多層共勵磁斥型磁懸浮系統技術方案

本發明專利技術的提供了一種多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，同時提供了一種制造該裝置的解耦合結構。能夠使大承重下推式磁懸浮裝置充分發揮其承重特性，實現多層懸浮、穩定懸浮、水平旋轉。該磁懸浮裝置包括上、中、下三部分，其中下層部分包含磁性底座、無線供電輸出線圈、無線供電輸入線圈及永磁懸浮體。在工作中，永磁懸浮體重力被磁性底座與其之間產生的磁斥力所平衡，從而實現懸浮。其中中層部分包含圓形鐵片、瓷盆、高密度塑料，三種不同材料按照一定順序進行合理放置，進行磁阻隔，實現上下層磁場磁力解耦合，減小了下方磁場對多層懸浮體的磁場干擾。其中上層部分包含磁性底座和永磁懸浮體，將底座嵌入瓷盆中，通過無線供電的方式實現多層懸浮功能。

Multilayer common excitation repulsion type magnetic suspension system

The invention provides a multilayer common excitation repulsion magnetic suspension device, and provides a decoupling structure for manufacturing the device. The utility model can make the large load bearing push down magnetic suspension device give full play to its bearing characteristics, and realize multi-layer suspension, stable suspension and horizontal rotation. The magnetic suspension device comprises three parts, an upper, a middle and a lower parts, wherein the lower layer comprises a magnetic base, a wireless power supply output coil, a wireless power supply input coil and a permanent magnetic suspension body. In the work, the magnetic force of the permanent magnetic suspension body is balanced by the magnetic repulsion force generated between the magnetic base and the magnetic base, so as to realize the suspension. The middle section contains a circular iron sheet, ceramic basin, high density plastic, three kinds of different materials according to a certain order in place, the magnetic barrier, to achieve lower magnetic decoupling, reduced magnetic interference under the magnetic field on the multilayer suspension. The upper part comprises a magnetic base and the permanent magnetic levitation body, the base is embedded into the porcelain bowl, the multi-layer suspension function through the wireless power supply mode.

【技術實現步驟摘要】
多層共勵磁斥型磁懸浮系統
本專利技術涉及磁懸浮領域，特別是一種多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，該裝置具有能夠在下推式磁懸浮裝置的基礎上，繼續增加共勵磁斥型懸浮裝置，通過無線供電模塊達到多層懸浮的功能。此外，本專利技術涉及一種用于制造多層共勵磁斥型磁懸浮裝置的解耦合結構。
技術介紹
下推式磁斥型磁懸浮裝置多用于機械動力連接部減震及民用工藝品制作。由于現有下推式磁斥型磁懸浮裝置全部采用單層懸浮的結構，這種單層懸浮結構局限了磁懸浮功能的發揮、大承重能力的施展以及視覺效果欠佳。例如CN1729614B、CN100544183C、CN204993114U、CN205782311U以及CN2569440Y等專利，公開了一些不同改良版本的單層下推式磁懸浮裝置，但上述這些現有磁懸浮裝置均局限于單層磁斥型懸浮，并不能實現多層同懸、自由旋轉的狀態。由于大承重下推式磁懸浮系統強大的磁場影響，導致磁耦合強度大，懸浮的汝鐵硼永磁體與其電磁控制底座數據耦合極為穩定。若直接在原有永磁懸浮體基礎上增加一套下推式磁懸浮系統，下方磁力線的干擾，使其上方霍爾傳感器由于磁擾流，無法正常識別磁場中心基準，導致二重懸浮失敗。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供了一種多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，同時提供了一種用于制造多層共勵磁斥型磁懸浮裝置的解耦合結構。能夠使大承重下推式磁懸浮裝置充分發揮其承重特性，實現多層懸浮、穩定懸浮、自由水平旋轉。本專利技術提供了一種多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，其包括：包含下層結構部分。其中最底層安裝承載能力≥2kg的磁性底座，其上表面，安裝24v高功率無線供電輸入端，輸入端上部懸浮永磁懸浮體。永磁體的重力與下方磁性底座產生磁斥力，并通過下方底座中的霍爾傳感器進行電磁控制，進而實現平衡懸浮。在永磁懸浮體下方安裝無線供電接收端。其中大承重磁性底座包含：一個環形永磁鐵，其上表面的磁極與永磁懸浮體下端磁極相反，由此永磁懸浮體能夠懸浮于磁性底座中心基準位；以及包含一套懸浮體運動控制裝置，安裝于磁性底座環形永磁鐵內，采用銅絲線圈制作而成，當磁性底座上方的永磁懸浮體在水平方向上偏離中心基準位置時，霍爾感應器感應磁斥力變化，傳導信號給運動控制裝置，從而使懸浮磁體返回中心基準位置。包含中層解耦合結構部分。要實現多層共勵磁斥磁懸浮，前提是必須掌握下推式磁懸浮系統的磁頻高低及磁場類型，實驗發現該磁懸浮類型屬于低頻靜磁場形式懸浮系統。通過屏蔽體磁場強度計算公式B=2.5dHo/2t（Gs）得出大承重下推式懸浮磁場屏蔽體磁場強度為2500Gs，從而通過強度進行磁通密度計算B=Ho/A（Gs），最后通過屏蔽體厚度計算公式t=Ad/μ（英寸）得出解耦合結構厚度。解耦合結構的材料可以包括：鐵、陶瓷、鉛、鋁、銅、高密度塑料等六種。包含上層結構部分。其中在瓷盆中塑料上方安裝直徑100mm厚度25mm的二層磁懸浮磁性底座，底座上部懸浮永磁懸浮體。本專利技術的霍爾傳感器控制系統安裝在磁性底座環形槽內，靠近電磁鐵內端，由3個相同的霍爾傳感器組合而成，三向均布，其中2個傳感器對應控制兩組電磁鐵，以檢測懸永磁懸浮體在該組電磁鐵對應中心上的位置信號，安裝時每組傳感器的排列方向需要對應于相應的電磁鐵組的排列方向。其中1個傳感器對應安裝于底座中央位置，用于感知懸浮體高度，降低懸浮能耗。本專利技術中二層懸浮磁性底座，采用無線供電的方式進行電力傳輸，無線供電模塊采用輸入端24V，輸出端12V。使二層懸浮不受電線阻礙，實現雙層自由水平懸浮、旋轉。本專利技術中多層共勵懸浮系統，可在無線供電模塊的驅動下，配合多層解耦合結構，不斷增加懸浮層數，但不得大于下層磁性底座最大懸浮重量。附圖說明以下參照附圖，通過優先實施例對本專利技術作進一步描述，其中：圖1為本專利技術優選實施例的結構示意圖；圖2為圖1實施例的底座俯視示意圖；圖3為本專利技術磁性底座控制電路示意圖；圖4為本專利技術磁性底座供電電路示意圖；圖5為本專利技術無線供電模塊線圈示意圖；圖6為本專利技術無線供電模塊控制電路示意圖。其中，附圖標記：1為磁性底座，2為控制電路板，3為鐵片，4為環形永磁鐵，5為無線供電輸出線圈，6為電磁鐵，7為永磁懸浮體，8為無線供電輸入線圈，9為圓形鐵片，10為瓷盆，11為高密度塑料，12為二層磁性底座，13為二層永磁懸浮體，14、15、16、17為線圈，18、19、20為霍爾傳感器。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖1至圖2是根據本專利技術的多層共勵磁斥型磁懸浮裝置的一個實施例的結構示意圖及俯視圖。該實施例的多層共勵磁斥型磁懸浮裝置包括上、中、下三大部分。其中下層結構部分包括磁性底座1、無線供電輸出線圈5、無線供電輸入線圈8及永磁懸浮體7。磁性底座1包括控制電路板2、鐵片3、環形永磁體4、帶鐵芯的四個線圈14、15、16、17做組成的四組電磁鐵6及無線供電輸出線圈5。磁性底座1內的環形永磁鐵4的環形上表面的磁性為S，從而使得靠近磁性底座1上表面中心位置會形成磁性為N的區域。此時，將永磁懸浮體7磁性N極向下，放置于磁性底座1中心線上方，通過調節磁斥力大小，調節永磁懸浮體7的位置，從而產生懸浮效果。圖3至圖4是根據本專利技術的多層共勵磁斥型磁懸浮裝置的一個實施例的磁性底座控制電路圖及供電電路示意圖。由于該大承重下推式磁斥懸浮系統，承載重量較大≥2kg，使得永磁懸浮體7在載物懸浮的過程是動態懸浮，所以在水平旋轉的過程中，會出現前后左右上下微量偏移，若不及時進行微調，將會引起磁心線偏移，導致失敗。即要對X、Y軸的微量偏移進行調節，方法是在磁性底座中心位置，均布安裝帶鐵芯的四個線圈14、15、16、17，并分別串聯為相互獨立的兩組線圈14、17和15、16，構成兩組電磁鐵。即線圈14、17控制X軸的偏移微調，線圈15、16控制Y軸的偏移微調。在四個線圈中央位置，安裝3個霍爾傳感器18、19、20，其中18、19為一組，20為一組?；魻杺鞲衅?8、19通過感應永磁懸浮體7與磁性底座1的相互磁斥線性位置變化，進行及時的電型號反饋，從而通過控制四個線圈的勵磁電流，實現永磁懸浮體7在X、Y軸方向上的微量移動?；魻杺鞲衅?0安裝在中央靠近上方位置，用于感應永磁懸浮體7在載物重量變化，從而通過控制勵磁電流調節適合不同重量物體懸浮的Z軸變化，并且節約能耗，延長了大承重條件下電氣元件壽命。另外，本專利技術多層共勵磁斥型磁懸浮裝置中層結構部分包括：圓形鐵片9、瓷盆10、高密度塑料11。中層的3種材料是本專利技術所獨有特征。將厚度4mm直徑100mm的圓形鐵片9安裝于永磁懸浮體7之上，利用鐵磁相吸及強力黏膠進行粘合緊固，從而實現首層磁力線阻隔，初步磁力解耦合。但單層圓形鐵片對大承重磁懸浮系統磁阻隔效果并不明顯，擾磁線性對二層磁性底座12仍然嚴重。從而通過多次實驗發現采用陶瓷材料，塑型為盆狀后形成瓷盆10，將外徑110mm內徑102mm高度35mm的瓷盆放置于圓形鐵片9之上，同時，在瓷盆底部安裝直徑100mm厚度10mm的高密度塑料11，再將二層磁性底座12安置于瓷盆本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，包括上層、中層、下層三大部分：包含下層結構部分，最底層安裝承載能力≥2kg磁性底座，其上表面，安裝24v高功率無線供電輸出端，線圈上部懸浮永磁懸浮體，永磁懸浮體重力與下方磁性底座產生的磁斥力，并通過磁性底座中的霍爾傳感器進行電磁控制，進而實現平衡懸浮，在永磁懸浮體下方安裝無線供電接收端，其特征在于，所述磁性底座包含：一個環形永磁鐵，其上表面的磁極與永磁懸浮體下端磁極相反，由此永磁懸浮體能夠懸浮于底座中心基準位；以及包含一套懸浮體運動控制裝置，安裝于磁性底座環形永磁鐵內，采用銅絲線圈制作而成，當磁性底座上方的永磁懸浮體在水平方向上偏離中心基準位置時，霍爾感應器感應磁斥力變化，傳導信號給運動控制裝置，從而使懸浮磁體返回中心基準，以及包含中層解耦合結構部分，實現磁場解耦合，以及包含上層結構部分，其中在瓷盆中塑料上方安裝的二層磁懸浮磁性底座，底座上部懸浮永磁懸浮體。

【技術特征摘要】
1.一種多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，包括上層、中層、下層三大部分：包含下層結構部分，最底層安裝承載能力≥2kg磁性底座，其上表面，安裝24v高功率無線供電輸出端，線圈上部懸浮永磁懸浮體，永磁懸浮體重力與下方磁性底座產生的磁斥力，并通過磁性底座中的霍爾傳感器進行電磁控制，進而實現平衡懸浮，在永磁懸浮體下方安裝無線供電接收端，其特征在于，所述磁性底座包含：一個環形永磁鐵，其上表面的磁極與永磁懸浮體下端磁極相反，由此永磁懸浮體能夠懸浮于底座中心基準位；以及包含一套懸浮體運動控制裝置，安裝于磁性底座環形永磁鐵內，采用銅絲線圈制作而成，當磁性底座上方的永磁懸浮體在水平方向上偏離中心基準位置時，霍爾感應器感應磁斥力變化，傳導信號給運動控制裝置，從而使懸浮磁體返回中心基準，以及包含中層解耦合結構部分，實現磁場解耦合，以及包含上層結構部分，其中在瓷盆中塑料上方安裝的二層磁懸浮磁性底座，底座上部懸浮永磁懸浮體。2.根據權利要求1所述的多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，其特征在于，所述解耦合結構放置在中層的目的是，使上下兩層懸浮裝置磁場不會相互干擾，使上下雙向的解耦合，實現磁屏蔽。3.根據權利要求1所述的多層共勵磁斥型磁懸浮裝置，其特征在于，所述多層懸浮解耦合結構的材料包括：鐵、陶瓷、高密度塑料、鋁、銅、鉛等六種。4....

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧超，楊建文，張則羿，
申請(專利權)人：成都市十二匠人科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51