[实用新型]一种掌上磁悬浮陀螺

说明书

本实用新型公开了一种掌上磁悬浮陀螺，包括陀螺和掌上陀盘两部分；其中：陀螺为陀尖、陀壳前部、磁环、陀壳后部、陀轴、转柄等依次构合；陀盘为具有握柄和盘面的盘壳内部中心镶有磁环。陀螺初始旋转后，可用手周复摇动陀盘控制陀螺持续旋转，旋转的陀螺可依附陀盘在三维空间呈现侧悬浮、倒悬浮等任意角度的悬浮状态。打破了以往陀螺只能在地上、指尖和手持双轨上悬浮旋转及无陀盘运动的定式。兼具灵活性、艺术性、趣味性、观赏性、健身性于一体，操作简单，老少皆宜，可作为玩具、教具和健身、减压器材使用。且结构简单，易于生产，造价低廉，具有极其广阔的市场前景。

技术领域

本实用新型涉及一种陀螺，尤其是能在人的手掌上持续旋转的磁悬浮陀螺。

背景技术

目前，公知的各种陀螺品种繁多，五花八门，诸如儿童玩具陀螺、成人健身陀螺、齿条发条陀螺、电动陀螺、音乐炫光陀螺、磁悬浮陀螺等等，丰富了人类的文化生活。但它们都有一个共同特点，就是陀螺旋转所依托地面、盘面或者底座固定不动，陀螺在其上旋动或悬浮，欠缺随人而动的灵动性和表演性。其中的磁悬浮陀螺（如永磁悬浮飞碟专利号02261756.6）虽然玄妙好玩，但操作难度非常大，成功率很低，它也只能垂直悬浮，同时持续时间还较短。确有一种陀螺能在手持的钢丝轨道上旋转悬浮，但是把陀螺旋转轴线两个端点都通过磁体吸住（如魔力飞转陀螺专利号201420360161.7），这严格上说不是物理学力学意义上的陀螺；目前刚刚面世一种指尖陀螺很有创意，但缺少陀螺与陀盘同时互动的视觉冲击力与美感。

发明内容

为了克服现有的陀螺不能在手掌上旋转和悬浮、悬浮角度单一、不可持续旋转以及陀盘不运动的不足, 本实用新型提供了一种掌上磁悬浮陀螺，该陀螺不仅能实现依附在单手操作的陀盘上旋转和悬浮，并可随意呈现侧悬浮、倒悬浮等任意角度的悬浮状态，而且即使是在无源结构的情况下，就可维持陀螺持续性旋转。打破了以往陀螺只能在地上和手持双轨上悬浮旋转，或者只有陀螺运动，没有陀盘运动的定式，创造了陀盘参与运动与陀螺能同时互动的独特构造和全新模式，极富表演魅力，实现了陀螺体系陀螺构造的重大创新，填补了陀螺家族的空白。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本掌上磁悬浮陀螺，是指一个系统，这个系统包括掌上陀螺和掌上陀盘两部分，并且这两部分为各自独立的部分，之间不存在机械的连接，陀螺依附于掌中的陀盘展现旋转悬浮姿态，工作时只有陀螺的陀尖部分与陀盘的盘面相接触；其中：掌上陀螺为中部鼓隆向外边缘随半径增大渐扁薄，重心在旋转轴中心线上的流线圆滑圆形几何体，由陀尖、陀壳前部、磁环、陀壳后部、陀轴、转柄等组成并依次构合；掌上陀盘为扁平的圆形，盘面为带有少许凹陷的曲面，其半径远大于陀螺最大横截面半径，盘面边缘设置小于陀尖高度的圆滑阻挡棱，分别由盘面、磁环、陀盘后盖、握柄组成并依次构合；陀螺用磁环安装在陀螺中心部位与陀轴同心；陀盘用磁环安装在陀盘中心部位与盘面同心；陀螺用磁环和陀盘用磁环为异极对应。

悬浮陀螺首先要解决悬浮问题，陀螺相对于地面悬浮必需有一个克服由地心引力而产生的陀螺的重力的力，这个力本设计是通过陀螺和陀盘磁环异极对应，相吸引的作用力来实现的，故称磁悬浮，因为是持在手掌上故名掌上磁悬浮陀螺。

所述的陀螺用磁环和陀盘用磁环为轴向充磁的封闭园环柱形永磁体。取永磁体而不用电磁体，一是因为现代的永磁技术已发展到很高的水平，多种永磁材料的磁场强度都能满足制作本陀螺的要求，现有的钕铁硼、钐钴、铁氧体等材料的永磁体都可用之；二是既能节能又能降低制作成本还能延长使用寿命；取其轴向充磁是为容易达到扁平化设计，尤其是更适合陀螺在陀盘上悬浮旋转的力学要求及组装的结构要求。

实践证明，用多个小永磁体制作成环柱形点阵产生的磁效果和封闭园环柱形整块单独磁体相同。

本方案需要同时实现悬浮、旋转、持续旋转三项主要目标。这表面上看似乎很容易，实则不然，绝不是随便装上两块磁铁就能成为磁悬浮陀螺的。它是一个比较复杂的磁学、运动学和力学原理相结合的问题。