[实用新型]旋转磁悬浮装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁悬浮技术，更具体地说，涉及一种旋转磁悬浮装置。

背景技术

磁体的极性具有同性相斥，异性相吸的特性。利用磁体的该种特性，可使两磁体之间具有相互作用，但没有直接接触，这种特性的广泛应用就是磁悬浮。图1所示的是一种利用磁悬浮技术的旋转磁悬浮装置，可用作陀螺仪。该装置包括一在几何中心是弱磁或无磁的磁底板1、托板2、磁性陀螺3，磁底板1与磁性陀螺3相对的磁极极性相同，利用磁体极性相同相互排斥的原理，磁底板1可将旋转的磁性陀螺3托起，待陀螺3稳定后可将托板取走，使陀螺3不与托板接触，减少陀螺3因受到摩擦而损失能量，使其旋转时间更长久。该旋转磁悬浮装置是依赖磁斥力及自旋陀螺抗扭力(稳轴性)把陀螺浮起来。要把陀螺浮起来，陀螺得处于稳定平衡状态，因此需要陀螺处于一个对称磁场的中心，并借助陀螺的进动来追踪底板向上的磁力线使陀螺本身稳定悬浮。若陀螺一旦偏离磁场的中心，陀螺则受到磁场不对称的作用，会迅速向磁底板边沿漂移，从而失去稳定性。由于只有圆盘形磁底板中心很小的区域范围是稳定区域，因此该种旋转磁悬浮装置具有如下缺点：磁悬浮的平衡稳定区域十分狭窄，磁场强度与陀螺重量精度要求高，陀螺转速受限制，不能太快，实现陀螺磁悬浮的操作技术要求高、不容易掌握，外部稍微的扰动会使陀螺逃逸出平衡稳定区，从而使陀螺易失去稳定性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有旋转磁悬浮装置中的陀螺容易发生漂移而导致稳定性差的缺点，提供一种旋转陀螺能够自我调整、防止漂移逃逸、实现陀螺磁悬浮操作简单易掌握、精度要求低、稳定性好，悬浮时间长的旋转磁悬浮装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种旋转磁悬浮装置，包括两磁极分别上下朝向的磁底板、两磁极在其转动轴心线上的磁性陀螺，在磁底板的上方设有磁极分别上下朝向的磁性装置，所述磁性装置在磁底板的上方围成一容纳陀螺的空间，所述磁性装置与磁底板相邻的磁极极性相同，所述磁性装置与陀螺的磁极极性朝向相同。具有该种结构的旋转磁悬浮装置，陀螺的旋转能够使其具有稳轴性，而磁底板磁场对陀螺的排斥作用能够克服陀螺的重力，使陀螺处于悬浮状态；由于越靠近磁性装置位置的磁场强度越大，因此当陀螺在磁性装置内向任何一侧漂移时，陀螺与磁性装置在这一侧的排斥作用得到加强，而相对一侧的排斥作用力则会减弱，这样使得磁性装置对陀螺产生一个与陀螺漂移方向相反的作用力，阻止陀螺继续向外漂移逃逸。由于陀螺不会发生逃逸，因此本实用新型中磁悬浮的平衡稳定区域宽广，磁场强度与陀螺重量精度要求低，陀螺转速受限制小，实现陀螺旋转磁悬浮的操作简单易掌握，抵抗外部扰动的能力强，稳定性好等优点。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁底板是旋转对称的磁体，旋转对称的磁体能在其上方产生一个对称的磁场，便于陀螺的稳定。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁性装置是绕磁底板中心旋转对称的磁性装置，旋转对称且中心与磁底板的中心重合的磁性装置其磁场与的磁场叠加后仍然为对称的磁场，有利于将陀螺稳定在中心转动，减少陀螺在磁性装置内的漂移。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁性装置包括若干根绕磁底板中心线周向排布的磁柱，所述磁柱的磁极极性朝向相同。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述各磁柱为相同的磁体。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁柱由若干个相同的永磁体层叠构成，相邻的两永磁体的相临磁极极性相异。采用这种结构，可通过增减层叠永磁体的个数而增减磁柱的长度，从而可实现调整陀螺的稳定范围。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁柱为电磁铁。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁性装置为环状永磁体。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述环状永磁体由若干个小磁环叠加而成，两相邻小磁环的相临磁极极性相异。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁底板为电磁铁。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁底板为是均匀磁化的永磁体。

在本实用新型所述的旋转磁悬浮装置中，所述磁性装置与磁底板之间设置有水平的非铁磁性电绝缘体托板。托板的作用是在陀螺达到磁悬浮之前托住陀螺，使陀螺可在托板上转动并定位，非铁磁性的托板不会被磁场磁化，避免对陀螺造成不良影响，而电绝缘体材质可避免陀螺在转动的过程中产生电磁感应造成陀螺能量损失，托板可以是玻璃板、塑料板或木版等。托板可固定设置在磁性装置之上。