磁懸浮小車教學演示裝置的製作方法

2023-05-30 06:52:46 2

專利名稱：磁懸浮小車教學演示裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種物理教學儀器，具體涉及一種磁懸浮小車教學演示裝置。
背景技術：
磁懸浮技術是一種無接觸技術，由於它具有無摩擦、無磨耗，震動噪音小，使用壽命長等優點，近年來成為世界各國研究的重點課題。磁懸浮列車是一種採用無接觸的電磁懸浮磁懸浮列車，它克服了傳統輪軌鐵路摩擦影響提高速度的主要障礙，具有速度高、噪音小的特點，常導磁懸浮列車可達400-500公裡/小時，超導磁懸浮列車可達500-600公裡/ 小時。它還具有安全、舒適、不燃油，汙染少等優點。作為目前最快速的地面交通工具，磁懸浮列車技術的確有著其它地面交通技術無法比擬的優勢。上海磁懸浮列車(引進德國的技術)建成後，從浦東龍陽路站到浦東國際機場，三十多公裡只需8分鐘。我國地大物博，其中多數農村和山區的學生和老師很難去上海乘坐磁懸浮列車， 親臨世界地面高科技交通工具，而且物理和通用技術課程教學也涉及磁懸浮技術，學生很難理解和想像磁懸浮技術，這給教學帶來很多不便。目前沒有一個直觀的教學演示裝置能使學生了解高科技交通工具的特點和其工作原理。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種磁懸浮小車教學演示裝置，其解決了背景技術中磁懸浮技術教學演示裝置空缺的技術問題，使學生甚至老師很直觀地了解磁懸浮技術的特點和其工作原理。本實用新型的技術解決方案是一種磁懸浮小車教學演示裝置，包括軌道及設置軌道上車體，其特殊之處在於所述車體內設有兩塊永久磁體，所述軌道底部設有空心線圈，所述空心線圈的電路連接一電源裝置；所述空心線圈的電磁場極性與永久磁體的磁場極性保持相同，所述兩塊永久磁鐵同向與水平方向有夾角，該夾角使永久磁鐵的磁場與空心線圈形成的電磁場產生的斥力使小車懸浮的同時還向前運動。上述兩塊永久磁體和車體為活動連接，所述車體上設有推桿，所述推桿與永久磁體固連，所述兩塊永久磁體在推桿的推動下前後移動。上述軌道側面設有接觸銅片，該接觸銅片在小車運行點上能讓空心線圈的電路和電源接通。上述電源裝置與空心線圈的電路之間還設有控制操作臺，所述控制操作臺設有電源正負接線孔，顯示電源指示工作的發光二極體，控制前進方向的雙聯紐扣開關和工作按鈕。上述電源裝置提供5 20伏、10安直流電；其包括500W變壓器，所述500W變壓器的初級包括雙向可控矽、電阻器等元件，使500W變壓器次級電壓在5V 20V變化，還包括8隻(兩隻並聯)進行橋式整流的1陽408型二極體，還包括電解電容器以及顯示輸出直流電壓高低的電壓表；所述500W變壓器、二極體、電解電容器，可控矽以及電壓表都採用可視組裝的方式。上述軌道兩端設有帶有彈性的阻擋物。上述軌道具體包括多個空心線圈和兩邊支撐牆，所述支撐牆由膠木材料加工而成，所述支撐牆上設有接觸銅片。上述多個空心線圈的起點、終點均連接電磁繼電器，所述電磁繼電器連接雙聯紐扣開關。撥動雙聯紐扣開關連接的電路可改變車體在起點、終點的幾個空心線圈的磁場極性方向，使車體在起點產生斥力懸浮和前進動力，在終點產生吸力阻止車體前進，使車體能平穩的停下來。上述夾角的度數在12° 20°為佳，當然夾角的大小與車體的重量相關。上述帶有彈性的阻擋物為鋼片或橡膠等，阻擋物尺寸、大小與車體的尺寸、大小相關。本實用新型具有結構簡單、新穎，電路元器件可視，成本低廉等優點，彌補了磁懸浮技術教學演示裝置空缺的技術空白，使學生甚至老師很直觀地了解磁懸浮技術的特點和其工作原理。

圖1為本實用新型結構示意圖。圖2為本實用新型軌道結構示意圖。圖3為本實用新型工作原理圖。附圖標號說明 1-軌道，2-車體，3-永久磁體，4-空心線圈，5-電源裝置，6_推桿，7_接觸銅片， 8-控制操作臺，9-阻擋物，10-支撐牆，11-電磁繼電器。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型是斥力讓車體2前進。車體2設有兩塊永久磁體3， 軌道1底部安裝有空心線圈4。空心線圈4通電後，產生的磁場極性與車體上的永久磁體3 極性總保持相同，兩者「同性相斥」，排斥力使車體懸浮起來，車體上的兩塊永久磁鐵3同向與水平有一定的夾角，使永久磁鐵3磁場與軌道1的空心線圈4形成的電磁場產生的斥力是車體2懸浮的同時產生向前的斥力是車體2向前的動力。為了節約用電和減少軌道1的空心線圈4發熱損壞，軌道1側旁安裝接觸銅片7，車體2運行到什麼地方，其空心線圈4電路接通，使車體2正常運行。參見圖3，本實用新型的電源裝置5 使用5 20伏10安直流電電源，設計的原理是利用500W電源變壓器把220V交流電最高降壓為20V交流電，為了調節方便和很好的控制車體2的運行速度(電壓輸出高小車運行速度快，輸出電壓低小車運行速度慢)，在500W 變壓器的初級加入了雙向可控矽，用來調節改變供給500W變壓器初級電壓的高低，從而是 500W變壓器次級電壓在5V 20V變化，再通過8隻1陽408 二極體(相應兩個並聯)進行橋式整流，並在供電輸出安裝有電壓表顯示輸出直流電壓高低。其中變壓器、二極體，電解電容器、可控矽等都組裝在外面，在教學中可供老師學生觀看、了解和掌握其結構原理。[0024]本實用新型的控制操作臺8 在車體2的左側安裝控制操作臺8，設有電源正負接線孔，電源指示工作發光二極體，工作按鍵和控制前進方向的雙聯紐扣開關(作用是1、車體2在向右行駛時改變其軌道最右邊的幾個通電的空心線圈4的電流方向，使車體2到終點時永久磁鐵3磁場極性和通電的空心線圈4產生的磁場極性相同產生引力(相吸)，一是車體2無前進動力，二是阻止車體2前進慣性平穩的停下來；車體在向左行駛時改變其軌道最左邊的幾個通電的空心線圈4，同樣可使車體運行到終點，無前進動力阻止車體2前進慣性自動平穩停下來；2、改變車體2的運動方向要車體2上的推桿6配合。)工作按鍵(連接按鍵的是一隻能承受20安電流的電磁繼電器11，為空心線圈4通電)，工作中調整好雙聯紐扣開關和車體2上的推桿6，按下工作按鍵，車體2就會來回在軌道1上運行(要控制好空心線圈4的工作電壓，過高車體2會向上離開軌道1，過低車體2懸浮力和前進力不足也不能正常運行)。參見圖2，本實用新型的軌道1 由多個空心線圈4和兩邊支撐牆10組成，具體地 每個空心線圈4可採用直徑為0. 55mm的漆包線，在直徑為2. Ocm長1. 8cm的塑料管上繞 580圈做成，均勻的固定在長和寬一定的木板上，線圈兩邊選用做廣告展板框的膠木材料進行加工，做成軌道1的支撐牆10，最後在支撐牆10上粘貼規劃好的覆銅板，在覆銅板上焊接好對應的線圈接線頭，(保證磁懸浮小車工作過程中，運行到的線圈其電源相應接通)；磁懸浮軌道兩端做好帶有彈性的阻擋物9，阻擋物9可以是寬20mm厚0. 40mm的鋼片等，以防小車運行速度快在慣性的作用下運行出外損壞。
權利要求1.一種磁懸浮小車教學演示裝置，包括軌道及設置軌道上車體，其特徵在於所述車體內設有兩塊永久磁體，所述軌道底部設有空心線圈，所述空心線圈的電路連接一電源裝置；所述空心線圈的電磁場極性與永久磁體的磁場極性保持相同，所述兩塊永久磁鐵同向與水平方向有夾角，該夾角使永久磁鐵的磁場與空心線圈形成的電磁場產生的斥力使小車懸浮的同時還向前運動。
2.根據權利要求1所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述兩塊永久磁體和車體為活動連接，所述車體上設有推桿，所述推桿與永久磁體固連，所述兩塊永久磁體在推桿的推動下前後移動。
3.根據權利要求1或2所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述軌道側面設有接觸銅片，該接觸銅片在小車運行點上能讓空心線圈的電路和電源接通。
4.根據權利要求3所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述電源裝置與空心線圈的電路之間還設有控制操作臺，所述控制操作臺設有電源正負接線孔，顯示電源指示工作的發光二極體，控制前進方向的雙聯紐扣開關和工作按鈕。
5.根據權利要求4所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述電源裝置提供 5 20伏、10安直流電；其包括500W變壓器，所述500W變壓器的初級包括雙向可控矽以及電阻器，使500W變壓器次級電壓在5V 20V變化，還包括8隻進行橋式整流的1陽408型二極體，還包括電解電容器以及顯示輸出直流電壓高低的電壓表；所述500W變壓器、二極體、 電解電容器，可控矽以及電壓表都採用可視組裝的方式。
6.根據權利要求5所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述軌道兩端設有帶有彈性的阻擋物。
7.根據權利要求6所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述軌道具體包括多個空心線圈和兩邊支撐牆，所述支撐牆由膠木材料加工而成，所述支撐牆上設有接觸銅片。
8.根據權利要求7所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述多個空心線圈的起點、終點均連接電磁繼電器，所述電磁繼電器連接雙聯紐扣開關。
9.根據權利要求8所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述夾角的度數在 12° 20°。
10.根據權利要求9所述磁懸浮小車教學演示裝置，其特徵在於所述帶有彈性的阻擋物為鋼片或橡膠。
專利摘要一種磁懸浮小車教學演示裝置，包括軌道及設置軌道上車體，車體內設有兩塊永久磁體，軌道底部設有空心線圈，空心線圈的電路連接一電源裝置；空心線圈的電磁場極性與永久磁體的磁場極性保持相同，兩塊永久磁鐵同向與水平方向有夾角，該夾角使永久磁鐵的磁場與空心線圈形成的電磁場產生的斥力使小車懸浮的同時還向前運動。本實用新型具有結構簡單、新穎，電路元器件可視，成本低廉等優點，彌補了磁懸浮技術教學演示裝置空缺的技術空白，使學生甚至老師很直觀地了解磁懸浮技術的特點和其工作原理。
文檔編號G09B23/18GK202084231SQ201120209060
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者雷建設 申請人:雷建設