一種結(jié)構(gòu)緊湊型自浮式磁懸浮裝置的制造方法
【專利摘要】一種結(jié)構(gòu)緊湊型自浮式磁懸浮裝置，包括具有磁體的懸浮體和磁懸浮基座，所述磁懸浮基座包含：磁懸浮機構(gòu)，用于將懸浮體懸浮于其上方預(yù)定距離處；升降機構(gòu)，用于升降磁懸浮機構(gòu)從而相應(yīng)調(diào)節(jié)懸浮體的懸浮高度；驅(qū)動機構(gòu)，與升降機構(gòu)沿水平方向并排布置；傳動機構(gòu)，用來將驅(qū)動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成升降機構(gòu)的直線運動；以及支撐結(jié)構(gòu)，用來固定支撐升降機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和傳動機構(gòu)。根據(jù)本實用新型的磁懸浮裝置，能實現(xiàn)懸浮體的自動懸浮，并具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧的優(yōu)點。
【專利說明】
一種結(jié)構(gòu)緊湊型自浮式磁懸浮裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型總體涉及磁懸浮裝置領(lǐng)域，具體涉及懸浮體能夠自動懸浮的磁懸浮裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的磁懸浮裝置(例如磁懸浮臺燈、音箱或地球儀等)一般都包括磁懸浮基座和懸浮體?；蛻腋◇w都包含有磁體，基座內(nèi)的磁體通過磁性作用(例如磁斥力)能夠?qū)腋◇w懸浮在其上方預(yù)定距離處，產(chǎn)生漂浮的奇幻視覺效果，從而深受人們的喜愛。
[0003]中國專利CN102570927A和CN204687868U都公開了帶有自動升降機構(gòu)的自浮式磁懸浮裝置，從而簡化了用戶的操作。但這些磁懸浮裝置存在著升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大等不足之處。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種自浮式磁懸浮裝置，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧的優(yōu)點。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)緊湊型自浮式磁懸浮裝置，包括:
[0006]具有磁體的懸浮體;和
[0007]磁懸浮基座，包含:
[0008]磁懸浮機構(gòu)，用于將懸浮體懸浮于其上方預(yù)定距離處；
[0009]升降機構(gòu)，用于升降磁懸浮機構(gòu)從而相應(yīng)調(diào)節(jié)懸浮體的懸浮高度；
[0010]驅(qū)動機構(gòu)，與升降機構(gòu)沿水平方向并排布置；
[0011 ]傳動機構(gòu)，用來將驅(qū)動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成升降機構(gòu)的直線運動；以及
[0012]支撐結(jié)構(gòu)，用來固定支撐升降機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和傳動機構(gòu)。
[0013]在一具體實施例中，其中升降機構(gòu)包括:
[0014]豎直布置的升降螺桿，磁懸浮機構(gòu)被支撐在其上端；
[0015]豎直布置的升降導(dǎo)筒，升降螺桿沿升降導(dǎo)筒內(nèi)壁上下運動。
[0016]具體情況下，其中驅(qū)動機構(gòu)為固定在支撐結(jié)構(gòu)上靜止不動的電機。
[0017]優(yōu)選情況下，其中傳動機構(gòu)包括:
[0018]主動齒輪，與電機的輸出軸連接；
[0019]從動齒輪，與主動齒輪連接；
[0020]運動轉(zhuǎn)換件，具有內(nèi)螺紋孔，內(nèi)螺紋孔與升降螺桿連接，從動齒輪設(shè)置在運動轉(zhuǎn)換件上。
[0021]更具體情況下，其中支撐結(jié)構(gòu)具有定位槽，運動轉(zhuǎn)換件在定位槽中可轉(zhuǎn)動但不能上下移動。優(yōu)選情況下，其中運動轉(zhuǎn)換件底部設(shè)置有轉(zhuǎn)動珠。
[0022]在一優(yōu)選實施例中，其中電機具有偏向于升降機構(gòu)的偏心輸出軸。
[0023]在又一優(yōu)選實施例中，其中升降螺桿與升降導(dǎo)筒之間設(shè)置有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
[0024]優(yōu)選情況下，其中支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在升降導(dǎo)筒的上端。
[0025]在又一具體實施例中，其中磁懸浮基座具有封閉殼體。
[0026]根據(jù)本實用新型的自浮式磁懸浮裝置無需手動操作懸浮體，就能實現(xiàn)懸浮體的自動穩(wěn)定懸浮，采用驅(qū)動機構(gòu)與升降機構(gòu)水平布置方式可充分利用空間，降低磁懸浮底座的高度，使得自浮式磁懸浮裝置結(jié)構(gòu)小巧。
【附圖說明】
[0027]圖1為根據(jù)本實用新型的磁懸浮裝置一個實施例的示意圖；
[0028]圖2為圖1示出的自浮式磁懸浮裝置懸浮過程示意圖；
[0029]其中:圖2(a)為初始狀態(tài)，圖2(b)為臨界狀態(tài)，圖2(c)為懸浮狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做進一步說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，實施例和附圖只是為了更好地理解本實用新型，并不用來做出任何限制。
[0031]參見圖1，根據(jù)本實用新型的自浮式磁懸浮裝置大體包括懸浮體I和磁懸浮基座。懸浮體I初始位于磁懸浮基座上并將懸浮或漂浮于其上方。懸浮體I中含有磁體2，磁體2優(yōu)選為永磁體。磁體2的形狀可以根據(jù)懸浮體I的需要進行設(shè)置，例如可以為圓柱形、階梯型、截頭圓錐形等。磁體2可以為一整塊磁鐵，也可以由多塊磁鐵拼接而成。磁懸浮基座具有磁懸浮機構(gòu)5，磁懸浮機構(gòu)5設(shè)置有磁體或磁體組，其能對懸浮體I中的磁體產(chǎn)生磁斥力從而將懸浮體I懸浮到磁懸浮機構(gòu)5上方的預(yù)定距離(位置)處。在磁懸浮機構(gòu)5內(nèi)還設(shè)置有水平電磁控制系統(tǒng)，用于實時控制懸浮體I相對于磁懸浮機構(gòu)5沿水平方向的偏移。磁懸浮機構(gòu)5的具體結(jié)構(gòu)以及與懸浮體I之間的工作原理已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以參見中國專利CN204687868U，在此以參見方式弓I入其全部內(nèi)容。
[0032]在附圖中示出的實施例中，磁懸浮基座包括封閉殼體16。在封閉殼體16內(nèi)設(shè)置有磁懸浮機構(gòu)5、升降機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)14。這樣只有懸浮體I位于磁懸浮基座的封閉殼體16之外。這樣，在自浮式磁懸浮裝置工作過程中，人們只看到了懸浮體I自動升起或落下，從而獲得奇幻的視覺體驗。
[0033]升降機構(gòu)包括豎直布置的升降螺桿6和升降導(dǎo)筒8，升降螺桿6為實心結(jié)構(gòu)或中空結(jié)構(gòu)。磁懸浮機構(gòu)5被支撐在升降螺桿6的上端，升降螺桿6可沿升降導(dǎo)筒8的內(nèi)壁上下運動。升降螺桿6與升降導(dǎo)筒8之間設(shè)置有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)7，例如在升降導(dǎo)筒8的內(nèi)壁上設(shè)置豎直導(dǎo)槽，在升降螺桿6的下部設(shè)置定位銷，定位銷在豎直導(dǎo)槽內(nèi)上下運動。使得升降螺桿6在升降導(dǎo)筒8內(nèi)不會旋轉(zhuǎn)，只能做上下直線運動。
[0034]驅(qū)動機構(gòu)為固定在支撐結(jié)構(gòu)14上的電機13，電機13與升降機構(gòu)沿水平方向并排布置。這種布置方式相比于電機設(shè)置在升降機構(gòu)下方的方式(例如中國專利CN204687868U)可顯著降低磁懸浮基座的高度，提高磁懸浮裝置的整體觀賞性。另外，電機13設(shè)置有偏向(臨近)于升降機構(gòu)的偏心輸出軸15，從而可以節(jié)省空間、減小傳動部件尺寸，并能提高傳動機構(gòu)的傳動穩(wěn)定性。此外，電機13在支撐結(jié)構(gòu)14上保持固定不動，不隨升降機構(gòu)運動，從而進一步簡化結(jié)構(gòu)，還可以更加精確地控制升降運動以及降低能耗等。
[0035]傳動機構(gòu)包括主動齒輪12、從動齒輪11以及運動轉(zhuǎn)換件10，用來將驅(qū)動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成升降螺桿6的直線運動。其中主動齒輪12與電機13的輸出軸15連接，從動齒輪11安裝在運動轉(zhuǎn)換件10上。在某些實施例中，從動齒輪11也可以與運動轉(zhuǎn)換件10為一體結(jié)構(gòu)。運動轉(zhuǎn)換件10具有內(nèi)螺紋孔，內(nèi)螺紋孔與升降螺桿6連接。
[0036]支撐結(jié)構(gòu)14設(shè)置在升降導(dǎo)筒8的上端，支撐結(jié)構(gòu)14可以是與封閉殼體16內(nèi)壁連接的支撐架。支撐結(jié)構(gòu)14具有定位槽17，運動轉(zhuǎn)換件1設(shè)置在定位槽17中，定位槽17對運動轉(zhuǎn)換件10在豎直方向上進行卡位，運動轉(zhuǎn)換件10在定位槽17內(nèi)可轉(zhuǎn)動但不能上下移動。運動轉(zhuǎn)換件10底部設(shè)置有轉(zhuǎn)動珠9，通過轉(zhuǎn)動珠9將運動轉(zhuǎn)換件10支撐在定位槽17中。當(dāng)傳動機構(gòu)工作時，運動轉(zhuǎn)換件10在定位槽17中旋轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)動珠9與定位槽17底部為滾動摩擦，從而降低摩擦阻力。
[0037]磁懸浮基座與懸浮體I分別設(shè)置有可相互配合(或接合)的臨界防水平偏移機構(gòu)，以在懸浮體I位于磁懸浮基座上時并且在磁懸浮機構(gòu)5上升過程中懸浮體I處于懸浮臨界點時防止懸浮體I產(chǎn)生過度水平偏移而導(dǎo)致懸浮體I無法正常懸浮在磁懸浮基座上方。在圖1示出的實施例中，臨界防水平偏移機構(gòu)包括設(shè)置在封閉殼體16上表面的接合凸起4和設(shè)置在懸浮體I下表面的接合凹槽3。在其它實施例中，也可以通過在懸浮體I下表面設(shè)置接合凸起、在封閉殼體16上表面設(shè)置接合凹槽來形成臨界防水平偏移機構(gòu)。在圖1示出的臨界防水平偏移機構(gòu)中，接合凸起4優(yōu)選具有圓錐形的外形，圓錐的直徑可以為3-10mm，高度為3-5mm;與其配合的接合凹槽3具有相應(yīng)尺寸的圓錐形配合面。接合凸起4與接合凹槽3之間光滑接觸。
[0038]在本實用新型的另一個實施例中，雖然沒有進行圖示，但是臨界防水平偏移機構(gòu)也可以采用下述結(jié)構(gòu):磁懸浮基座3頂面上形成(或具有)接合凹陷，其對應(yīng)于懸浮體I自身所具有的外輪廓，從而懸浮體I能夠以水平移動受限的方式接收在接合凹陷中。例如，磁懸浮基座頂面具有圓柱狀凹陷或凹槽，懸浮體I則為相應(yīng)的半徑稍小的圓柱狀。
[0039]根據(jù)本實用新型的自浮式磁懸浮裝置的具體工作過程如下文所述。
[0040]圖2為本實用新型的自浮式磁懸浮裝置的自動懸浮過程示意圖，其中圖2(a)為初始狀態(tài)，磁懸浮機構(gòu)5處于低位，懸浮體I通過上述臨界防水平偏移機構(gòu)的配合而處于封閉殼體16上的初始位置。此時，磁懸浮機構(gòu)5與懸浮體I之間的磁斥力小于懸浮體I的重力，磁懸浮機構(gòu)5內(nèi)的水平電磁控制系統(tǒng)不工作。開啟電機13，電機輸出軸15旋轉(zhuǎn)，主動齒輪12帶動從動齒輪11旋轉(zhuǎn)，從動齒輪11帶動運動轉(zhuǎn)換件10圍繞升降螺桿6旋轉(zhuǎn)，由于運動轉(zhuǎn)換件10在原位保持轉(zhuǎn)動從而通過內(nèi)螺紋帶動升降螺桿6向上運動，升降螺桿6帶動磁懸浮機構(gòu)5向上運動，磁懸浮機構(gòu)5與懸浮體I之間的磁斥力逐漸增加。圖2(b)為臨界狀態(tài)，也即磁斥力開始等于懸浮體I的重力時，懸浮體I與封閉殼體16之間的摩擦力為零。此時，雖然水平電磁控制系統(tǒng)可以啟動工作，但由于懸浮系統(tǒng)自身的不對稱性誤差所造成的水平分力的影響，仍然會使懸浮體I迅速偏離中心點而難以控制。臨界防水平偏移機構(gòu)的主要作用就是輔助平衡懸浮體I的自動懸浮，防止其自動懸浮過程中在臨界狀態(tài)時發(fā)生過度水平偏移。隨著懸浮體I的向上浮起，臨界防水平偏移機構(gòu)彼此脫離接合，水平電磁控制系統(tǒng)開始正常工作。圖2(c)為懸浮狀態(tài)，此時，磁懸浮機構(gòu)5處于高位，懸浮體I處于磁懸浮機構(gòu)5上方預(yù)定距離處的懸浮位置，電機13停止工作。此時，磁斥力等于懸浮體I的重力，水平電磁控制系統(tǒng)正常工作，懸浮體I不會發(fā)生水平方向上相對于磁懸浮機構(gòu)5的過度偏移，懸浮體I處于穩(wěn)定懸浮狀
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[0041]通過上述升降螺桿6的上升運動，從而實現(xiàn)了懸浮體I從初始位置自動懸浮到懸浮位置。并且在臨界防水平偏移機構(gòu)的幫助下，能夠有效克服懸浮臨界狀態(tài)時懸浮體I沿水平方向可能產(chǎn)生的過度偏移。與上述過程相反，當(dāng)電機13反轉(zhuǎn)時，帶動升降螺桿6向下運動，磁懸浮機構(gòu)5從高位往低位運動，從而使懸浮體I的懸浮高度相應(yīng)降低。因此，本實用新型還可以非常方便地調(diào)節(jié)懸浮體I相對于磁懸浮基座(或磁懸浮機構(gòu)5)的懸浮高度。
[0042]在本實用新型的某些實施例中，自浮式磁懸浮裝置還可以包括行程限位機構(gòu)，分別對升降螺桿6的上下運動進行限位。行程限位機構(gòu)可以是設(shè)置在磁懸浮基座上的相應(yīng)限位擋塊，限位擋塊可以設(shè)置有觸點開關(guān)，觸點開關(guān)與控制器連接，當(dāng)升降螺桿6與限位擋塊抵接時，觸點開關(guān)能夠發(fā)送電信號給控制器，控制器自動停止電機的運行。
[0043]在本實用新型的磁懸浮裝置中，懸浮體I可以制成各種日用品、裝飾品或玩具等，例如可以是燈具、音箱、地球儀、陀螺、相框、茶具等等。
【主權(quán)項】
1.一種結(jié)構(gòu)緊湊型自浮式磁懸浮裝置，其特征在于，包括: 具有磁體的懸浮體;和 磁懸浮基座，包含: 磁懸浮機構(gòu)，用于將懸浮體懸浮于其上方預(yù)定距離處； 升降機構(gòu)，用于升降磁懸浮機構(gòu)從而相應(yīng)調(diào)節(jié)懸浮體的懸浮高度； 驅(qū)動機構(gòu)，與升降機構(gòu)沿水平方向并排布置； 傳動機構(gòu)，用來將驅(qū)動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成升降機構(gòu)的直線運動；以及 支撐結(jié)構(gòu)，用來固定支撐升降機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和傳動機構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中升降機構(gòu)包括: 豎直布置的升降螺桿，磁懸浮機構(gòu)被支撐在其上端； 豎直布置的升降導(dǎo)筒，升降螺桿沿升降導(dǎo)筒內(nèi)壁上下運動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中驅(qū)動機構(gòu)為固定在支撐結(jié)構(gòu)上靜止不動的電機。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中傳動機構(gòu)包括: 主動齒輪，與電機的輸出軸連接； 從動齒輪，與主動齒輪連接； 運動轉(zhuǎn)換件，具有內(nèi)螺紋孔，內(nèi)螺紋孔與升降螺桿連接，從動齒輪設(shè)置在運動轉(zhuǎn)換件上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中支撐結(jié)構(gòu)具有定位槽，運動轉(zhuǎn)換件在定位槽中可轉(zhuǎn)動但不能上下移動。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中運動轉(zhuǎn)換件底部設(shè)置有轉(zhuǎn)動珠。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中電機具有偏向于升降機構(gòu)的偏心輸出軸。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中升降螺桿與升降導(dǎo)筒之間設(shè)置有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置在升降導(dǎo)筒的上端。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮裝置，其特征在于，其中磁懸浮基座具有封閉殼體。
【文檔編號】H02N15/00GK205666775SQ201620490362
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】王云川, 李才力, 李良清, 王曉冰
【申請人】肇慶市衡藝實業(yè)有限公司