麦克纳姆电动轮及全方位移动平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及车辆工程技术领域，提供一种麦克纳姆电动路及全方位移动平台，麦克纳姆电动轮，包括转动机构以及多个麦克纳姆组件，转动机构包括定子部和可相对定子部同轴转动动子部，各麦克纳姆组件以定子部的转动轴为中心等间距呈周向围设于动子部的侧壁外，各麦克纳姆组件固定连接于动子部。本发明提供的麦克纳姆电动轮，整体结构简单，并利用转动机构取代传统的轮毂结构，减少了整个电动轮部件数量，并且，定子部和动子部所要求的配合精度低，更适合于生产加工。
【专利说明】
麦克纳姆电动轮及全方位移动平台
技术领域
[0001]本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种麦克纳姆电动轮以及具有该麦克纳姆电动轮的全方位移动平台。
【背景技术】
[0002]麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)是一种全方位移动车轮，于1973年，由瑞士发明家Bengt I1n发明。该轮的特点是在传统车轮的基础上，在车轮外环上沿与车轮轴线成45°方向安装若干可自由旋转的辊子，这样，车轮旋转时成45°排列的自由辊子与地面接触时，地面会给予车轮与转轴呈夹角45°的摩擦力，该摩擦力可分为X分量与Y分量，通过车轮的正反转或停止状态来改变XY分量力的方向，从而实现平台前进、横移、斜行、原地旋转等其他运动方式。麦克纳姆轮应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅以及移动机器人等，具有麦克纳姆轮的叉车、搬运车、轮椅以及移动机器人非常适合运转空间有限、作业通道狭窄的环境，在提高空间利用率和降低人力成本方面具有明显的效果。
[0003]现有的麦克纳姆轮存在以下两种结构形式:第一，采用电机偏置，通过皮带轮或齿轮传动等减速机构带动麦克纳姆轮转动。该结构部件数量多，占用安装空间大，增加车体结构的复杂性和整体设计难度，电机的安装位置受车辆结构影响较大，驱动系统效率较低，正反转切换时易出现顿挫，导致部件易损，可靠性差;第二，电机与减速器集成化结构，在麦克纳姆轮本体上设置内齿圈，电机转子通过齿轮啮合实现连接传动。在该种结构中，电机尺寸受到车轮大小即轮毂尺寸的限制，结构复杂，轮内装配精度要求高，不易维护更换，而且，齿轮传动系统润滑要求高，因此，综合成本较高。
【发明内容】
[0004]综上所述，本发明的目的在于提供一种麦克纳姆电动轮，旨在解决现有的麦克纳姆轮整体机构复杂、轮内装配精度要求高的问题。
[0005]本发明是这样实现的，麦克纳姆电动轮，包括转动机构以及多个麦克纳姆组件，所述转动机构包括定子部以及与所述定子部相对设置且可相对所述定子部同轴转动的动子部，各所述麦克纳姆组件以所述动子部的转动轴线为中心等间距呈周向围设于所述动子部的外侧壁，各所述麦克纳姆组件固定连接于所述动子部，并随所述动子部转动。
[0006]进一步地，所述定子部包括呈中空柱套结构的定子支架、盖设于所述定子支架一端部的定子端盖以及套设于所述定子支架上的定子绕组，所述动子部包括动子壳体、垂直设于所述动子壳体底部中心处且穿设于所述定子支架的转动轴以及多个设于所述动子壳体侧壁内且与所述定子绕组相对应的磁性件，所述定子盖体和所述动子壳体相对设置，并围合形成容置空间，所述转动轴与所述定子支架之间设有若干轴承；
[0007]或者，所述定子部包括呈中空柱套结构的定子支架、盖设于所述定子支架一端部的定子端盖、垂直设于所述定子端盖中心处且伸出于所述定子支架的固定轴以及套设于所述定子支架外的定子绕组，所述动子部包括套设于所述定子支架内的动子支架、盖设于所述动子支架一端部的动子壳体以及设于所述动子壳体侧壁内且与所述定子绕组相对应的磁性件，所述定子端盖与所述动子壳体相对设置，并围合形成容置空间，所述固定轴穿过所述动子支架且伸出至外部，所述固定轴与所述动子支架之间设有若干轴承。
[0008]进一步地，所述转动轴的伸出端设有键槽。
[0009]进一步地，所述定子端盖一体成型于所述定子支架的一端部，所述定子端盖上开设有若干固定孔。[〇〇1〇]具体地，所述磁性件为一磁钢，各所述磁钢以转动轴为中心等间距分布于所述动子部的侧壁内，并与所述定子绕组对应。
[0011]进一步地，所述麦克纳姆组件包括固定连接于所述动子壳体侧壁外侧的支撑件以及枢接于所述支撑件且可相对所述支撑件转动的辊子。
[0012]具体地，所述支撑件为一立设于所述动子壳体侧壁外侧的安装直板，所述安装直板上开设有用于枢接所述辊子的枢接孔；
[0013]或者，所述支撑件为一立设于所述动子壳体侧壁外侧的U型支架，所述U型支架的两竖直端对称开设有用于枢接所述辊子的枢接孔。
[0014]与现有技术相比，本发明提供的麦克纳姆电动轮，转动机构包括相对设置的定子部和动子部，并且，动子部能够相对定子同轴转动，各麦克纳姆组件以动子部的转动轴为中心等间距呈周向围设于动子部的侧壁外，这样，各麦克纳姆组件则绕动子部并随动子部一起转动，因此，该麦克纳姆电动轮整体结构简单，并利用转动机构取代传统的轮毂结构，减少了整个电动轮部件数量，并且，定子部和动子部所要求的配合精度低，更适合于生产加工。
[0015]本发明还提供一种全方位移动平台，包括平台本体以及设于所述平台本体内的控制系统，还多个包括上述所述的麦克纳姆电动轮，各麦克纳姆电动轮的定子端盖固定连接于平台本体上，各所述麦克纳姆电动轮的定子绕组电连接于所述控制系统。
[0016]与现有技术相比，在上述麦克纳姆电动轮的基础上，该全方位移动平台可前进、横移、斜行、原地旋转等多种运动方式，适合于运转空间有限、作业通道狭窄的环境中运行，同时，整体控制高效。【附图说明】
[0017]图1是本发明实施一例提供的麦克纳姆电动轮的结构示意图；
[0018]图2是本发明实施一例提供的麦克纳姆电动轮的爆炸图；
[0019]图3是本发明实施一例提供的麦克纳姆电动轮的主视图；
[0020]图4是图3中A-A处的剖面图；[〇〇21]图5是图4中C-C处的放大图；[〇〇22]图6是本发明实施二例提供的麦克纳姆电动轮的爆炸图；
[0023]图7是本发明实施二例提供的麦克纳姆电动轮的主视图；[〇〇24]图8是图7中B-B处的剖视图。【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。
[0027]还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
[0028]以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0029]本发明实施例提供的麦克纳姆电动轮，包括转动机构以及多个麦克纳姆组件，转动机构包括相对设置的定子部和动子部，动子部可相对定子部同轴转动，各麦克纳姆组件以动子部的转动轴线为中心等间距呈周向围设于动子部的侧壁外，各麦克纳姆组件固定连接于动子部，并随动子部一起转动。
[0030]本发明实施例提供的麦克纳姆电动轮，转动机构包括相对设置的定子部和动子部，并且，动子部能够相对定子同轴转动，各麦克纳姆组件以动子部的转动轴为中心等间距呈周向围设于动子部的侧壁外，这样，各麦克纳姆组件则绕动子部并随动子部一起转动，因此，该麦克纳姆电动轮整体结构简单，并利用转动机构取代传统的轮毂结构，减少了整个电动轮部件数量，并且，定子部和动子部所要求的配合精度低，更适合于生产加工。
[0031 ] 实施例一
[0032]请参考图1至图3，本发明实施例提供的麦克纳姆电动轮OI，包括转动机构I以及多个麦克纳姆组件2，转动机构I包括相对设置的定子部11和动子部12，动子部12可相对定子部11同轴转动，各麦克纳姆组件2以动子部12的转动轴线为中心等间距呈周向围设于动子部12的侧壁外，各麦克纳姆组件2固定连接于动子部12，并随动子部12—起转动。转动机构I包括相对设置的定子部11和动子部12，并且，动子部12能够相对定子同轴转动，各麦克纳姆组件2以动子部12的转动轴为中心等间距呈周向围设于动子部12的侧壁外，这样，各麦克纳姆组件2则绕动子部12并随动子部12—起转动，因此，该麦克纳姆电动轮01整体结构简单，并利用转动机构I取代传统的轮毂结构，减少了整个电动轮部件数量，并且，定子部11和动子部12所要求的配合精度低，更适合于生产加工。
[0033]请参考图2、图4和图5，在本实施例中，定子部11包括定子支架111、盖设于定子支架111 一端部的定子端盖112以及定子绕组113，其中，定子支架111呈中空柱套结构，定子绕组113套设于中空柱套结构的定子支架111上，动子部12包括与定子端盖112相对设置的动子壳体121、垂直设于动子壳体121底部中心处且穿设于定子支架111的转动轴122以及多个磁性件123，定子端盖112与动子壳体121相对设置，并围合形成容置空间，在转动轴122与定子支架111之间设有若干轴承13。动子部12相对定子部11同轴转动的工作原理如下:通电后的定子绕组113产生磁场，根据电磁感应原理，各磁性件123在磁场内运动并带动动子壳体121，动子壳体121以定子支架111为转动中心转动，转动轴122则通过轴承13与定子支架111装配连接，即转动轴122套设于轴承13的内圈，定子支架111套设于轴承13的外圈，整体结构简单，转动轴122与轴承13的装配精度要求和轴承13与定子支架111的装配精度要求低。
[0034]进一步地，图中未示，转动轴122的伸出端上设有键槽。当麦克纳姆电动轮01连接于移动平台或车体时，该键槽可与移动平台内或车体内的制动机构相配合，从而实现制动麦克纳姆电动轮01的动子部12。
[0035] 进一步地，请参考图4,定子端盖112—体成型于定子支架111的一端部，定子端盖 112上开设有若干固定孔1 la。这里，固定孔1 la与移动平台或车体的对应的安装部相对应， 从而实现将定子端盖112固定连接于移动平台或车体上。当然，定子端盖112也可通过焊接或螺纹固定等其他连接方式固定连接与定子支架111。[〇〇36]具体地，请参考图4和图5,磁性件123为一磁钢，各磁钢以转动轴122为中心等间距分布于动子壳体12的侧壁内，并与定子绕组113相对应。这里，磁钢的数量根据具体实际情况而定，通电后的定子绕组113产生与磁钢相互作用的磁场，从而驱动动子壳体121以定子支架111为转动中心旋转。
[0037]进一步地，请参考图4,麦克纳姆组件2包括固定连接于动子壳体121侧壁外侧的支撑件21以及枢接于支撑件21的辊子22。优选地，支撑件21—体成型于动子壳体121的侧壁外侦I当然，根据具体实际需求，支撑件21也通过焊接、铆接以及螺纹紧固等连接方式固定于动子壳体121外侧，这样，枢接于支撑件21上的辊子22随动子壳体121做圆周运动，同时，辊子22又可相对支撑件21发生自转，辊子22的轴线与动子壳体121的转动轴线122线呈45°夹角，当自由转动的辊子22与地面接触时，地面会给予麦克纳姆电动轮01呈夹角45°的摩擦力，该摩擦力可分为X分量与Y分量，通过麦克纳姆电动轮01的正反转或停止状态来改变XY 分量力的方向，从而实现平台前进、横移、斜行、原地旋转等其他运动方式。[〇〇38]具体地，请参考图4,在本实施例中，支撑件21为一立设于动子壳体121侧壁外侧的安装直板，安装直板上开设有用于枢接辊子22的枢接孔(图中未示)。这样，辊子22穿设于枢接孔内，并可相对安装直板自由转动。[〇〇39]或者，图中未示，在本实施例中，支撑件21为一立设于动子壳体121侧壁外侧的U型支架，U型支架的两竖直端对称开设有用于枢接辊子22的枢接孔(图中未示)。这样，辊子22 的两端分别枢接于两对称设置的枢接孔内，同样地，可相对U型支架自由转动。
[0040] 实施例二[0041 ]请参考图6和图7，本发明实施例提供的麦克纳姆电动轮01，包括转动机构1以及多个麦克纳姆组件2,转动机构1包括相对设置的定子部11和动子部12,动子部12可相对定子部11同轴转动，各麦克纳姆组件2以动子部12的转动轴线为中心等间距呈周向围设于动子部12的侧壁外，各麦克纳姆组件2固定连接于动子部12,并随动子部12—起转动。转动机构1 包括相对设置的定子部11和动子部12，并且，动子部12能够相对定子同轴转动，各麦克纳姆组件2以动子部12的转动轴为中心等间距呈周向围设于动子部12的侧壁外，这样，各麦克纳姆组件2则绕动子部12并随动子部12—起转动，因此，该麦克纳姆电动轮01整体结构简单， 并利用转动机构1取代传统的轮毂结构，减少了整个电动轮部件数量，并且，定子部11和动子部12所要求的配合精度低，更适合于生产加工。
[0042]请参考图8,与上述实施例不同的是，定子部11包括呈中空柱套结构的定子支架 111、盖设于定子支架111一端部的定子端盖112、垂直设于定子端盖112中心处的固定轴114 以及套设于定子支架111外的定子绕组113,动子部12包括套设于定子支架111内的动子支架124、盖设于动子支架124—端部的动子壳体121以及设于动子壳体121侧壁内的磁性件 123,定子端盖112与动子壳体121相对设置，并围合形成容置空间，固定轴114穿过动子支架 124且伸出至外部，固定轴114与动子支架124之间设有若干轴承13。动子部12相对定子部11同轴转动的工作原理如下:通电定子绕组113后产生磁场，根据电磁感应原理，各磁性件123 在磁场内运动并带动动子壳体121，动子壳体121以固定轴114为转动中心转动，同时，固定轴114通过轴承13与动子支架124装配连接，即固定轴114套设于轴承13的内圈，动子支架 124套设于轴承13的外圈，整体结构简单，固定轴114与轴承13的装配精度要求和轴承13与动子支架124的装配精度要求低。
[0043]本实施例中未说明部分与实施例一相同，此处不作赘述。
[0044]本发明实施例还提供一种全方位移动平台，包括平台本体以及控制系统，还包括多个如上述的麦克纳姆电动轮01，各麦克纳姆电动轮01的定子端盖112固定连接于平台本体上，各麦克纳姆电动轮〇 1的定子绕组113电连接于控制系统。
[0045]本发明实施例提供的全方位移动平台，在上述麦克纳姆电动轮01的基础上，该全方位移动平台可前进、横移、斜行、原地旋转等多种运动方式，适合于运转空间有限、作业通道狭窄的环境中运行，同时，整体控制高效。[〇〇46]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.麦克纳姆电动轮，其特征在于，包括转动机构以及多个麦克纳姆组件，所述转动机构 包括定子部以及与所述定子部相对设置且可相对所述定子部同轴转动的动子部，各所述麦 克纳姆组件以所述动子部的转动轴线为中心等间距呈周向围设于所述动子部的外侧壁，各 所述麦克纳姆组件固定连接于所述动子部，并随所述动子部转动。2.如权利要求1所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述定子部包括呈中空柱套结构 的定子支架、盖设于所述定子支架一端部的定子端盖以及套设于所述定子支架上的定子绕 组，所述动子部包括动子壳体、垂直设于所述动子壳体底部中心处且穿设于所述定子支架 的转动轴以及多个设于所述动子壳体侧壁内且与所述定子绕组相对应的磁性件，所述定子 盖体和所述动子壳体相对设置，并围合形成容置空间，所述转动轴与所述定子支架之间设 有若干轴承。3.如权利要求1所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述定子部包括呈中空柱套结构 的定子支架、盖设于所述定子支架一端部的定子端盖、垂直设于所述定子端盖中心处且伸 出于所述定子支架的固定轴以及套设于所述定子支架外的定子绕组，所述动子部包括套设 于所述定子支架内的动子支架、盖设于所述动子支架一端部的动子壳体以及设于所述动子 壳体侧壁内且与所述定子绕组相对应的磁性件，所述定子端盖与所述动子壳体相对设置， 并围合形成容置空间，所述固定轴穿过所述动子支架且伸出至外部，所述固定轴与所述动 子支架之间设有若干轴承。4.如权利要求2所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述转动轴的伸出端设有键槽。5.如权利要求2或3所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述定子端盖一体成型于所 述定子支架的一端部，所述定子端盖上开设有若干固定孔。6.如权利要求2或3所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述磁性件为一磁钢，各所述 磁钢以转动轴为中心等间距分布于所述动子部的侧壁内，并与所述定子绕组对应。7.如权利要求2或3或所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述麦克纳姆组件包括固 定连接于所述动子壳体侧壁外侧的支撑件以及枢接于所述支撑件且可相对所述支撑件转 动的辑子。8.如权利要求7所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述支撑件为一立设于所述动子 壳体侧壁外侧的安装直板，所述安装直板上开设有用于枢接所述辊子的枢接孔。9.如权利要求7所述的麦克纳姆电动轮，其特征在于，所述支撑件为一立设于所述动子 壳体侧壁外侧的U型支架，所述U型支架的两竖直端对称开设有用于枢接所述辊子的枢接 孔。10.全方位移动平台，包括平台本体以及设于所述平台本体内的控制系统，其特征在 于，还包括多个如权利要求1至9任意一项所述的麦克纳姆电动轮，各麦克纳姆电动轮的定 子端盖固定连接于平台本体上，各所述麦克纳姆电动轮的定子绕组电连接于所述控制系 统。
【文档编号】B60B19/12GK106026504SQ201610603210
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】邓佳, 刘小青, 李程宇, 吴正斌
【申请人】深圳先进技术研究院