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1、(10)申请公布号 CN 102832855 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 2 8 5 5 A *CN102832855A* (21)申请号 201110162791.4 (22)申请日 2011.06.16 H02N 15/00(2006.01) (71)申请人唐建一 地址 200042 上海市万航渡路829弄3号 19A (72)发明人唐建一 (54) 发明名称 采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置 (57) 摘要 采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置，包 括磁浮旋转体下部的下托式的磁浮永磁体，旋转 磁件，下箱体内的下托力电磁环，定中心电磁铁， 集成。
2、旋转组件，电路板；本发明的下托式磁浮系 统，调控到磁浮旋转体的下部受到的下托力电磁 环的向上顶托的可调的磁斥力减去定中心电磁铁 的可控的下吸电磁力，等于磁浮旋转体的重量时， 磁浮旋转体作磁悬浮，并采用多种防止磁浮旋转 体的滑移和翻倒，磁浮稳定，较易“入浮”操作；又 采用集成旋转组件和双向旋转桥控电路的集成旋 转系统，适应各种磁浮旋转体的双向自动旋转； 磁浮旋转体在下箱体的上方磁悬浮并双向自动旋 转，磁浮旋转体的上方可以完全腾空，新奇，视感 特好，而结构简易，调控方便，成本低，易于产销。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)。
3、发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置，由下托式磁浮系统和集成旋转系统组 成，所述的下托式磁浮系统由磁浮旋转体下部的下托式的磁浮永磁体和下箱体内的下托式 磁浮力电磁器件及磁浮传感器和磁浮电路组成，所述的下托式磁浮力电磁器件包括下托力 电磁环和定中心电磁铁；所述的集成旋转系统由集成旋转部件和集成旋转电路组成，其特 征为所述的集成旋转部件包括下箱体内的集成旋转组件和所述的磁浮旋转体内的旋转磁 件，所述的集成旋转组件是把作为旋转传感器的磁感应线圈和旋转电磁线圈这二者集合为 可以带有铁磁芯的集合件并装在所述的定中心磁铁的。
4、旁边；所述的集成旋转电路由两个集 成运放器互补地组成双向自动旋转桥控电路。 2.根据权利要求所述的一种采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置，其特征在于所述 的下托式磁浮永磁体是上部大于下部，即，上磁极面大于下磁极面的倒圆锥体形，在所述的 上磁极面上居中地贴装有宽度大于所述的上磁极面的非圆形的导磁铁板，则，在所述的上 磁极面的旁边有该导磁铁板的出边，在该导磁铁板上的中线处贴装有同磁性的上永磁体。 3.根据权利要求1所述的一种采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置，其特征在于所 述的下托力电磁环是指，在空心的上部小而下部大的圆锥环形的铁环的外围绕有电磁环线 圈。 4.根据权利要求3所述的下托力电磁环，其。
5、特征在于，在所述的下托力电磁环的铁环 的内侧贴装有同磁性的增磁永磁体。 权 利 要 求 书CN 102832855 A 1/3页 3 采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置 0001 技术领域：磁悬浮，磁悬浮装置 技术背景 ： 0002 常见的磁悬浮装置是吊拉式，由上箱体内的电磁铁对下方的磁浮体的上部施 加向上吸拉的电磁力以平衡于磁浮体的重量；另一类是下托式，需在下箱内向上方发 出对磁浮体下部以向上的顶托的推斥磁力来平衡于磁浮体的重量，电磁铁等都在下箱体 内，磁浮体的上方可以腾空，但向上顶托会引起磁浮体下部向外滑移和整件的翻倒，这 是个难题；专利：200610065336.1采用下箱体的中部设置四。
6、个开口向上的电磁铁组，加上 四个位移传感器，四组联动的应对滑移控制电路，在电磁铁组的外围，设有很大的永磁 环以提供向上的磁推斥力，但该磁环大而笨重，磁斥力是固定的不可调控的，该种常用的 铁碳氧材质的磁环，时间长了会退磁，也随温度的变化而磁性不稳，加上，电磁铁组 的电路过于复杂，用多级高倍率直流放大，必然会有的温度飘移，所以，总体是很复杂， 成本太高，调控很困难，稳定性差；另有，专利：200610666175.8采用两个电磁铁和另加的 两个限位永磁体，虽有简化，但引起调控另外的困难，系统更为不稳定；而以上专利，都没有 使各种式样的磁浮体都能作稳定的自动旋转的结构和旋转电路的设计，所以，都不理想，。
7、需 各方面彻底于以解决之。 发明内容 ： 0003 发明目的： 0004 发明一种采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置，用独特的磁浮系统，磁浮体在 下箱体的上方磁浮时能防止滑移，翻倒，磁浮体上方可完全腾空，采用的集成旋转系统能适 用于各式的磁浮体的双向随机自动旋转，视觉特好，而结构简易，调控方便，稳定可靠，成本 低，利于产销。 0005 技术方案： 0006 采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置，由装有永磁体的磁浮旋转体和下箱体构 成；下托式磁悬浮装置是由下托式磁浮系统和集成旋转系统组成，下托式磁浮系统包括磁 浮旋转体下部的下托式的磁浮永磁体，下箱体内的下托式磁浮力电磁器件，磁浮传感器，磁 浮电路。
8、；下托式磁浮力电磁器件包括下托力电磁环和定中心电磁铁；磁浮传感器采用霍尔 元件并贴装在所述的定中心电磁铁的开口向上的铁心面上，霍尔元件发出的磁浮传感信号 电压接向磁浮电路的输入端，并经放大和调控后，磁浮电路的输出端接向电磁铁的线圈，调 节该线圈电流可调控电磁铁发出的磁浮电磁场及具有定中心的下吸磁浮力，该定中心力能 使磁浮旋转体在受下方的向上的顶托力时免于翻转和滑移；另外，可用调节可调电阻来调 节下托力电磁环的线圈的电流，以调节下托磁浮电磁场和向上顶托磁斥力的大小；集成旋 转系统由集成旋转部件和集成旋转电路组成，集成旋转部件包括下箱体内的集成旋转组件 和磁浮体下部的旋转磁件；集成旋转组件由两个自。
9、制的线圈集合而成，即，把作为旋转传感 器的磁感应线圈和作为旋转力驱动器的旋转电磁线圈这二者集合为一个可以带有铁磁芯 说 明 书CN 102832855 A 2/3页 4 的集合件；双向旋转桥控电路是由互补的两个集成运放器组成具有两个互为反相的输入端 和两个互为倒相的输出端的桥式放大控制电路；集合件是至少一个置放在下箱体内的下托 力电磁环内的定中心电磁铁的旁边，并和上方的相对应的旋转磁件相互磁对应；旋转磁件 在随磁浮旋转体而旋转时发出的动态的旋转磁场是作圆周状地扫描，当扫描到达和离开集 成旋转组件时，由于磁感应线圈所在处的磁场强度的有效增减的变化，该磁感应线圈所激 发出的双向感生电动势的磁感应双。
10、向信号电压输向该桥控电路的输入端，经桥控放大后， 其两个输出端向集合件的旋转电磁线圈通以双向电流，即，电流方向作交替地改变，旋转电 磁线圈通过集合件向上方的磁浮旋转体的下部的旋转磁件发出双向旋转电磁场并施加以 吸力和推力的交替的电磁旋转力，使磁浮旋转体作双向随机自动旋转。 0007 下托式磁浮永磁体是上部大而下部小的，即，其上磁极面大于下磁极面的倒圆锥 体形，而在上磁极面之上居中地贴装有非圆形的导磁铁板，该导磁铁板的宽度大于上磁极 面，而至少有两个宽出于上磁极面的铁板的出边，该出边有磁导性而具有磁性，也 可作为旋转磁件之用，在该导磁铁板之上的中线处贴装有较小的圆的同磁性的上永磁体， 用以加强中。
11、心处的磁场，有利于克服滑移，易于入浮；下托力电磁环的铁芯是上部 小下部大的空心的圆锥环形的铁环，其外围绕有线圈，当该线圈通电时电磁环向斜上方的 倒锥体形的磁浮永磁体的斜外表面发出圆环状同磁性电磁场，以设定的角度给磁浮旋转体 以斜向斥力，其合成的向上分力，作为向上顶托的磁悬浮力，而其圆环状的水平分力形成向 内均衡地挤压的向心力，有克服滑移限位作用，调节可调电阻以调节线圈的电流 及斜向斥力的大小，也可在铁环的内侧均匀地地贴装不少于三个同磁性的增磁永磁体，其 上面的磁性和铁环发出的电磁场磁性相同，以按需均衡地增补顶托力和向心力。 0008 下箱体内的中线处的开口向上的定中心电磁铁在通电时发出的电磁场。
12、作用于上 方的异磁性的磁浮永磁体，而给磁浮旋转体的下部以向下吸的定中心的磁力，可防止磁浮 旋转体在磁浮时的滑移和翻倒。 0009 所述下托式磁悬浮是指，当调控到磁浮旋转体受到的向上顶托的磁悬浮力减 去定中心下吸电磁力而等于磁浮旋转体自身的重量时，可达到在垂直的自由度上的力的平 衡而使磁浮旋转体在下箱体的上方作磁悬浮并双向随机自动旋转；磁浮旋转体的上方可以 完全地腾空。 0010 有益效果： 0011 本发明以磁浮旋转体的下部受到下箱体内的下托力电磁环发出的向上顶托的可 调的磁斥力减去定中心电磁铁的定中心的可控的下吸电磁力而等于磁浮旋转体的重量的 独特的下托式磁浮系统，使磁浮旋转体在下箱体的上方。
13、作磁悬浮，磁浮旋转体的上方可以 完全腾空，因采用多种防止磁浮旋转体的滑移和翻倒，磁浮旋转体较易入浮，磁浮稳定 可靠；又采用独特的集成旋转系统，可适应各种磁浮旋转体的双向随机自动旋转，而总体地 结构简易，调控方便，成本低，易于产销。 附图说明 ： 0012 编号：0，中线 1，磁浮旋转体 2，下箱体 3，磁浮永磁体 4，上磁极面 5，下磁 极面 6，斜的磁面 8，铁板 9，出边 11，上永磁体12，电磁铁 15，铁心 16，霍尔元件： H 18，下托力电磁环 19.铁环20，电磁环的线圈 23，集合件 24，磁感应线圈 25，旋 说 明 书CN 102832855 A 3/3页 5 转电磁线圈2。
14、7，铁磁芯 28，电路板 29，集成运放器：IC 31，电位器：W 32.可调电 阻：KR 35，增磁永磁体 36，电阻：R 38，三极管：BG 39，电磁铁线圈附图1：结构总 图 附图2：磁浮电路图 附图3：双向旋转电路图 0013 具体实施方法： 0014 实施例1：采用集成旋转系统的下托式磁悬浮装置结构 见：图1 0015 磁浮旋转体1在下箱体2的上方的中线O处作磁悬浮并双向随机自动旋转；在磁 浮旋转体1的下部的中线处装有下托式的磁浮永磁体3，它3是上面大下面小的倒圆锥体 形，其3上磁极面4大于下磁极面5并有斜的磁面6，在上磁极面4之上，居中地贴装有长方 形的导磁的铁板8，它8的横向的宽。
15、度大于上磁极面4，在其4的两边各有一导磁铁板8的 出边9，它9因有磁导性而具有和上磁极面4及铁板8相同的磁性，它9起到旋转磁件的作 用，在铁板8之上居中地贴装有同磁性的上永磁体11；在下箱体2内的中线O处装有具有 线圈39的定中心电磁铁12，其12的开口向上的铁心15面上装有作为磁浮传感器的霍尔 元件16，在它12的外围装有下托力电磁环18，它18由铁环19和外围的线圈20构成，铁环 19是上部小和下部大的空心的圆锥环形，在其19的内侧均匀地贴装有三个同磁性的增磁 永磁体35，在它18的旁边装有集合件23，该集合件23由磁感应线圈24的漆包线和旋转电 磁线圈25的漆包线这二者同绕在铁磁芯27上。
16、；电路板28装在下箱体2内。 0016 有关下托式磁悬浮和自动旋转的作用方式，见技术方案，不重复。 0017 实施例2：磁浮系统的磁浮电路 见：图2 0018 在磁浮电路中，正电源通过电阻36(R1)接霍尔元件16(H)，集成运放器29的IC1 的正输入端接霍儿元件16(H)，其29的负输入端接电位器31(W1)，经比较和减法放大后，其 29的输出经电阻36(R2)接三极管38(BG)的基极，进行功放，其38的集电极接电磁铁线圈 39并通以电流，电磁铁12发出异磁性电磁场，使磁浮旋转体1受到下吸的定中心力，电位 器31调节电磁铁线圈39的电流及定中心的下吸力的大小；正电源通过可调电阻32(KR。
17、)接 电磁环的线圈20，调节可调电阻32(KR)，以调节电磁环线圈20的电流和发出的电磁场的大 小，以按需调节对于磁浮旋转体1下部的向上推斥力和向上的顶托力的磁悬浮力大小值； 0019 实施例3：集成旋转系统的双向自动旋转桥控电路 见：图3 0020 集成运放器29的IC2和IC3互补地组成桥控电路，集合件23的磁感应线圈24的 两端接IC2和IC3正输入端，IC1和IC2的负输入端都接电位器31(W2)，IC1和IC1进行互 补的倒向放大，IC1和IC2的输出通过限流电阻36(R3)接旋转电磁线圈25，它25得到 正反向交变的电流和发出电磁极性交变的的电磁场，使铁板8的作为旋转磁件的出边9和 磁浮旋转体1获得推和斥交替的旋转力而作双向自动旋转。 说 明 书CN 102832855 A 1/2页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102832855 A 2/2页 7 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102832855 A 。