一种可移动的磁悬浮演示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种可移动的磁悬浮演示装置，包括：由激光雕刻机改装的底座和安装于所述底座的磁约束装置；所述底座包括二维轨道和可在二维轨道滑动的滑块，所述磁约束基座固定于所述滑块；所述底座还包括数据处理单元，其适于接收轨迹矢量图并按照所述轨迹矢量图中的轨迹移动所述滑块；所述磁约束装置包括磁约束基座和磁性悬浮体；并且所述磁约束基座具有反馈调节单元，所述反馈调节单元用于实时获取磁性悬浮体与磁约束基座的间距，并根据该间距对所述磁约束基座的电磁力进行反馈调节。本实用新型专利技术还提供了相应的磁悬浮演示装置制作方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种可移动的磁悬浮演示装置


[0001]本技术涉及磁约束技术和演示用具
，具体地说，本技术涉及一种可移动的磁悬浮演示装置。

技术介绍

[0002]在物理学的一些前沿领域中，常需要科研人员控制极端物质来进行实验模拟与新物质研究。而这些物质的安全稳定控制是极为关键的。性能高效可靠的、可多维度操纵极端物质的装置，是实验研究成功的基础，同时也是保障实验安全的最重要前提。如在核能、超导等领域，对于操纵极端物质装置的设计研究也使得利用新物质成为可能，进而扩大了人类的资源利用能力和手段，是支持可持续发展的坚强后盾。目前对极端物质的操纵，最为切实有效的控制方法之一是磁约束。
[0003]对于超低温物质，如接近绝对零度(
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273.15℃)的物质第五态——玻色爱因斯坦凝聚(BEC)的研究，罗鑫宇博士及团队搭建了单真空腔
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Rb原子BEC装置(可参考文件：罗鑫宇.
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Rb单腔BEC装置搭建及物质波超辐射失谐不对称性[D].北京：中国科学院物理研究所，2013),该装置通过超高真空、激光冷却、千瓦级的磁线圈及控制电路，多路快速时序控制等技术的联合使用，观测到了“物质波超辐射”的红蓝失谐不对称性。这套单真空腔BEC装置设计简化了双腔设计的真空系统和磁光阱光路，并为后续的三维光晶格和原位成像实验提供了良好的光学通道，实现了对磁场的稳定，精确，快速的调控。
[0004]又如，对于在受控热核反应中高温等离子体的控制(点火条件5000万开至2亿开高温，并要使一定密度的等离子体维持足够长的时间)。由于在热核温度下，被约束的等离子体行为极为复杂，在各种类型的实验装置中普遍存在着扩散、漂移、不稳定性等损失机理，所以粒子的约束时间很短，距离实现自持的热核反应尚有相当差距。当前世界上正在进行的磁约束实验，以托卡马克装置较为常见，由于产生可控核聚变需要的条件非常苛刻，其中心温度达到1500万摄氏度，另外还需要巨大的压力能使核聚变正常反应，在通电的时候内部会产生巨大螺旋型磁场，将其中的等离子体加热至高温度，以达到核聚变的目的。托卡马克装置以外，常见的磁约束装置还有仿星器系统、箍缩装置、磁镜系统等等。
[0005]目前，磁约束技术大都应用于科学前沿领域的研究和探索，在人们生活中涉及磁约束技术的产品还相对较少。如果将磁约束技术用于演示装置中，使其所展示的模型或其他物质具备磁悬浮的效果，则可以显著提高其趣味性和观赏性。现有技术中，存在一些用于教学或表演项目的磁悬浮演示装置，例如磁悬浮陀螺、超导环形轨道磁悬浮装置等。其中，磁悬浮陀螺可以通过陀螺的自旋形成自旋磁场，该自旋磁场与底座的磁场互斥从而形成作用于该陀螺的向上的磁力，该磁力与陀螺的自身重力平衡即可产生悬浮效果。超导环形轨道磁悬浮装置则是设置产生特定磁场的超导环形轨道，悬浮小车可在轨道上方悬浮地沿着该轨道做圆周运动。
[0006]上述现有的磁悬浮演示装置均可以通过使磁力和重力平衡来达到磁悬浮的演示效果。然而，上述现有的磁悬浮演示装置要么难以横向(即在水平方向上)移动悬浮物，要么
只能在预设的轨道上运动，移动方向和移动路线难以灵活地设计。另一方面，磁力和重力平衡而达到的悬浮状态往往较为脆弱，外界的干扰可能会破坏这种平衡而导致悬浮失效。而悬浮物的横向移动过程中，如何保持悬浮物的稳定性也是需要解决的一大技术难题。
[0007]综上所述，当前需要一种能够灵活规划移动路线、可以在移动过程中保持稳定的磁悬浮演示装置的解决方案。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种可移动的磁悬浮演示装置的解决方案。
[0009]为解决上述技术问题，本技术提供了一种可移动的磁悬浮演示装置，其包括：由激光雕刻机改装的底座和安装于所述底座的磁约束装置；所述底座包括二维轨道和可在二维轨道滑动的滑块，所述磁约束基座固定于所述滑块；所述底座还包括数据处理单元，其适于接收轨迹矢量图并按照所述轨迹矢量图中的轨迹移动所述滑块；所述磁约束装置包括磁约束基座和磁性悬浮体；并且所述磁约束基座具有反馈调节单元，所述反馈调节单元用于实时获取磁性悬浮体与磁约束基座的间距，并根据该间距对所述磁约束基座的电磁力进行反馈调节。
[0010]其中，所述磁性悬浮体具有碗状外形，其内具有可燃物以便产生悬浮火焰。
[0011]其中，所述底座通过将激光头从所述激光雕刻机拆卸得到，所述底座中，所述滑块包括一用于安装所述激光头的竖直板，所述竖直板的侧面安装角钢状支架，所述磁约束基座的底面承靠并安装于所述角钢状支架的顶面。
[0012]其中，所述磁约束基座的底面固定两个平行的金属条。
[0013]其中，所述数据处理单元还用于对所述轨迹矢量图中运动轨迹的不同区段设置不同的速度；其中，所述运动轨迹包括直线轨迹区段、曲线轨迹区段和转折轨迹区段；所述直线轨迹区段配置为第一速度，所述曲线轨迹区段配置为第二速度，所述转折轨迹区段配置为第三速度，所述第一速度大于所述第二速度，所述第二速度大于所述第三速度。
[0014]其中，所述磁约束基座包括位于x轴正方向和负方向的第一线圈和第二线圈，以及位于y轴的正方向和负方向的第三线圈和第四线圈；所述数据处理单元还用于：对于所述轨迹矢量图，当其中的部分轨迹区段的加速度超过预设阈值时，计算所述磁约束基座的加速度的x分量和y分量，然后在进入所述的轨迹区段时根据所述x分量和所述y分量来配置位于x轴的所述第一线圈和所述第二线圈、以及位于y轴的所述第三线圈和所述第四线圈的线圈电流，以使得所述加速度方向对应方位的磁势阱增加；当完成所述的轨迹区段后，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的线圈电流均恢复至原始线圈电流。
[0015]其中，所述数据处理单元中，在根据所述磁约束基座的加速度的所述x分量和所述y分量来配置所述的线圈电流时，所述的位于x轴的所述第一线圈和所述第二线圈、以及位于y轴的所述第三线圈和所述第四线圈的线圈电流，根据预先标定的关系曲线进行配置，所述关系曲线是线圈电流增量与所述磁约束基座加速度大小的关系曲线。
[0016]根据本申请的另一方面，还提供了一种可移动的磁悬浮演示装置的制作方法，其包括：1)准备一激光雕刻机和一磁约束装置，所述激光雕刻机包括底座、安装于所述底座的激光头以及数据处理单元；其中，所述底座包括二维轨道和可在二维轨道滑动的滑块，所述
激光头安装于所述滑块；所述数据处理单元适于接收轨迹矢量图并按照所述轨迹矢量图中的轨迹移动所述滑块；磁约束装置包括磁约束基座和磁性悬浮体，所述磁约束基座具有反馈调节单元，所述反馈调节单元用于实时获取磁性悬浮体与磁约束基座的间距，并根据该间距对所述磁约束基座的电磁力进行反馈调节；2)将激光头从所述激光雕刻机拆卸；3)输入轨迹矢量图，观察所述滑块在所述底座的二维运动，以调整所述轨迹矢量图的图形尺寸直至所述滑块可稳定地完成所述二维运动；4)通过角钢形支架将所述磁约束基座安装于所述滑块；5)再次输入轨迹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可移动的磁悬浮演示装置，其特征在于，包括：由激光雕刻机改装的底座和安装于所述底座的磁约束装置；所述底座包括二维轨道和可在二维轨道滑动的滑块，所述磁约束基座固定于所述滑块；所述底座还包括数据处理单元，其适于接收轨迹矢量图并按照所述轨迹矢量图中的轨迹移动所述滑块；所述磁约束装置包括磁约束基座和磁性悬浮体；并且所述磁约束基座具有反馈调节单元，所述反馈调节单元用于实时获取磁性悬浮体与磁约束基座的间距，并根据该间距对所述磁约束基座的电磁力进行反馈调节。2.根据权利要求1所述的磁悬浮演示装置，其特征在于，所述磁性悬浮体具有碗状外形，其内具有可燃物以便产生悬浮火焰。3.根据权利要求1所述的磁悬浮演示装置，其特征在于，所述底座通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思彤，
申请(专利权)人：刘思彤，
类型：新型
国别省市：