一體化全向輪的制作方法
【專利摘要】一種一體化全向輪，該全向輪包括全向輪、變速器和無刷EC盤式電機，無刷EC盤式電機及其變速器安放在全向輪內部，無刷EC盤式電機連接變速器，變速器的輸出端的齒輪作為太陽齒輪與全向輪內部行星齒輪嚙合，帶動全向輪運動，其在全向輪內部固定了無刷EC盤式電機，提高了無刷EC盤式電機的工作效率。
【專利說明】
-體化全向輪
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種全向輪及其控制方法，特別是一種電機與全向輪一體化的全 向移動裝置。
【背景技術】
[0002] 目前全向輪普遍應用在AGV小車平臺上。全向輪是一種可W用于搭建全方位移動 平臺的輪子。它的特點是在輪穀周圍分布有與輪穀成一定角度的滾輪，輪穀作為主動輪，滾 輪作為從動輪，主動輪由電機驅動，滾輪自由滾動。通過控制輪子間的速度組合，即可實現 設備在不轉向的情況下直接向任意方向的運動。運種全向輪的移動平臺相比普通輪系平 臺，具有更高的運動靈活性，能適應在更狹小的空間中運動。現有的全向輪都是通過皮帶傳 動的，驅動電機是與全向輪分開的，運種傳動方式的全向輪精度低、體積較大、運動不夠穩 定，且全向輪滾輪轉動不夠順楊，滿足不了應用于當前AGV小車平臺的要求。
【發明內容】
[0003] 實用新型目的：
[0004] 本實用新型提供一種一體化全向輪及其控制方法，其目的是解決W往所存在的問 題。
[0005] 技術方案：
[0006] -種一體化全向輪，其特征在于：該全向輪包括全向輪、變速器和無刷EC盤式電 機，無刷EC盤式電機及其變速器安放在全向輪內部，無刷EC盤式電機連接變速器，變速器的 輸出端的齒輪作為太陽齒輪與全向輪內部行星齒輪曬合，帶動全向輪運動。
[0007] 所述無刷EC盤式電機變速器輸出軸與霍爾傳感器同軸相連，霍爾傳感器連接至控 制器。
[000引全向輪分為內輪穀和外輪穀，內輪穀和外輪穀的直徑相同且中屯、點重合，在內輪 穀和外輪穀上均設置有滾輪，內輪穀上的滾輪和外輪穀上的滾輪之間相互交錯設置，即：內 輪穀上的滾輪的位置對應外輪穀上相鄰的兩個滾輪之間。
[0009] 相互交錯的滾輪之間形成30°夾角，即：滾輪的中屯、至輪穀中屯、之間形成連線，相 互交錯的滾輪的連線之間的夾角為30°。
[0010] 無刷EC盤式電機及其變速器固定在所述軸承套內部，所述軸承套W及內部固定無 刷EC盤式電機均為靜止端并作為驅動裝置，軸承套與全向輪內壁之間設置有軸承，使用時 通過無刷EC盤式電機轉動帶動全向輪在軸承的作用下轉動。
[0011] 內輪穀和外輪穀之間相隔5毫米。
[0012] 利用上述的一體化全向輪所實施的控制方法，其特征在于:該方法步驟如下：龜： 系統上電，給定一組觸發脈沖信號，使電機轉動;鑛：當電機轉動時，帶動霍爾傳感器運動， 霍爾傳感器檢測到無刷EC盤式電機輸出的脈沖信號，通過控制器對信號的處理，檢測到電 機的轉速和轉子的位置;雪：檢測到的電機轉速與給定值經過PI調節，得到給定的直流側電 壓，經過處理得到電路所需的PWM波;墨：利用PWM控制方式，通過調節占空比，驅動電機按給 定方式運行。
[0013] 所述控制器中的控制模塊包括數據處理單元、無刷EC盤式電機電源控制單元和功 率模塊，所述數據處理單元接收霍爾傳感器檢測的脈沖信號，經過數據處理，輸出控制信號 給所述的電機電源控制單元，無刷EC盤式電機電源控制單元根據控制信號輸出相應的電壓 給無刷EC盤式電機，實現對無刷EC盤式電機的控制。
[0014] 優點及效果：
[0015] 本實用新型是一種一體化全向輪及其控制方法，所述無刷EC盤式電機是一種具有 良好的轉矩特性，高功率、非常寬的可調速范圍W及非常長的使用壽命;所述無刷EC盤式電 機自帶霍爾傳感器，且無刷EC盤式電機變速器輸出軸與霍爾傳感器同軸相連，能準確有效 的檢測出無刷EC盤式電機速度;所述變速器是改變無刷EC盤式電機的轉速和轉矩的機構， 通過改變輸出軸和輸入軸的傳動比，改變全向輪的運動速度。
[0016] 所述無刷EC盤式電機及其變速器固定在軸承套內部，軸承固定在軸承套外表面， 組成一個固定的驅動裝置。所述軸承套W及所說內部固定電機都為靜止端;所述軸承套外 表面固定軸承，并固定于外輪穀內側，通過電機轉動帶動外輪穀轉動，同時內輪穀帶動軸承 轉動。
[0017] 所述變速器輸出端是全向輪的一種傳動機構，所述全向輪外輪穀內部行星齒輪與 變速器輸出端齒輪完全曬合，使全向輪運動過程中受力平衡，運動平穩。
[001引本實用型的有益效果是：在全向輪內部固定了無刷EC盤式電機，提高了無刷EC盤 式電機的工作效率;全向輪內部與電機輸出端通過行星齒輪曬合，帶動整個全向輪運動，提 高了全向輪的穩定性和受力平衡;提高了全向輪的全向性能、工作精度和耐用性。霍爾傳感 器通過檢測無刷EC盤式電機的運動狀態，傳送出相應的信號，實現對無刷EC盤式電機的精 確控制，使一體化全向輪電機準確、穩定的運轉。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型一體化全向輪主視圖；
[0020] 圖2是本實用新型一體化全向輪剖視圖；
[0021 ]圖3是本實用新型一體化全向輪側視圖；
[0022] 圖4是本實用新型一體化全向輪立體圖；
[0023] 圖5是本實用新型一體化全向輪另一個角度的立體圖；
[0024] 圖6是本實用新型一體化全向輪側面剖視圖；
[0025] 圖7是本實用新型電機變速器機構示意圖；
[0026] 圖8是本實用新型無刷EC盤式電機結構示意圖；
[0027] 圖9是本實用新型總驅動裝置結構示意圖；
[002引圖10是本實用新型總驅動裝置剖視圖；
[0029] 圖11是本實用新型軸承示意圖；
[0030] 圖12是本實用新型一體化全向輪滾輪側視圖；
[0031] 圖13圖9是本實用新型行星齒輪結構示意圖；
[0032] 圖14是本實用新型一體化全向輪的控制系統結構框圖。
[0033] 圖中：1、全向輪，2、變速器，3、無刷EC盤式電機，4、滾輪，5、滾軸，6、螺釘，7、軸承， 8、軸承套，9、行星齒輪，10、變速器輸出端齒輪，11、內輪穀，12、外輪穀，21、行星齒輪組，22、 變速器內部軸承，23、變速器輸出軸，24、保護套，31、電機輸出軸，32、霍爾傳感器41、滾輪軸 承，X、內、外輪穀并行錯開角度30°，Y、內、外輪穀間距5毫米。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明：
[0035] 如圖所示，本實用新型提出了一種一體化全向輪，該全向輪包括全向輪1、變速器2 和無刷EC盤式電機3,無刷EC盤式電機3及其變速器2安放在全向輪1內部，無刷EC盤式電機3 連接變速器2,變速器2的輸出端的齒輪作為太陽齒輪與全向輪內部行星齒輪9曬合，通過變 速器輸出端與全向輪內部行星齒輪9曬合，帶動全向輪1運動，從而實現電機帶動全向輪運 行。
[0036] 所述無刷EC盤式電機變速器輸出軸23與霍爾傳感器32同軸相連，霍爾傳感器32連 接至控制器。所述無刷EC盤式電機3自帶的霍爾傳感器32檢測到的信號傳送到控制器，通過 控制器的處理，獲得全向輪1內部無刷EC盤式電機3的轉動速度，實現對無刷EC盤式電機3的 精確控制，通過調節電機的輸入信號，使一體化全向輪精確、穩定的運動。
[0037] 全向輪1分為內輪穀11和外輪穀12,內輪穀11和外輪穀12的直徑相同且中屯、點重 合，在內輪穀11和外輪穀12上均設置有滾輪4,內輪穀11上的滾輪4和外輪穀12上的滾輪4之 間相互交錯設置，即：內輪穀11上的滾輪4的位置對應外輪穀12上相鄰的兩個滾輪4之間。 [003引相互交錯的滾輪4之間形成30°夾角，即：滾輪4的中屯、至輪穀中屯、之間形成連線， 相互交錯的滾輪4的連線之間的夾角為30°。如圖3所示，所述全向輪1輪穀采用內、外輪穀交 替錯開30°并行排列組成的結構，確保全向輪滾輪4與地面接觸，提高了全向輪1的定位精 度。內輪穀11和外輪穀12之間相隔Y為5毫米，通過螺釘6直接連接，確保全向輪1的穩定性， 所述外輪穀12為主動輪穀，內輪穀11為從動輪穀。
[0039] 無刷EC盤式電機3及其變速器2固定在所述軸承套8內部，所述軸承套8W及內部固 定無刷EC盤式電機3均為靜止端并作為驅動裝置，軸承套8與全向輪1內壁之間設置有軸承 7，使用時通過無刷EC盤式電機3轉動帶動全向輪1在軸承7的作用下轉動。
[0040] 利用上述的一體化全向輪所實施的控制方法，其特征在于:該方法步驟如下:獲： 系統上電，給定一組觸發脈沖信號，使電機轉動;鑛：當電機轉動時，帶動霍爾傳感器運動， 霍爾傳感器檢測到無刷EC盤式電機輸出的脈沖信號，通過控制器對信號的處理，檢測到電 機的轉速和轉子的位置;雪：檢測到的電機轉速與給定值經過PI調節，得到給定的直流側電 壓，經過處理得到電路所需的PWM波;藻：利用PWM控制方式，通過調節占空比，驅動電機按給 定方式運行。
[0041] 所述控制器中的控制模塊包括數據處理單元、無刷EC盤式電機電源控制單元和功 率模塊，所述數據處理單元接收霍爾傳感器檢測的脈沖信號，經過數據處理，輸出控制信號 給所述的電機電源控制單元，無刷EC盤式電機電源控制單元根據控制信號輸出相應的電壓 給無刷EC盤式電機，實現對無刷EC盤式電機的控制。
[0042] 如圖5所示，所述變速器2是改變無刷EC盤式電機3轉速和轉矩的機構，通過改變輸 出軸23和電機輸入軸31的傳動比，改變全向輪I的運動速度。所述變速器輸出端齒輪10是全 向輪1的一種傳動機構。
[0043] 如圖6所示，所述無刷EC盤式電機3具有良好的轉矩特性，高功率、非常寬的可調速 范圍W及非常長的使用壽命，所述無刷EC盤式電機自帶霍爾傳感器32,且無刷EC盤式電機 變速器輸出軸23與霍爾傳感器32同軸相連，能準確有效的檢測出無刷EC盤式電機3的速度。
[0044] 如圖8所示，所述無刷EC盤式電機3及其變速器2固定在所述軸承套8內部，所述軸 承7固定在所述軸承套8外表面，使其組成一個固定的驅動裝置。所述軸承套8W及內部固定 無刷EC盤式電機3均為靜止端;所述軸承套8夕慷面固定軸承7,并固定于全向輪外輪穀12內 側，通過無刷EC盤式電機3轉動帶動外輪穀12轉動，同時內輪穀11帶動軸承7轉動。
[0045] 所述變速器輸出端10是全向輪1的一種傳動機構，如圖13所示，所述全向輪外輪穀 12內部套有行星齒輪9與變速器輸出端齒輪10完全曬合，使全向輪運動過程中受力平衡，運 動平穩。
[0046] 全向輪1內部固定了無刷EC盤式電機3,提高了無刷EC盤式電機3的工作效率;全向 輪外輪穀12內部套有行星齒輪9與所述變速器輸出端齒輪10完全曬合，提高了全向輪1的穩 定性;確保了全向輪1的定位精度，使一體化全向輪電機準確、穩定的運行。
[0047] 本實用新型目的是解決全向輪1運動過程的平穩性和準確性，提高了無刷EC盤式 電機3的效率，輪機一體化更好的保護了電機3,增加了其使用壽命;提高了全向輪1的全向 移動性、工作精度和耐用性，減小了全向輪1的體積。
[0048] 本實用新型解決了全向輪運動過程的平穩性和準確性，減小全向輪的總體積。輪 機一體化更好的保護了電機，增加了其使用壽命。提高了全向輪的全向性能耐用性。
【主權項】
1. 一種一體化全向輪，其特征在于:該全向輪包括全向輪（I)、變速器(2)和無刷EC盤式 電機(3)，無刷EC盤式電機(3)及其變速器(2)安放在全向輪（1)內部，無刷EC盤式電機(3)連 接變速器(2)，變速器(2)的輸出端的齒輪作為太陽齒輪與全向輪內部行星齒輪(9)嚙合，帶 動全向輪(1)運動。2. 根據權利要求1所述的一體化全向輪，其特征在于:所述無刷EC盤式電機變速器輸出 軸(23)與霍爾傳感器(32)同軸相連，霍爾傳感器(32)連接至控制器。3. 根據權利要求1所述的一體化全向輪，其特征在于:全向輪（1)分為內輪轂（11)和外 輪轂（12)，內輪轂（11)和外輪轂（12)的直徑相同且中心點重合，在內輪轂（11)和外輪轂 (12)上均設置有滾輪(4)，內輪轂（11)上的滾輪(4)和外輪轂（12)上的滾輪(4)之間相互交 錯設置，即：內輪轂(11)上的滾輪(4)的位置對應外輪轂(12)上相鄰的兩個滾輪(4)之間。4. 根據權利要求3所述的一體化全向輪，其特征在于:相互交錯的滾輪(4)之間形成30° 夾角，即：滾輪(4)的中心至輪轂中心之間形成連線，相互交錯的滾輪(4)的連線之間的夾角 為30°。5. 根據權利要求1所述的一體化全向輪，其特征在于:無刷EC盤式電機(3)及其變速器 (2) 固定在軸承套(8)內部，軸承套(8)以及內部固定無刷EC盤式電機(3)均為靜止端并作為 驅動裝置，軸承套(8)與全向輪（1)內壁之間設置有軸承（7)，使用時通過無刷EC盤式電機 (3) 轉動帶動全向輪(1)在軸承(7)的作用下轉動。6. 根據權利要求3所述的一體化全向輪，其特征在于：內輪轂（11)和外輪轂（12)之間相 隔5暈米。
【文檔編號】B60K7/00GK205523657SQ201620024209
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月12日
【發明人】白殿春, 楊光, 楊俊友, 孫柏青, 蘇笑瀅, 張守先, 李佳晉
【申請人】沈陽工業大學