本實用新型涉及短途載運小車，尤其涉及一種基于輪轂電機和控制器的手扶電動輕型載運小車。

背景技術(shù)：

近年來，隨著電子商務(wù)的迅速發(fā)展，快遞業(yè)也蓬勃發(fā)展起來。但物流產(chǎn)業(yè)的人力、基礎(chǔ)設(shè)施等投入都趕不上電子商務(wù)發(fā)展速度，末端運力受到一定限制，所以快遞到貨周期變長。快遞業(yè)的蓬勃發(fā)展迅速地改變了人們的生活和購物方式，成就了部分企業(yè)甚至行業(yè)的快速發(fā)展。隨著快遞業(yè)的社會需求與日俱增，快遞分揀基礎(chǔ)設(shè)施卻得不到改善和發(fā)展。貨物太重或者貨物量太大導(dǎo)致快遞員在派發(fā)過程中體力透支，從而導(dǎo)致快遞分發(fā)效率不高。尤其在網(wǎng)絡(luò)購物節(jié)、長假日等特殊情況下，快遞公司會出現(xiàn)爆倉現(xiàn)象。這不僅對快遞公司造成巨大影響，也使得快遞員身心疲憊。在倉儲以及超市等空間比較狹小的地方，現(xiàn)有動力機械由于空間的原因難以進入，傳統(tǒng)的搬運設(shè)備主要依靠人力，造成現(xiàn)有的貨物短途搬運不僅工作效率低下而且工作人員的勞動強度很高。

因此改善基礎(chǔ)配貨設(shè)施，設(shè)計輕型載運小車減輕短途搬運工作勞動強度是目前快遞、倉儲、超市、醫(yī)院和酒店等行業(yè)亟待解決的問題。輕型載運小車的出現(xiàn)，不僅可以幫助工作人員減輕工作負擔(dān)，還能提高分揀效率，保證貨物短途搬運快速和省力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種基于輪轂電機和控制器的手扶電動輕型載運小車。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

基于輪轂電機和控制器的手扶電動輕型載運小車簡稱小車。

具體地說，小車包括車架、輪轂電機、控制器、電池倉和萬向輪；

其位置和連接關(guān)系是：

在車架底部的前后分別設(shè)置有輪轂電機和萬向輪；

在車架上設(shè)置有控制器和電池倉；

輪轂電機和電池倉分別與控制器連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果：

①輸出力矩得到放大，有利于在載運較重的貨物時提供足夠的動力，在運送重物時能達到助力的效果；

②輪轂電機極大簡化了外部傳動結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加簡單，采用的無刷電機功率大，相比于有刷電機，不會產(chǎn)生電刷燒蝕，且能通過電磁場方便地進行剎車，避免了機械剎車導(dǎo)致的機械磨損，電子剎車是利用磁場對電機進行減速，不會發(fā)生摩擦，大大延長電機的使用壽命；

③輕便，節(jié)省空間，能在倉庫、超市、小區(qū)內(nèi)的復(fù)雜路況下使用，使用電子剎車進行減速，避免了使用制動器，進一步減輕了小車的重量；

④操作簡單，容易控制，采用搖桿控制和手推助力兩種模式，工作模式多樣便捷，輪轂電機在使用過程中出現(xiàn)問題時可以直接對輪轂電機進行更換，互換通用性強，可直接對現(xiàn)有的普通小推車進行安裝改造；

適用于快遞、倉儲、超市、醫(yī)院和酒店等行業(yè)的短途搬運。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是輪轂電機的結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖3是本實用新型的電路原理方框圖。

圖中：

10—車架；

11—扶手，22—底板；

20—輪轂電機，

21—左側(cè)輪轂電機，22—右側(cè)輪轂電機；

201—第1固定環(huán)，202—第1軸承，203—外圈軸承，204—磁鋼組，

205—電機軸，206—定子繞組，207—第2固定環(huán)，208—磁鋼筒，

209—磁鋼架，210—第1行星架，211—第1定子軸承，

212—第2定子軸承，213—行星齒輪，214—中心齒輪，215—墊片，

216—第2行星架，217—齒輪軸，218—外側(cè)套筒，219—輪圈；

30—控制器，

31—啟停機開關(guān)，32—控制模式選擇開關(guān)，33—前進后退選擇開關(guān)，

34—搖桿電位器，35—MSP430單片機，36—左側(cè)電子調(diào)速器，

37—右側(cè)電子調(diào)速器，38—左側(cè)速度檢測器，39—右側(cè)速度檢測器；

40—電池倉，

41—18650電池組，42—保護板，43—充電口；

50—萬向輪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明：

一、小車的結(jié)構(gòu)

1、總體

如圖1，小車包括車架10、輪轂電機20、控制器30、電池倉40和萬向輪50；

其位置和連接關(guān)系是：

在車架10底部的前后分別設(shè)置有輪轂電機20和萬向輪50；；

在車架10上設(shè)置有控制器30和電池倉40；

輪轂電機20和電池倉40分別與控制器30連接。

2、功能部件

1）車架10

如圖1，所述的車架10是一種由扶手11和底板12垂直連接組成的L型結(jié)構(gòu)。

其功能是起支撐作用。

車架10采用不銹鋼材料制作，底板12長140cm、寬80cm、厚3mm；扶手11高100cm。

2）輪轂電機20

如圖2，所述的輪轂電機20包括左側(cè)輪轂電機21和右側(cè)輪轂電機22；

是一種微型電機，由第1固定環(huán)201、第1軸承202、外圈軸承203、磁鋼組204、電機軸205、定子繞組20、第2固定環(huán)207、磁鋼筒208、磁鋼架209、第1行星架210、第1定子軸承211、第2定子軸承212行星齒輪213中心齒輪214墊片215、第2行星架216、齒輪軸217、外側(cè)套筒218、輪圈219組成；

其位置和連接關(guān)系是：

第1固定環(huán)201右側(cè)與外圈軸承203的左側(cè)相連，外圈軸承203的右側(cè)與第2固定環(huán)207的左側(cè)相連，第1軸承202安裝電機軸205在左側(cè)的凸臺上，定子繞組206安裝在電機軸205上磁鋼04）用厭氧膠粘貼在磁鋼筒208內(nèi)側(cè)，磁鋼架209左側(cè)與磁鋼筒208右側(cè)相連；第1定子軸承211和第2定子軸承212相連，安裝在磁鋼架209中心孔內(nèi)，中心齒輪214安裝在磁鋼架209右端的凸臺上，第1行星架210外側(cè)的三個孔與齒輪軸217左側(cè)相連，行星齒輪213安裝在齒輪軸217上，齒輪軸217右側(cè)與第2行星架216相連，墊片215右側(cè)與第2行星架216相連，墊片215左側(cè)與第2定子軸承212右側(cè)相連，外側(cè)套筒218右端內(nèi)壁有內(nèi)齒，與行星齒輪213嚙合，行星齒輪213與中心齒輪214嚙合。

3）控制器30

如圖3，所述的控制器30包括啟停機開關(guān)31、控制模式選擇開關(guān)32、前進后退選擇開關(guān)33、搖桿電位器34、MSP430單片機35、左側(cè)電子調(diào)速器36和右側(cè)電子調(diào)速器37、左側(cè)速度檢測器38和右側(cè)速度檢測器39；

其位置和連接關(guān)系是：

左、右側(cè)速度檢測器38、39分別安裝于左、右輪轂電機21、22的一側(cè)；

啟停機開關(guān)31、控制模式選擇開關(guān)32、前進后退選擇開關(guān)33和搖桿電位器34分別與MSP430單片機35連接，實現(xiàn)開關(guān)控制；

左、右側(cè)速度檢測器38、39分別與MSP430單片機35連接，檢測左、右輪轂電機21、22的轉(zhuǎn)速；

左、右側(cè)電子調(diào)速器36、37分別與MSP430單片機35連接，調(diào)節(jié)左、右輪轂電機21、22的轉(zhuǎn)速。

（1）啟停機開關(guān)31

啟停機開關(guān)31采用31KCD1-101船型開關(guān)，與MSP430單片機35連接，用于發(fā)送開機關(guān)機信號。

（2）控制模式選擇開關(guān)32

控制模式選擇開關(guān)32采用31KCD1-101船型開關(guān)，與MSP430單片機35連接，用于發(fā)送控制模式信號。

（3）前進后退選擇開關(guān)33

前進后退選擇開關(guān)33采用31KCD1-101船型開關(guān)，與MSP430單片機35連接，用于發(fā)送前進后退模式信號。

（4）搖桿電位器34

搖桿電位器34采用通用10K歐姆自動復(fù)位電位器，長17mm、寬17mm、高10mm，與MSP430單片機35連接，用于發(fā)送兩路電壓信號，分別控制輪轂電機20加速、減速、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)。

（5）MSP430單片機35

起控制作用。

（6）左側(cè)電子調(diào)速器36

左側(cè)電子調(diào)速器36采用通用型EMAX 60A Simonk固件電調(diào)；

MSP430單片機35單片機、左側(cè)電子調(diào)速器36、左側(cè)輪轂電機21依次連接，對左側(cè)輪轂電機21的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。

（7）右側(cè)電子調(diào)速器37

右側(cè)電子調(diào)速器37采用通用型EMAX 60A Simonk固件電調(diào)；

MSP430單片機35單片機、右側(cè)電子調(diào)速器37和右側(cè)輪轂電機22依次連接，對右側(cè)輪轂電機22的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。

（8）左側(cè)速度檢測器38

左側(cè)速度檢測器38采用QTI灰度傳感器，安裝在左側(cè)輪轂電機21右側(cè)0.5cm處，左側(cè)速度檢測器38和單片機35連接，對左側(cè)輪轂電機21進行速度檢測。

（9）右側(cè)速度檢測器39

右側(cè)速度檢測器39采用QTI灰度傳感器，安裝在右側(cè)輪轂電機22左側(cè)0.5cm處，右側(cè)速度檢測器39和單片機35連接，對右側(cè)輪轂電機22進行速度檢測。

其工作機理是：

啟停機開關(guān)31一端與地連接，另一端與MSP430單片機35的P1.0引腳連接，啟停機開關(guān)31接通時輸出低電平；

控制模式選擇開關(guān)32一端與地連接，另一端與MSP430單片機35的P1.1引腳連接，控制模式選擇開關(guān)32接通時輸出低電平；

前進后退選擇開關(guān)33一端與地連接，另一端與MSP430單片機41的P1.0引腳連接，前進后退選擇開關(guān)33接通時輸出低電平；

搖桿電位器34對應(yīng)輸出兩路電壓信號，分別連接MSP430單片機35的兩路ADC采集通道，當(dāng)搖桿向前搖動時，第一路電壓升高，搖桿向后搖動時，第一路電壓降低；當(dāng)搖桿向左搖動時，第二路電壓升高，搖桿向右搖動時，第二路電壓降低；

MSP430單片機35的P1.0、P1.1、P1.2引腳均設(shè)置為上拉輸入狀態(tài)，開關(guān)斷開時，MSP430單片機35對應(yīng)引腳檢測為高電平，開關(guān)接通時，MSP430單片機35對應(yīng)引腳檢測為低電平；當(dāng)P1.0引腳檢測為高電平時，小車為停機狀態(tài)，P1.0引腳檢測為低電平時，小車為開機狀態(tài)；當(dāng)P1.1引腳檢測為高電平時，小車為手推助力模式，P1.0引腳檢測為低電平時，小車為搖桿控制模式；當(dāng)P1.2引腳檢測為高電平時，小車為前進模式，P1.2引腳檢測為低電平時，小車為后退模式；第一路電壓升高時，MSP430單片機35同時對左側(cè)電子調(diào)速器36和右側(cè)電子調(diào)速器37輸出信號控制輪轂電機20加速轉(zhuǎn)動，第一路電壓降低時，MSP430單片機35同時對左側(cè)電子調(diào)速器36和右側(cè)電子調(diào)速器37輸出信號控制輪轂電機20減速剎車；第二路電壓升高時，MSP430單片機35對右側(cè)電子調(diào)速器37發(fā)送加速旋轉(zhuǎn)信號，控制右側(cè)輪轂電機22加速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)小車向左轉(zhuǎn)彎，第二路電壓降低時，MSP430單片機35對左側(cè)側(cè)電子調(diào)速器41發(fā)送加速旋轉(zhuǎn)信號，控制左側(cè)輪轂電機21加速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)小車向右轉(zhuǎn)彎。左側(cè)速度檢測器38向MSP430單片機35發(fā)送左側(cè)輪轂電機21速度信息，右側(cè)速度檢測器39向MSP430單片機35發(fā)送右側(cè)輪轂電機22速度信息，在手推助力模式下，MSP430單片機35依據(jù)兩個速度信息分別對左側(cè)電子調(diào)速器36和右側(cè)電子調(diào)速器37發(fā)送控制信號，使左側(cè)輪轂電機21和右側(cè)輪轂電機22分別保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速實現(xiàn)助力功能。

4）電池倉40

所述的電池倉40由18650電池組41、保護板42和充電口43組成；

其位置和連接關(guān)系是：

18650電池組41安裝在電池倉40中部，保護板42安裝在電池倉40左側(cè)，充電口43安裝在電池倉40右側(cè)；保護板42與18650電池組41相連接，充電口43與保護板42相連接。

其工作機理是：

在放電時，保護板42檢測18650電池組41輸出電流和輸出電壓，當(dāng)輸出電流超過20A時或輸出電壓小于20V時，會切斷對外部的供電，以保護電池倉40安全工作；

在充電時，保護板42檢測輸入電壓和輸入電流，當(dāng)輸入電壓超過32V或輸入電流超過2A時，保護板42會切斷輸入電流，另外保護板42會對18650電池組41中的每一串電池進行電壓檢測，當(dāng)一串電池電壓達到3.7V時切斷對該串電池的充電切換到下一串電池，防止電池的過沖現(xiàn)象，保證電池安全充電。

5）萬向輪50

萬向輪50采用通用型4寸平板推車萬向輪，安裝在底板12的底部，用于小車的轉(zhuǎn)向。

3、工作機理

用戶通過啟停機開關(guān)31、控制模式選擇開關(guān)32、前進后退選擇開關(guān)33對小車的工作模式進行選擇，MSP430單片機35檢測到控制信號后對電子調(diào)速器發(fā)送控制信號，使小車運行；

啟停機開關(guān)31用于發(fā)送開/關(guān)機信號，控制模式選擇開關(guān)32用于發(fā)送手推助力/搖桿控制模式信號，前進后退選擇開關(guān)33用于發(fā)送前進后退信號；搖桿電位器34共有兩路電壓信號，第一路電壓信號用于輪轂電機的轉(zhuǎn)速，第二路信號用于控制左右兩側(cè)輪轂電機差速旋轉(zhuǎn)，左側(cè)速度檢測器38用于檢測左側(cè)輪轂電機31速度，右側(cè)速度檢測器39用于檢測右側(cè)輪轂電機速度；

MSP430單片機35用于對啟停機開關(guān)31、控制模式選擇開關(guān)32、前進后退選擇開關(guān)33、左側(cè)速度檢測器38和右側(cè)速度檢測器39信號的檢測以及對左側(cè)電子調(diào)速器36和右側(cè)電子調(diào)速器37發(fā)送控制信號，實現(xiàn)對輪轂電機20速度的調(diào)節(jié)。

安裝在電池倉40內(nèi)的18650電池組41用于對控制盒內(nèi)的MSP430單片機35、左側(cè)電子調(diào)速器36和右側(cè)電子調(diào)速器37供電；電池倉40內(nèi)的保護板42用于對18650電池組41進行過流保護、低電壓保護和充電保護；電池倉40內(nèi)的充電口用于對18650電池組41進行充電。

二、使用方法

用戶通過啟停機開關(guān)31控制小車的開機與關(guān)機，通過控制模式選擇開關(guān)32控制小車的手推助力模式和搖桿控制模式，通過前進后退選擇開關(guān)33控制小車的前進與后退；通過撥動搖桿電位器控制小車的前進左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)以及剎車；當(dāng)用戶打開啟停機開關(guān)31后選擇搖桿控制模式，選擇為前進模式時，向前撥動搖桿電位器，小車加速前進，向左撥動搖桿電位器，小車左轉(zhuǎn)，向右撥動搖桿電位器，小車右轉(zhuǎn)，向后撥動搖桿電位器，小車剎車；選擇為后退模式時與前進模式操作相同；當(dāng)模式選擇為手推助力時，用手推動小車，小車會自動釋放動力，使用戶推動小車更為輕松。