專利名稱：單面呈單一極性的磁鐵及由其構(gòu)成的磁懸浮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單面呈單一極性的磁鐵及由其構(gòu)成的磁懸浮裝置，更具體的說， 尤其涉及一種由多個磁鐵組成的單面呈單一極性的磁鐵及由其構(gòu)成的磁懸浮裝置。
背景技術(shù)：
單極磁體與磁單極子相類似，單極磁體是否存在是許多科學家爭論的話題，但迄今為止，科學家們還未曾發(fā)現(xiàn)過這種物質(zhì)?，F(xiàn)在還沒有一種設(shè)備儀器，可以讓我們方便地來演示磁單極子的性能，來模擬磁單極子。但我們可以通過改變現(xiàn)有磁體分布形式，來達到模擬磁單極子的目的。磁懸浮作為一種新興的技術(shù)，其在交通運輸、科學實驗以及模擬微重力方面有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。但在實驗教學和模擬演示過程中，沒有一種較好的儀器設(shè)備， 可以讓我們認知和理解磁懸浮技術(shù)的特點和原理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種由多個磁鐵組成的的單面呈單一極性的磁鐵及由其構(gòu)成的磁懸浮裝置。本發(fā)明的單面呈單一極性的磁鐵，包括多個磁鐵單元和用于固定磁鐵單元的磁鐵固定體，所述磁鐵單元按照同名磁極朝向同一球體表面、圓柱體側(cè)表面或水平面方向均勻設(shè)置在磁鐵固定體上。把磁鐵單元按照同名磁極朝向同一球體表面方向設(shè)置后，則由其構(gòu)成的球形磁鐵的外表面就呈單一極性了，但磁鐵單元自身還是有N極和S極構(gòu)成；把多個磁鐵單元的同名磁極朝向同一圓柱體側(cè)表面方向設(shè)置后，則由其構(gòu)成的圓筒狀磁鐵的內(nèi)表面或外表面就呈單一極性了，但每個磁鐵單元自身還構(gòu)成完成的磁通回路；把多個磁鐵單元的同名磁極朝同一方向設(shè)置后，則其構(gòu)成的平板狀磁體的某一面就呈第一極性了，但每個磁鐵單元自身還構(gòu)成完成的磁通回路。本發(fā)明的單面呈單一極性的磁鐵，所述磁鐵單元為長方體形狀；所述磁鐵固定體為球形固定體、筒狀固定體或平板固定體。由球形固定體、筒狀固定體和平板固定體可分別構(gòu)成外球面呈單一極性的球形磁鐵、外圓柱內(nèi)面和外面呈單一極性的筒狀固定體和兩側(cè)面呈單一極性的平板狀磁鐵。本發(fā)明的由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置，包括被懸浮磁體、靜止磁體以及對被懸浮磁體起平衡作用的平衡裝置；所述被懸浮磁體包括球形固定體和多個第一磁鐵單元，所述多個第一磁鐵單元以同名磁極朝外的形式均勻固定在球形固定體上；所述靜止磁體為筒狀磁體或平板狀磁體，筒狀磁體由筒狀固定體和以同名磁極朝里的形式均勻設(shè)置在筒狀固定體下方位置上的多個第二磁鐵單元組成，第二磁鐵單元朝里的極性與第一磁鐵單元朝外的極性相同；平板狀磁體由平板固定體和以同名磁極朝同一方向均勻設(shè)置在平板固定體上的多個第三磁體單元組成，第三磁體單元朝上的極性與第一磁鐵單元朝外的極性相同；所述平衡裝置包括與被懸浮磁體相連接的平衡線和用于固定平衡線的支架。被懸浮磁體的外側(cè)球面呈單一極性；如果靜止磁體采用筒狀磁體，則筒狀磁體下側(cè)的內(nèi)部和外部均成單一極性，且其下側(cè)內(nèi)部的極性與被懸浮磁體外側(cè)球面的極性相同，以便通過同名磁極相互排斥的原理，來實現(xiàn)懸浮磁體的懸?。蝗绻o止磁體采用平板狀磁體，則其上表面的極性與被懸浮磁體外側(cè)球面的極性相同，以便實現(xiàn)懸浮磁體的懸浮。受被懸浮磁體的重力和被懸浮磁體與靜止磁體之間作用力變化等因數(shù)的影響，并不能保證被懸浮磁體始終處于懸浮狀態(tài)，通過平衡裝置對被懸浮磁體的支撐，可實現(xiàn)被懸浮磁體始終處于懸浮狀態(tài)。本發(fā)明的由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置，所述支架為彈簧秤，所述平衡線與彈簧秤的彈簧相連接。通過讀出彈簧秤的示數(shù)，可以判斷出被懸浮磁體的受力情況，更加有利于對被懸浮磁體的受力情況分析。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過把磁鐵單元按照同名磁極朝向同一球體表面、 圓柱體側(cè)表面或水平面方向均勻設(shè)置在磁鐵固定體上，制作出了單面呈單一性的磁鐵，便于制作出簡單的磁懸浮裝置，以便實現(xiàn)磁懸浮模擬實驗；本發(fā)明的由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置，設(shè)置有被懸浮磁體、靜止磁體以及對被懸浮磁體起平衡作用的平衡裝置；實現(xiàn)了被懸浮磁體的微重力狀態(tài)和懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)了對磁懸浮技術(shù)的良好模擬，有助于我們快速了解和認知磁懸浮技術(shù)的特點。


圖1為本發(fā)明中單面呈單一極性的磁鐵的第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中單面呈單一極性的磁鐵的第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明中由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置的第一種實施例的主視
圖4為本發(fā)明中由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置的第一種實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明中由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置的第一種實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖的局部放大圖6為本發(fā)明中由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置的第二種實施例的主視
圖中1球形固定體，2第一磁鐵單元，3筒狀固定體，4第二磁鐵單元，5彈簧秤，6平衡線，7平板固定體，8第三磁鐵單元。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。單面呈單一極性的磁鐵實施例1，如圖1所示，給出了單面呈單一極性的磁鐵的第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括球形固定體1和第一磁鐵單元2，多個第一磁鐵單元2以 N極朝外的形式均勻的固定設(shè)置在球形固定體1上，這樣就使得球形固定體1外表面之外區(qū)域的極性為N極，即球形固定體1外表面呈單一極性。單面呈單一極性的磁鐵實施例2，如圖2所示，給出了單面呈單一極性的磁鐵的第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括筒狀固定體3和多個第二磁鐵單元4，所示的多個第二磁鐵單元4以S極朝外、N極朝里的形式均勻固定在筒狀固定體3上，這樣就使得筒狀固定體3的外部區(qū)域為S極極性，筒狀固定體3內(nèi)部區(qū)域為N極極性，即筒狀固定體3的外部區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域均呈單一極性。單面呈單一極性的磁鐵實施例3，如圖6中所示的平板狀磁鐵，其包括平板固定體 7和第三磁鐵單元8，所示的多個第三磁鐵單元8以N極朝上的形式固定設(shè)置在平板固定體 7上。這樣就使得平板固定體7的上方區(qū)域成N極極性。由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置實施例1，如圖3、圖4和圖5所示，分別給出了本實施例的主視圖、立體圖和局部放大圖，其包括球形固定體1、第一磁鐵單元2、 筒狀固定體3、第二磁鐵單元4、彈簧秤5、平衡線6 ；所示的多個第一磁鐵單元2均勻固定設(shè)置在球形固定體1上，構(gòu)成了被懸浮磁鐵，該被懸浮磁體的結(jié)構(gòu)與實施例1中所述的單面呈單一極性的磁鐵結(jié)構(gòu)相同。所示的筒狀固定體3為內(nèi)部為圓柱形空腔結(jié)構(gòu)，多個第二磁鐵單元4均勻設(shè)置在筒狀固定體3的下半部分，上半部分沒有設(shè)置第二磁鐵單元4。第二磁鐵單元4以N極朝向內(nèi)部的形式分布在筒狀固定體3上，這樣就使得放置在筒狀固定體3中的被懸浮磁體受到設(shè)置在筒狀固定體上第二磁鐵單元4向上的磁力作用，進而實現(xiàn)被懸浮磁體的微重力狀態(tài)或懸浮狀態(tài)。所示的平衡線6用于連接球形固定體1和彈簧秤5，彈簧秤5可顯示平衡線6對彈簧秤5的拉力大小，以便對被懸浮磁體的受力狀態(tài)進行分析。受被懸浮磁體的重力和被懸浮磁體與靜止磁體之間作用力變化等因數(shù)的影響，并不能保證被懸浮磁體始終處于懸浮狀態(tài)，通過平衡裝置對被懸浮磁體的支撐，可實現(xiàn)被懸浮磁體始終處于懸浮狀態(tài)。由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置實施例2，如圖6所示，其包括球形固定體1、第一磁鐵單元2、彈簧秤5、平衡線6、平板固定體7、第三磁鐵單元8，所示的多個第一磁鐵單元2均勻固定設(shè)置在球形固定體1上，構(gòu)成了被懸浮磁鐵，該被懸浮磁體的結(jié)構(gòu)與實施例1中所述的單面呈單一極性的磁鐵結(jié)構(gòu)相同。所示的多個第三磁鐵單元8以N極朝上的形式均勻設(shè)置在平板固定體7上，這樣就使得平板固定體7上表面的上方為N極極性， 放置在其上方的被懸浮磁鐵就會受到第三磁鐵單元8的向上的支持力作用，進而使得球形固定體1處于微重力狀態(tài)或懸浮狀態(tài)。兩個彈簧秤5分別固定在平板固定體7的兩端，平衡線6與球形固定體1相連接后接到兩彈簧秤5的彈簧上，以便保證被懸浮磁體始終處于懸浮狀態(tài)，也便對被懸浮磁體的受力狀態(tài)進行分析。
權(quán)利要求
1.一種單面呈單一極性的磁鐵，其特征在于包括多個磁鐵單元和用于固定磁鐵單元的磁鐵固定體，所述磁鐵單元按照同名磁極朝向同一球體表面、圓柱體側(cè)表面或水平面方向均勻設(shè)置在磁鐵固定體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單面呈單一極性的磁鐵，其特征在于所述磁鐵單元為長方體形狀；所述磁鐵固定體為球形固定體(1)、筒狀固定體(3)或平板固定體(7)。
3.一種由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置，其特征在于包括被懸浮磁體、 靜止磁體以及對被懸浮磁體起平衡作用的平衡裝置；所述被懸浮磁體包括球形固定體(1) 和多個第一磁鐵單元(2)，所述多個第一磁鐵單元(2)以同名磁極朝外的形式均勻固定在球形固定體(1)上；所述靜止磁體為筒狀磁體或平板狀磁體，筒狀磁體由筒狀固定體(3 )和以同名磁極朝里的形式均勻設(shè)置在筒狀固定體(3)下方位置上的多個第二磁鐵單元(4)組成，第二磁鐵單元(4)朝里的極性與第一磁鐵單元(2)朝外的極性相同；平板狀磁體由平板固定體(7)和以同名磁極朝同一方向均勻設(shè)置在平板固定體上的多個第三磁體單元(8)組成，第三磁體單元(8)朝上的極性與第一磁鐵單元朝外的極性相同；所述平衡裝置包括與被懸浮磁體相連接的平衡線(6)和用于固定平衡線(6)的支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由單面呈單一極性的磁鐵構(gòu)成的磁懸浮裝置，其特征在于 所述支架為彈簧秤(5)，所述平衡線(6)與彈簧秤的彈簧相連接。
全文摘要
本發(fā)明的單面呈單一極性的磁鐵，包括多個磁鐵單元和用于固定磁鐵單元的磁鐵固定體，所述磁鐵單元按照同名磁極朝向同一球體表面、圓柱體側(cè)表面或水平面方向均勻設(shè)置在磁鐵固定體上。本發(fā)明的磁懸浮裝置，包括被懸浮磁體、靜止磁體和平衡裝置；被懸浮磁體包括球形固定體和多個第一磁鐵單元；靜止磁體為筒狀磁體或平板狀磁體；所述平衡裝置包括與被懸浮磁體相連接的平衡線和用于固定平衡線的支架。本發(fā)明制作出了單面呈單一性的磁鐵，便于制作出簡單的磁懸浮裝置，以便實現(xiàn)磁懸浮模擬實驗；本發(fā)明的磁懸浮裝置實現(xiàn)了被懸浮磁體的微重力狀態(tài)和懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)了對磁懸浮技術(shù)的良好模擬，有助于我們快速了解和認知磁懸浮技術(shù)的特點。
文檔編號H02N15/00GK102226956SQ20111007826
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者邢玉亮 申請人:邢玉亮