一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置的制作方法

1.本实用新型涉及磁悬浮装置技术领域，尤其涉及一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置。


背景技术：

2.磁悬浮现象是指利用磁场同名相斥的原理，通过控制斥力的大小和方向使斥力和重力的大小相等，让上方的磁体悬浮于空中
3.物体受地球引力，而产生一个大致指向地心的重力，如果物体所受的其他重力的反向力小于重力，那么物体就会下坠，相同时就会悬浮，大于时侧升空。两个磁性物体或磁场在靠近的时候会互相作用，同名相斥和异名相吸。
4.现市场上通常售卖的磁悬浮装置为一级磁悬浮装置，不具备多级叠级磁悬浮的功能；现市场上通常售卖的磁悬浮装置均为上下式磁悬浮装置，没有全方向磁悬浮装置。现需要设计一种装置来实现多层叠加式的全方向磁悬浮即第二级磁悬浮装置底座作为第一级磁悬浮装置的浮子，往后以此类推。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
7.一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置，包括一级悬浮装置、二级悬浮装置和浮子；
8.所述一级悬浮装置包括一级悬浮底座；所述一级悬浮底座内设有控制组件；所述一级悬浮底座上端设有环形磁铁一；环形磁铁一的中心孔内设有三个线圈；三个线圈的中心位置安装有四个霍尔元件；
9.所述二级悬浮装置包括二级悬浮底座；所述二级悬浮底座呈悬浮设于环形磁铁一的上方，所述二级悬浮底座下端和环形磁铁一的相对表面磁极相异；所述二级悬浮底座内设有控制组件；所述二级悬浮底座上端磁性相吸设有环形磁铁二；环形磁铁二的中心孔内设有三个线圈；三个线圈的中心位置安装有四个霍尔元件；所述浮子呈悬浮设于环形磁铁二的上方，所述浮子和环形磁铁二的相对表面磁极相异；
10.所述霍尔元件与控制组件电气连接，所述控制组件与所述线圈电气连接。
11.优选的，所述一级悬浮装置的三个线圈均为圆弧线圈，三个线圈呈等边三角形排布；所述二级悬浮装置的三个线圈均为圆弧线圈，三个线圈呈等边三角形排布。
12.优选的，所述一级悬浮装置的四个霍尔元件中，三个霍尔元件呈等边三角形排布，分别测三个圆弧线圈方向上的磁场强度，另一霍尔元件位于其他三个霍尔元件内部或外部，测量z轴方向上的磁场强度；所述二级悬浮装置的四个霍尔元件中，三个霍尔元件呈等边三角形排布，分别测三个圆弧线圈方向上的磁场强度，另一霍尔元件位于其他三个霍尔元件内部或外部，测量z轴方向上的磁场强度。
13.优选的，所述一级悬浮装置中呈等边三角形排布的三个霍尔元件，每一边的中心点处于其对应线圈中心点与一级悬浮装置中心点的连线上，所述一级悬浮装置中另一霍尔元件高度位于圆弧线圈高度的一半位置处；所述二级悬浮装置中呈等边三角形排布的三个霍尔元件，每一边的中心点处于其对应线圈中心点与二级悬浮装置中心点的连线上，所述二级悬浮装置中另一霍尔元件高度位于圆弧线圈高度的一半位置处。
14.优选的，所述一级悬浮装置的控制组件包括电路板和无线充电发送端，所述一级悬浮装置的另一霍尔元件与电路板上焊接的单片机电气连接，单片机与三个线圈电气连接；所述二级悬浮装置的控制组件包括电路板和无线充电接收端，所述二级悬浮装置的另一霍尔元件与电路板上焊接的单片机电气连接，单片机与三个线圈电气连接；所述二级悬浮底座的底端具有凹槽，电路板和无线充电接收端设于凹槽内。
15.优选的，所述一级悬浮底座上端开设有磁铁凹槽、线圈凹槽；所述环形磁铁一、三个圆弧线圈分别置于所述磁铁凹槽、线圈凹槽内；所述环形磁铁一、圆弧线圈均由设于磁铁凹槽或线圈凹槽内的紧固件固定。
16.优选的，所述紧固件是由螺纹连接于磁铁凹槽或线圈凹槽内的螺杆、螺纹连接于螺杆上的凸轮、以及螺纹连接于螺杆上并紧固凸轮的紧固螺母构成；所述环形磁铁一的内圆周面两侧紧固抵接有凸轮；所述圆弧线圈的外圆周面一侧抵在线圈凹槽内壁上，外圆周面另一侧紧固抵接有凸轮。
17.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置，装置实现了可叠加的多级全方向磁悬浮，装置利用四个霍尔元件捕获四个方向的磁场，以此控制对应的三个等距同轴的线圈实现浮子稳定悬浮。
附图说明
18.图1为本实用新型的整体立体结构示意图一；
19.图2为本实用新型的整体立体结构示意图二；
20.图3为本实用新型的整体立体结构示意图三；
21.图4为本实用新型的整体立体结构示意图四；
22.图5为本实用新型的整体立体结构示意图五；
23.图6为本实用新型的整体主视图。
24.图7为本实用新型的整体俯视图；
25.图8为图7的a-a向剖视图；
26.图9为本实用新型的一级悬浮装置立体结构示意图。
27.图10为本实用新型的一级悬浮装置俯视图；
28.图11为本实用新型的整体原理框图；
29.图12为本实施例2的一级悬浮装置主视剖视图；
30.图13为图12中的a部放大图；
31.图14为本实施例2的一级悬浮装置俯视图；
32.图15为图10中的b部放大图。
33.图中：1、一级悬浮底座；2、环形磁铁一；3、圆弧线圈；4、霍尔元件；5、二级悬浮底座；6、环形磁铁二；7、电路板；8、无线充电发送端；9、无线充电接收端；10、浮子；11、磁铁凹
槽；12、线圈凹槽；13、螺杆；14、凸轮；15、紧固螺母。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.实施例1：
38.参照图1-11，一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置，包括一级悬浮装置、二级悬浮装置和浮子10。
39.一级悬浮装置包括一级悬浮底座1；一级悬浮底座1内设有控制组件；一级悬浮底座1上端设有环形磁铁一2；环形磁铁一2的中心孔内设有三个线圈；三个线圈的中心位置安装有四个霍尔元件4。
40.二级悬浮装置包括二级悬浮底座5；二级悬浮底座5呈悬浮设于环形磁铁一2的上方，二级悬浮底座5下端和环形磁铁一2的相对表面磁极相异；二级悬浮底座5内设有控制组件；二级悬浮底座5上端磁性相吸设有环形磁铁二6；环形磁铁二6的中心孔内设有三个线圈；三个线圈的中心位置安装有四个霍尔元件4；浮子10呈悬浮设于环形磁铁二6的上方，浮子10和环形磁铁二6的相对表面磁极相异。
41.一级悬浮装置的三个线圈均为圆弧线圈3，三个线圈呈等边三角形排布；二级悬浮装置的三个线圈均为圆弧线圈3，三个线圈呈等边三角形排布。
42.一级悬浮装置的四个霍尔元件4中，三个霍尔元件4呈等边三角形排布，分别测三个圆弧线圈3方向上的磁场强度，另一霍尔元件4位于其他三个霍尔元件4内部或外部，测量z轴方向上的磁场强度；二级悬浮装置的四个霍尔元件4中，三个霍尔元件4呈等边三角形排布，分别测三个圆弧线圈3方向上的磁场强度，另一霍尔元件4位于其他三个霍尔元件4内部或外部，测量z轴方向上的磁场强度。
43.一级悬浮装置中呈等边三角形排布的三个霍尔元件4，每一边的中心点处于其对应线圈中心点与一级悬浮装置中心点的连线上，一级悬浮装置中另一霍尔元件4高度位于圆弧线圈3高度的一半位置处；二级悬浮装置中呈等边三角形排布的三个霍尔元件4，每一边的中心点处于其对应线圈中心点与二级悬浮装置中心点的连线上，二级悬浮装置中另一霍尔元件4高度位于圆弧线圈3高度的一半位置处。
44.一级悬浮装置的控制组件包括电路板7和无线充电发送端8，一级悬浮装置的另一霍尔元件4与电路板7上焊接的单片机电气连接，单片机与三个线圈电气连接；二级悬浮装置的控制组件包括电路板7和无线充电接收端9，二级悬浮装置的另一霍尔元件4与电路板7上焊接的单片机电气连接，单片机与三个线圈电气连接；二级悬浮底座5的底端具有凹槽，电路板7和无线充电接收端9设于凹槽内。
45.本实施例1的工作原理为：
46.二级悬浮装置悬浮位于三个圆弧线圈3的上表面，一霍尔元件4测量z轴方向上的磁场强度，当二级悬浮装置中心靠近某一线圈，此霍尔元件4传递信号给电路板上的单片机，单片机控制该线圈产生斥力、另外两个线圈产生吸力，此些力与环形磁铁一2对二级悬浮装置产生向上的斥力形成合力，令二级悬浮装置中心回归中心轴；
47.二级悬浮装置稳定悬浮后，无线充电模块(包括无线充电发送端8、无线充电接收端9)启动；
48.在二级悬浮装置上放置圆柱形浮子10，浮子10稳定悬浮的控制原理与二级悬浮装置稳定悬浮的控制原理相同。
49.实施例2
50.参照图1-11，一种多层叠加式空间全方向磁悬浮装置，包括一级悬浮装置、二级悬浮装置和浮子10。
51.一级悬浮装置包括一级悬浮底座1；一级悬浮底座1内设有控制组件；一级悬浮底座1上端设有环形磁铁一2；环形磁铁一2的中心孔内设有三个线圈；三个线圈的中心位置安装有四个霍尔元件4。
52.二级悬浮装置包括二级悬浮底座5；二级悬浮底座5呈悬浮设于环形磁铁一2的上方，二级悬浮底座5下端和环形磁铁一2的相对表面磁极相异；二级悬浮底座5内设有控制组件；二级悬浮底座5上端磁性相吸设有环形磁铁二6；环形磁铁二6的中心孔内设有三个线圈；三个线圈的中心位置安装有四个霍尔元件4；浮子10呈悬浮设于环形磁铁二6的上方，浮子10和环形磁铁二6的相对表面磁极相异。
53.一级悬浮装置的三个线圈均为圆弧线圈3，三个线圈呈等边三角形排布；二级悬浮装置的三个线圈均为圆弧线圈3，三个线圈呈等边三角形排布。
54.一级悬浮装置的四个霍尔元件4中，三个霍尔元件4呈等边三角形排布，分别测三个圆弧线圈3方向上的磁场强度，另一霍尔元件4位于其他三个霍尔元件4内部或外部，测量z轴方向上的磁场强度；二级悬浮装置的四个霍尔元件4中，三个霍尔元件4呈等边三角形排布，分别测三个圆弧线圈3方向上的磁场强度，另一霍尔元件4位于其他三个霍尔元件4内部或外部，测量z轴方向上的磁场强度。
55.一级悬浮装置中呈等边三角形排布的三个霍尔元件4，每一边的中心点处于其对应线圈中心点与一级悬浮装置中心点的连线上，一级悬浮装置中另一霍尔元件4高度位于圆弧线圈3高度的一半位置处；二级悬浮装置中呈等边三角形排布的三个霍尔元件4，每一边的中心点处于其对应线圈中心点与二级悬浮装置中心点的连线上，二级悬浮装置中另一霍尔元件4高度位于圆弧线圈3高度的一半位置处。
56.一级悬浮装置的控制组件包括电路板7和无线充电发送端8，一级悬浮装置的另一霍尔元件4与电路板7上焊接的单片机电气连接，单片机与三个线圈电气连接；二级悬浮装
置的控制组件包括电路板7和无线充电接收端9，二级悬浮装置的另一霍尔元件4与电路板7上焊接的单片机电气连接，单片机与三个线圈电气连接；二级悬浮底座5的底端具有凹槽，电路板7和无线充电接收端9设于凹槽内。
57.参照图12-15，本实施例中一级悬浮底座上端开设有磁铁凹槽11、线圈凹槽12；环形磁铁一2、三个圆弧线圈3分别置于磁铁凹槽11、线圈凹槽12内；环形磁铁一2、圆弧线圈3均由设于磁铁凹槽11或线圈凹槽12内的紧固件固定。
58.紧固件是由螺纹连接于磁铁凹槽11或线圈凹槽12内的螺杆13、螺纹连接于螺杆上的凸轮14、以及螺纹连接于螺杆13上并紧固凸轮14的紧固螺母15构成；环形磁铁一2的内圆周面两侧紧固抵接有凸轮14；圆弧线圈3的外圆周面一侧抵在线圈凹槽12内壁上，外圆周面另一侧紧固抵接有凸轮14。
59.本实施例2的工作原理为：
60.二级悬浮装置悬浮位于三个圆弧线圈3的上表面，一霍尔元件4测量z轴方向上的磁场强度，当二级悬浮装置中心靠近某一线圈，此霍尔元件4传递信号给电路板上的单片机，单片机控制该线圈产生斥力、另外两个线圈产生吸力，此些力与环形磁铁一2对二级悬浮装置产生向上的斥力形成合力，令二级悬浮装置中心回归中心轴；
61.二级悬浮装置稳定悬浮后，无线充电模块(包括无线充电发送端8、无线充电接收端9)启动；
62.在二级悬浮装置上放置圆柱形浮子10，浮子10稳定悬浮的控制原理与二级悬浮装置稳定悬浮的控制原理相同；如图1-5所示，本磁悬浮装置实现了多层叠加式空间全方向磁悬浮；
63.一级悬浮装置上的环形磁铁一2放置在磁铁凹槽11内，由紧固件固定，采用磁铁凹槽11与紧固件配合固定环形磁铁一2的方式，可牢牢固定住不同径向尺寸的环形磁铁一2；一级悬浮装置上的三个圆弧线圈3放置在线圈凹槽12内，由紧固件固定，采用线圈凹槽13与紧固件配合固定圆弧线圈3的方式，可牢牢固定住多个圆弧线圈3。
64.以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。