一種矢量磁懸浮引擎及矢量磁懸浮動力系統的製作方法
2023-12-09 14:50:27 1
專利名稱:一種矢量磁懸浮引擎及矢量磁懸浮動力系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種矢量磁懸浮引擎及矢量磁懸浮動力系統，所述矢量磁懸浮引擎，包括磁引擎，磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角。本實用新型提供的矢量磁懸浮引擎，通過改變動力裝置或者電動機的偏轉方向，可以改變磁引擎底面與導體的俯仰夾角，通過調節磁引擎與渦流產生面的夾角，將磁引擎與渦流電流之間電磁斥力沿水平面的分力分解成為磁懸浮引擎水平方向上的推力；並根據偏轉方向調節得到其他水平角度的分力，通過配合控制多個磁懸引擎與非磁性金屬表面的角度來實現懸浮體的二維方向自由運動。
【專利說明】
一種矢量磁懸浮引擎及矢量磁懸浮動力系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及技術領域磁懸浮技術領域，具體涉及到一種矢量磁懸浮引擎及矢量磁懸浮動力系統。
【背景技術】
[0002]電磁懸浮技術(electromagnetic levitat1n )簡稱EML技術，它是利用高頻電磁場在金屬表面產生的禍流來實現對金屬的懸浮。磁懸浮技術由於其機械結構無接觸的優勢，在交通、機器人等領域具有廣闊的應用前景。高頻渦流與外磁場相互作用，使金屬樣品受到一個安培力的作用。在合適的空間配製下，可使洛倫茲力的方向與重力方向相反，通過電磁場的功率使電磁力與重力相等，即可實現電磁懸浮。
[0003]恩蕭大定理指出點粒子集不能被穩定維持在僅由電荷的靜電相互作用構成的一個穩定靜止的力學平衡結構。該定理通常被用於磁場中，適用於磁體和順磁性材料或者其它任意組合(但非抗磁性材料)的磁場力。由恩蕭大定理可以得知，兩個磁體之間的穩定靜態平衡是不可能的。因此用靜磁場懸浮物體時，磁體往往會飛走，永遠也無法找到一個平衡的位置。
[0004]現有技術中的電動車或者電動娛樂車，通常採用電力驅動輪胎通過收到地面摩擦力的作用進而實現在地面移動，然而這類傳統驅動方式具有多種不足，例如車體的轉向需要採用方向盤控制方向輪的方式，轉向過程中需要較大轉向半徑，不能夠原地轉向。傳統的驅動方式限定了車體本身的移動模式，不能夠實現原地轉向、旋轉、橫移等多種運動形式。特別的，對於娛樂車來說，其更需要一定的娛樂性，現有的驅動方式功能較少，趣味性不強，不能夠給人帶來的新鮮的娛樂體驗。
[0005]現有的磁懸浮列車上的直線電機採用行波磁場實現了列車的一維運動，但是直線電機產生的磁場行波只能朝著一個固定方向推進，很難實現二維方向上的自由運動。要實現懸浮體在二維平面的運動，現有技術中的方法不再適用。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的之一是提供一種矢量磁懸浮引擎，包括
[0007]磁引擎，磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角。
[0008]優選的，本實用新型還包括用於連接角度調節裝置和磁引擎的連接件。
[0009]優選的，動力裝置為電動機。
[0010]優選的，磁體為將若干磁性體裝配在固定盤內的磁碟。
[0011]優選的，角度調節裝置的一端固定在支撐板上，另一端與動力裝置連接。
[0012]優選的，角度調節裝置為舵機，所述舵機固定在支撐板上;舵機的輸出軸通過連接件與動力裝置連接，並通過控制動力裝置的俯仰角度使磁體與導體之間的角度變化。
[0013]優選的，角度調節裝置為固定在支撐板上的若干液壓裝置，所述液壓裝置的伸縮部與動力裝置連接用於控制磁體與導體之間的角度。
[0014]優選的，支撐板上安裝有兩組舵機。
[0015]優選的，連接件為軸套法蘭，軸套法蘭的軸套端與舵機連接，軸套法蘭的法蘭端與動力裝置連接。
[0016]本實用新型還公開了一種矢量磁懸浮動力系統，包括底盤以及固定在底盤上的矢量磁懸浮引擎;矢量磁懸浮引擎包括磁引擎，磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角。
[0017]優選的，底盤上安裝有2?8組矢量磁懸浮引擎。
[0018]綜上所述，本實用新型具有以下優點:
[0019]本實用新型提供的矢量磁懸浮引擎，通過改變動力裝置或者電動機的偏轉方向，可以改變磁引擎底面與導體的俯仰夾角，通過調節磁引擎與渦流產生面的夾角，將磁引擎與渦流電流之間電磁斥力沿水平面的分力分解成為磁懸浮引擎水平方向上的推力;並根據偏轉方向調節得到其他水平角度的分力，通過配合控制多個磁懸引擎與非磁性金屬表面的角度來實現懸浮體的二維方向自由運動;使得本裝置安裝在車輛後可以實現車體的原地制動、旋轉、橫移等運動方式，增加了車輛操控的便利性以及趣味性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型矢量磁懸浮的側視圖；
[0021]圖2為本實用新型一個實施例中矢量磁懸浮包含一個舵機時的立體圖；
[0022]圖3為本實用新型一個實施例中矢量磁懸浮包含兩個舵機時的立體圖；
[0023]圖4為本實用新型一個實施例中角度調節裝置採用液壓裝置的正視圖；
[0024]圖5為本實用新型矢量磁懸浮動力系統的立體圖；
[0025]圖6為本實用新型矢量磁懸浮動力系統安裝四個磁懸浮引擎懸沿X方向運動受力分析圖；
[0026]圖7為本實用新型矢量磁懸浮動力系統安裝四個磁懸浮引擎懸沿y方向運動受力分析圖。
[0027]其中，1、導體;2、磁碟;3、電動機;4、連接部件;5、舵機;51、輸出軸;6、底盤;7、液壓裝置;8、固定盤;9、磁性體。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0029]本實用新型的一個實施例中，提供了一種矢量磁懸浮引擎，包括磁引擎，磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角。導體為非導磁性材質製成，優選銅或者鋁。
[0030]磁引擎是通過將動力裝置的動能轉換成磁能，使得磁體在轉動後懸浮在導體上方。當磁體旋轉或者移動方向與導體I水平時，磁體獲得垂直於導體向上的作用力，使得磁體可以穩定的懸浮在導體上方。動力裝置可以採用現有技術中任意可以使磁體運動包括做旋轉運動的裝置，例如常規的電動機3，電動機3可以通過控制程序或者控制電路的作用便於調整電動機的工作狀態，例如轉速或者轉動方向。
[0031]角度調節裝置是用於調節磁體與導體I之間的夾角。磁體受到的作用力與磁體的表面垂直，當磁體與導體之間具有一定的夾角後，將會使得磁體受到水平向上的作用力外，還會收到水平方向的分力。本實用新型中以磁體或者磁碟2整體與導體平行是角度為0，兩者相互平行。
[0032]電動機3驅動磁體旋轉，可以使電動機3的轉軸與磁體連接帶動其運動；因此可以讓電動機3的轉軸與導體I或者水平面垂直，即轉軸與磁體所在面可以是垂直的。角度調節裝置與動力驅動裝置連接，可以通過調節動力驅動裝置與導體或水平面的角度，進而使得磁體與導體產生角度；當磁體與導體之間具有夾角後，受到的水平分力和豎直分力將會使磁引擎整體保持懸浮的同時還可以在導體上方前後左右移動。
[0033]本實用新型的一個具體優化實施例中，矢量磁懸浮引擎還包括用於連接角度調節裝置和磁引擎的連接件4。角度調節裝置可能不能夠直接與驅動裝置連接，通過連接件使兩者的連接更加方便，可以實現角度控制。在使用不同的角度調節裝置時可以選用不同的連接件，但是以其可以傳遞角度調節裝置和磁引擎之間的作用力和偏轉角度即可。
[0034]本實用新型的一個具體優化實施例中，磁體為將若干磁性體9裝配在固定盤8內的磁碟2;角度調節裝置的一端固定在支撐板10上，當用於安裝在運載工具上時，支撐板10可以為底盤。角度調節裝置的另一端與動力裝置連接。例如圖2所示，角度調節裝置可以為舵機5，舵機5可以通過鍵槽配合固定在支撐板10或底盤6上，舵機的輸出軸51通過連接件4與動力裝置連接，並通過控制動力裝置的俯仰角度使磁體與導體之間的角度變化。
[0035]連接件4可以為軸套法蘭，軸套法蘭的軸套端與舵機連接，軸套法蘭的法蘭端與動力裝置電動機連接，通過螺栓連接方式讓電動機與法蘭軸套的法蘭端連接。為了使得角度的調節更加準確，具有更廣泛的角度調節範圍。例如圖3可以在支撐板上安裝有兩組舵機，兩組舵機的調節角度相互垂直，一組實現X軸調節，另一組實現Y軸調節，從而可以實現360度調節的方式。
[0036]例如圖4，角度調節裝置為固定在支撐板上的若干液壓裝置7，液壓裝置的伸縮部與動力裝置連接用於控制磁體與導體之間的角度。具體的一種方式，可以設置四組液壓裝置，通過控制每個液壓裝置7液壓伸縮杆的伸縮量從而控制磁體與導體的角度，達到與舵機相同的控制效果。
[0037]本實用新型的電動機在工作後帶動磁碟旋轉使其在導體上方懸浮，當舵機發生偏轉時使得電動機隨之偏轉，磁碟將與導體之間不再水平，而是保持一定的夾角，該夾角使得磁碟收到的力與導體所在的水平方向產生傾角，合力分解後即磁碟收到向上的分力以及水平方向的分力，使得磁碟不僅可以懸浮在導體上方，而且可以水平移動。
[0038]由此可見磁碟產生的驅動力包括磁碟運動平面與導體平行時產生垂直於導體所在平面向上的正向升力以及磁碟運動平面與導體具有夾角時產生與導體所在平面呈該夾角向上的斜向升力。
[0039]如圖5本實用新型還公開了一種矢量磁懸浮動力系統，包括底盤以及固定在底盤上的矢量磁懸浮引擎；矢量磁懸浮引擎包括磁引擎，磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角。優選的，底盤上安裝有2?8組矢量磁懸浮引擎。
[0040]具體的，本實用新型的矢量磁懸浮動力系統在不同情況下的運動動力分析如下:
[0041]如圖1所示，本實用新型的矢量磁懸浮引擎配置的舵機繞X軸轉動，電動機轉動調節其下固定的磁碟與導體即金屬底板之間俯仰夾角Θ，舵機俯仰夾角2Θ的變化使磁碟與金屬底板渦流電流電磁斥力垂直於磁碟底面與豎直方向夾角Θ，電磁斥力的水平分量為矢量磁懸浮引擎的水平推力，驅動裝置獲得推力後即可改變矢量磁引擎水平方向運動狀態。
[0042]如圖6所示，磁碟旋轉軸具有法向分量，調節單個磁碟使得其與導體金屬板的角度發生後，可以產生一個一維方向的推力，同時調節另外一個反相轉動磁碟的角度來抵消掉角動量的改變，同時通過配合調節方式，實現X，y兩個方向的推力。
[0043]如圖6所示，如果想要產生X方向的推力，可以通過調節一個磁懸浮引擎1、另一個磁懸浮引擎3，與金屬平面的夾角相同，且磁懸浮引擎底面傾斜指向圖3中「近」代表的方向；調節磁懸浮引擎2、磁懸浮引擎4金屬平面的夾角相同，且引擎底面傾斜指向圖4中「近」代表的方向。磁懸浮引擎1、磁懸浮引擎3水平推力大小相同、方向如圖所示，磁懸浮引擎2、磁懸浮弓I擎4水平推力大小相同、方向如圖所示，此時四個水平推力的合力方向為+X方向，矢量弓I擎組合裝置向+X方向運動。
[0044]如圖7所示，要產生y方向的推力，調節其中一個磁懸浮引擎1、另一個磁懸浮引擎2，並使其與金屬平面的夾角相同，且引擎底面傾斜指向圖4中「近」代表的方向；調節磁懸浮引擎3、磁懸浮引擎4金屬平面的夾角相同，且引擎底面傾斜指向圖4中「近」代表的方向。磁懸浮引擎1、磁懸浮引擎2水平推力大小相同、方向如圖所示，磁懸浮引擎2、磁懸浮引擎4水平推力大小相同、方向如圖所示，此時四個引擎水平推力的合力方向為+y方向，矢量引擎組合裝置向+X方向運動。
[0045]雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了詳細地描述，但不應理解為對本專利的保護範圍的限定。在權利要求書所描述的範圍內，本領域技術人員不經創造性勞動即可作出的各種修改和變形仍屬本專利的保護範圍。
【主權項】
1.一種矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:包括 磁引擎，所述磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及 角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角;所述角度調節裝置為舵機，所述舵機固定在支撐板上;舵機的輸出軸通過連接件與動力裝置連接，並通過控制動力裝置的俯仰角度使磁體與導體之間的角度變化。2.一種矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:包括 磁引擎，所述磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及 角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角；所述角度調節裝置為固定在支撐板上的若干液壓裝置，所述液壓裝置的伸縮部與動力裝置連接用於控制磁體與導體之間的角度。3.如權利要求1或2所述的矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:還包括用於連接角度調節裝置和磁引擎的連接件;所述動力裝置為電動機。4.如權利要求1或2所述的矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:所述磁體為將若干磁性體裝配在固定盤內的磁碟。5.如權利要求1或2所述的矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:所述角度調節裝置的一端固定在支撐板上，另一端與動力裝置連接。6.如權利要求1所述的矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:所述支撐板上安裝有兩組舵機。7.如權利要求1所述的矢量磁懸浮引擎，其特徵在於:所述連接件為軸套法蘭，軸套法蘭的軸套端與舵機連接，軸套法蘭的法蘭端與動力裝置連接。8.—種矢量磁懸浮動力系統，其特徵在於:包括底盤以及固定在底盤上的矢量磁懸浮引擎;所述矢量磁懸浮引擎包括磁引擎，所述磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角;所述角度調節裝置為舵機，所述舵機固定在支撐板上;舵機的輸出軸通過連接件與動力裝置連接，並通過控制動力裝置的俯仰角度使磁體與導體之間的角度變化。9.一種矢量磁懸浮動力系統，其特徵在於:包括底盤以及固定在底盤上的矢量磁懸浮引擎;所述矢量磁懸浮引擎包括磁引擎，所述磁引擎包括動力裝置和受動力裝置驅動在導體上方運動產生驅動力的磁體；以及角度調節裝置，用於調節磁引擎與導體之間的夾角;所述角度調節裝置為固定在支撐板上的若干液壓裝置，所述液壓裝置的伸縮部與動力裝置連接用於控制磁體與導體之間的角度。10.如權利要求8或9所述的矢量磁懸浮動力系統，其特徵在於:所述底盤上安裝有2?8組矢量磁懸浮引擎。
【文檔編號】H02N15/00GK205725528SQ201620265677
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月2日
【發明人】汪辰熱, 黃俊昌, 李小飛, 張力戈, 陳衝, 夏子敏
【申請人】成都浮星科技有限公司