一种磁悬浮球形轮胎的制作方法

本发明涉及球形轮胎技术领域，尤其涉及到一种磁悬浮球形轮胎。

背景技术：

目前，球形轮胎通常是采用机械机构进行连接，如发明专利“一种用于小车的球形轮胎结构”，申请号：201720363253.4，该发明专利在球形轮胎和上下固定架之间加入滚珠，从而实现轮胎的滚动。这种机械机构在传动时往往会产生能量的损耗，并且使用一段时间后需要对机械机构进行维护或更换。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种磁悬浮球形轮胎，以降低球形轮胎与支架通过机械结构直接连接出现的损耗，提高球形轮胎的使用效率。

为了实现上述目的，本发明提供的一种磁悬浮球形轮胎的技术方案为：

一种磁悬浮球形轮胎，包括球形轮胎和支架，所述球形轮胎滚动方向的圆周上间隔设置若干个轮胎纵向永磁铁；所述球形轮胎在滚动轴心横向位置的第一端和第二端均设有至少一个轮胎横向永磁铁；

支架上设置有若干与所述轮胎纵向永磁铁相对应的支架纵向永磁铁，所述轮胎纵向永磁铁与所述支架纵向永磁铁之间产生排斥力，用于使所述球形轮胎与所述支架保持间隙并克服车辆负载的重力；

所述支架上分别设置有若干与在所述球形轮胎在滚动轴心横向位置的第一端和第二端的所述轮胎横向永磁铁相对应的支架横向永磁铁，所述轮胎横向永磁铁与所述支架横向永磁铁之间产生排斥力，用于使所述球形轮胎转动的轴心位置与所述支架保持在相对应的位置；

每个所述支架横向永磁铁的周围均设置至少两个支架电磁铁，相邻的两个所述支架电磁铁中间位置设置有磁性传感器；

还包括控制器，所述控制器与所述磁性传感器电连接，所述控制器分别与每个所述支架电磁铁电连接；

工作状态下，所述磁性传感器用于检测所述轮胎横向永磁铁相对位置的磁性的变化，并将信号传送给控制器，所述控制器根据磁性数据获得所述球形轮胎位置信息，并根据所述球形轮胎位置信息控制每个所述支架电磁铁的电流大小，从而控制每个所述支架电磁铁与所述轮胎横向永磁铁之间的磁力，使所述球形轮胎恢复到初始位置。

根据本发明一实施例，所述球形轮胎滚动方向的圆周上间隔设置有若干个轮胎纵向永磁铁安装孔，所述球形轮胎在滚动轴心横向位置的第一端和第二端均设有至少一个轮胎横向永磁铁安装孔，所述轮胎纵向永磁铁和所述轮胎横向永磁铁分别安装在所述轮胎纵向永磁铁安装孔和所述轮胎横向永磁铁安装孔上。

根据本发明一实施例，所述支架上在与所述支架纵向永磁铁、所述支架横向永磁铁和所述支架电磁铁相对应位置上分别设置有支架纵向永磁铁安装孔、支架横向永磁铁安装孔和支架电磁铁安装孔，所述支架纵向永磁铁、所述支架横向永磁铁和所述支架电磁铁分别安装在所述支架纵向永磁铁安装孔、所述支架横向永磁铁安装孔和所述支架电磁铁安装孔上。

根据本发明一实施例，所述轮胎纵向永磁铁的外侧的工作面具向外凸的弧度。

根据本发明一实施例，所述支架纵向永磁铁的工作面具有内凹的弧度。

根据本发明一实施例，所述轮胎横向永磁铁与所述支架横向永磁铁相对的面同时为南极或北极。

根据本发明一实施例，所述轮胎纵向永磁铁与所述支架纵向永磁铁相对的面同时为南极或北极。

一种磁悬浮球形轮胎，包括球形轮胎和支架，球形轮胎滚动方向的圆周上间隔设置若干个轮胎纵向永磁铁；球形轮胎滚动轴心横向位置上设置相对的一组轮胎横向永磁铁；

支架上设置大半圈支架纵向永磁铁与轮胎纵向永磁铁相对，相对的轮胎纵向永磁铁与支架纵向永磁铁产生排斥力，用于使球形轮胎与支架保持间隙并克服车辆负载的重力；

支架上设置支架横向永磁铁与轮胎横向永磁铁相对，相对的轮胎横向永磁铁与支架横向永磁铁产生排斥力，用于使球形轮胎转动的轴向位置与支架保持在相对应的位置；

支架横向永磁铁的周围设置至少两个支架电磁铁，支架电磁铁与支架电磁铁的中间位置设置位置传感器；

位置传感器用于检测球形轮胎位置的变化，并将信号传送给控制器，控制器经判断将执行信号传送给执行器，执行器控制每个支架电磁铁的电压大小从而控制支架电磁铁与轮胎横向永磁铁之间吸力和排斥力的大小，使球形轮胎恢复到初始位置。

根据本发明一实施例，球形轮胎上设置轮胎纵向永磁铁安装孔和轮胎横向永磁铁安装孔，所述轮胎纵向永磁铁和轮胎横向永磁铁分别安装在轮胎纵向永磁铁安装孔和轮胎横向永磁铁安装孔。

根据本发明一实施例，所述支架上分别设置支架纵向永磁铁安装孔、支架横向永磁铁安装孔和支架电磁铁安装孔，所述支架纵向永磁铁、支架横向永磁铁和支架电磁铁分别安装在支架纵向永磁铁安装孔、支架横向永磁铁安装孔和支架电磁铁安装孔。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明一实施例中使用磁悬浮装置，在球形轮胎上和支架上分别设置永磁铁产生排斥力，将球形轮胎与支架进行隔开，形成一定的间隙，并且球形轮胎能够相对与支架保持相对的位置运动，减少球形轮胎与支架的摩擦，提高球形轮胎的使用效率，提升使用性能。

2、本发明一实施例中还设置有支架电磁铁和磁性传感器，使得球形轮胎能在支架上保持一定的位置，不会因为重力、滚动等原因使得球形轮胎脱落。

3、本发明的支架去除了不在工作范围内的支架材料，减轻轮胎支架的重量，并且提高了经济性。

附图说明

图1为球形轮胎的结构示意图；

图2为轮胎纵向永磁铁结构示意图；

图3为轮胎横向永磁铁、轮胎纵向永磁铁与球形轮胎的装配简图；

图4为支架结构示意图；

图5为轮胎纵向永磁铁结构示意图；

图6为支架电磁铁结构示意图；

图7为支架横向永磁铁、支架纵向永磁铁、支架电磁铁与支架的装配简图；

图8为位置传感器、支架横向永磁铁、支架纵向永磁铁、支架电磁铁与支架的装配简图；

图9为轮胎横向永磁铁、轮胎纵向永磁铁、球形轮胎、位置传感器、支架横向永磁铁、支架纵向永磁铁、支架电磁铁与支架的装配简图。

附图标记说明：

1：球形轮胎；2：轮胎横向永磁铁安装孔；3：轮胎纵向永磁铁安装孔；4：轮胎横向永磁铁；5：轮胎纵向永磁铁；6：支架；7：支架纵向永磁铁安装孔；8：支架横向永磁铁安装孔；9：支架电磁铁安装孔；10：支架纵向永磁铁；11：支架横向永磁铁；12：支架电磁铁；13：磁性传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1

如图1-9所示，一种磁悬浮球形轮胎1，在球形轮胎1和支架6之间设置磁悬浮装置，磁悬浮装置包括球形轮胎1滚动轴心横向位置上设置的相对的一组轮胎横向永磁铁4；球形轮胎1滚动方向的圆周上间隔设置若干个轮胎纵向永磁铁5；支架6上设置的与轮胎横向永磁铁4位置相对的支架横向永磁铁11，和与轮胎纵向永磁铁5位置相对的支架纵向永磁铁10，以及支架6上设置的限位装置，所述限位装置用于保持球形轮胎1在支架6内的位置不受改变，使得球形轮胎1在支架6内的相对位置不变，只是在绕滚动轴心旋转，所述限位装置包括若干支架电磁铁12和若干磁性传感器13，所述支架电磁铁12设于所述支架横向永磁铁11周围，所述磁性传感器13设于相邻支架电磁铁12之间。球形轮胎1上设置轮胎纵向永磁铁安装孔3和轮胎横向永磁铁安装孔2，轮胎纵向永磁铁5和轮胎横向永磁铁4分别安装在轮胎纵向永磁铁安装孔3和轮胎横向永磁铁安装孔2。支架6上分别设置支架纵向永磁铁安装孔7、支架横向永磁铁安装孔8和支架电磁铁安装孔9，支架纵向永磁铁10、支架横向永磁铁11和支架电磁铁12分别安装在支架纵向永磁铁安装孔7、支架横向永磁铁安装孔8和支架电磁铁安装孔9。

具体地，球形轮胎1滚动方向的圆周上间隔设置8个轮胎纵向永磁铁5；球形轮胎1滚动轴心横向位置上设置相对的一对轮胎横向永磁铁4；磁悬浮轮胎与地面接触时，支架6上设置5个支架纵向永磁铁10与轮胎纵向永磁铁5相对，相对的轮胎纵向永磁铁5与支架纵向永磁铁10的相对面磁极相同，从而可以产生排斥力，排斥力一方面用来克服支架6所承受的负载重力，另一方面保持支架6与球形轮胎1之间的在垂直方向保持一定的间隙，用来减少运动产生的摩擦力；支架6上设置支架横向永磁铁11与轮胎横向永磁铁4相对，两个支架横向永磁铁11分别与轮胎横向永磁铁4相对，支架横向永磁铁11分别与轮胎横向永磁铁4相对的磁极相同，从而产生排斥力，排斥力一方面用来防止球形轮胎1与支架6横向左侧或横向右侧接触，另一方面使得球形轮胎1与支架6在横向上产生一定的间隙，用来减少运动产生的摩擦力。

轮胎纵向永磁铁5的外侧的工作面具向外凸的弧度，支架纵向永磁铁10的工作面具有内凹弧度。

支架6两侧的支架横向永磁铁11上下左右的位置分别设置1个支架电磁铁12，每个支架电磁铁12与控制器电连接，控制器控制每一个支架电磁铁12的电流大小，从而控制每一个支架电磁铁12的磁性大小；每一个支架横向永磁铁11周围布置的相邻的支架电磁铁12中间位置设置一个磁性传感器13；磁性传感器13可以用来检测轮胎横向永磁铁4磁性的变化，既可以检测磁性大小的变化，也可以检测磁力方向的变化；每一个磁性传感器13可以检测到相对位置的轮胎横向永磁铁4位置改变后的磁性变化，也就是说如果球形轮胎1发生偏移，那么轮胎横向永磁铁4相对于磁性传感器13的距离就会发生变化，轮胎横向永磁铁4在磁性传感器13的位置的磁场力就会发生变化；每一个磁性传感器13将检测到对应的轮胎横向永磁铁4的磁性数据传给控制器，控制器根据磁性传感器13的磁性数据对比轮胎在初始位置时磁性数据，以得知磁性数据的变化程度，也就能得知轮胎横向永磁铁4偏离初始位置的程度，然后控制器控制支架电磁铁12电流大小，以增大或减小支架电磁铁12磁性大小，支架电磁铁12与支架横向永磁铁4相互吸引或排斥，支架电磁铁12磁性大小改变以致改变轮胎相对支架6的位置，直到磁性传感器13检测到的轮胎横向永磁铁4的磁性数据与轮胎在初始位置时轮胎横向永磁铁4的磁性数据一致，该磁性数据包括磁性大小和方向，也就是轮胎恢复到了初始位置；初始位置为轮胎横向永磁铁4的轴心与支架横向永磁铁11的轴心在同一条直线上；

当磁悬浮轮胎支架6载重增加时，控制器根据磁性传感器13采集的磁性数据，判断出相对于支架6，此时轮胎横向永磁铁4向初始位置上方偏移，控制器控制轮胎横向永磁铁4所面对的支架6的上下左右的支架电磁铁12的电流大小，控制器根据相应的算法机制增加上下左右的支架电磁铁12的电流，支架电磁铁12与轮胎横向永磁铁4的吸引力增加，使支架6向上提升，直到上下左右四个支架电磁铁12产生的吸力增加到将偏移初始位置的支架6重新吸引到初始位置。

当磁悬浮轮胎支架6载重减少时，控制器根据磁性传感器13采集的磁性数据，判断出相对于支架6，此时轮胎横向永磁铁4向初始位置下方偏移，控制器控制轮胎横向永磁铁4所面对的支架6的上下左右的支架电磁铁12的电流大小，控制器根据相应的算法机制减小上下左右的支架电磁铁12的电流，支架电磁铁12与轮胎横向永磁铁4的吸引力降低，使支架6向下移动，直到上下左右四个支架电磁铁12产生的吸力降低到将偏移初始位置的支架6重新回到到初始位置。

当磁悬浮轮胎支架6行驶加速时，控制器根据磁性传感器13采集的磁性数据，判断出相对于支架6，此时轮胎横向永磁铁4向初始位置右边偏移(左右是相对的，根据运动方向)，控制器控制轮胎横向永磁铁4所面对的支架6的左右的支架电磁铁12的电流大小，控制器根据相应的算法机制增加左右的支架电磁铁12的电流，支架电磁铁12与轮胎横向永磁铁4的吸引力增加，使支架6向右移动，直到左右两个支架电磁铁12产生的吸力增加到将偏移初始位置的支架6重新回到到初始位置。

当磁悬浮轮胎支架6行驶减速时，控制器根据磁性传感器13采集的磁性数据，判断出相对于支架6，此时轮胎横向永磁铁4向初始位置左边偏移(左右是相对的，根据运动方向)，控制器控制轮胎横向永磁铁4所面对的支架6的左右的支架电磁铁12的电流大小，控制器根据相应的算法机制增加左右的支架电磁铁12的电流，支架电磁铁12与轮胎横向永磁铁4的吸引力增加，使支架6向左移动，直到左右两个支架电磁铁12产生的吸力增加到将偏移初始位置的支架6重新回到到初始位置。

如果相对于支架6，球形轮胎1左上，右上，左下，右下偏移时，工作原理同上。

利用磁悬浮装置将球形轮胎1与支架6隔开，形成一定的间隙，并且球形轮胎1能够相对支架6保持相对的位置运动，减少球形轮胎1与支架6的摩擦，提高球形轮胎1的使用效率，提升使用性能。

实施例2

一种磁悬浮球形轮胎1，在球形轮胎1和支架6之间设置磁悬浮装置，磁悬浮装置包括球形轮胎1滚动轴心横向位置上设置的相对的一组轮胎横向永磁铁4；球形轮胎1滚动方向的圆周上间隔设置若干个轮胎纵向永磁铁5；支架6上设置的与轮胎横向永磁铁4位置相对的支架横向永磁铁11和与轮胎纵向永磁铁5位置相对的支架纵向永磁铁10，以及支架6上设置的限位装置，所述限位装置用于保持球形轮胎1在支架6内的位置不受改变，使得球形轮胎1在支架6内的相对位置不变，只是在绕滚动轴心旋转，所述限位装置包括若干支架电磁铁12和若干磁性传感器13，所述支架电磁铁12设于所述支架横向永磁铁11周围，所述磁性传感器13设于相邻支架电磁铁12之间。

具体地，球形轮胎1滚动方向的圆周上间隔设置8个轮胎纵向永磁铁5；球形轮胎1滚动轴心横向位置上设置相对的一对轮胎横向永磁铁4；磁悬浮轮胎与地面接触时，支架6上设置5个支架纵向永磁铁10与轮胎纵向永磁铁5相对，相对的轮胎纵向永磁铁5与支架纵向永磁铁10的相对面磁极相同，从而可以产生排斥力，排斥力一方面用来克服支架6所承受的负载重力，另一方面保持支架6与球形轮胎1之间的在垂直方向保持一定的间隙，用来减少运动产生的摩擦力；支架6上设置支架横向永磁铁11与轮胎横向永磁铁4相对，两个支架横向永磁铁11分别与轮胎横向永磁铁4相对，支架横向永磁铁11分别与轮胎横向永磁铁4相对的磁极相同，从而产生排斥力，排斥力一方面用来防止球形轮胎1与支架6横向左侧或横向右侧接触，另一方面使得球形轮胎1与支架6在横向上产生一定的间隙，用来减少运动产生的摩擦力。

支架6两侧的支架横向永磁铁11上下左右的位置分别设置1个支架电磁铁12，每个支架电磁铁12与控制器电连接，控制器控制每一个支架电磁铁12的电流大小，从而控制每一个支架电磁铁12的磁性大小；每一个支架横向永磁铁11周围布置的相邻的支架电磁铁12中间位置设置一个磁性传感器13；磁性传感器13可以用来检测轮胎横向永磁铁4磁性的变化，既可以检测磁性大小的变化，也可以检测磁力方向的变化；每一个磁性传感器13可以检测到相对位置的轮胎横向永磁铁4位置改变后的磁性变化，也就是说如果球形轮胎1发生偏移，那么轮胎横向永磁铁4相对于磁性传感器13的距离就会发生变化，轮胎横向永磁铁4在磁性传感器13的位置的磁场力就会发生变化；每一个磁性传感器13将检测到对应的轮胎横向永磁铁4的磁性数据传给控制器，控制器根据磁性传感器13的磁性数据对比轮胎在初始位置时磁性数据，以得知磁性数据的变化程度，也就能得知轮胎横向永磁铁4偏离初始位置的程度，然后控制器控制支架电磁铁12电流大小，以增大或减小支架电磁铁12磁性大小，支架电磁铁12与支架横向永磁铁4相互吸引或排斥，支架电磁铁12磁性大小改变以致改变轮胎相对支架6的位置，直到磁性传感器13检测到的轮胎横向永磁铁4的磁性数据与轮胎在初始位置时轮胎横向永磁铁4的磁性数据一致，该磁性数据包括磁性大小和方向，也就是轮胎恢复到了初始位置；初始位置为轮胎横向永磁铁4的轴心与支架横向永磁铁11的轴心在同一条直线上；

进一步的，球形轮胎滚动方向的圆周上间隔设置有若干个轮胎纵向永磁铁安装孔，球形轮胎在滚动轴心横向位置的第一端和第二端均设有至少一个轮胎横向永磁铁安装孔，轮胎纵向永磁铁和轮胎横向永磁铁分别安装在轮胎纵向永磁铁安装孔和轮胎横向永磁铁安装孔上。

进一步的，支架上在与支架纵向永磁铁、支架横向永磁铁和支架电磁铁相对应位置上分别设置有支架纵向永磁铁安装孔、支架横向永磁铁安装孔和支架电磁铁安装孔，支架纵向永磁铁、支架横向永磁铁和支架电磁铁分别安装在支架纵向永磁铁安装孔、支架横向永磁铁安装孔和支架电磁铁安装孔上。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。