RU2662359C1 - Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation - Google Patents

Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2662359C1
RU2662359C1 RU2017137200A RU2017137200A RU2662359C1 RU 2662359 C1 RU2662359 C1 RU 2662359C1 RU 2017137200 A RU2017137200 A RU 2017137200A RU 2017137200 A RU2017137200 A RU 2017137200A RU 2662359 C1 RU2662359 C1 RU 2662359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
cylindrical
electromagnet
magnets
central
Prior art date
Application number
RU2017137200A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017137200A (en
Inventor
Геннадий Леонидович Багич
Original Assignee
Геннадий Леонидович Багич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Леонидович Багич filed Critical Геннадий Леонидович Багич
Priority to RU2017137200A priority Critical patent/RU2662359C1/en
Publication of RU2017137200A publication Critical patent/RU2017137200A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2662359C1 publication Critical patent/RU2662359C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the field of physics of magnetism and can be used as a wheel on a magnetic cushion, instead of the rolling bearing of a wheel, as applied to the operation of a mobile device on wheel-travel. In two coaxially arranged cylindrical magnets, the cylindrical bases are located in two planes perpendicular to their common axis, and the cylindrical surfaces are located with an air gap between the outer diameter of the central and inner diameter of the peripheral magnets, while the magnets tend to maintain the uniformity of the gap when the force acting on them is perpendicular to their axis under the condition of the radial directions of their magnetic fluxes. Device comprises a stationary shaft and a wheel rim, with the coaxial fixed shaft and mechanically connected to it an inner central cylindrical electromagnet having a groove with a coil located there, the winding of which is made of an insulated wire of electrical steel. Coaxially to the central electromagnet through an air gap an external cylindrical electromagnet is located mechanically connected to the inner surface of the wheel rim. In this case, the internal electromagnet in the upper part has a large area of the lateral cylindrical surface with respect to the lower part of its lateral cylindrical surface. In addition to the shaft of the wheel, a limit switch is attached, which signals the inclusion of an additional coil located at the top of the internal electromagnet.
EFFECT: providing a stable magnetic suspension in all three coordinates in space.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве колеса на магнитной подушке, вместо подшипника качения колеса, применительно к работе подвижного устройства на колесном ходу.The invention relates to the field of physics of magnetism and can be used as a wheel on a magnetic cushion, instead of a rolling bearing of the wheel, in relation to the operation of a movable device on a wheeled drive.

Известно использование электростатической и магнитной подушки во вращающихся системах, например в гироскопах [1-6]. Так, в случае электростатического подвеса ротора гироскопа в форме шара поверхность шара выполняется из диэлектрика, и поддерживающее электрическое поле индуцирует на нем электрические заряды противоположного знака, в результате чего всегда возникает притягивающая сила. Для подвешивания тел это свойство непосредственно использовать нельзя, так как, согласно теореме Ирншоу, статическое равновесие тел, притягивающихся друг к другу по закону обратных квадратов, всегда неустойчиво. Для создания устойчивого подвеса используют регулируемое поле. То же самое имеет место и для магнитных подвесов, когда ротор выполняется из ферромагнетика. Если же ротор изготавливать из диамагнитного материала, то подвес может быть устойчивым и без дополнительного регулирования магнитного поля (пассивный подвес). Эта схема подвеса нашла применение в так называемом криогенном гироскопе, в котором в условиях сверхнизких температур материал шара - ниобий -переходит в сверхпроводящее состояние, при этом он становится идеальным диамагнетиком. Внутрь такого материала магнитное поле не проникает. Само поле создается токами, циркулирующими в сверхпроводнике без потерь.It is known to use an electrostatic and magnetic cushion in rotating systems, for example, in gyroscopes [1-6]. So, in the case of an electrostatic suspension of the gyro rotor in the form of a ball, the surface of the ball is made of a dielectric, and the supporting electric field induces electric charges of the opposite sign on it, as a result of which an attractive force always arises. This property cannot be directly used to suspend bodies, since, according to the Earnshaw theorem, the static equilibrium of bodies attracted to each other by the inverse square law is always unstable. To create a stable suspension use an adjustable field. The same holds for magnetic suspensions, when the rotor is made of a ferromagnet. If the rotor is made of diamagnetic material, then the suspension can be stable without additional regulation of the magnetic field (passive suspension). This suspension scheme has found application in the so-called cryogenic gyroscope, in which, at extremely low temperatures, the ball material - niobium - transforms into a superconducting state, while becoming an ideal diamagnet. Inside such a material, the magnetic field does not penetrate. The field itself is created by currents circulating in the superconductor without loss.

Известен Российский патент №2431573 колесо на магнитной подушке, где само название отличает его от предлагаемого технического решения. Да и устройство колеса является сложным, а значит, при производстве обладающим значительной себестоимостью.Known Russian patent No. 2431573 wheel on a magnetic pad, where the name itself distinguishes it from the proposed technical solution. And the wheel arrangement is complex, which means that it has a significant cost in production.

Это свойство магнитов используется в качестве прототипа заявляемому техническому решению, использующему свойство отталкивания или притяжения между обращенными друг к другу одноименными или разноименными магнитными полюсами двух магнитов.This property of the magnets is used as a prototype of the claimed technical solution, using the property of repulsion or attraction between the opposite or opposite magnetic poles of the two magnets facing each other.

Целью изобретения является обеспечение устойчивого магнитного подвеса колеса по всем трем координатам в пространстве.The aim of the invention is to provide a stable magnetic suspension of the wheel in all three coordinates in space.

Указанная цель достигается тем, что в двух соосно расположенных цилиндрических магнитах, цилиндрические основания которых расположены в двух плоскостях, перпендикулярных их общей оси, а цилиндрические поверхности расположены с воздушным зазором между внешним диаметром центрального и внутренним диаметром периферийного магнитов, при этом магниты стремятся сохранять равномерность зазора при действии на них силы, перпендикулярной их оси при условии радиальных направлений их магнитных потоков.This goal is achieved by the fact that in two coaxially arranged cylindrical magnets, the cylindrical bases of which are located in two planes perpendicular to their common axis, and the cylindrical surfaces are located with an air gap between the outer diameter of the central and inner diameter of the peripheral magnets, while the magnets tend to maintain a uniform gap under the action of a force perpendicular to their axis, subject to the radial directions of their magnetic fluxes.

На фиг 1 и 2 изображены без подшипниковое колесо и совмещенное с ним устройство торможения колеса, осуществляемое необходимостью при превышении скорости транспортного средства от действия на него некоторой горизонтально действующей силы или при экстренной остановки транспортного средства. Они содержат неподвижный ступенчатый вал 1 с закрепленными на нем, например, неодимовым центральным цилиндрическим магнитом 2 во впадине которого намотана катушка индуктивности 4 и магнитопровод 6 выполненный из электротехнической стали с полюсными наконечниками во впадине которого так же содержится катушка 8, причем с целью повышения эффективности работы катушки 4 и 8 намотаны изолированным проводом из электротехнической стали. Коаксиально центральному магниту 2 с зазором 9 расположен периферийный магнит 3, а коаксиально магнитопровода 6 с этим же зазором 9 расположены выполненные из электротехнической стали пластины 7. Периферийный магнит и 3 и пластины 7 закреплены к внутренней поверхности обода 5 колеса. Если магниты 2 и 3 не намагничены, то после сборки устройства их намагничивают пропуская ток через катушку 4. При этом между магнитами образуется заданный воздушный зазор 9.Figures 1 and 2 show without a bearing wheel and a combined wheel braking device, which is necessary when the vehicle is exceeded due to the action of a certain horizontal force or when the vehicle is stopped in an emergency. They contain a fixed stepped shaft 1 with, for example, a neodymium central cylindrical magnet 2 fixed on it in the cavity of which an inductor 4 is wound and a magnetic circuit 6 made of electrical steel with pole tips in the cavity of which the coil 8 is also contained, in order to increase work efficiency coils 4 and 8 are wound with insulated wire made of electrical steel. A peripheral magnet 3 is located coaxially with the central magnet 2 with a gap 9, and plates 7 made of electrical steel are located coaxially with the same gap 9. The peripheral magnet and 3 and plates 7 are fixed to the inner surface of the wheel rim 5. If magnets 2 and 3 are not magnetized, then after assembly of the device they are magnetized by passing current through coil 4. In this case, a predetermined air gap 9 is formed between the magnets.

Работа устройства заключается в том, что при действии на вал колеса или на салон транспортного средства жестко механически связанный с валом колеса происходит передвижение транспортного средства в направлении действующей горизонтальной силы. При значительных вертикальных нагрузках превышающих силу удержания магнитами зазора произойдет верхнее контактирование периферийного и центрального магнитов. С целью исключения контактирования предусмотрен конечный включатель 11, который при уменьшении верхнего зазора включает дополнительное подмагничивание с помощью катушек 4 и 10, при этом для увеличения противодействующей весовой силе верхняя поверхность центрального магнита имеет увеличенную поверхность по отношению к нижней поверхности. В случае необходимости торможения транспортного средства подаем напряжение на катушку 8.The operation of the device consists in the fact that when a vehicle acts on the wheel shaft or on the passenger compartment of a vehicle rigidly mechanically connected with the wheel shaft, the vehicle moves in the direction of the acting horizontal force. With significant vertical loads exceeding the holding force of the gap magnets, the upper contacting of the peripheral and central magnets will occur. In order to avoid contact, a final switch 11 is provided, which, when the upper gap is reduced, includes additional magnetization using coils 4 and 10, while to increase the opposing weight force, the upper surface of the central magnet has an enlarged surface with respect to the lower surface. If it is necessary to brake the vehicle, apply voltage to the coil 8.

Возникающий магнитный поток в магнитопроводе 6-7 в отличии от вращающего магнитного поля электродвигателя противодействует вращению а потому происходит торможение транспортного средства эффективность которого зависит от мощности тормозного устройства при которой колесо прекращает вращение.The resulting magnetic flux in the magnetic circuit 6-7, in contrast to the rotating magnetic field of the electric motor, counteracts the rotation, and therefore the vehicle brakes, the effectiveness of which depends on the power of the braking device at which the wheel stops rotation.

Заявляемое устройство может быть использовано в составе движущегося объекта. Для увеличения грузоподъемности объекта можно использовать несколько расположенных на одной оси колес. Применение таких колес не требует использования подшипников качения, смазка которых исключается при условии функционирования движущихся объектов как в воздушном так и в вакуумном пространстве, например при работе их на лунной поверхности. Одновременно следует отметить, что применение таких колес не связано с необходимостью использования амортизаторов подвижного устройства, двигающегося по неровной поверхности, поскольку сами такие колеса выполняют роль пружинных подвесок, смягчают тряску при езде по пересеченной местности. Это также создает дополнительно положительный эффект от использования заявляемого технического решения.The inventive device can be used as part of a moving object. To increase the load capacity of the object, you can use several wheels located on the same axis. The use of such wheels does not require the use of rolling bearings, the lubrication of which is excluded under the condition that moving objects are functioning both in air and in vacuum space, for example, when operating on a lunar surface. At the same time, it should be noted that the use of such wheels is not connected with the need to use shock absorbers of a mobile device moving on an uneven surface, since such wheels themselves act as spring suspensions and soften shaking when driving over rough terrain. This also creates an additional positive effect from the use of the proposed technical solution.

ЛитератураLiterature

1. Булгаков Б.В. Прикладная теория гироскопов. 3 изд., М., 1976.1. Bulgakov B.V. Applied Theory of Gyroscopes. 3 ed., M., 1976.

2. Николаи Е.Л. Гироскоп в кардановом подвесе. 2 изд., М., 1964.2. Nikolai E.L. Gyroscope in a gimbal. 2 ed., M., 1964.

3. Малеев П.П. Новые типы гироскопов. Л., 1971.3. Maleev P.P. New types of gyroscopes. L., 1971.

4. Магнус К. Гироскоп. Теория и применение, пер. с нем. М., 1974.4. Magnus K. Gyroscope. Theory and Application, Per. with him. M., 1974.

5. Ишлинский А.Ю. Ориентация, Гироскопы и инерциальная навигация. М., 1976.5. Ishlinsky A.Yu. Orientation, gyroscopes and inertial navigation. M., 1976.

6. Климов Д.М., Харламов С.А. Динамика гироскопа в кардановом подвесе. М., 1978.6. Klimov D.M., Kharlamov S.A. Gyro dynamics in a gimbal. M., 1978.

7. Тормозная система см. сайт https://ru.wikipedia.orq/wiki/%D0%A2%D0%BE%Dl%80%D0%BC%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%8F%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B07. Brake system, see the site https: //ru.wikipedia.orq/wiki/%D0%A2%D0%BE%Dl%80%D0%BC%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0% B0% D1% 8F% D1% 81% D0% B8% D1% 81% D1% 82% D0% B5% D0% BC% D0% B0

Claims (4)

1. Способ обеспечения воздушного зазора в безподшипниковом колесе, заключающийся в том, что в двух соосно расположенных цилиндрических магнитах цилиндрические основания расположены в двух плоскостях, перпендикулярных к их общей оси, а цилиндрические поверхности расположены с воздушным зазором между внешним диаметром центрального и внутренним диаметром периферийного магнитов, при этом магниты стремятся сохранять равномерность зазора при действии на них силы, перпендикулярной их оси при условии радиальных направлений их магнитных потоков.1. A method of providing an air gap in a bearingless wheel, which consists in the fact that in two coaxially arranged cylindrical magnets, the cylindrical bases are located in two planes perpendicular to their common axis, and the cylindrical surfaces are located with an air gap between the outer diameter of the central and inner diameter of the peripheral magnets , while the magnets tend to maintain uniformity of the gap when a force is applied to them, perpendicular to their axis, subject to the radial directions of their magnetic sweat fetters. 2. Устройство по п. 1, содержащее неподвижный вал и обод колеса, отличающееся тем, что коаксиально неподвижному валу и механически с ним связан внутренний центральный цилиндрический электромагнит, имеющий проточку с расположенной там катушкой, обмотка которой выполнена из изолированного провода из электротехнической стали, коаксиально центральному электромагниту через воздушный зазор расположен внешний цилиндрический электромагнит, механически связанный с внутренней поверхностью обода колеса.2. The device according to claim 1, comprising a fixed shaft and a wheel rim, characterized in that coaxially to the fixed shaft and mechanically connected to it is an inner central cylindrical electromagnet having a groove with a coil located there, the winding of which is made of an insulated wire of electrical steel, coaxially an external cylindrical electromagnet mechanically connected to the inner surface of the wheel rim is located to the central electromagnet through the air gap. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внутренний электромагнит в верхней части имеет большую площадь боковой цилиндрической поверхности по отношению к нижней части его боковой цилиндрической поверхности.3. The device according to p. 2, characterized in that the internal electromagnet in the upper part has a large area of the lateral cylindrical surface with respect to the lower part of its lateral cylindrical surface. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что к валу колеса прикреплен конечный выключатель, подающий сигнал на включение дополнительной катушки, расположенной в верхней части внутреннего электромагнита.4. The device according to p. 2, characterized in that a limit switch is attached to the shaft of the wheel, giving a signal to turn on an additional coil located in the upper part of the internal electromagnet.
RU2017137200A 2017-10-23 2017-10-23 Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation RU2662359C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137200A RU2662359C1 (en) 2017-10-23 2017-10-23 Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137200A RU2662359C1 (en) 2017-10-23 2017-10-23 Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2017137200A RU2017137200A (en) 2018-01-09
RU2662359C1 true RU2662359C1 (en) 2018-07-25

Family

ID=60965185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137200A RU2662359C1 (en) 2017-10-23 2017-10-23 Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2662359C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698271C1 (en) * 2018-08-14 2019-08-23 Александр Георгиевич Носков Magnetically-unloaded hub

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305735A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Toyota Motor Corp Wheel-in-motor
RU2303536C2 (en) * 2003-04-18 2007-07-27 Ултра Мотор Компани Лимитед Electric motor
RU2334626C2 (en) * 2006-03-15 2008-09-27 Юрий Васильевич Макаров Motorwheel
RU126996U1 (en) * 2012-09-11 2013-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Электропривод Сагдакова" Brushless DC Motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305735A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Toyota Motor Corp Wheel-in-motor
RU2303536C2 (en) * 2003-04-18 2007-07-27 Ултра Мотор Компани Лимитед Electric motor
RU2334626C2 (en) * 2006-03-15 2008-09-27 Юрий Васильевич Макаров Motorwheel
RU126996U1 (en) * 2012-09-11 2013-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Электропривод Сагдакова" Brushless DC Motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2698271C1 (en) * 2018-08-14 2019-08-23 Александр Георгиевич Носков Magnetically-unloaded hub

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017137200A (en) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6556829B2 (en) Vibration absorber
CN104533945B (en) One kind realizes rotor five-degree magnetic suspension structure by axial mixed magnetic bearing
US4090745A (en) Magnetic suspension with magnetic stiffness augmentation
US20030042812A1 (en) Passive magnetic bearing for a horizontal shaft
CN102434587B (en) Permanent-magnetic passive axial magnetic suspension bearing with passive damping effect
JP2008537872A (en) Method for stabilizing a magnetically levitated object
US20180273212A1 (en) Magnetic-fluid momentum sphere
Xiang et al. Suspension and titling of vernier-gimballing magnetically suspended flywheel with conical magnetic bearing and Lorentz magnetic bearing
CN101922510A (en) Inner rotor permanent magnet biased radial magnetic bearing with double permanent magnets
CN201696491U (en) Conical permanent magnetic suspended inner rotor hybrid magnetic bearing
CN105775169A (en) Magnetization suspension induction drive type counteractive momentum ball
CN101994761B (en) Double-permanent magnet outer-rotor permanent magnet biased radial magnetic bearing
CN105673688B (en) A kind of self-regulated integer five degree of freedom magnetic bearing
CN104410241A (en) Magnetic levitation spherical motor
WO2018009279A1 (en) Electrostatic generator system using magnetic repulsion
CN204371939U (en) One realizes rotor five-degree magnetic suspension structure by axial mixed magnetic bearing
RU2662359C1 (en) Method for providing the gap in the absorbed wheel and the device for its implementation
US20200136464A1 (en) Electrostatic generator electrode-centering and seismic-isolation system for flywheel-based energy storage modules
CN106438693A (en) Two-freedom-degree permanent magnet biased radial hybrid magnetic bearing
US3260475A (en) Space vehicle directing apparatus
CN103939465A (en) Magnetic bearing with single freedom degree
RU2431573C1 (en) Wheel on magnetic cushion
CN104697509B (en) A kind of magnetically suspended gyroscope of seven passages magnetic circuit decoupling
RU2540215C1 (en) Hybrid magnetic bearing with axial control
JP2008228535A (en) Flywheel energy storage device for stationary energy storage