一种电动万向轮
阅读说明：本技术 一种电动万向轮 (Electric universal wheel ) 是由 苏希俭 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电动万向轮,由一根车轮轴和两个电动车轮构成,包括：轮胎、轮辋套件、剪力销、制动盘、多片稀土永磁体、车轮轴、固定架、绕组、铁芯、霍尔元件、滚动轴承、唇型密封圈、端盖、高强度螺栓副、O型密封圈、轴套、轴端盖。多片稀土永磁体固定于轮辋内圆表面,构成电动机的外转子；固定架、铁芯、绕组固定到车轮轴上,构成电动机的定子；通过高强度螺栓副、剪力销、端盖和滚动轴承连接外转子和定子,构成了电动机。轮胎和轮辋一起绕车轮轴旋转,构成了电动车轮。每个电动万向轮的电动车轮同向旋转,带动平板车行走；两个电动车轮反向旋转,带动电动万向轮在水平面内回转任意角度,电动车轮再同向旋转,带动平板车回转任意角度。(The invention discloses an electric universal wheel, which is composed of a wheel shaft and two electric wheels, and comprises: the wheel comprises a tire, a rim set, a shear pin, a brake disc, a plurality of rare earth permanent magnets, a wheel axle, a fixing frame, a winding, an iron core, a Hall element, a rolling bearing, a lip-shaped sealing ring, an end cover, a high-strength bolt pair, an O-shaped sealing ring, a shaft sleeve and a shaft end cover. A plurality of rare earth permanent magnets are fixed on the inner circle surface of the rim to form an outer rotor of the motor; the fixed frame, the iron core and the winding are fixed on the wheel shaft to form a stator of the motor; the outer rotor and the stator are connected through the high-strength bolt pair, the shear pin, the end cover and the rolling bearing, and the motor is formed. The tire and rim rotate together about the wheel axis, forming a motorized wheel. The electric wheels of each electric universal wheel rotate in the same direction to drive the flat car to walk; the two electric wheels rotate in opposite directions to drive the electric universal wheels to rotate at any angle in the horizontal plane, and the electric wheels rotate in the same direction to drive the flat car to rotate at any angle.)
技术领域
本发明涉及一种电动万向轮，用于大型多轴自行式平板车及类似平台上。
背景技术
目前使用的大型多轴自行式液压平板车，行走用的万向轮由一个行走液压马达、两个轮胎式车轮组成。当平板车需要直线运行时，用行走液压马达驱动两个轮胎式车轮做同向旋转；当平板车需要回转时，先用回转液压马达驱动(或油缸推动)所有万向轮回转到各自需要的角度，此时每个万向轮上两个轮胎式车轮做被动反向旋转，再用行走液压马达驱动两个轮胎式车轮做同向旋转，带动平板车回转。
现有技术的缺点是：传动过程需要经过电能转化为液压能、液压能再转化为机械能的两次能量转换，能源利用率不高；液压系统本身传动效率较低；液压系统外泄漏易对环境造成污染；液压传动系统成本高；每个万向轮上的两个车轮不能主动反向旋转，不能带动万向轮自行回转到各自需要的角度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种电动万向轮，包括：
轮辋套件，钢质材料。其轮辋和相关零件的组合方式，方便轮胎的更换；
轮胎，橡胶材料，机械连接到所述轮辋套件上；
多片稀土永磁体，机械连接到所述轮辋套件内圆表面；
车轮轴，钢质材料，对称形状的台阶式结构，设置于所述轮辋套件内圆中；
固定架，机械连接到所述车轮轴上；
铁芯，钢质材料，机械连接到所述固定架上；
绕组，机械连接到所述铁芯上；
霍尔元件，用于检测车轮转速，机械连接到所述铁芯上；
端盖，钢质材料，两种结构形式，机械连接到所述轮辋套件上；
高强度螺栓副，钢质材料，用于将所述轮辋套件和所述端盖连接起来；
O型密封圈，设置到所述轮辋套件上；
唇型密封圈，一个设置到轴套上，三个设置到所述端盖上；
滚动轴承，机械连接到所述车轮轴上；
制动盘，钢质材料，用于电动车轮的制动，机械连接到所述端盖上；
轴套，钢质材料，两种结构形式，用于轴承的定位，机械连接到所述车轮轴上两头端部；
轴端盖，钢质材料，用于轴承的定位，机械安装到所述车轮轴上；
本发明的内容是，在一个车轮轴上设置了两个电动车轮，构成电动万向轮。它具备两种功能：当所有万向轮的两个电动车轮做同向旋转时，带动平板车行走；当每个万向轮的两个电动车轮做反向旋转时，带动电动万向轮自行回转到各自需要的角度，此时所有万向轮的两个电动车轮再同向旋转，带动平板车回转任意角度。本发明，直接用电能驱动电动万向轮，省去了液压传动系统及两套液压马达，避免了液压系统外泄漏易对环境造成污染的缺点，提高了传动效率及能源利用率，降低了成本。本发明既克服了现有技术的不足，也使电气控制变得简单。
在上述的一般性描述和后面的详细描述都是示例性和说明性的，起到解释本发明的作用。
附图说明
附图做为说明书的一部分，与说明书共同解释本发明的原理。附图中：
图1示出了本发明的电动万向轮的整体结构的一个实施例。
图2示出了本发明的电动万向轮的侧向剖视图。
图3示出了轮辋套件的整体结构的一个实施例。
图4示出了轮辋套件的侧向剖视图。
图5示出了平板车直行时，电动万向轮在平板车上位置的俯视图。
图6示出了平板车横行时，电动万向轮在平板车上位置的俯视图。
图7示出了平板车绕平板车车体外某圆心回转时，电动万向轮在平板车上位置的俯视图。
图8示出了平板车绕平板车车体内圆心回转时，电动万向轮在平板车上位置的俯视图。
具体实施方式
附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。虽然所用术语是从公知公用的术语中选择的，但有些术语需要在本说明书中的相关描述来理解在本发明中的详细含义。
为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节在描述中被省略。
参考图2，所述电动万向轮100主要包括：轮胎101，轮辋套件102，剪力销103，制动盘104，多片稀土永磁体105，车轮轴106，固定架107，绕组108，铁芯109，霍尔元件110，滚动轴承111，唇型密封圈112，端盖113，高强度螺栓副114，0型密封圈115，端盖116，轴套117，轴端盖118，轴套119。
参考图3，所述轮辋套件102主要包括：轮辋10201，挡边一10202，挡边二10203，楔形套10204，挡块10205。
由轮胎101、轮辋套件102和多片稀土永磁体105，构成电动机的外转子，由车轮轴106和固定架107、铁芯109、绕组108，构成电动机的定子。通过高强度螺栓副114、端盖113、端盖116和滚动轴承111将外转子和定子连接起来，构成电动机。轮胎101和轮辋套件102一起绕车轮轴106旋转，构成电动车轮。电动车轮可以看做是外转子稀土永磁电动机的变形体。
在一个车轮轴106上安装两个电动车轮，构成电动万向轮100。
为安装方便各零件及材料强度需要，所述车轮轴108被设计为对称形状的台阶轴，即中间粗，两端像台阶一样逐阶变细。两个轮胎式电动车轮在车轮轴106上对称安装。因每个电动车轮在车轮轴上只有一个支点，每个电动车轮悬臂安装在车轮轴106的一端。
所述电动万向轮100中两个电动车轮都是单独的电动机，在电控装置中分别变换电源的正极、负极接线，就可以主动的实现每个电动车轮的正向或反向旋转。在每个电动万向轮100中，一个电动车轮正向旋转、另一个电动车轮反向旋转，对电动万向轮100形成一个回转力矩，可带动电动万向轮100在水平面内绕自身回转轴线回转到任意角度。参看图5，在该实施例中，在所述电动万向轮100所处位置，所有电动车轮同向旋转，平板车可直行；参看图6，在该实施例中，在所述电动万向轮100所处位置，所有电动车轮同向旋转，平板车可横行；参看图7，在该实施例中，在所述电动万向轮100所处位置，所有电动车轮同向旋转，平板车可绕平板车车体外某圆心回转任意角度；参看图8，在该实施例中，在所述电动万向轮100所处位置，所有电动车轮同向旋转，平板车可以绕平板车车体内圆心在原地回转任意角度。
在该较佳实施例中，使用了所述多片稀土永磁体105，从而构成了多磁极电动机。多磁极电动机的特性是大扭矩，低转速，使得所述电动车轮符合平板车的运行要求。
在该较佳实施例中，所述铁芯109使用了分数槽绕组形式，即每极每项槽数是一个分数，使得电动车轮中的铁芯冲片齿槽数少、齿槽效应引起的力矩脉动小，从总体上来说结构紧凑，性能提高。
在该较佳实施例中，制动盘104安装在端盖113、116上。电动车轮在制动时，会产生一个垂直面的剪力矩。剪力矩作用到所述端盖113、端盖116上。为保证所述端盖113、端盖116、制动盘104、轮辋套件102三者紧密贴合，需要用贯通轮辋套件102的高强度螺栓副114将三者连接起来。进一步地，所述高强度螺栓副114、剪力销103在端盖113、端盖116端面圆周上间隔布置，共同承受制动时所产生的剪力矩。
在该较佳实施例中，为防止水汽进入到轮辋套件102的内腔中，使用了所述0型密封圈115。
在该较佳实施例中，为防止所述滚动轴承111使用的润滑脂进入到所述轮辋套件102的内腔中和外部，在一处的所述滚动轴承111的内圈单侧使用了所述唇型密封圈112、在外圈圆周上使用了所述唇型密封圈112；在另一处的所述滚动轴承111的内圈两侧同时使用了所述唇型密封圈112。
在该较佳实施例中，在所述车轮轴106的两个端面之间，用深孔钻打了一个通孔，用于所述绕组108导线和霍尔元件110导线的输出通道。
工业用轮胎尺寸大、重量大、僵性大，使用轮辋套件102后，能较容易地拆卸或安装轮胎101。参看图3，在该较佳实施例中，将所述轮胎101安装在轮辋10201上的方法是：将所述挡边一10202安装到轮辋10201上；进一步地，将所述轮胎101安装到轮辋10201上；进一步地，将所述挡边二10203安装到楔形套10204上；进一步地，将所述挡边二10202和楔形套10204两者安装到所述轮辋10201上；此时轮胎101内没有充气，刚性较弱，容易变形，将挡边二10203和楔形套10204两者向挡边一10202方向推动，压缩轮胎101，露出所述轮辋10201上的卡槽，将所述挡块10205安装到轮辋10201上的卡槽里；进一步地，给所述轮胎101充气，在内部空气的压力下，所述轮胎101带动挡边一10202、挡边二10203和楔形套10204向两边移动压实到轮辋10201上。挡边一10202、挡边二20203和楔形套10204在与轮辋10201接触的地方都黏贴有弹性材料，在内部空气的压力下，弹性材料变形，使轮胎101内部与轮辋10201之间形成一个密闭空间，充满了空气，使电动万向轮有减震作用。
将所述轮胎101从轮辋10201上拆卸的方法，按上述操作步骤进行反向操作。
优选地，所述制动盘104的数量有2个，对称分布在所述电动万向轮100的两侧。
综上所述，本发明提供的上述实施例仅示例性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在末脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所覆盖。
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