Колесо шарового типа "шароход"

Авторы патента:


 

Полезная модель относится колесам транспортных средств, а именно, к колесам шарового типа и может быть использована в наземных транспортных средствах для осуществления всенаправленного перемещения. Целью заявленного технического решения является расширение функциональных возможностей колесных узлов. Основными техническими задачами, на решение которых направлено заявленное техническое решение, являются повышение технологичности колеса шарового типа, увеличение его мощности и быстродействия, а также расширение функциональных возможностей устройства. Указанные задачи решены за счет того, что колесо шарового типа, содержит сферический ротор и статор полусферической формы, при этом на поверхности статора взаимно перпендикулярно установлены первая и вторая гибкие печатные платы, каждая из которых содержит не менее трех токопроводящих дорожек, а в поверхность ротора вмонтированы короткозамкнутые одновитковые катушки. Ротор и статор устройства выполнены из магнитно-мягкого материала. Положительным техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью признаков, является повышение технологичности устройства за счет упрощения конструкции статора и увеличение мощности за счет использования в конструкции ротора вмонтированных короткозамкнутых одновитковых катушек.

Полезная модель относится колесам транспортных средств, а именно, к колесам шарового типа и может быть использована в наземных транспортных средствах для осуществления всенаправленного перемещения. Целью заявленного технического решения является расширение функциональных возможностей колесных узлов.

Из уровня техники известен колесный узел (А.с. SU 1664594A1, МПК 60 B19/04, опубл. 23.07.1991, Бюл. 27), содержащий П-образную раму с вертикальной осью вращения и охватываемый ей ролик в виде симметрично усеченной сферы с полуосями [1].

Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность, что снижет его надежность. Кроме этого колесный узел может использоваться только как опора транспортного средства и требует для осуществления движения использовать какой-либо из известных приводов.

Наиболее близким по конструкции к заявленному техническому решению является сферический шаговый двигатель (Chirikjian, Gregory S. Kinematic Design and Commutation of a Spherical Stepper Motor), состоящий из сферического ротора с вмонтированными в его оболочку цилиндрическими постоянными магнитами и статора, выполненного в виде полусферы с расположенными на ее поверхности катушками индуктивности [2].

В качестве основных недостатков устройства следует отметить его малую мощность и низкую скорость вращения ротора.

Основными техническими задачами, на решение которых направлено заявленное техническое решение, являются повышение технологичности колеса шарового типа, увеличение его мощности и быстродействия, а также расширение функциональных возможностей устройства.

Указанные задачи решены за счет того, что колесо шарового типа, содержит сферический ротор и статор полусферической формы, при этом на поверхности статора взаимно перпендикулярно установлены первая и вторая гибкие печатные платы, каждая из которых содержит не менее трех токопроводящих дорожек, а в поверхность ротора вмонтированы короткозамкнутые одновитковые катушки. Ротор и статор устройства выполнены из магнитно-мягкого материала.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью признаков, является повышение технологичности устройства за счет упрощения конструкции статора и увеличение мощности за счет использования в конструкции ротора вмонтированных короткозамкнутых одновитковых катушек.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство сбоку в разрезе; на фиг. 2 - схема расположения токопроводящих дорожек гибких печатных плат; на фиг. 3 - временная диаграмма токовых импульсов.

Колесо шарового типа состоит из сферического ротора 1 и статора 2 полусферической формы, при этом на поверхности статора 2 взаимно перпендикулярно установлены первая 3 и вторая 4 гибкие печатные платы, каждая из которых содержит не менее трех токопроводящих дорожек 5, а в поверхность ротора вмонтированы короткозамкнутые одновитковые катушки (на фигурах не показаны). Ротор удерживается внутри статора с помощью специальной обоймы 6, закрепленной на корпусе устройства через изолятор 7 с помощью винтов 8. Ротор и статор устройства, как было указано выше, выполнены из магнитно-мягкого материала.

Устройство работает следующим образом. Первая 3 и вторая 4 гибкие печатные платы за счет своего взаимно перпендикулярного расположения на поверхности статора (первая плата отвечает за направление X, вторая - за направление Y) при подаче токовых импульсов на их токопроводящие дорожки обеспечивают создание вращающегося магнитного поля, при этом его угол зависит от амплитуды токов, подающихся, соответственно, на первую и вторую платы. Примеры конкретного значения угла вращения магнитного поля для углов =0°, 45°, 90°, 135° и 180°, в зависимости от амплитуд токов, приведены в таблице. Для обеспечения формирования более однородного магнитного поля токовые импульсы подаются на токопроводящие дорожки гибких печатных плат с некоторым перекрытием t по времени так, как это показано на фиг. 3. Возбуждаемое в статоре магнитное поле, таким образом, обеспечивает вращение ротора и тем самым осуществление движения транспортного средства в произвольном направлении.

Список использованных источников

1. А.С. 1664594 СССР, МПК 60 B19/04. Колесный узел / Г.К. Жилин. Опубл. 23.07.1991, Бюл. 27.

2. Chirikjian, Gregory S. Kinematic Design and Commutation of a Spherical Stepper Motor / D. Stein, Gregory S. Chirikjian // IEEE/ASME Transactions on mechatronics. 1999. Vol 4, P. 342-353.

Таблица -
Соотношение величин амплитуд тактовых токов подающихся на первую (направление X) и вторую (направление Y) гибкие печатные платы

1. Колесо шарового типа, содержащее сферический ротор и статор полусферической формы, отличающееся тем, что на поверхности статора взаимно перпендикулярно установлены первая и вторая гибкие печатные платы, каждая из которых содержит не менее трех токопроводящих дорожек, а в поверхность ротора вмонтированы короткозамкнутые одновитковые катушки.

2. Колесо шарового типа по п. 1, отличающееся тем, что ротор и статор выполнены из магнитно-мягкого материала.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх