一种球型磁悬浮非接触车轮及使用该车轮的小车的制作方法

本发明涉及电磁设备的技术领域，具体是涉及一种球型磁悬浮非接触车轮及使用该车轮的小车。

背景技术：

小车作为交通载具而被广泛应用，对于小车的研究一直是人们关注的重点。

传统的，小车包括车身和车轮，车身的底盘与车轮的扁圆柱形轮毂属于轴系连接，并由刚性齿轮机构传动，导致了小车的行车方向存在限制，无法做到横向移动等，并且其转向控制则一般由差速器调节，导致了其在转向时存在最小转弯半径，无法做到原地360°转动等动作，局限性大，适应性差；并且由于底盘和车轮之间为轴系连接，导致了这种接触式机械结构存在易于磨损，且震动较大的问题，不仅资源浪费大，而且一使用体验差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种球型磁悬浮非接触车轮及使用该车轮的小车，以设置球型的车轮，以及罩设于车轮上的悬浮装置，并且在车轮的外表面设置磁性物质，同时，在悬浮装置的内表面上同样设置有相对的磁性物质，产生相斥力，将悬浮装置悬浮在车轮上，从而实现了车轮的支撑和旋转，使得车轮和与悬浮装置连接的车身之间为非接触式连接，避免了机械磨损和震动较大的问题，资源利用率更高，体验效果更好，同时，车轮可万向转动，从而提高了小车的操控灵活性和机动性，实现横向移动以及360°旋转等复杂动作，适应性更高；并且使用这种车轮结构的小车采用了在车身内设置交流线圈，且于正上方设置带有永磁体的平面型驱动装置，通过改变交流线圈中的电流强度，实现控制小车动作的目的，操作简单方便，且动作多样；还可将车轮结构作为从动轮，并于小车的车底设置带驱动的主动轮，通过主动轮提供动力，从动轮转向，防止转向卡顿的问题，同样能完成各种复杂动作，提高小车的灵活性和机动性，并且小车车身内可设置无线驱动控制系统，与车轮内置无线控制系统连接，实现了对车轮的控制，同样提高了小车的操控灵活性和机动性，实用性更高。

具体技术方案如下：

一种球型磁悬浮非接触车轮，具有这样的特征，包括：车轮和悬浮装置，车轮呈球型设置，悬浮装置呈空心的球型设置，且车轮设置于悬浮装置的空心内且两者之间设置有间隙，悬浮装置的下部开设有一通孔，车轮的一部分球面从通孔内凸出，车轮的外表面上均匀布满磁性物质或均匀分区布置有若干磁性物质，悬浮装置的内表面上均匀布满磁性物质或均匀分区布置有若干磁性物质，且车轮的外表面上的磁性物质形成的法相的磁场极性与悬浮装置的内表面上的磁性物质形成的法相向外的磁场极性相同。

上述的一种球型磁悬浮非接触车轮，其中，悬浮装置的外表面的上部设置有连接块，连接块在竖直方向上和通孔同轴设置。

上述的一种球型磁悬浮非接触车轮，其中，磁性物质为薄片磁铁，且每一薄片磁铁的形状一致。

上述的一种球型磁悬浮非接触车轮，其中，磁性物质呈圆形设置，且同一车轮或同一悬浮装置上的相邻的两磁性物质的边沿相切。

上述的一种球型磁悬浮非接触车轮，其中，车轮外表面上均匀分区布置有若干磁性物质时，悬浮装置的内表面上同样均匀分区布置有若干磁性物质；或车轮外表面上均匀布满磁性物质时，悬浮装置的内表面上同样均匀布满磁性物质。

上述的一种球型磁悬浮非接触车轮，其中，车轮的外表面上均匀分区布置有12个磁性物质，悬浮装置的内表面上均匀分区布置有10个或11个磁性物质。

一种小车，使用到上述任意一项所述的球型磁悬浮非接触车轮，其特征在于，还包括车身，车身的底部设置有若干悬浮装置，悬浮装置的外表面的上部固定于车身的底部。

上述的一种小车，其中，车身上设置有无线驱动控制系统，车轮中内置有与无线驱动控制系统信号连接的无线控制系统。

上述的一种小车，其中，还包括驱动装置，驱动装置呈平面型结构布置，驱动装置水平设置于车身的上方，车身内置有交流线圈，且驱动装置上呈阵列布置有若干磁性结构。

上述的一种小车，其中，还包括主动轮，主动轮设置于车身的底部，主动轮连接有驱动器，主动轮设置有两个，且分别设置于车身的两侧，两主动轮为差速驱动或双电机独立驱动。

上述技术方案的积极效果是：

上述的球型磁悬浮非接触车轮及使用该车轮的小车，通过设置空心的悬浮装置和球型的车轮，并将车轮置于悬浮装置的空心内并设置间隙，且于车轮的外表面上设置有磁性物质，悬浮装置的内表面上同样设置有磁性物质，且两者形成的磁场相斥，使得悬浮装置悬浮于车轮上，从而实现了车轮的非接触式连接，提高了车轮的操控灵活性和机动性，减少了机械磨损，降低了震动大，资源利用率高，使用体验好；并且提供了使用该种结构的小车，既能采用设置带有磁性结构的平面型驱动装置与设置于车身内的交流线圈作用来进行驱动的方式，还能采用设置于车身上的无线驱动控制系统与内置于车轮中的无线控制系统信号连接来进行驱动的方式，以及采用以球型磁悬浮非接触车轮作为从动轮来转向，在车身下设置带驱动的主动轮进行驱动的方式，三种方式均实现了对小车运动的控制，且能防止运行过程中转向卡顿的问题，提升小车的可操控性和灵活性，可根据实际使用环境选择驱动方式，适应性更高，实用性更好。

附图说明

图1为本发明的一种球型磁悬浮非接触车轮的实施例的结构图；

图2为本发明一较佳实施例的悬浮装置的结构图；

图3为本发明一较佳实施例的车轮的结构图；

图4为本发明一较佳实施例的带驱动装置的小车的结构图；

图5为本发明一较佳实施例的无线驱动控制系统的小车结构图；

图6为本发明一较佳实施例的带主动轮的小车的一视角的结构图；

图7为本发明一较佳实施例的带主动轮的小车的另一视角的结构图。

附图中：1、车轮；2、悬浮装置；21、连接块；22、通孔；3、磁性物质；4、车身；5、主动轮；6、驱动装置；61、磁性结构；7、驱动器。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图7对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。

图1为本发明的一种球型磁悬浮非接触车轮的实施例的结构图；图2为本发明一较佳实施例的悬浮装置的结构图；图3为本发明一较佳实施例的车轮的结构图。如图1、图3以及图3所示，本实施例提供的球型磁悬浮非接触车轮包括：车轮1和悬浮装置2，车轮1呈球型设置，悬浮装置2呈空心的球型设置，且车轮1设置于悬浮装置2的空心内且两者之间设置有间隙，保证过了车轮1能在悬浮装置2内任意滚动，从而实现万向转向，提高可操控性和灵活性。并且悬浮装置2的下部开设有一通孔22，腔设于悬浮装置2的空心内的车轮1的一部分球面从通孔22内凸出，使得车轮1的底部能接触到地面，且不会受悬浮装置2的影响，结构更合理。并且于车轮1的外表面上均匀布满磁性物质3，悬浮装置2的内表面上均匀布满磁性物质3，或于车轮1的外表面上均匀分区布置有若干磁性物质3，悬浮装置2的内表面上均匀分区布置有若干磁性物质3，且无论哪一种布置方式，均需使得车轮1的外表面上的磁性物质3形成的法相的磁场极性与悬浮装置2的内表面上的磁性物质3形成的法相向外的磁场极性相同，且车轮1上形成的磁场和悬浮装置2上形成的磁场均为统一磁场，从而使得车轮1上产生的磁场和悬浮装置2上产生的磁场相互排斥，实现悬浮装置2悬浮于车轮1上的目的，从而实现了车轮1的非接触式连接，避免了机械磨损和运动震动大的问题，提高了可操控性和灵活性。

当整个车轮结构处于静止状态时，悬浮装置2上承载的重力和与车轮1的磁场产生的斥力相等，水平方向内的受力均匀并保持平衡；当车轮1转动时，车轮1的外表面和悬浮装置2的内表面的相对距离发生改变，水平方向的受力平衡被破坏，导致悬浮装置2会同时向车轮1的运动方向移动，从而实现了带动悬浮装置2上所承载的重物的运动。

具体的，在悬浮装置2的外表面的上部设置有连接块21，便于连接固定于小车的车身4上，并且连接块21在竖直方向上和通孔22同轴设置，使得受力更均匀，保证了车轮1在悬浮装置2内的运动更合理。

更加具体的，磁性物质3为薄片磁铁，且每一薄片磁铁的形状和大小均一致，保证了形成法相一致的同一磁场，并且磁性物质3呈圆形设置，且同一车轮1或同一悬浮装置2上的相邻的两磁性物质3的边沿相切，空间布置更合理。优选的，车轮1的外表面上均匀分区布置有12个磁性物质3，悬浮装置2的内表面上均匀分区布置有10个或11个磁性物质3，能更好的适合车轮1的大小，且结构简单，便于生产和制造。

图4为本发明一较佳实施例的带驱动装置的小车的结构图。如图1至图4所示，还提供了一种使用上述球型磁悬浮非接触车轮的小车，小车包括车身4和驱动装置6，车身4的底部设置有若干悬浮装置2，悬浮装置2的外表面的上部固定于车身4的底部，实现了车身4和球型磁悬浮非接触车轮的连接。并且，驱动装置6呈平面型结构布置，驱动装置6水平设置于车身4的上方，车身4内置有交流线圈，且驱动装置6上呈阵列布置有若干磁性结构61，通过对驱动装置6上磁性结构61的数量和形状，以及磁感强度进行不同的组合布置，以及结合车身4上的交流线圈内的电流强度的变化，实现了对小车的驱动，且运行方向根据磁性结构61的布置方式和电流强度的调节进行控制，从而实现了小车的万向转向，提高了小车的可操控性和灵活性，防止小车转向的卡顿问题。

图5为本发明一较佳实施例的无线驱动控制系统的小车结构图。如图1至图3以及图5所示，还提供了一种使用上述球型磁悬浮非接触车轮的小车，小车包括车身4，车身4的底部设置有若干悬浮装置2，悬浮装置2的外表面的上部固定于车身4的底部，实现了车身4和球型磁悬浮非接触车轮的连接，并于车身4上设置有无线驱动控制系统，车轮1中内置有与无线驱动控制系统信号连接的无线控制系统，通过车身4上的无线驱动控制系统和车轮1上的无线控制系统的相互配合，实现控制车轮1转向和转动的目的，从而实现了对小车运动的控制，同样提高了小车的可操控性和灵活性，防止小车转向的卡顿问题。

图6为本发明一较佳实施例的带主动轮的小车的一视角的结构图；图7为本发明一较佳实施例的带主动轮的小车的另一视角的结构图。如图1至图3以及图6和图7所示，还提供了一种使用上述球型磁悬浮非接触车轮的小车，小车包括车身4和主动轮5，车身4的底部设置有若干悬浮装置2，悬浮装置2的外表面的上部固定于车身4的底部，实现了车身4和球型磁悬浮非接触车轮的连接。并且主动轮5设置于车身4的底部，主动轮5连接有驱动器7，优选的，主动轮5设置有两个，且分别设置于车身4的两侧，两主动轮5为差速驱动或双电机独立驱动，实现了利用球型磁悬浮非接触车轮来转向，主动轮5提供驱动，同样提高了小车的可操控性和灵活性，防止小车转向的卡顿问题。

上述的使用球型磁悬浮非接触车轮的小车上的球型磁悬浮非接触车轮在车身4上的布置方式和布置数量可根据实际使用需求进行选择，提高适应性。

本实施例提供的球型磁悬浮非接触车轮及使用该车轮的小车，车轮结构包括球型的车轮1和空心的悬浮装置2，车轮1设置于悬浮装置2的空心内，悬浮装置2与车身4连接，且两者具带有磁性物质3；通过将车轮1上磁场和悬浮装置2上磁场形成相斥布置，使得悬浮装置2悬浮于车轮1上，实现了车轮1的非接触式连接，从而防止了机械磨损和运行震动问题，且可万向转向，提高了可操控性和灵活性；并且提供了采用带磁性结构61的平面型驱动装置6与车身4的交流线圈作用、车身4的无线驱动控制系统与车轮1的无线控制系统信号连接以及增设带驱动器7的主动轮5进行驱动的三种驱动方式的小车，并实现了对小车运动的控制，防止了转向卡顿问题，提升了小车的可操控性和灵活性。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。