[发明专利]一种内轮与外轮相分离的转速可控的推斥性磁悬浮轮子

说明书

技术领域

本发明涉及交通领域，具体涉及一种内轮与外轮相分离的转速可控的推斥性磁悬浮轮子。

背景技术

现有的轮子由轮子的外圈、与外圈相连接的辐条和中心轴构成，轮子的中心轴与物体通过车轴相连接，电机驱动车轴转动从而实现轮子的转动。因此，轮子的转速控制只能通过电机的转速控制实现，并且同一车轴只能与一只轮子相连，这对轮子的应用和创新带来了很大的局限性，如何使轮子的转速调控摆脱电机和车轴的束缚是突破这一局限的关键。基于现有的磁悬浮技术和直线电机的原理，我们考虑将轮子的外圈与中心轴相分离，通过控制系统采用无线或有线方式控制轮子的转速，从而使轮子的转速调控摆脱电机和车轴的束缚。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于磁悬浮原理的内轮与外轮相分离的转速可控的磁悬浮轮子。本发明设计的磁悬浮轮子可由控制系统采用有线或无线的方式控制转速，并且同一车轴可连接多个轮子。

本发明采用的技术方案如下：一种基于磁悬浮的轮子包括内轮、外轮、牵引系统、推斥性悬浮系统、导向系统、控制系统、通信系统和供电系统。

所述的内轮和外轮为同心圆；所述的内轮开有中心通孔；所述的内轮的中心通过轴与轮子所安装的物体相连。

所述的内轮和外轮优选以下结构：所述的内轮过轮子中心轴线的任意截面为两个T型尾端对称相连的形状；在T型首端上表面的两侧设有相互平行的环形导向板，所述导向板与内轮一体形成；所述的外轮的过轮子的中心轴线的任意截面为矩形形状，并且矩形上下平面与T型首端的上下平面相平行，矩形左右两个侧面与导向板相平行。所述的轮子所安装的物体是指任何安装有本发明的轮子的物体。

所述的牵引系统可由一个或多个牵引单元构成；所述的牵引单元包括牵引初级、牵引次级和位置传感器；所述的牵引初级为三相交流绕组或三相交流轨道，位于内轮，优选位于内轮的T型首端的上平面的上侧；所述的牵引次级为金属板或超导磁体，位于外轮，优选位于外轮与T型首端的上平面相对应的平面的下侧；所述的位置传感器均匀分布于外轮，优选位于外轮与T型首端的上平面相对应的平面的下侧；所述的牵引初级与牵引次级所产生的磁场相互作用，为外轮运动提供切向力；所述的切向力与轮子的半径及内轮的中心轴线相垂直并指向车轮前进方向。

所述的推斥性悬浮系统可由2n个悬浮单元和辅助装置构成，n≥4。所述的悬浮单元包括悬浮初级、悬浮次级和悬浮气隙传感器；所述的悬浮初级为两排交替极性超导磁铁，位于外轮，优选位于外轮的下平面；所述的悬浮次级为两块铝板或梯形轨道或两排短路线圈，位于内轮，优选位于内轮的T型首端的上平面，并对应于悬浮初级均匀分布；所述的悬浮次级优选梯形轨道；所述的悬浮气隙传感器为气隙传感器，用于检测外轮的下平面和内轮的T型首端的上平面之间的气隙值，位于外轮或内轮，优选位于外轮的下平面或内轮的T型首端的上平面，对应于悬浮初级和悬浮次级分布。

所述的辅助装置可为2k个辅助轮，k≥3，所述的辅助轮安装于外轮的下平面，并在内轮嵌入辅助轮轨道。在推斥性悬浮系统尚未获得足够的悬浮力时提供外轮相对内轮的支撑力，使得外轮可以相对内轮运动；所述的辅助轮在推斥性悬浮系统获得足够的悬浮力后收缩至外轮内部，此时外轮相对内轮的支撑力由外轮相对内轮的推斥性悬浮力提供。

所述推斥性悬浮系统在外轮相对内轮静止时的悬浮力为0，在牵引系统的作用下使外轮相对内轮发生运动，悬浮初级产生的磁场切割悬浮次级，从而在悬浮次级中产生感应电流，悬浮次级中的感应电流与悬浮初级所产生的磁场相互作用从而产生悬浮力；所述的悬浮力的方向与轮子的半径方向一致。所述的辅助轮轨道的作用在于当推斥性悬浮系统尚未获得足够的悬浮力时保持外轮与内轮的相对位置不发生变化，辅助轮的轨道可为任意的满足这一要求的形状。

所述的导向系统由2m个导向单元构成，m≥4。所述的导向单元包括导向初级、导向次级和导向气隙传感器；所述的导向初级为两排交替极性超导磁铁，均匀分布于外轮的两个侧面；所述的导向次级为两块铝板或梯形轨道或两排短路线圈，位于内轮，优选位于内轮的T型首端两侧的导向板内侧，并对应于导向初级均匀分布；所述的导向次级优选梯形轨道；所述的导向气隙传感器为气隙传感器，用于检测外轮的侧面与导向板之间的气隙值，位于外轮或内轮，优选位于外轮的两个侧面或内轮的T型首端两侧的导向板内侧，对应于导向初级和导向次级分布。