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专利号: 2018102084758
申请人: 广州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种内驱动式球形轮胎,其特征在于,包括外球体、内球体、第一组三相绕组、第二组三相绕组、第一电源和第二电源;所述内球体和外球体均为空心球体,内球体设置在外球体内部且两者为活动连接关系,所述外球体和内球体的球心相同;

所述第一组三相绕组包括三个三相绕组,分别为第一三相绕组、第二三相绕组和第三三相绕组;所述第一三相绕组、第二三相绕组和第三三相绕组分别设置在外球体内表面上并且两两相互正交;所述第一三相绕组、第二三相绕组、第三三相绕组均连接到第一电源,由第一电源提供电流;所述第一电源设置在外球体内部;

所述第二组三相绕组包括三个三相绕组,分别为第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组;所述第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组分别设置在内球体外表面上并且两两相互正交;所述第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组连接到第二电源,通过第二电源提供电流;所述第二电源设置在内球体内部;

所述第一三相绕组依次连接第一变阻器和第一逆变器后连接第一电源,所述第二三相绕组依次连接第二变阻器和第二逆变器后连接第一电源,所述第三三相绕组依次连接第三变阻器和第三逆变器后连接第一电源;所述第一逆变器、第二逆变器、第三逆变器、第一变阻器、第二变阻器和第三变阻器均设置在外球体内部;

所述第四三相绕组依次连接第四变阻器和第四逆变器后连接第二电源,所述第五三相绕组依次连接第五变阻器和第五逆变器后连接第二电源,所述第六三相绕组依次连接第六变阻器和第六逆变器后连接第二电源;所述第四逆变器、第五逆变器、第六逆变器、第四变阻器、第五变阻器和第六变阻器均设置在内球体内部;所述第一逆变器、第二逆变器、第三逆变器、第四逆变器、第五逆变器、第六逆变器、第一变阻器、第二变阻器、第三变阻器、第四变阻器、第五变阻器和第六变阻器分别通过无线通信模块连接球形轮胎外部的控制器,通过控制器控制第一逆变器、第二逆变器、第三逆变器、第四逆变器、第五逆变器和第六逆变器输出电流的频率,同时通过控制器控制第一变阻器、第二变阻器、第三变阻器、第四变阻器、第五变阻器和第六变阻器输出电流的大小;

所述外球体内表面设置有三圈凹槽,三圈凹槽的圆心均为外球体的球心,三圈凹槽在空间上为两两相互正交关系;所述第一三相绕组、第二三相绕组和第三三相绕组分别对应设置在三圈凹槽中;

所述内球体外表面设置有三圈凹槽,三圈凹槽的圆心均为球心,三圈凹槽在空间上为两两相互正交关系;所述第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组分别对应设置在三圈凹槽中;

所述外球体通过其内部的平衡装置与内球体进行活动连接;

所述平衡装置包括三个圆环,分别为第一圆环、第二圆环和第三圆环,其中三个圆环两两相互正交;第一圆环的内侧和第二圆环的外侧有两个活动接触位置,分别为第一接触位置和第二接触位置,其中第一接触位置和第二接触位置以外球体和内球体的球心为中心对称,第一圆环通过第一接触位置和第二接触位置相对第二圆环进行活动;第二圆环的内侧和第三圆环的外侧有两个活动接触位置,分别为第三接触位置和第四接触位置,其中第三接触位置和第四接触位置以外球体和内球体的球心为中心对称,第二圆环通过第三接触位置和第四接触位置相对第三圆环进行活动;

所述第一圆环活动的设置在外球体内表面;所述内球体位于平衡装置内部,第三圆环活动的设置在内球体外表面,所述外球体和内球体的球心与第一圆环、第二圆环和第三圆环的圆心均为相同点;

所述第三圆环和内球体外表面之间通过第一轴和第二轴进行活动连接,其中,第一轴和第二轴共线,并且第一轴和第二轴的轴线穿过内球体的球心;

所述第三圆环内侧设置有一圈凹槽,第一轴和第二轴的一端与内球体外表面固定连接,另一端分别位于第三圆环内侧的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的内驱动式球形轮胎,其特征在于,第一三相绕组、第二三相绕组、第三三相绕组、第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组均为三角形接法或星形接法。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的内驱动式球形轮胎,其特征在于,所述第一电源和第二电源均为无线充电电源,通过球形轮胎外部的无线充电装置进行无线充电。

4.一种权利要求1所述的内驱动式球形轮胎的驱动方法,其特征在于,步骤如下:

通过第一电源为第一组三相绕组中的第一三相绕组、第二三相绕组和第三三相绕组提供第一方向的电流;同时通过第二电源为第二组三相绕组中的第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组提供一个第二方向的电流;其中第一方向和第二方向为相反反向,相反方向的电流在第一组三相绕组和第二组三相绕组的流动,使得第一组三相绕组产生的磁场和第二组三相绕组产生了磁场为异性的,异性的磁场使得外球体相对于内球体进行转动,从而使得球形轮胎转动。

5.根据权利要求4所述的内驱动式球形轮胎的驱动方法,其特征在于,当需要改变外球体的转动方向时,通过调节第一变阻器、第二变阻器和第三变阻器分别为第一三相绕组、第二三相绕组和第三三相绕组提供相应大小的第一方向电流,相应大小的第一方向电流在第一三相绕组、第二三相绕组和第三三相绕组的流动,使得三者分别产生相应大小的磁力,三个相应大小的磁力正交后组合生成一个磁力方向;同时通过调节第四变阻器、第五变阻器和第六变阻器分别为第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组提供相应大小的第二方向电流,相应大小的第二方向电流在第四三相绕组、第五三相绕组和第六三相绕组的流动,使得三者分别产生相应大小的磁力,三个相应大小的磁力正交后组合生成对应的磁力方向,上述两个磁力方向对应所产生的异性磁场使得外球体相对于内球体进行对应方向的转动。

6.根据权利要求4所述的内驱动式球形轮胎的驱动方法,其特征在于,当需要改变外球体的转动速度时,将第一逆变器、第二逆变器、第三逆变器所输出电流的频率分别进行调节,第一逆变器、第二逆变器和第三逆变器输出的相应频率电流将相应改变第一组三相绕组所产生磁场的转轴速度;同时,将第四逆变器、第五逆变器、第六逆变器所输出电流的频率分别进行调节,第四逆变器、第五逆变器和第六逆变器输出的相应频率电流将相应改变第二组三相绕组所产生磁场的转轴速度,第一组三相绕组所产生磁场的转轴速度和第二组三相绕组所产生磁场的转轴速度的改变将导致外球体的转动速度得到相应调节;其中相同时刻,第一逆变器和第四逆变器输出电流的频率相同,第二逆变器和第五逆变器输出电流的频率相同,第三逆变器和第六逆变器输出电流的频率相同,即相同时刻,第一组三相绕组所产生磁场的转轴速度和第二组三相绕组所产生磁场的转轴速度相同。