[发明专利]一种内轮与外轮相分离的转速可控的吸引性磁悬浮轮子

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吸引性磁悬浮轮子。

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，由电机驱动轮子的转动。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内圈和中心轴相分离，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吸引性磁悬浮轮子。本发明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、吸引性悬浮系统、牵引系统、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，且外轮的过中心轴线的任意截面呈半包内轮的过中心轴线的任意截面的形状；所述内轮开有中心通孔；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：过内轮的中心轴线的任意截面为两个T型结构，且两个T型结构的尾端相对；所述外轮的过中心轴线的任意截面为C型结构，并且C型结构的A-B段和I-J段与内轮的两个T型首端下平面相平行，C-D段和G-H段与内轮的两个T型首端侧面相平行，E-F段与内轮的T型首端上平面相平行，C型结构的其他段以光滑曲线相连接。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。

所述的吸引性悬浮系统包括2n个悬浮单元，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；所述的悬浮初级为电磁铁，位于内轮，优选位于内轮的T型首端的两个下平面的下侧；所述的悬浮次级为永磁体或金属板，位于外轮，优选位于外轮的C型结构内侧的A-B段和I-J段；所述的悬浮气隙传感器位于内轮或外轮，优选位于T型首端的两个下平面的下侧或位于外轮的C型结构内侧的A-B段和I-J段；所述的悬浮初级产生的磁场与悬浮次级所产生的磁场相互作用以提供外轮相对内轮悬浮的悬浮力，使外轮相对内轮悬浮；所述的悬浮力为吸引力，悬浮力的方向与内轮半径方向一致。

所述的电磁铁为直流激磁或交流激磁，优选直流激磁；所述的悬浮次级可以为多种形状，优选U型次级。

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，优选位于外轮的C型结构内侧的E-F段；所述的位置传感器分布于外轮，优选位于外轮的C型结构内侧的E-F段；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。

所述的导向系统包括2m个导向单元，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；所述的导向初级为电磁铁，位于内轮，优选位于内轮的两个T型首端侧面的外侧；所述的导向次级为永磁体或金属板，位于外轮，优选位于外轮的C型结构内侧的C-D段和G-H段；所述的导向气隙传感器位于内轮或外轮，优选位于内轮的两个T型首端侧面的外侧或外轮的C型结构内侧的C-D段和G-H段；所述的导向初级产生的磁场与导向次级所产生的磁场相互作用以提供导向力；所述的导向力为吸引力，并与内轮的中心轴线相平行。

所述的电磁铁为直流激磁或交流激磁，优选直流激磁；所述的导向次级可以为多种形状，优选U型次级；所述的导向系统在控制系统检测到气隙值大于设定的气隙阈值ε时，由控制系统发出指令调节导向力的大小；所述ε为工艺设计时人为设定的气隙值。

所述的控制系统位于轮子本身或轮子所安装的物体；当控制系统位于轮子本身，控制系统需要通过通信系统与轮子所安装物体的控制系统通信，获取用户的控制指令，并通过轮子本身的通信系统与安装在轮子上的传感器和供电系统通信实现控制轮子的目的；当控制系统位于轮子所安装物体时，控制系统直接获取用户指令，并通过通信系统与安装在轮子上的传感器和供电系统通信实现控制轮子的目的；所述的传感器是指悬浮气隙传感器、导向气隙传感器和位置传感器。

所述的通信系统的通信方式包括有线和无线。