一种混合动力运动单元、混合动力结构及其演示系统技术方案

本发明专利技术公开一种混合动力运动单元、混合动力结构及其演示系统。混合动力运动单元包括永磁磁环，厚度方向充磁，固定在其中轴的一端上；空心杯微型直流电机，通过传动机构与所述永磁磁环的中轴连接。混合动力结构包括混合动力运动单元、拼接轨道及支撑体。本发明专利技术通过结构设置，利用直流电力、永磁间的吸附力、排斥力，运动过程的机械摩擦力、重力、离心力、向心力，实现混合动力运动单元的垂直上下运动，立体圆各种角度下的内外圆弧运动，水平倒挂运动、侧身运动等复杂运动模式的展示，让用户在玩乐过程对动力学各种现象的了解中受到启迪，进行动力学相关问题的思考，如何实现混合动力的利用，用更小的能耗，展示更复杂的运动。展示更复杂的运动。展示更复杂的运动。

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力运动单元、混合动力结构及其演示系统


[0001]本专利技术涉及磁性复合材料的运用，尤其涉及一种混合动力运动单元、混合动力结构及其演示系统。

技术介绍

[0002]能源短缺和合理利用是当代社会面临的永恒的话题，电动、气动、油动、混合动力在汽车行业高潮迭起，如何在玩具汽车行业里采用各种混合动力，实现更小的能耗，更复杂的运动及其可控性，同样也是不容易解决的难题。
[0003]现有技术中，运动物体因运动轨道的不同，运动速度的不同，受力方式千变万化，不同能源驱动方式差异，满足动力学平衡所能达到的运动复杂程度也不同。
[0004]公开（公告）号：CN209519347U，一种磁悬浮列车玩具，包括若干节列车车体及轨道，所述轨道敷设有悬浮磁条，所述每节列车车体的底部安装设有悬浮磁块，且悬浮磁块N极位于悬浮磁条N极的正上方，悬浮磁块S极位于悬浮磁条S极的正上方，在轨道的侧上方还安装有竖立的侧壁板，侧壁板敷设有还设有驱动磁条，驱动磁条伴随着轨道延伸；在列车车体中还安装有电磁线圈，电磁线圈位于列车车体上靠近驱动磁条的一侧；电磁线圈配套设有控制电路；在列车车体中还安装有微处理器、霍尔传感器，霍尔传感器连接微处理器，微处理器连接电磁线圈的控制电路。该技术驱动玩具列车前进的机构巧妙，能够实现进退双向移动，并且能够精确而快捷地提速或减速。这是玩具里的永磁、电能励磁混合使用动力方式，该方式设备复杂，包括控制电路、微处理器等，但没能在垂直、悬挂、90度的方向、外圆弧上下行走或停留。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开一种混合动力运动单元、混合动力结构及其演示系统，通过结构设置，利用直流电力、永磁间的吸附力、排斥力，运动过程的机械摩擦力、重力、离心力、向心力，实现混合动力运动单元的垂直上下运动，立体圆各种角度下的内外圆弧运动，水平倒挂运动、侧身运动等复杂运动模式，让用户在玩乐过程对动力学各种现象的了解中受到启迪，进行动力学相关问题的思考，如何实现混合动力的合理利用，通过更小的能耗，展示更复杂的运动。
[0006]一种混合动力运动单元，包括：永磁磁环，所述永磁磁环厚度方向充磁，固定在其中轴的一端上；空心杯微型直流电机，所述空心杯微型直流电机通过传动机构与所述永磁磁环的中轴连接。
[0007]还包括：环形结构件，所述环形结构件固定在所述中轴上，紧密依靠在所述永磁磁环的上端，外周厚度方向设置了锯齿，锯齿半径最大处不大于永磁磁环半径。
[0008]还包括：
三个容纳腔，所述三个容纳腔一字排列，两旁的容纳腔分别放置所述空心杯微型直流电机及其传动装置各一套，中间的容纳腔放置所述直流电机用纽扣电池和开关，所述永磁磁环和环形结构件紧挨着分别设置在两旁的容纳腔下方。
[0009]所述三个容纳腔链接方式为不可拆卸的活动的轴孔连接，中间的容纳腔在相邻面设置突出的横轴，两侧的容纳腔与中间容纳腔横轴匹配位置设置两突出的通孔，通孔直径大于横轴直径。
[0010]所述永磁磁环为注塑成型、模压成型钐铁氮磁环，或者为模压或烧结成型的钕铁硼磁环之一。
[0011]一种混合动力结构，包括：上述任一种混合动力运动单元至少一个；拼接轨道，所述拼接轨道包含至少二个轨道单元及其背面的连接件，三者可拆卸固定连接；所述轨道单元两边侧壁内都安装了相同的磁极垂直排序一致的柔性永磁磁条，磁条下沿离开轨道底部，柔性永磁磁条同为内侧面平面两极充磁；所述混合动力运动单元置于拼接轨道内，永磁磁环与轨道单元两边侧壁内的磁条磁极垂直排序相反，磁环与轨道侧壁水平间隙为1~8mm。
[0012]还包括：支撑体，所述支撑体垂直方向包含至少一个支撑单元：两个等高的垂直双连柱和上下两个连接件，彼此可拆卸的固定连接。
[0013]所述连接件双面设置了与垂直双连柱匹配的位于外侧的第一突出机构，构建支撑单元自身的连接；所述连接件的一面还设置了与轨道单元通孔匹配的位于内侧的第二突出机构，构建与轨道单元的连接。
[0014]所述拼接轨道包含形状为轨道侧壁垂直向上、垂直向下、水平、侧向的直线轨道单元，轨道侧壁呈各种角度的立体圆一部分的内圆弧或外圆弧轨道单元，其它不规则形状的各种角度呈现的轨道单元至少一个。
[0015]所述轨道单元的侧壁水平、侧向的直线轨道单元、轨道侧壁呈各种角度的立体圆一部分的内圆弧或外圆弧轨道单元的两边侧壁的边缘设置了与环形结构件外周厚度方向上匹配的锯齿。
[0016]一种混合动力演示系统，包括上述任一种混合动力结构的一种翻滚过山车玩具。
[0017]有益效果混合动力来源之一，轨道内，磁环和两轨道侧壁内的磁条，相对位置磁极互异，三者相互吸附的结果是使混合动力运动单元离开轨道底部，或驱动永磁磁环行走且自转，也带动同轴的环形结构件旋转，或依靠在轨道侧壁的一边悬停，永磁磁环和环形结构件虽然旋转着前行或后退，但已经不是传统意义上的轮子，不需满足支撑整体重力的要求，能耗大为下降；混合动力来源之二，轨道内，空心杯直流微型电机通过传动装置驱动永磁磁环和同轴的环形结构件同步旋转前行后退，因为和上述磁力自转的叠加，电机旋转负荷大为减小，能耗大为下降；环形结构件及其锯齿和部分轨道单元及其上的锯齿匹配，助力混合动力运动单元完成拼接轨道内的各种复杂运动，尤其实现垂直上下运动和各种角度立体圆的一部分的内
圆弧或外圆弧轨道上的运动；本申请的实施例3的混合动力演示系统中，混合动力运动单元翻滚过山车在电力和永磁能源的混合驱动下，在各种复杂轨道路况下，维持着约0.21m/s的平均速度运动，立圆内环顶部，没有掉下来；立圆外环顶部没有被甩出去；倒挂的直线轨道上、侧向任何角度的轨道上都能维持运动或悬浮；任何地方的关停都可以在惯性后最终离开底部靠边稳定在轨道内侧；本实施例翻滚过山车，组件简单，实施容易，量产容易，生产成本低廉，具备很好的市场前景。
[0018]以下结合附图说明，对本申请技术方案作进一步的说明，其技术特征和有益效果将变得清晰。
[0019]附图说明：图1为具体实施方式中混合动力运动单元结构示意图；图2a为拼接轨道分解示意图；图2b为轨道单元垂直线状；图2c为轨道单元非水平方向内圆弧状；图2d为轨道单元非水平方向外圆弧状；图2e为轨道单元水平方向圆弧状；图2f为轨道单元水平直线状；图2g为磁体磁极结构示意图；图3a为具体实施例中支撑体与拼接轨道、混合动力运动单元的连接结构示意图；图3b为支撑体的支撑单元分解图；图3c为连接件结构示意图；图4a为本技术方案动力演示系统之一；图4b为本技术方案动力演示系统之二。
[0020]附图标记：混合动力运动单元100，永磁磁环11，空心杯电机12，电机旋转驱动12
’
，环形结构件13，环形结构件的锯齿14，传动装置15，容纳箱16，不可拆卸轴孔活动连接17；拼接轨道200，轨道单元21，轨道侧壁22，轨道侧壁内柔性磁条22
’
，与连接件匹配的通孔23，轨道锯齿24；支撑体300，连接件31，第一突出机构32，第二突出机构33，垂直双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合动力运动单元，其特征为，包括：永磁磁环，所述永磁磁环厚度方向充磁，固定在其中轴的一端上；空心杯微型直流电机，所述空心杯微型直流电机通过传动机构与所述永磁磁环的中轴连接。2.权利要求1所述的一种混合动力运动单元，其特征为，还包括：环形结构件，所述环形结构件固定在所述中轴上，紧密依靠在所述永磁磁环的上端，外周厚度方向设置了锯齿，锯齿半径最大处不大于永磁磁环半径。3.根据权利要求1或2所述的任一种混合动力运动单元，其特征为，还包括：三个容纳腔，所述三个容纳腔一字排列，两旁的容纳腔分别放置所述空心杯微型直流电机及其传动装置各一套，中间的容纳腔放置所述直流电机用纽扣电池和开关，所述永磁磁环和环形结构件紧挨着分别设置在两旁的容纳腔下方。4.根据权利要求3所述的一种混合动力运动单元，其特征为，所述三个容纳腔连接方式为不可拆卸的活动的轴孔连接，中间的容纳腔在相邻面设置突出的横轴，两侧的容纳腔与中间容纳腔横轴匹配位置设置两突出的通孔，通孔直径大于横轴直径。5.根据权利要求1所述的任一种混合动力运动单元，其特征为，所述永磁磁环为注塑成型、模压成型钐铁氮磁环，或者为模压或烧结成型的钕铁硼磁环之一。6.一种混合动力结构，其特征为，包括：权利要求1至权利要求5所述的任一种混合动力运动单元至少一个；拼接轨道，所述拼接轨道包含至少二个轨道单元及其背面的连接件，三者可拆卸固定连接；所述轨道单元两边侧壁内...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓阳，吴隆章，巢俊杰，王志英，
申请(专利权)人：广州新莱福磁材有限公司，
类型：发明
国别省市：