CN112585842A - 适于在地表面上滚动的滚动设备 - Google Patents

Abstract

一种适于在地表面上滚动的滚动设备，该滚动设备包括至少一个机动轮(1)，该至少一个机动轮包括圆形定子(2)和圆形转子(3)。定子(2)包括圆形槽和位于圆形槽中的多个电磁线圈(16)，使得至少两个电磁线圈(16)彼此面对地布置。圆形转子(3)包括圆形带(45)以及与地面接触的接触表面，该圆形带具有侧壁和连接侧壁的自由端边缘，所述圆形带包括布置在其侧壁上的磁性元件。圆形转子(3)和圆形定子(2)借助于设置在圆形定子(2)上的组装装置(17)进行组装。

Description

适于在地表面上滚动的滚动设备

技术领域

本发明涉及包括机动轮的机动设备领域。本发明还涉及任何滚动设备，更具体地涉及配备有机动轮的轮椅。

更广泛地，本发明涉及适于在地表面上滚动的任何类型的滚动设备，例如自行车、摩托车、轻便摩托车、踏板车、三轮车、赛格威、汽车、飞机、机器人等。

背景技术

机动轮设计早已为人所知。机动轮通过通常与其相距一定距离的马达移动。该机动轮具有圆形形状并且被安装在毂上。

机动轮后来得到了发展。最初位于轮的外部的马达已经被整合到轮中。

机动轮可以被组装到不同的支撑件上以使该支撑件可移动。因此，已经出现了能够适用于不同支撑件(例如自行车或轮椅)的机动轮。

目前的机动轮包括电动马达。该马达包括设有一系列线圈的定子和相对于定子可移动的转子。转子在由定子的线圈引起的磁场的作用下旋转。该运动使得轮能够旋转。

机动轮可以支撑和转移很重的载荷。因此，机动轮必须产生很大的低速扭矩。

尽管某些机动轮会产生很大的扭矩，但缺点是这些轮仍然消耗大量能量。因此，这些机动轮的效率特别低并且电池寿命受到很大影响。

另一缺点在于轮的尺寸。旨在产生很大扭矩的机动轮很厚，使得发动机能够***机动轮的中央空间中。这些惊人的尺寸使这些机动轮无法应用于例如自行车或轮椅等大功率应用中。

机动轮的另一缺点是这些机动轮配备有减速器，由于这些减速器包括的部件的数量很多，因此这大大增加了机动轮的质量和机动轮的生产成本，并降低了机动轮的可靠性，此外还增加了使用中的噪音。

这些机动轮的另一缺点在于所使用的磁性元件。这些磁性元件通常是用稀土基制成的永磁体。这些稀土磁体具有一些缺点。稀土的提取和利用对环境有不利影响。另外，稀土永磁体的使用是有问题的，因为稀土永磁体在没有电流的情况下会产生磁力，这是由于这些磁体的残余感应可以达到1.5特斯拉。在需要手动旋转轮的情况下，这是不希望的。因此，转子实际上***地趋于回到磁平衡的位置。尽管使用了稀土磁体，但是可以减小该磁性返回力，不过这需要磁性元件的复杂布置，这显著增加了机动轮的复杂性，使机动轮更加难以制造并增加了机动轮的成本。

机动轮的另一缺点在于以下事实：这些机动轮的高度是固定的。实际上，例如将轮固定到例如轮椅的支撑件上基本上是在位于所述机动轮的中央的区域附近完成的。将机动轮静态固定在其支撑件可能是不舒服的。

发明内容

本发明的目的是克服滚动设备的上述缺点中的至少一个。为此，提出了一种适于在地表面上滚动的滚动设备，滚动设备包括至少一个机动轮和用于控制所述至少一个机动轮(1)的壳体(51)，所述至少一个机动轮包括：

-圆形定子，该圆形定子包括主体，该主体限定出圆形槽并且包括位于圆形槽中的多个电磁线圈，使得至少两个电磁线圈彼此面对地布置，以及

-圆形转子，该圆形转子在内周界上包括圆形带，该圆形带具有侧壁和连接侧壁(34)的自由端部边缘，该圆形转子包括与地面接触的接触表面，所述接触表面在外周界上延伸，并且所述圆形带包括布置在所述圆形带的侧壁上的磁性元件，圆形转子和圆形定子借助于设置在圆形定子上的组装装置进行组装，圆形转子的圆形带被布置在圆形定子的圆形槽中，使得所述圆形带的磁性元件位于圆形定子的电磁线圈之间。

可以单独或组合地提供各种附加特征：

-圆形定子的主体包括两个定子半部，这两个定子半部彼此固定，使得圆形槽是连续的；

-每个定子半部包括能够将定子半部彼此固定的固定垫，这些固定垫位于所述定子半部的内周界上；

-组装装置被布置在圆形定子的内周界上，该组装装置在下文中被称为旋转支撑件；

-旋转支撑件被布置在固定垫上；

-旋转支撑件包括；

-轴，

-安装在轴上的两个球轴承，以及

-安装在球轴承上的滚子；

-滚子包括旨在接纳圆形转子的圆形带的凹槽，并且该凹槽在横截面中至少部分地与自由端部边缘对应；

-圆形转子的磁性元件包括铁硅合金或铁磁合金、或不含稀土的永磁体；

-圆形带(45)的侧壁(34)包括接纳所述磁性元件(28)的多个开口(35)；

-滚动设备包括调节装置，该调节装置能够改变旋转支撑件的轴的倾斜度，以调节圆形转子与圆形定子分开的距离；

-能够改变旋转支撑件的轴的倾斜度的调节装置是两个偏心轴承，该偏心轴承形成轴与固定垫之间的接合部，每个偏心轴承被安装在轴的两侧；

-该设备包括用于调节用于固定所述至少一个机动轮的点的位置的调节设备，所述调节装置包括用于固定至连接轴的装置；

-用于调节机动轮的位置的调节设备包括：

-固定到圆形定子上的大致平行的导向杆，

-电动马达，

-与电动马达联接的蜗杆螺钉，

-包括用于固定到连接轴的装置的固定滑动件，所述固定滑动件与蜗杆螺钉和导向杆机械地联接，使得蜗杆螺钉的旋转能够使固定滑动件沿着导向杆移位；

-滚动设备包括：

-微控制器，

-连接到微控制器的电源卡，

-连接到电源卡的电池，

-能够为电池充电的电池充电器，

并且计算机程序在微控制器中实现，所述微控制器能够连续地向圆形定子的电磁线圈供电以使圆形转子能够旋转。

优选地，电源卡可以是电源转换器。

特别地，提出了一种滚动设备(例如轮椅)，该滚动设备包括两个机动轮和用于控制机动轮的壳体。

可以单独或组合地提供各种附加特征：

控制壳体包括连接到微控制器的倾斜度传感器，该倾斜度传感器能够测量滚动设备的平稳度并且能够将测量值提供给微控制器提供，使得所述微控制器通过致动用于调节机动轮的高度的设备的电动马达来改变固定机动轮的点的位置。

更广泛地，本发明针对适于在地表面上滚动的任何类型的滚动设备，例如旨在运输一个或多个人、动物或财产或器械以在地面上进行服务。

在本发明的范围内，地面被定义为设备旨在在其上滚动的滚动表面。例如，地面可以是道路或街道、小路或小径、人行道或没有被覆盖物覆盖的自然地形。

本发明尤其针对机动车辆，例如自行车、踏板车、赛格威、小型汽车、轻便摩托车、摩托车、机器人。当然，本发明不限于作为说明给出的这些示例，而是更广泛地针对任何类型的车辆，该车辆可以被机动化并且旨在通过在地表面上滚动而被移位。

本发明在航空领域有良好的应用，特别是针对飞机着陆带，或更广泛地针对适于特别地通过螺旋桨在地面上移位的任何类型的车辆，这些车辆不能向后移动，但能被向后拉。

附图说明

本发明的其他特征和优点将在下文参照附图的描述中显现，这些附图作为非限制性示例给出，在附图中：

-图1是根据本发明的机动轮的透视图；

-图2是机动轮的定子的透视图；

-图3是机动轮的旋转支撑件的透视图；

-图4是图3的旋转支撑件的分解透视图；

-图5是图3和图4的旋转支撑件的近距离透视图，该旋转支撑件被安装在机动轮中；

-图6是根据本发明的定子的分解透视图；

-图7是根据本发明的定子的透视图；

-图8是根据本发明的机动轮的另一透视图；

-图9是机动轮的沿图1的平面IX-IX的横截面图；

-图10是根据本发明的转子的分解透视图；

-图11是图10的转子的透视图；

-图12是包括前述视图的机动轮的轮椅的透视图；

-图13是前述视图的机动轮的透视图，该机动轮配备有电池和额外的电子元件；

-图14示出了偏心轴承的实施例的示例；

-图15作为透视图示出了通过偏心轴承的作用使转子与定子接触；

-图16作为透视图并以横截面示出了根据特定实施例的转子的一部分；

-图17a和图17b作为透视图示出了根据特定实施例分开和组装的转子和定子。

具体实施方式

在图1中，示出了机动轮1。机动轮1包括圆形定子2和圆形转子3。圆形定子2包括主体4。主体4通过将两个定子半部5组装在一起而制成。由于多个固定装置，定子半部彼此形成为一体。每个定子半部5包括固定垫7。固定垫7位于定子半部5的内周界8上并且这些固定垫设有固定孔口9。在固定垫7的内侧上，固定垫包括环形容置部10，该环形容置部与固定孔口9大致同心地固定。固定装置以圆柱形杆6的形式呈现。圆柱形杆6被布置在定子半部5之间，更具体地被布置在彼此面对的固定垫7之间。固定杆的端部被容置在固定垫7的环形容置部中。

圆柱形杆6包括带螺纹的内孔口11。在螺纹杆的每一侧上，螺钉12通过固定孔口9***圆柱形杆6的内孔口11内。因此，定子半部5彼此形成为一体。

有利地，圆柱形杆6的直径大于固定孔口9的直径。这使得螺纹杆能够实现附加功能，进一步使两个定子半部5成为一体。该附加功能包括使定子半部5彼此保持一定距离。两个定子半部5从不直接接触。

因此，主体4限定出圆形槽13。圆形槽13在圆形定子2的整个周界上连续。换句话说，圆形槽13限定出360°圆形路径而没有任何障碍。特别是由于使用两个定子半部5来获得定子2的主体4，因此这成为可能。

每个定子半部5包括多个齿14。齿14被布置在定子半部5的内部面15上并从该内部面上突出。齿14具有立方体形状或呈直角的平行六面体形状。齿14可具有不同形状。因此，定子包括分布在主体4的周界上的多对齿14。每对包括彼此面对布置的两个齿14。换句话说，在每对中，定子半部5的齿14面对另一定子半部5的另一齿14。

圆形定子2包括电磁线圈16。线圈16被安装在齿14上。因此，定子包括与齿14一样多的线圈16。就像齿14一样，定子半部5的线圈16与另一定子半部5的线圈16相对定位。

在附图所示的实施例中，圆形定子包括36对电磁线圈，即72个电磁线圈。

根据实施例变型，电磁线圈16未分布在定子半部5的整个圆周上(未示出)，而是仅分布在定子2的圆周的一个或多个部分上，以形成一个或多个盘绕段。

例如，线圈分布在定子半部的圆周的一半或仅四分之一上，以形成所谓的“拱形”分布。有利地，线圈的这种分布使得可以减轻结构的重量。

根据特定实施例，线圈可以分布以形成被称为活动拱的活动段和被称为非活动拱的未使用段的交替。

根据图2所示的实施例，七对线圈16通过形成一单个段而被连续地安装在两个定子半部5上，使得每对线圈彼此面对。

根据图7所示的实施例，两个定子半部彼此镜像地组装在一起，使得定子半部5的每个齿14与另一定子半部5的齿14面对面。

根据图2、图6和图7所示的实施例，两个定子半部5具有相同数量的齿。根据另一特定实施例，两个定子半部5具有不同数量的齿，使得这两个定子半部不会形成两个镜像的孪生定子半部。这种由此产生的两个定子半部和转子的实施例使得可以减小在两个定子半部的作用下承受转子的轴向吸引力，并且还可以减小电磁源的潜在振动。

根据另一特定实施例，两个定子半部5彼此偏离地安装，使得由定子半部中的每个定子半部施加的扭矩相反。

根据替代实施例(未示出)，两个定子半部彼此镜像地组装，但线圈16可以彼此偏离地安装，使得定子半部的线圈中的每个线圈不与固定在另一定子半部上的线圈面对面。该实施例使得可以减小由于气隙的磁导率的变化而施加在转子上的齿轮传动扭矩。更具体地，该方法使得可以抵抗转子的任意面上的齿轮传动扭矩，从而减小总齿轮传动扭矩。

定子包括在图3至图5中示出的组装装置(在下文中被称为旋转支撑件17)。旋转支撑件17被施加并安装在固定垫7上。为此，每个固定垫7包括支撑孔口18，该支撑孔口旨在接纳旋转支撑件17的端部19。固定垫7包括围绕支撑孔口18形成的多个调节孔口20。每个旋转支撑件包括可在图4中看到的多个元件，即：

-支撑件的轴21，

-安装在支撑件的轴21上的两个球轴承22，

-安装在球轴承22上的滚子23，

-两个偏心轴承24，这两个偏心轴承形成支撑件的轴21与固定垫7之间的接合部。

球轴承的内圈25被安装在支撑件的轴21上，而外圈26被安装在滚子23上。因此，滚子23可以相对于支撑件的轴21旋转。滚子23包括大致U形的引导凹槽27。旋转支撑件被施加并安装在彼此相对定位的两个固定垫7上，如图5所示。

图14中示出了偏心轴承24的实施例的示例。轴承“偏心”的意思是轴承具有偏离中心的容置部240或相对于轴承的旋转轴线A24偏心，该容置部旨在接纳支撑轴21的端部。因此，所述偏心容置部240的、穿过容置部的对称轴线A240的中心不与轴承24的、穿过轴承的旋转轴线A24的中心重合。可以确定，根据例如用附图标记“e”表示的偏心距值，滚子23的旋转轴线相对于轴承24的旋转轴线是偏心的。例如，偏心距的实际值为5/10mm，其可以是准确值(débattement)+/-1mm。

支撑件的轴21的端部各自***固定垫7的支撑孔口18中。然后将偏心轴承24施加在固定垫7的外侧上并且将偏心轴承24***支撑孔口18中。因此，支撑件的轴21***偏心轴承24中，该偏心轴承本身由于多个螺钉而被固定到固定垫7，该多个螺钉通过偏心轴承24***固定垫7的调节孔口20中。滚子23相对于偏心轴承24自由旋转。在附图所示的实施例中，机动轮1包括彼此大致呈120°布置的三个旋转支撑件17。

如上文所述，机动轮1包括圆形转子3。圆形转子3包括：

-在外边缘30上延伸的轮缘29，和

-在内边缘31上延伸的圆形带45。

圆形转子3进一步包括用作与地表面(在附图中未示出)接触的接触表面的轮胎32。例如，如图9、图17a和图17b所示的这种轮胎32旨在在道路、小路、小径或轮胎可在其上滚动的任何类型的起伏地形或地表上滚动。

根据实施例变型(未示出)，轮胎32可被一组滚子代替，这组滚子分布在转子3的外周界上，更具体地分布在与地面接触的接触表面上以在地表面上滚动。例如，滚子是不带轮胎的全方向轮，通常被称为“全向轮”或“全方向轮”。

因此，转子3直接承载轮缘29和轮缘上的轮胎32，或者适于在地表面上滚动的轮胎的任何其他替代物，使得机动轮可以被认为是“轮式马达”，即其中转子用作轮的马达。

因此，可以通过用至少一个根据本发明的机动轮或“轮式马达”简单地代替所有或一些当前轮而使滚动车辆机动化。

圆形带45例如通过焊接或粘接固定到轮缘29上。圆形带45包括自由端部边缘33和侧壁34。自由端部边缘33至少部分地与滚子23的凹槽27基本对应。圆形带45是一种薄的环形板。圆形带45的侧壁34包括旨在接纳磁性元件的多个开口35。

转子3和定子组装在一起，使得转子3的带被布置在槽13中。因此，转子3的磁性元件位于定子的电磁线圈16之间。在附图所示的实施例中，转子3包括24个电磁元件28。圆形带45的自由端部边缘33容置在凹槽27中，使得定子支承在三个旋转支撑件17上。因此，凹槽27使得可以引导圆形带45旋转，从而引导圆形转子3旋转。

凹槽27至少部分地与凹槽27基本对应的事实使得可以防止自由端部边缘33不会在凹槽27中移位。因此，轮被更好地引导，此外，这使得可以避免转子脱轨。

通过将固定垫7定位在定子半部的内周界8上，可以清除定子半部5之间的相当大的空间，以便一方面使得能够将转子尽可能紧凑地组装在所述定子内，另一方面有助于减小气隙。

通过将旋转支撑件17定位在内周界上，并且更具体地定位在固定垫7上，转子和定子的组装更加紧凑，从而具有更好的机械强度。

当圆形转子3旋转时，支承在旋转支撑件17上的圆形带45可以毫无困难地旋转。

电磁线圈16沿着车轮轴线X定向。这意味着穿过线圈16的中心的轴基本上沿着轴线X定向。与不同的定向相反，这使得可以减小轮的厚度。

有利地，转子3的磁性元件28包括极性块，例如铁硅合金。

优选地，极性块包括铁磁合金。

在转子3不包含电磁源的情况下，极性块在转子3中的***特别有利于使转子电磁无源。实际上，仅布置在定子半部5上的电磁线圈16由电流源供电。

优选地，极性块被布置在转子3的内壁内，如图16所示。圆形带45将导向卡环33连接到轮缘29。例如，圆形带45包括锚定装置35，例如旨在固定诸如极性块28的磁性元件的槽或凹口。有利地，这些锚定装置以规则的间隔分布在圆形带的整个或部分圆周上，以便等距地锚定或固定极性块。

具有圆形带的转子3的侧壁由诸如玻璃纤维的非导电材料构成。

在图16的示例中，转子3的包括极性块28的两个侧壁至少部分地被覆盖物覆盖，该覆盖物包括具有适于增强或硬化转子3的机械性能的材料。例如，该材料是碳纤维，该碳纤维中可能添加了环氧类树脂。例如，该材料被设置在圆形带45的周界区域中，例如图16中的附图标记3A和3B所示。

因此，磁性元件28没有稀土，这不会妨碍转子3相对于定子2的手动移位。

必须注意的是，在变型中，仍然可以使用不含稀土的永磁体，但是这种选择并不构成优选的实施例，因为这种选择涉及到手工使用的残余破坏。

气隙是转子3与定子分开的距离。该距离的调节是通过使用偏心轴承24来实现的。通过使偏心轴承24向上或向下移位，支撑件的轴21被倾斜，由于滚子23的凹槽27对自由端部边缘33的作用，这使得可以改变圆形带45的轨迹。因此可以调节气隙，以提高机动轮1的性能，特别是在停止时提高机动轮的扭矩，从而转移很大载荷，尽管机动轮的厚度沿轴线X较小。

图15以透视图示出了转子3的自由端部33(即，滚动卡环)相对于旋转支撑件17的滚子23的凹槽27在两个定子半部5之间的定位。当偏心轴承24被接合在定子半部5的开口18中时，可以通过旋转来调节偏心轴承24的位置。为此，在轴承24的外表面上设有槽242，以使偏心轴承旋转。

因此，由于设置在偏心轴承24中的每个偏心轴承上的偏心容置部240，两个轴承24在每个定子半部5上的同步旋转使得可以使导向滚子23更加靠近或远离转子3的滚动卡环33而移动。通过轴承24的旋转来调节连接两个轴承24的支撑件21的位置。

在诸如图15a示出的“疏远”位置中，转子3与定子2不接触。偏心轴承24处于所谓的疏远位置。例如，该位置是通过槽242的倾斜定向来实现的。

在诸如图15b示出的“接触”位置中，转子3与定子2接触。该位置是通过使偏心轴承24围绕其旋转轴线A24(例如在图14中限定的)旋转而获得的。例如，该所谓的“接触”位置是通过槽242的水平定向来实现的。由于容置部240的偏心，轴承24的旋转具有使轴21移位的作用，使得导向卡环的自由端部33与滚子23的槽发生接触。

因此，偏心轴承24的旋转使得可以径向和轴向地调节转子3的操作间隙。

图17a示出了并排示出的转子3和定子5。如上所述，转子3包括圆形带45和极性块28，该极性块通过锚定在开口35中而以规则的间隔分布在圆形带45上。为了表示清楚起见，极性块28看起来是自由的，即未被覆盖在带45的两侧上。

定子2具有限定在齿之间的槽，线圈16围绕该齿卷绕。在该实施例中，线圈16围绕齿卷绕，使得线圈不超过齿的朝向槽的中心延伸的极限部分。因此，形成了连续槽，该连续槽的宽度等于两个彼此面对的齿的顶部分开的距离。

图17b示出了图17a的转子3和定子2的组装，更具体地在转子3的导向卡环33与定子2的轴承23接触的情况下转子3和定子2的组装。

因此，机动轮包括中央区域，该中央区域可用于容置机动轮1的各种操作元件和控制元件。

机动轮1包括：

-微控制器46，

-电源电子设备，例如连接到微控制器46的电源卡47，

-连接到电源卡47的电池48，以及

-连接到电源卡47的电池充电器(未示出)。

优选地，所述卡是适于向马达供电并控制电池充电器的电源转换器47。这两个功能可以在同一电路板内实现。

机动轮1进一步包括例如为48V和500W的逆变器，以产生电压和交流电。

微控制器连接到控制壳体51，使得可以根据用户表达的期望给出诸如运动方向、旋转速度的信息。控制壳体51可使用合适的电缆或以无线方式连接到微控制器，在采用无线方式连接的情况下，微控制器配备有数据传输/接收装置。

现在将描述机动轮1的操作原理。

根据用户表达的期望，微控制器管理电磁线圈16的供电。

由于来自电池的电流，通过向电磁线圈16供电而使机动轮1移动。微控制器交替地向电磁线圈16(成对)供电。这种交替引起磁场的旋转，并因此导致转子3的运动，从而使机动轮1前进。

在下文将描述机动轮的应用的示例。作为示例，两个机动轮被安装在轮椅的连接轴上。下表总结了根据用户表达的对连接到机动轮的控制壳体51的需求而对机动轮进行的操作：

通常，控制壳体包括人机界面，该人机界面旨在将控制信号发送到机动轮，以使用户能够控制其上安装有机动轮1的滚动设备。作为示意性示例，控制壳体51包括转向轮和/或操纵杆。控制壳体可以连接到一个或多个传感器(例如陀螺仪、加速度计)，目的是提供有关滚动设备在其中移位的环境的信息。

有利地，机动轮1包括用于调节轮的位置的设备37，如图1和图8所示。更具体地，设备37使得可以实时地调节机动轮1在滚动设备上的固定点或锚定点的位置，以便根据地面的构造(例如，滚动表面的倾斜度或坡度)保持对滚动设备的地面的最佳保持。因此，滚动设备的稳定性是通过在每个时刻、特别是当该设备在地表面上滚动时改进对地面的保持来保证的。

调节设备37包括轨道38，该轨道设有固定在定子上的两个导向杆39。导向杆39沿着定子的直径定向并且被定位在该直径的两侧上。导向杆39大致平行。该设备包括机械地联接到蜗杆螺钉41的电动马达40。蜗杆螺钉41被布置在导向杆39之间。该设备进一步包括固定滑动件42。固定滑动件42包括与连接轴联接的机械联接接口。

连接轴的使用有利地使得可以清除轮内的空间，以在其中安装电池和一个或多个电路板，例如用于非接触式充电的感应电池充电器，如图13所示。

此外，滑动件42包括旨在接纳导向杆39的导向孔口43和旨在接纳带螺纹的蜗杆螺钉41的螺纹孔口44。当蜗杆螺钉41旋转时，滑动件沿着导向杆移位。合适的蜗杆螺钉41例如是球头螺钉。

有利地，壳体51包括连接到微控制器的倾斜传感器。倾斜传感器使得可以确定轮椅50的平稳度(assiette)，从而向微控制器提供必要的信息(例如轮椅的平稳度或倾斜度的测量值)，使得这可以作用于固定滑动件42沿着蜗杆螺钉41在机动轮1中的位置，以确保在任何情况下坐在轮椅上的用户总是处于水平位置。例如，当轮椅被接合在倾斜坡道上时，微控制器触发电动马达40，以升高固定滑动件并将轮椅的座位保持在水平位置。

机动轮有利地配备有障碍物探测器、距离探测器和GPS芯片。连接到微控制器的这些元件使得机动轮能够在封闭的地方(例如公寓)自主地连接电池充电站。

上文描述的机动轮具有多个优点，即：

-特别是由于圆形带45布置在圆形槽中，因此该机动轮在不消耗大量能量的情况下产生很大的低速扭矩，

-该机动轮的厚度小，适用于在轮椅或自行车上使用，

-该机动轮不需要使用减速器，这大大降低了机动轮的质量、生产成本并提高了机动轮的可靠性，同时降低了使用中的噪音，

-不使用稀土永磁体，这使得可以使轮毫无困难地手动旋转，这绝对适用于例如轮椅或自行车。

已经在轮椅的范围内详细描述了本发明，但是当然，本发明不限于该应用。更广泛地，本发明的目的在于一种旨在在地表面上滚动并且包括至少一个如上所述的机动轮的设备。

特别地，滚动设备可以是任何类型的机动车辆，例如自行车或电动自行车、电动踏板车、赛格威，小型电动汽车、轻便摩托车或电动摩托车、机器人。给出该列表是出于说明目的，在任何情况下都不得以限制性方式解释该列表。

Claims (19)

1.适于在地表面上滚动的滚动设备，所述设备包括至少一个机动轮(1)和用于控制所述至少一个机动轮(1)的壳体(51)，所述至少一个机动轮包括：

-圆形定子(2)，所述圆形定子包括主体(4)，所述主体限定出圆形槽(13)并且包括位于所述圆形槽(13)中的多个电磁线圈(16)，使得至少两个电磁线圈(16)彼此面对地布置，以及

-圆形转子(3)，所述圆形转子在内周界(8)上包括圆形带(45)，所述圆形带具有侧壁(34)和连接所述侧壁(34)的自由端部边缘(33)，所述圆形转子(3)包括与地面接触的接触表面，所述接触表面在外周界上延伸，并且所述圆形带(45)包括布置在所述圆形带的侧壁(34)上的磁性元件(28)，

-所述圆形转子(3)和所述圆形定子(2)借助于设置在所述圆形定子(2)上的组装装置(17)进行组装，所述圆形转子(3)的圆形带(45)被布置在所述圆形定子(2)的圆形槽(13)中，使得所述圆形带(45)的磁性元件(28)位于所述圆形定子(2)的电磁线圈(16)之间。

2.根据权利要求1所述的滚动设备，其特征在于，所述圆形定子(2)的主体(4)包括两个定子半部(5)，所述两个定子半部彼此固定，使得所述圆形槽(13)是连续的。

3.根据权利要求2所述的滚动设备，其特征在于，每个定子半部(5)包括能够将所述定子半部(5)彼此固定的固定垫(7)，这些固定垫(7)位于所述定子半部(5)的内周界(8)上。

4.根据权利要求3所述的滚动设备，其特征在于，被称为旋转支撑件(17)的所述组装装置(17)被布置在所述圆形定子(2)的内周界(8)上。

5.根据权利要求4所述的滚动设备，其特征在于，所述旋转支撑件(17)被布置在所述固定垫(7)上。

6.根据权利要求4或5所述的滚动设备，其特征在于，所述旋转支撑件(17)包括：

-轴(21)，

-安装在所述轴(21)上的两个球轴承(22)，以及

-安装在所述球轴承(22)上的滚子(23)。

7.根据权利要求6所述的滚动设备，其特征在于，所述滚子(23)包括旨在接纳所述圆形转子(3)的圆形带(13)的凹槽(27)，并且所述凹槽(27)在横截面中至少部分地与所述自由端部边缘(33)对应。

8.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述圆形转子(3)的磁性元件(28)包括铁硅合金或铁磁合金。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述圆形转子(3)的磁性元件(28)包括不含稀土的永磁体。

10.根据权利要求8所述的滚动设备，其特征在于，所述圆形带(45)的侧壁(34)包括接纳所述磁性元件(28)的一个或多个开口(35)。

11.权利要求6至10中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述滚动设备包括调节装置(24)，所述调节装置能够改变所述旋转支撑件(17)的轴(21)的倾斜度，以调节所述圆形转子(3)与所述圆形定子(2)分开的距离。

12.根据前一项权利要求所述的滚动设备，其特征在于，能够改变所述旋转支撑件(17)的轴(21)的倾斜度的调节装置(24)是两个偏心轴承(24)，所述偏心轴承形成所述轴(21)与所述固定垫(7)之间的接合部，每个偏心轴承(24)被安装在所述轴(21)的两侧上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述滚动设备包括用于调节用于将所述至少一个机动轮(1)固定到所述滚动设备的点(42)的位置的调节设备(37)，所述调节设备(37)包括用于固定到连接轴的装置。

14.根据前一项权利要求所述的滚动设备，其特征在于，用于调节所述至少一个机动轮(1)的固定点(42)的位置的所述调节设备(37)包括：

-固定到所述圆形定子(2)上的大致平行的导向杆(39)，

-电动马达(40)，

-与所述电动马达(40)联接的蜗杆螺钉(41)，

-固定滑动件(42)，所述固定滑动件包括用于固定到所述连接轴的装置，所述固定滑动件(42)与所述蜗杆螺钉(41)和所述导向杆(39)机械地联接，使得所述蜗杆螺钉(41)的旋转使所述固定滑动件(42)能够沿着所述导向杆(39)移位。

15.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述滚动设备包括：

-微控制器(46)，

-连接到所述微控制器(46)的电源卡(47)，

-连接到所述电源卡(47)的电池(48)，以及

-能够为所述电池(48)充电的电池充电器，

计算机程序在所述微控制器(46)中实现，所述微控制器(46)能够连续地向所述圆形定子(2)的电磁线圈(16)供电以使所述圆形转子(3)能够旋转。

16.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述转子(3)进一步包括轮胎(32)或分布在所述转子(3)的外周界上的一组滚子，所述轮胎或所述一组滚子用作与地面接触的接触表面。

17.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述控制壳体(51)包括连接到所述微控制器的倾斜度传感器，所述倾斜度传感器能够测量所述滚动设备(50)的平稳度并且能够将该测量值提供给所述微控制器(46)，使得所述微控制器(46)通过致动用于调节所述至少一个机动轮(1)的固定点的位置的调节设备(37)的电动马达(40)来改变所述至少一个机动轮(1)的固定点的位置。

18.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述转子(3)包括在外边缘(30)上延伸的轮缘(29)，并且所述圆形带(45)将所述自由端部边缘(33)连接到所述轮缘(29)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的滚动设备，其特征在于，所述带(45)的壁至少在所述带的端部(3A，3B)的水平处通过包括环氧类树脂的碳纤维覆盖物增强。

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