臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具的制作方法
【專利摘要】臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具，包括底板(1)和懸浮轉(zhuǎn)子，其特征是底板(1)兩端設(shè)有支板(2)，支板(2)上設(shè)有支撐磁鐵(3)，底板上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁鐵(9)，底板(1)的一側(cè)還設(shè)有擋板(4)；懸浮轉(zhuǎn)子包括中軸(5)，中軸(5)的兩端部固定有懸浮磁鐵(6)，中軸(5)一端為尖端，中軸(5)上設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈(8)，驅(qū)動(dòng)線圈(8)四周設(shè)有太陽能電池板(7)，驅(qū)動(dòng)線圈(8)與太陽能電池板(7)相連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，磁懸浮視覺效果明顯，外形精致小巧，節(jié)能環(huán)保，更符合現(xiàn)代人對綠色清潔能源的追求，并且徹底杜絕了未成年人觸電及火災(zāi)的安全隱患，非常適合作為玩具及磁懸浮原理展示之用。
【專利說明】臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種玩具，為一種被動(dòng)磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具。

【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮技術(shù)是利用磁鐵的同性相斥、異性相吸的原理將物體無機(jī)械接觸懸浮的技術(shù)，它是一門集電磁學(xué)、電子技術(shù)、控制工程、信號處理、機(jī)械學(xué)、動(dòng)力學(xué)等學(xué)科為一體的高新技術(shù)。隨著電子技術(shù)、控制工程、信號處理元器件、電磁理論及新型電磁材料的發(fā)展和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的進(jìn)展，磁懸浮技術(shù)得到了長足的發(fā)展，并逐漸走近人們的生活。有必要設(shè)計(jì)一種能自動(dòng)懸浮的玩具，通過展示磁懸浮技術(shù)的原理，更好地讓人們感受科技的魅力，激發(fā)青少年的學(xué)習(xí)興趣。
[0003]現(xiàn)有的主動(dòng)式磁懸浮玩具一般采用復(fù)雜的磁場控制系統(tǒng)使物體懸浮，要使物體磁懸浮效果明顯需要消耗大量電力且造價(jià)高昂，不適合作為一般的玩具生產(chǎn)。此外需要接駁市電，在電路短路情況下容易引發(fā)火災(zāi)，對未成年人來說有潛在安全威脅。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對上述的主動(dòng)式磁懸浮玩具的缺點(diǎn)，利用太陽能作為動(dòng)力，無需外接電源，其外形精致小巧，結(jié)構(gòu)簡單，具有視覺明顯的磁懸浮效果。
[0005]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具，包括底板I和懸浮轉(zhuǎn)子，其特征是底板I兩端設(shè)有支板2，支板2上設(shè)有支撐磁鐵3，底板上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁鐵9，底板I的一側(cè)還設(shè)有擋板4 ；懸浮轉(zhuǎn)子包括中軸5，中軸5的兩端部固定有懸浮磁鐵6，中軸5 —端為尖端，中軸5上設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈8，驅(qū)動(dòng)線圈8四周設(shè)有太陽能電池板7，驅(qū)動(dòng)線圈8與太陽能電池板7相連接。本實(shí)用新型利用門多西諾電機(jī)原理，把懸浮轉(zhuǎn)子的中軸的尖端放在擋板上，由于中軸兩端的懸浮磁鐵與支板上的支撐磁鐵相互排斥，使得懸浮轉(zhuǎn)子懸浮在底板上面，懸浮轉(zhuǎn)子的太陽能電池板在光照下，懸浮轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。其工作原理是:懸浮系統(tǒng)磁鐵的磁力線相互影響，形成一個(gè)馬鞍行磁場勢能阱，從而能夠在徑向上承托懸浮轉(zhuǎn)子。根據(jù)肖恩定理，一個(gè)處于靜力場中的磁極不可能取得穩(wěn)定平衡。因此中軸向上需要有一接觸點(diǎn)來維持轉(zhuǎn)子的平衡，接觸點(diǎn)為擋板與中軸的尖端的軸向點(diǎn)接觸。
[0007]具體實(shí)施時(shí)，上述太陽能電池板7為四塊，四塊太陽能電池板7組成一個(gè)長方體，中軸5上的驅(qū)動(dòng)線圈8包括二個(gè)繞組，二個(gè)繞組之間呈90度角交叉排列，正對的二塊太陽能電池板7為一個(gè)動(dòng)力單元，四塊太陽能電池板7形成二個(gè)動(dòng)力單元，正對的二塊太陽能電池板7電池正負(fù)極串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)線圈8的二個(gè)繞組分別與二個(gè)串聯(lián)后的太陽能電池板7的正負(fù)極相連接。
[0008]本實(shí)用新型磁懸浮轉(zhuǎn)子為一個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈和兩個(gè)相對太陽能電池組成一個(gè)動(dòng)力單元，其中兩個(gè)太陽能電池正負(fù)極串聯(lián)，而驅(qū)動(dòng)線圈二條引線接在其中一個(gè)太陽能電池正負(fù)極上。兩組動(dòng)力單元在轉(zhuǎn)動(dòng)到同一位置上完全等效，線圈呈交叉90度角擺置。光照下，一個(gè)動(dòng)力單元中的兩個(gè)電池，做正功的太陽能電池總是在光線充足的位置，產(chǎn)生的電流大，做負(fù)功的電池總是在暗面，產(chǎn)生電流很小，這便形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，于是懸浮轉(zhuǎn)子能不斷地朝一個(gè)方向做圓周運(yùn)動(dòng)。此裝置不需要類似的電機(jī)機(jī)械換向器或者電子換向器。
[0009]本實(shí)用新型將主動(dòng)式磁懸浮改為點(diǎn)接觸式被動(dòng)磁懸浮，磁懸浮視覺效果明顯。增加了太陽能電池板供電，舍棄了外接電源，將太陽能電池直接整合到轉(zhuǎn)子上，太陽能電池發(fā)出的電流直接輸出至線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。特有的光照換向使本裝置不需要主動(dòng)式磁懸浮復(fù)雜的電路控制元件便可維持運(yùn)轉(zhuǎn)。整個(gè)裝置精致小巧，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，并且利用材料較少，從而大大降低了生產(chǎn)成本，便于批量生產(chǎn)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型利用門多西諾電機(jī)原理，設(shè)計(jì)臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具，其結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，磁懸浮視覺效果明顯，外形精致小巧，節(jié)能環(huán)保，更符合現(xiàn)代人對綠色清潔能源的追求，并且徹底杜絕了未成年人觸電及火災(zāi)的安全隱患，非常適合作為玩具及磁懸浮原理展示之用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例工作原理圖。
[0015]圖中:1、底板2、支板3、支撐磁鐵4、擋板5、中軸6、懸浮磁鐵7、太陽能電池板8、驅(qū)動(dòng)線圈9、驅(qū)動(dòng)磁鐵。

【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1、2和3中，臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具，包括底板和懸浮轉(zhuǎn)子，其特征是底板I兩端設(shè)有支板2，支板2上設(shè)有支撐磁鐵3，底板上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁鐵9，底板I的一側(cè)還設(shè)有擋板4 ;懸浮轉(zhuǎn)子包括中軸5，中軸5的兩端部固定有懸浮磁鐵6，相對應(yīng)的支撐磁鐵3與懸浮磁鐵6之間的磁極相同，以保證懸浮轉(zhuǎn)子可以懸浮在底板I上，中軸5 —端為尖端，中軸5上設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈8，驅(qū)動(dòng)線圈8四周設(shè)有太陽能電池板7，太陽能電池板7為四塊，四塊太陽能電池板7組成一個(gè)長方體，四塊太陽能電池板7的腔體二側(cè)設(shè)有蓋板，驅(qū)動(dòng)線圈8位于四塊太陽能電池板7組成的長方體腔體內(nèi)，中軸5上的驅(qū)動(dòng)線圈8包括二個(gè)繞組，如圖3所示，二個(gè)繞組之間呈90度角交叉排列，正對的二塊太陽能電池板7為一個(gè)動(dòng)力單元，四塊太陽能電池板7形成二個(gè)動(dòng)力單元，正對的二塊太陽能電池板7電池正負(fù)極串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)線圈8的二個(gè)繞組分別與二個(gè)串聯(lián)后的太陽能電池板7的正負(fù)極相連接。
[0017]本實(shí)用新型利用門多西諾電機(jī)原理，把懸浮轉(zhuǎn)子的中軸5的尖端放在擋板4上，由于中軸5兩端的懸浮磁鐵6與支板2上的支撐磁鐵3相互排斥，使得懸浮轉(zhuǎn)子懸浮在底板I上面，懸浮轉(zhuǎn)子的太陽能電池板7在光照下，懸浮轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。其工作原理是:懸浮系統(tǒng)磁鐵的磁力線相互影響，形成一個(gè)馬鞍行磁場勢能阱，從而能夠在徑向上承托懸浮轉(zhuǎn)子。根據(jù)肖恩定理，一個(gè)處于靜力場中的磁極不可能取得穩(wěn)定平衡。因此中軸5向上需要有一接觸點(diǎn)來維持轉(zhuǎn)子的平衡，接觸點(diǎn)為擋板與中軸5的尖端的軸向點(diǎn)接觸。
[0018]參見圖3所示，驅(qū)動(dòng)線圈8的二個(gè)繞組呈90度交叉排列，當(dāng)光線照射頂部太陽能電池7產(chǎn)生電流并通過其中一個(gè)繞組產(chǎn)生磁場，在底部驅(qū)動(dòng)磁鐵9的作用下，轉(zhuǎn)子由于法拉第效應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使原本處于其中一個(gè)繞組陰影中的另外一個(gè)繞組上升，然后另外一個(gè)繞組上升的太陽能電池7開始接受光照，其繞組中通過電流，并產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，從而形成圓周運(yùn)動(dòng)，此裝置被稱為光換向系統(tǒng)。
[0019]最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具，包括底板(I)和懸浮轉(zhuǎn)子，其特征是底板(I)兩端設(shè)有支板(2)，支板(2)上設(shè)有支撐磁鐵(3)，底板上設(shè)有驅(qū)動(dòng)磁鐵(9)，底板(I)的一側(cè)還設(shè)有擋板(4);懸浮轉(zhuǎn)子包括中軸(5)，中軸(5)的兩端部固定有懸浮磁鐵(6)，中軸(5)—端為尖端，中軸(5)上設(shè)有驅(qū)動(dòng)線圈(8)，驅(qū)動(dòng)線圈(8)四周設(shè)有太陽能電池板(7)，驅(qū)動(dòng)線圈(8)與太陽能電池板(7)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式點(diǎn)接觸磁懸浮太陽能動(dòng)力玩具，其特征是上述太陽能電池板(7)為四塊，四塊太陽能電池板(7)組成一個(gè)長方體，中軸(5)上的驅(qū)動(dòng)線圈(8)包括二個(gè)繞組，二個(gè)繞組之間呈90度角交叉排列，正對的二塊太陽能電池板(7)為一個(gè)動(dòng)力單元，四塊太陽能電池板(7)形成二個(gè)動(dòng)力單元，正對的二塊太陽能電池板(7)電池正負(fù)極串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)線圈(8)的二個(gè)繞組分別與二個(gè)串聯(lián)后的太陽能電池板(7)的正負(fù)極相連接。
【文檔編號】A63H33/26GK204261350SQ201420708973
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】王靈 申請人:王靈