[发明专利]一种磁悬浮式载物台及其控制方法

权利要求书

1.一种磁悬浮式载物台，其特征在于，包括相互垂直设置的两传动部分、相互垂直设置的两从动部分、悬浮部分以及电路控制部分；

所述传动部分包括作为载物台移动开关的旋柱，活动连接在所述旋柱其中一端的角接触球轴承A，螺纹连接在所述旋柱另一端的固定柱A，螺纹套接在所述旋柱上的螺纹管A，以及等间距缠绕在所述螺纹管A上的电缆；所述螺纹管A的内螺纹与所述旋柱螺纹配合，其外螺纹与所述电缆一端连接；

所述从动部分包括螺柱，活动连接在所述螺柱其中一端的角接触球轴承B，设置在所述螺柱另一端的固定柱B和螺纹管B，所述螺纹管B连接所述电缆的另一端；

所述电缆与传动部分的螺纹管A外螺纹连接的缠绕方向和电缆与从动部分的螺纹管B外螺纹的缠绕方向相反；

所述悬浮部分由布置在所述载物台下方的保护壳内部底面的四个空芯线圈，外侧面为铁涂层并磁化的载物台和用于检测所述载物台位置高低的线性霍尔元件组成，所述线性霍尔元件四个，分别设置在所述载物台外围保护壳的内侧壁上；

所述电路控制部分包括电源负极、电源正极以及控制器，所述控制器的控制端分别连接于所述线性霍尔元件、电缆、空芯线圈的电控线路中；

所述旋柱前段的螺纹部分和所述螺柱前段的螺纹部分均为铁涂层，作为铁芯部分；

所述载物台四个侧面和底部均涂有铁涂层并磁化；

所述载物台的前后、左右移动是利用同磁极相互排斥原理，载物台侧边的四个面均为同一磁极，且与旋柱和螺线管A、螺柱与螺线管B所构成的有铁芯磁场的磁极相同,所述载物台底面与所述载物台底部四个空芯线圈所构成的磁极相同。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮式载物台，其特征在于，所述电源正极串联在所述传动部分的螺纹管A引出的电缆中，所述电源负极串联在所述从动部分的螺纹管B引出的电缆中，所述电源正极和电源负极位于中心线的两侧；所述电缆两端分别螺旋缠绕在所述螺纹管A和螺纹管B外螺纹处，所述电缆首尾相互连接，形成环形状构成控制回路，所述电缆回路中连接有二极管，用于控制电流方向。

3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮式载物台，其特征在于，四个所述线性霍尔元件分别置于所述保护壳内壁四个侧面上，并与所述载物台平行设置，用于监测载物台上下移动，将监测数据传输给控制器。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的磁悬浮式载物台的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S1：旋转旋柱，旋柱与通电电缆形成磁场，旋转旋柱使螺纹管A前后移动，旋柱螺纹部分的前段有铁涂层，在螺纹管A前后移动时使得线圈内的铁芯有效面积增大或减小，此时磁场会发生变化，载物台与该磁场相对应的面磁场变化，且磁极相同，两者相斥；

步骤S2：在螺纹管A通过旋转旋柱前后移动时，其外螺纹带动电缆做旋转，电缆与从动部分的螺纹管B相连，并带动从动部分的螺纹管B做旋转运动，螺纹管B在螺柱上前后移动,由于从动部分的螺柱前段有铁涂层，作为从动部分的磁场铁芯，电缆作为磁场线圈，此时，铁芯有效面积增大或减小，改变磁场大小，载物台与该磁场相对应的面磁场恒定，且磁极相同，两者相斥；

步骤S3：所述控制器根据置于所述载物台的保护壳体内壁四个方向的所述线性霍尔元件判断载物台是否水平和上下移动，若所述载物台不水平或上下移动，所述控制器可通过改变四个空芯线圈的电流大小，改变磁力，调节载物台的运动。

5.一种利用权利要求1所述的磁悬浮式载物台的控制方法，其特征在于，所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤S1：四个空芯线圈由控制器分别控制，当四个空芯线圈通入直流电源时，四个空芯线圈产生磁场，使载物台悬浮在四个空芯线圈上方，并保持载物台平衡，载物台底面磁场强度保持不变，当四个空芯线圈通入的电流变大时，由四个空芯线圈所产生的磁场变大，斥力变大，使载物台升高；当四个空芯线圈通入的电流变小时，由四个空芯线圈产生的磁场变小，斥力变小，使载物台降低，当载物台某一端比其他区域高或者低时，即载物台不平衡，控制器会控制单个或多个空芯线圈发生电流变化，使载物台的某一端升高或下降，载物台保持平衡；

步骤S2：载物台的前后移动，是利用旋转旋柱使旋柱在螺线管A内的铁芯有效面积增大或减小，改变磁场大小，使斥力增大或者减小，电缆一端通过螺旋的缠绕方式缠绕在螺纹管A的外螺纹上，电缆另一端以相反螺旋的缠绕方式缠绕在旋柱上的螺线管B相连，并通过电缆带动螺柱上的螺纹管B旋转，使螺柱上的螺纹管B内的铁芯有效面积增大或减小，改变磁场大小，使斥力增大或减小；

步骤S3：逆时针旋转旋柱，旋柱带动螺纹管A旋转，螺纹管A做顺时针旋转并向左移动，此时，与铁芯接触面积大，N极磁极增强，斥力增大，使载物台向左移动，螺纹管A上的外螺纹带动电缆运动，电缆连接从动部分的螺纹管B，并带动从动部分的螺纹管B做顺时针旋转，螺纹管B顺时针旋转，并向左移动，由于螺柱前段为铁芯，螺纹管B左移动，与铁芯接触面积减小，斥力减小，载物台向左移动，传动部分的斥力与从动部分的斥力方向一致，载物台向左移动；

步骤S4：顺时针旋转旋柱，旋柱带动螺纹管A旋转，螺纹管A做逆时针旋转并向右移动，此时，与铁芯接触面积变小，N极磁极减小，斥力减小，使载物台向右移动，螺纹管A上的外螺纹带动电缆运动，电缆连接从动部分的螺纹管B，并带动从动部分的螺纹管B做逆时针旋转，螺纹管B逆时针旋转，并向右移动，由于螺柱前段为铁芯，螺纹管B右移动，与铁芯接触面积增大，斥力增大，载物台向右移动，传动部分的斥力与从动部分的斥力方向一致，载物台向右移动。