磁悬浮技术家族中比较强大的有:电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等家族成员,其中电磁悬浮技术家族是所有家族中势力最强。电磁悬浮技术家族因为势力雄厚,还走上了国际大舞台,英文简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。
磁悬浮技术家族之所以强大,在于其内部机制原理的精妙,那么在磁悬浮地球仪上的工作原理是:磁悬浮地球仪利用电磁悬浮技术使地球仪漂浮在半空中。根据悬浮方式分为两种磁悬浮地球仪(上悬浮与下悬浮)。下悬浮地球仪的底部安装有一个永久磁铁,下悬浮悬浮系统(地球仪是被支撑的悬浮体)像胶框基座内有一个金属线圈,电流经过金属线圈产生电磁感应,成为电磁铁。基座内的磁铁与地球仪底端的磁铁间的相互排斥可平衡地球仪所受重力,因而地球仪可悬在空中。(在地球仪的底端有一个永久磁铁,线圈在悬浮基座内,产生的是吸引力来力平衡掉地球仪重力,原理同上)用手轻轻碰触地球仪仪会偏离,松开手后地球仪又回复到平衡位置,这是根据电磁效应的负反馈原理。
地球仪悬浮系统(此处以下悬浮为主)基座内除了有一个能产生电磁效应的金属线圈内部还有一个霍尔侦测器,可检测到地球仪底端磁铁的磁场变化范围。地球仪处在非平衡位置时,霍尔侦测器侦测到地球仪底端磁铁的磁场变化,就会产生补尝电流。补尝电流传输到基座内的金属线圈时,电磁效应叠加,加重金属线圈的磁场,电磁力作用加强,使地球仪达到平衡状态。用手拨动一下地球仪可悬转,一方面是物体本身的惯性原理(名词为动量守恒原理)解释,别一方面地球仪悬转过程中外在损耗很小(不产生摩擦力,没有消耗能量)。地球仪与外力总合为0,因此会以惯性的速度朝一个方向悬转。
磁悬浮地球仪的组成部分是由地球仪、系统载体、线圈、 铁芯、永磁体、功率放大器、磁场传感器和控制器等组成。当处在平衡状态的地球仪,通过线 ,地球仪与顶部距离为 x0 ,电磁的吸附及永磁的吸附与地球仪的重力平衡。而向下运动时地球仪受到一个向下的干扰力,地球仪偏离平衡位置时被传感器检测,然后被控制器转换成控制信号 ,之后又被功率放大器转换为可控电流 i0 +Δi ,因此电磁铁吸力变大了,从而使地球仪处在原来的平衡位置。反之,当地球仪的运动向上时,控制电流变为 i0 -Δi ,因此电磁铁吸力变小了,地球仪照样能返回到原平衡位置。
地球仪的磁悬浮原理 为了实现地球仪的磁悬浮,实验用了两个原理:负反馈调节磁力和用磁力定位。实验装置如图:
整个装置由ABC三个部分组成,A为待悬浮地球仪,B,C分别为上下固定点。在地球仪A南北两极各安装一个小的永磁体,外N内S;C为下固定点,C处安装一个永磁体,极性为上S下N;B为上固定点,它由永磁体E,磁场敏感元件F和励磁线圈D组成。如果没有D,只靠E作用不可能使A稳定悬浮。为使A能稳定的悬浮,特意在上固定点B设置F,D,令励磁线圈D通过一定强度的电流,电流线圈产生的磁场方向与永磁体E相同,即他们的合磁场对地球仪上的N极产生吸引。磁场敏感元件F感知地球仪A上极地磁极的位置,若地球仪A靠近E的S极时,合磁场将较强,有更吸引A往上的趋势,此时受F调整的控制电路将减弱流过D线圈的电流使合磁场变弱,A将因吸引力减弱而不向上走;反之,若A偏下,F感知地球仪偏下,F调整控制电路将增强流过D线圈的电流,使合磁场变强,A将因吸引力增强而不会向下走。总之,在控制电路的调节下,地球仪A受到的磁力与重力平衡,悬浮在空中。下固定点C的作用是防止地球仪A摆动,使A总是趋于竖直稳定地悬浮在空中。了解更多请看以下相关推荐:

