两个维度上分别使用了四个磁铁，合力的大小增大了一倍。该装置包括两个座体、八块永磁铁、八个U型磁导体、八个矩形线圈绕组、八个线圈固定片、四个片状弹簧、一个运动平台。将八块永磁铁与U型磁导体按照上述方式分别组合成八个U型永磁体；在第一座体上一边放置第一、二U型永磁体，另一边对称放置第三、四U型永磁体，左右两相对应。用相同方法搭建一个摆动装置，第二座体代替原先运动平台。以第二座体为基础，用连接件将第三、四片状弹簧左右排列固定在平台底部，支撑运动平台，在第二座体上对称放置第五至第八U型永磁体。U型磁导体穿过矩形线圈绕组，并使矩形线圈绕组的初始位置位于永磁铁、U型磁导体结构高度方向的中心。通过控制输入电流的大小来控制第二座体带动运动平台左右摆动，与此同时，运动平台可以在电流的控制下的独立地进行前后方向的摆动。这样平台的摆动方向被扩展为二维。与其他二维运动装置相比，它的两个纬度之间互相独立，不会互相耦合。

与其他同类装置相比，本发明的优点是采用分离的办法，设计出一种可扩展的摆动的磁悬浮装置，在此装置的基础上扩展的二维摆动装置，不同维度上的运动互相独立而不互相影响，且每个维度上使用两个片状弹簧，避免平台转动。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明部分组件示意图

图3为永磁铁与U型磁导体组合后U型永磁体的磁力线分布图

具体实施方式