[发明专利]一种二自由度磁悬浮装置

权利要求书

1.一种二自由度磁悬浮装置，包括浮子(1)，所述浮子(1)为圆片状永磁体，其特征在于，

磁悬浮装置还包括磁性底座，所述浮子(1)位于所述磁性底座上方的悬浮平面上，所述浮子(1)与所述磁性底座磁力互斥，使得所述浮子(1)自身重力与所受斥力平衡；

所述磁性底座包括底盘(2)、4个带磁芯励磁线圈(3)、永磁体阵列、浮子位置监测单元(4)、浮子平移控制单元(5)和PD控制器(6)；

所述4个带磁芯励磁线圈(3)和永磁体阵列均固定在所述底盘(2)的上表面，所述永磁体阵列围绕所述4个带磁芯励磁线圈(3)外侧分布；且所述4个带磁芯励磁线圈(3)和所述永磁体阵列均以底盘(2)上表面圆心为中心对称；

所述浮子位置监测单元(4)设于4个带磁芯励磁线圈(3)的中心处，用于实时检测浮子(1)在悬浮平面上的当前位置，并得到当前位置值；

所述浮子平移控制单元(5)，用于得到期望位置值；

浮子平移控制单元(5)包括方向按键(5-1)、微处理器(5-2)和数字电位器(5-3)；

所述方向按键(5-1)，用于输入浮子(1)的运动方向信号；

所述微处理器(5-2)，用于将所述运动方向信号转换为浮子(1)的期望位置值、以及所述期望位置值对应的电位器控制信号；

所述数字电位器(5-3)，用于根据所述电位器控制信号改变电阻值，进而输出期望位置值对应的电压，所述数字电位器(5-3)的中值电压对应为悬浮平面的几何中心；

所述PD控制器(6)，用于将所述期望位置值与所述当前位置值对比，生成位置偏差信号；

将所述位置偏差信号输入至所述带磁芯励磁线圈(3)，用于改变所述带磁芯励磁线圈(3)内电流大小和方向，进而改变所述带磁芯励磁线圈(3)作用在浮子(1)上的电磁合力；所述电磁合力向是位于悬浮平面的电磁力；

用户可以按下方向按键(5-1)上代表不同方位的按键，使浮子(1)向相应的方向移动单位距离，最终稳定悬浮于期望位置，使得所述浮子(1)能够在悬浮平面上做二自由度运动。

2.根据权利要求1所述的一种二自由度磁悬浮装置，其特征在于，永磁体阵列包括12个永磁体柱(7)；

12个永磁体柱(7)中的8个永磁体柱(7)两两一组，每一组对应一个带磁芯励磁线圈(3)，一组的两个永磁体柱(7)固定于对应带磁芯励磁线圈(3)的外圈侧且与该带磁芯励磁线圈(3)相切，且所述8个永磁体柱(7)以底盘(2)上表面圆心为中心对称；

相邻的两个带磁芯励磁线圈(3)和相邻的两个永磁体柱(7)包围形成4个空隙，另外的4个永磁体柱(7)分别位于所述4个空隙内，且所述4个永磁体柱(7)以底盘(2)上表面的圆心为中心对称。

3.根据权利要求1或2所述的一种二自由度磁悬浮装置，其特征在于，浮子位置监测单元(4)包括传感器支架(4-1)、第一霍尔传感器(4-2)和第二霍尔传感器(4-3)，且浮子位置监测单元(4)的高度低于带磁芯励磁线圈(3)的高度；

所述传感器支架(4-1)包括两个侧板，且所述两个侧板垂直固定，所述传感器支架(4-1)固定于4个带磁芯励磁线圈(3)的中心处；

所述第一霍尔传感器(4-2)固定于一个侧板的侧壁，用于实时检测浮子(1)在悬浮平面上X方向的相对位置；

所述第二霍尔传感器(4-3)固定于另一个侧板的侧壁，用于实时检测浮子(1)在悬浮平面上Y方向的相对位置。

4.根据权利要求1或2所述的一种二自由度磁悬浮装置，其特征在于，永磁体柱包括多片永磁铁，所述多片永磁铁同极朝向一致，且所述多片永磁铁沿高度方向叠加并固定。