一种悬浮磁场拼接轨道及系统的构建和磁悬浮的展示方法技术方案

本发明专利技术公开了一种悬浮磁场拼接轨道的构建，所述悬浮磁场为拼接轨道空间内沿轨道长度方向大小一致的永磁磁场，其构建包括以下步骤，步骤1，非磁性材质拼接单元拼接而成的平面闭合回路结构的轨道底部，步骤2，两条已经充磁的成分一致的柔性挤出磁条分别镶嵌在设置在轨道同一面的边缘两侧的凹槽内形成轨道侧壁；本发明专利技术还公开了一种磁悬浮系统的构建，包括上所述的一种悬浮磁场拼接轨道的构建和扁状圆柱体磁性块；本发明专利技术还公开一种磁悬浮的玩具的展示方法，磁性块静止悬浮状态时，离开轨道底部并与轨道底部平行，轻靠任一轨道侧壁稳定悬浮，受瞬间向下外力后，依然维持静止悬浮状态，受瞬间水平推力时，磁性块进入运动状态直至受阻力停止。阻力停止。阻力停止。

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮磁场拼接轨道及系统的构建和磁悬浮的展示方法


[0001]本专利技术属于磁性材料领域，尤其涉及一种悬浮磁场拼接轨道及系统的构建和磁悬浮的展示方法。

技术介绍

[0002]公开(公告)号：CN201877050U，一种高温超导磁悬浮实验教具，该实验教具由直线型轨道和超导块材组成，所述直线型轨道由轨道基座和永磁轨道组成，所述永磁轨道嵌入并固定在所述轨道基座上。所述永磁轨道由铁板和吸附其上的永久磁铁构成。沿所述直线型轨道宽度方向，所述永久磁铁极性呈S
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N
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S交替排列，两端采用相反极性磁体作为束缚。所述永磁轨道的高度小于所述轨道基座的高度。当钇钡铜氧超导材料被冷却到液氮温度(
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196℃)时，就从正常态转变为超导态。安装在超导磁悬浮车体内的超导材料处于一个沿垂直方向变化的磁场中，从而在超导体内感应出屏蔽电流。超导体的零电阻效应使屏蔽电流不衰减。由屏蔽电流产生的磁场与轨道磁场相互排斥，当排斥力大于重力时，超导材料就可以悬浮在空中。在冷却过程中，由于超导体的磁通钉扎效应，超导体得以稳定地悬浮在永磁轨道上方或倒吊于永磁轨道的下方。可见，该技术方案超导材料的保证是磁悬浮的关键实现的关键，也为该展示的普及实施的便利性增加了难度。
[0003]公开(公告)号：KR101349364B1，使用超导带件的磁悬浮玩具，其包括：轨道，其在纵向上纵向地形成，并且可以被布置为通过打开上部以容纳具有相反极性的另一磁体。在轨道的上部安装有能够在内部容纳液氮的容器。超导带片被插入到容器的内部并且被切成固定尺寸。使用导电带片的磁悬浮玩具在容器的一侧上形成多个容纳孔，并且还包括抽屉式存储部，该抽屉式存储部插入到容纳孔侧中以使超导带片沉降。该技术方案特点：由于可以从容器的一侧以抽屉式推入超导带片，因此不仅可以容易地将超导带片放入容器中，而且具有易于密封的优点。由于这种容器易于密封的优点，液氮可以长时间存储，从而可以长期保持磁悬浮。可见，液氮的保证、该技术方案超导材料的实现是磁悬浮能否实现的关键，也为该展示的普及实施便利性增加了难度。
[0004]《搅拌子磁悬浮悬浮原理及动态平衡实验探究》一文中指出，在电偶极动态稳定的状况下，磁悬浮是可以实现的。比如：磁悬浮列车（主动反馈调节）[2]、悬浮旋转（由陀螺力提供稳定性[3]）、使用由强大的电磁铁产生的高场（即电子的轨道运动对外加磁场的响应），以及磁阿基米德效应[4]。可以认为在搅拌子悬浮系统中，搅拌子与驱动搅拌棒两个磁体之间作用于搅拌子的磁斥力。这个磁斥力、搅拌子的重力及浮力达到动态平衡，出现搅拌子磁悬浮现象。从中，我们可以看出，旋转的磁场带动了搅拌子悬浮旋转实现搅拌目的，但是旋转的磁场除了永磁体，还得依靠电机、依靠电能，这些都为磁悬浮转化成玩具增加了难度。
[0005]本技术方案通过解决磁悬浮在玩具转化实施过程中因对电能的依赖、对电机的依赖、对液氮的依赖、对超导的依赖而难于实施的瓶颈，构建产生悬浮磁场的拼接轨道、磁悬
浮系统，以玩具的方式成功实现磁性块的磁悬浮的静止和动态的展示。

技术实现思路

[0006]一种悬浮磁场拼接轨道的构建，包括轨道底部及轨道侧壁，其特征为，所述悬浮磁场为拼接轨道空间内沿轨道长度方向大小一致的永磁磁场，其构建包括以下步骤，步骤1，非磁性材质拼接单元拼接而成的平面闭合回路结构的轨道底部，步骤2，两条已经充磁的成分一致的柔性挤出磁条分别镶嵌在设置在轨道同一面的边缘两侧的凹槽内形成轨道侧壁。
[0007]所述柔性挤出磁条充磁方式为沿磁条长度方向单面平行线性两极充磁，两极磁距相等，两磁条充磁面相对，两磁条垂直方向磁极排序相同。
[0008]所述柔性挤出磁条为柔性永磁材料粉体为填料的高分子改性聚合物复合材料，分别与轨道底部两边凹槽的长度等长。
[0009]所述永磁材料粉体为永磁铁氧体粉体、钐铁氮粉体、钕铁硼粉体至少之一。
[0010]所述拼接单元长度方向前后分别设置了至少一个凹凸结构，宽度方向同一面的两侧设置了用于镶嵌磁条的凹槽。
[0011]所述轨道拼接单元通过相邻单元间的凹凸嵌扣，轨道往长度方向延伸，构成平面圆形闭合回路轨道、平面跑道形闭合回路轨道、其它局部规则或不规则形状的平面闭合回路轨道之一。
[0012]所述非磁性材质为木质、纸板、EVA板材、ABS板材、亚克力板材之一。
[0013]所述挤出磁条厚度为3mm，装入轨道凹槽后的轨道侧壁高度为7mm，嵌入轨道凹槽的深度为3mm，磁距5mm。
[0014]一种磁悬浮系统的构建，其特征为，所述磁悬浮系统包括上述的任一种悬浮磁场拼接轨道的构建和扁状圆柱体磁性块，磁性块直径比拼接轨道宽度小0.5mm
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1.0mm，高度不超过挤出磁条的宽度。
[0015]所述磁性块为2极厚度充磁的扁状圆柱体，磁极排序与轨道侧壁一致。
[0016]所述磁性块为铁氧体磁体、钕铁硼磁体、钐钴磁体之一，其成型方式为注塑、压延之一。
[0017]所述磁性块的圆柱外侧为单面两极平行线性充磁后的磁胶作外侧面贴合到非磁性芯体所构成，磁极排序与轨道侧壁一致。
[0018]一种磁悬浮玩具的展示方法，其特征为，上述的任一种磁悬浮系统构建中的磁性块，静止悬浮状态时，离开轨道底部并与轨道底部平行，依靠任一轨道侧壁稳定悬浮，受瞬间向下外力后，依然维持静止悬浮状态，受瞬间水平推力时，磁性块进入运动状态直至受阻力停止。
[0019]进一步说明本技术方案所述磁静止悬浮状态是指磁性块水平离开轨道底部，同时包括不接触两轨道侧壁的瞬间和轻碰任一轨道侧壁的保持两种状态。
[0020]本技术方案所述磁性块的运动状态时指磁性块水平离开轨道底部，包括在拼接轨道空间内的悬浮磁场内不接触两轨道侧壁的瞬间或轻碰任一轨道侧壁，或者沿闭合轨道绕转、或者前行或后退，所有的运动同时伴随自转。
[0021]本技术方案所述拼接轨道空间内的永磁磁场，也包括高出轨道侧壁的那部分磁
场。
有益效果
[0022]本申请具体实施例通过步骤1非磁性不同形状的轨道单元的嵌扣拼接实现悬浮轨道底部的不同形状，具备拼图玩具的娱乐性，非磁性的底部也托起了磁性物质，可以激起玩家的求知欲望。
[0023]两条柔性磁条拼插入轨道底部两侧后既是轨道的两侧壁，又是悬浮磁场产生的关键，其构建的悬浮磁场在整个轨道内沿着轨道长度方向是均匀一致的，每条磁条的内侧面表面磁场强度都要高于外侧面磁场强度，保证磁场的有效利用和悬浮磁性块在轨道内运行的平稳性。
[0024]磁性块上下厚度充磁，垂直方向磁极与两侧面磁条方向一致，三者共同作用，成功地托起磁性块离开轨道底部且接近或轻挨着任一侧的轨道侧壁，磁性块在轨道内静止悬浮状态时平稳，在轨道内绕行、前行或后退的运动状态丝滑且伴随自转，充满玩具的乐趣。
[0025]不需电能、电机、超导材料的帮助便以玩具的方式实现磁性块的磁悬浮的动态和静态展示，便于实施，同时让体验者充满成就感，寓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮磁场拼接轨道的构建，包括轨道底部及轨道侧壁，其特征为，所述悬浮磁场为拼接轨道空间内沿轨道长度方向大小一致的永磁磁场，其构建包括以下步骤，步骤1，非磁性材质拼接单元拼接而成的平面闭合回路结构的轨道底部，步骤2，两条已经充磁的成分一致的柔性挤出磁条分别镶嵌在设置在轨道同一面的边缘两侧的凹槽内形成轨道侧壁。2.根据权利要求1所述的一种悬浮磁场拼接轨道的构建，其特征为，所述柔性挤出磁条充磁方式为沿磁条长度方向单面平行线性两极充磁，两极磁距相等，两磁条充磁面相对，两磁条垂直方向磁极排序相同。3.根据权利要求1或2所述的任一种悬浮磁场拼接轨道的构建，其特征为，所述柔性挤出磁条为柔性永磁材料粉体为填料的高分子改性聚合物复合材料，分别与轨道底部两边凹槽的长度等长。4.根据权利要求3所述的一种悬浮磁场拼接轨道的构建，其特征为，所述永磁材料粉体为永磁铁氧体粉体、钐铁氮粉体、钕铁硼粉体至少之一。5.根据权利要求1所述的一种悬浮磁场拼接轨道的构建，其特征为，所述拼接单元长度方向前后分别设置了至少一个凹凸结构，宽度方向同一面的两侧设置了用于镶嵌磁条的凹槽。6.根据权利要求1所述的一种悬浮磁场拼接轨道的构建，其特征为，所述轨道拼接单元通过相邻单元间的凹凸嵌扣，轨道往长度方向延伸，构成平面圆形闭合回路轨道、平面跑道形闭合回路轨道、其它局部规则或不规则形状的平面闭合回路轨道之一。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：巢俊杰，王志英，吴隆章，汪晓阳，
申请(专利权)人：广州新莱福磁材有限公司，
类型：发明
国别省市：