电激励磁悬浮实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电激励磁悬浮实验装置，包括：安装架；励磁铁芯，其设于安装架上部；升降机构，其设于安装架下部；位置传感器，其设于所述升降机构，用于检测位于所述励磁铁芯与所述升降机构之间处于悬浮状态的悬浮样件的位置，并输出回馈信号予控制装置以控制励磁铁芯的电流的变化。本实用新型专利技术设置有可调节高度的升降机构，升降机构上端设有位置传感器，根据其反馈信号能够调整被测体(悬浮样件)与励磁铁芯之间的距离，为被测体提供了足够的悬浮范围，便于在足够宽的范围内进行磁力、电流、间距的关系的研究。

Magnetic levitation experiment device with electric excitation

【技术实现步骤摘要】
电激励磁悬浮实验装置
本技术涉及磁悬浮实验教学领域，特别涉及一种有关通过电流激励方式实现磁悬浮的实验装置。
技术介绍
传磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、动力学等为一体的典型的机电一体化技术。随着电子技术、控制工程、信号处理、电磁理论及新型电磁材料的发展，磁悬浮技术得到了长足的发展，已经在很多领域得到广泛的应用，如磁悬浮列车、主动控制磁悬浮轴承、磁悬浮天平、磁悬浮传输设备、磁悬浮测量仪、磁悬浮机器人手腕等，其中尤以磁悬浮列车最具代表性。磁悬浮教学实验中主要通过给漆包线绕组可控的电流激励，使励磁铁芯产生可控的磁场，从而实现悬浮物的单自由度(重力方向)的稳定的悬浮(电磁吸力与重力的平衡)。专利技术人在教学实验中发现，当前普遍存在的磁悬浮实验装置大多是单点的形式(即悬浮物到电磁铁/永磁体之间的距离不可调，类似于磁悬浮地球仪之类)，且现有磁悬浮演示装置存在可控行程小(<10mm)的技术问题，这些技术问题使得磁悬浮演示装置无法提供足够宽泛的实验数据来进一步研究磁力、电流、间距的关系，局限性较为明显，亟需解决。
技术实现思路
本技术的目的是开发一种大范围可调的、稳定的磁悬浮实验装置，以提供较为宽泛的试验数据，便于研究进行磁力、电流、间距的关系。本技术通过如下的技术方案实现：电激励磁悬浮实验装置，包括：安装架；励磁铁芯，其设于安装架上部；升降机构，其设于安装架下部；位置传感器，其设于所述升降机构，用于检测位于所述励磁铁芯与所述升降机构之间处于悬浮状态的悬浮样件的位置，并输出回馈信号予控制装置以控制励磁铁芯的电流的变化。在一个实施例中，所述升降机构包括一伸缩杆，所述伸缩杆的下端固定于所述安装架的下部位置，所述位置传感器设于所述伸缩杆的上端位置。在一个实施例中，所述伸缩杆包括：一固定筒，其设于所述安装架的下部位置；一滑动杆，其滑动装设于所述固定筒中，且可通过设于固定筒外部的调节旋钮锁紧。在一个实施例中，所述升降机构的上端还设有防掉托盘，所述位置传感器穿过所述防掉托盘显露于防掉托盘上表面外。防掉托盘主要防止特殊情况下悬浮样件掉落到桌面或地面。在一个实施例中，所述励磁铁芯底部还设有防撞挡板，所述防撞挡板至少将励磁铁芯的底部全部包裹覆盖，以避免特殊情况下悬浮样件和励磁铁芯的直接碰撞。在一个实施例中，该装置还包括一连接座，所述励磁铁芯通过所述连接座与所述安装架连接。优选地，所述连接座上设置有水平仪。在一个实施例中，所述安装架的底部还设有多个调平脚垫。这些脚垫配合水平仪可微调铁芯引起的磁场、磁力的方向，使悬浮样件的浮动方向基本保持在重力方向。在一个实施例中，所述位置传感器为电涡流位移传感器。在一个实施例中，位于所述励磁铁芯与升降机构之间的安装架上还设有样品托，所述样品托用以承载测距盘，供所述位置传感器输出特性测试使用。进行电涡流传感器输出特性测试时，将测距盘放置在样品托上，通过旋转升降杆的升降，改变电涡流位移传感器和测距圆盘间的距离，以研究不同材料下的电涡流位移传感器输出特性。本技术的有益效果是：本技术设置有可调节高度的升降机构，升降机构上端设有位置传感器，根据其反馈信号能够调整被测体(悬浮样件)与励磁铁芯之间的距离，为被测体提供了足够的悬浮范围，便于在足够宽的范围内进行磁力、电流、间距的关系的研究；此外，当所述位置传感器采用非接触的电涡流位移传感器作为位置反馈装置时，借助与电涡流位移传感器电性连接的控制装置，能够进一步的保证该装置实验时的系统稳定性(悬浮样件的稳定在某个位置)。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术立体结构图；图2为本技术主视图；图3为图2的侧视图；图4为图2的俯视图；附图标记：1、水平仪；2、励磁铁芯；3、位置传感器；4、升降机构；5、基座；6、调平脚垫；7、样品托；8、防掉托盘；9、防撞挡板；10、横梁；11、立杆；12、连接座；13、撑板；14、调节旋钮；15、升降标尺。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“装设”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本申请的描述中，需要理解的是，如出现下述术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。如图1-4所示，本实施例公开了一种电激励磁悬浮实验装置，包括：安装架；励磁铁芯2，其设于安装架上部；升降机构4，其设于安装架下部；位置传感器3，其设于所述升降机构4，用于检测位于所述励磁铁芯2与所述升降机构4之间处于悬浮状态的悬浮样件的位置，并输出回馈信号予控制装置以控制励磁铁芯2的电流的变化。为实现本技术之目的，与所述位置传感器3所电性连接的控制装置采用PID闭环控制的方式，该控制方式是一种闭环的动态反馈控制，根据被测体(悬浮样件)的位置与预期设置位置的差值产生控制信号，只要存在差值该控制方式就会持续的控制输出，控制信号直接控制励磁铁芯2电流的变化，继而实现磁力的变化，驱使被测体(如磁性钢球)向设定位置运动或保持在设定位置。优选地，所述位置传感器3为电涡流位移传感器，以产生“干净”的位置反馈信号并实现较大的悬浮范围；具体在本技术中，电涡流位移传感器与励磁铁芯分开设置(电涡流位移传感器位于升降机构上)，PID控制模式下，通常设置一个平衡电压Vset(电涡流位移传感器的电压和悬浮样件到电涡流位移传感器的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电激励磁悬浮实验装置，其特征在于，包括：/n安装架；/n励磁铁芯(2)，其设于安装架上部；/n升降机构(4)，其设于安装架下部；/n位置传感器(3)，其设于所述升降机构(4)，用于检测位于所述励磁铁芯(2)与所述升降机构(4)之间处于悬浮状态的悬浮样件的位置，并输出回馈信号予控制装置以控制励磁铁芯(2)的电流的变化。/n

【技术特征摘要】
1.电激励磁悬浮实验装置，其特征在于，包括：
安装架；
励磁铁芯(2)，其设于安装架上部；
升降机构(4)，其设于安装架下部；
位置传感器(3)，其设于所述升降机构(4)，用于检测位于所述励磁铁芯(2)与所述升降机构(4)之间处于悬浮状态的悬浮样件的位置，并输出回馈信号予控制装置以控制励磁铁芯(2)的电流的变化。


2.如权利要求1所述的电激励磁悬浮实验装置，其特征在于，所述升降机构(4)包括一伸缩杆，所述伸缩杆的下端固定于所述安装架的下部位置，所述位置传感器(3)设于所述伸缩杆的上端位置。


3.如权利要求2所述的电激励磁悬浮实验装置，其特征在于，所述伸缩杆包括：一固定筒，其设于所述安装架的下部位置；
一滑动杆，其滑动装设于所述固定筒中，且可通过设于固定筒外部的调节旋钮(14)锁紧。


4.如权利要求1所述的电激励磁悬浮实验装置，其特征在于，所述升降机构(4)上端还设有防掉托盘(8)，所述位置传感器(3)穿过所述防掉托盘(8)显露于防掉托盘(8)上表面外。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙豪，
申请(专利权)人：四川世纪中科光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51