CN107343833A - 一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的刹车方法及驱动与制动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的刹车方法，包括电动轮椅和设置在所述电动轮椅中椅架底部的一对转向轮和一对动力轮，每一动力轮依靠一个三相无刷电机驱动和制动，在所述电动轮椅的椅架上设置有一操作手柄，其特征在于，所述操作手柄内设置有一三相无刷电机驱动与制动电路，所述三相无刷电机驱动与制动电路给三相无刷电机中的A、B、C三相线圈其中一相线圈加一个不变方向的电压，使三相无刷电机处于抱死状态，进行刹车。本发明省去了外置制动器，进一步减轻了电动轮椅的重量，降低了成本。

Description

一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的刹车方法及驱动与制动 电路
技术领域
本发明涉及电动轮椅技术领域，尤其涉及一种利用无刷电机驱动的电动 轮椅的刹车方法和驱动与制动电路。
背景技术
轮椅是下肢残障人士及年老体弱的人们不可缺少的代步工具。大多数轮 椅是靠乘员双手驱动后轮来行驶，也有直流电动机驱动的电动轮椅或电动轮 椅车。电动轮椅车是一种以蓄电池为能源、电子装置控制驱动的动力轮椅车。 使用者可通过控制装置自行驱动轮椅车行进。
现有的电动轮椅中的每一动力轮均有一台电机通过减速齿轮机构驱动， 然而用于驱动动力轮的电机的线圈、碳刷及齿轮的负载压力大，使用寿命短， 而且现有的用于驱动动力轮的电机的体积较大，导致电动轮椅非常笨重。
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产 品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启 动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和 失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕 铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步 电动机缩小了一个机座号。
无刷电机与有刷电机相比，具有如下优点：
1、无电刷、低干扰
无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的 电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。
2、噪音低，运转顺畅
无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许 多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。
3、寿命长，低维护成本
少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电 机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。
另外,现有电动轮椅的刹车一般都是采用外置制动器进行,通过手拉外置 制动器进行刹车,操作起来非常不方便,且增加外置制动器也增加了电动轮椅 的中重量.
为此，申请人进行了有益的探索和尝试，将一种全新的刹车方法和驱动 集制动电路应用于无刷电机驱动的电动轮椅上，下面将要介绍的技术方案便 是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于：为了克服现有的电动轮椅外置制 动器所存在的操作不方便、电动轮椅笨重的缺陷，现提供一种利用无刷电机 驱动的电动轮椅的刹车方法，其取消外置制动器，使得电动轮椅操作更加方 便，电动轮椅的重量降低，更加轻便。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种利用无刷电机驱动的电动 轮椅的驱动与制动电路。
本发明所要解决的技术问题可采用以下技术方案来实现：
一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的刹车方法，包括电动轮椅和设置在 所述电动轮椅中椅架底部的一对转向轮和一对动力轮，每一动力轮依靠一个 三相无刷电机驱动和制动，在所述电动轮椅的椅架上设置有一操作手柄，所 述操作手柄内设置有一三相无刷电机驱动与制动电路，所述三相无刷电机驱 动与制动电路给三相无刷电机中的A、B、C三相线圈其中一相线圈加一个不变 方向的电压，使三相无刷电机处于抱死状态，进行刹车。
一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的驱动与制动电路包括一驱动芯片、 六个驱动三极管、六个二极管，另外在所述无刷电机的转子周围设置三个霍 尔传感器，三个霍尔传感器的输出端与所述驱动芯片上的三个霍尔信号输入 端连接，六个驱动三极管分为第一至第六驱动三极管，六个二极管分为第一 至第六二极管，所述第一至第六驱动三级管的基极分别与所述驱动芯片的六 个驱动信号输出端连接，第一至第六二极管的两端分别连接在第一至第六驱 动三级管的集电极和发射级上，其中第一至第六二极管的正极分别与第一至 第六驱动三级管的发射级连接，第一至第六二极管的负极分别与第一至第六 驱动三级管的集电级连接；所述第一驱动三级管、第二驱动三级管、第三驱 动三级管的集电极连接在一起接直流电源的正极，所述第四驱动三级管、第 五驱动三级管、第六驱动三级管的发射极连接在一起接直流电源的负极；三 相无刷电机中的线圈分为A、B、C三相线圈，所述A、B、C三相线圈采用星形 接法连接起来，所述A相线圈的一端与所述第一驱动三级管的发射极和第六驱 动三级管的集电极连接，所述B相线圈的一端与所述第二驱动三级管的发射极 和第五驱动三级管的集电极连接，所述C相线圈的一端与所述第三驱动三级管 的发射极和第四驱动三级管的集电极连接；
所述驱动电路控制三相无刷电机中的A、B、C三相线圈轮换通电并且该改 变电流方向来驱动三相无刷电机转动；如果关闭电源，三相无刷电机中的A、B、 C三相线圈都不通电，驱动轮就可自由转动；如果只把其中一相加一个不变方 向的电压，三相无刷电机就处于抱死状态。
由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：本发明的驱动与 制动电路控制三相无刷电机中的A、B、C三相线圈轮换通电并且该改变电流方 向来驱动三相无刷电机转动，驱动动力轮转动。如果关闭电源，三相无刷电 机中的A、B、C三相线圈都不通电，动力轮就可自由转动，手动推行起来更加 省力。如果只把其中一相加一个不变方向的电压，三相无刷电机就处于抱死 状态，外力很难使它转动，起到了制动效果，使得本发明省去了外置制动器， 进一步减轻了电动轮椅的重量，降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的驱动电路原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明公开的一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的刹车方法，包括电动 轮椅和设置在电动轮椅中椅架底部的一对转向轮和一对动力轮，每一动力轮 依靠一个三相无刷电机驱动和制动，在所述电动轮椅的椅架上设置有一操作 手柄，操作手柄内设置有一三相无刷电机驱动与制动电路，三相无刷电机驱 动与制动电路给三相无刷电机中的A、B、C三相线圈其中一相线圈加一个不变 方向的电压，使三相无刷电机处于抱死状态，进行刹车。
参见图1，三相无刷电机驱动与制动电路包括一驱动芯片MCU、驱动三极管 Q1～Q6、二极管D1～D6，另外在三相无刷电机的转子412周围设置三个霍尔传感 器T1～T3，三个霍尔传感器T1～T3的输出端与驱动芯片MCU上的三个霍尔信号输 入端IC1～IC3连接。
驱动三极管Q1～Q6的基极分别与驱动芯片MCU的六个驱动信号输出端 PWM1～PWM6连接，二极管D1～D6的两端分别连接在驱动三极管Q1～Q6的集电 极和发射级上，其中二极管D1～D6的正极分别与驱动三极管Q1～Q6的发射级 连接，二极管D1～D6的的负极分别与驱动三极管Q1～Q6的集电级连接。
驱动三极管Q1～Q3的集电极连接在一起接直流电源DC的正极，驱动三极 管Q4～Q6的发射极连接在一起接直流电源DC的负极。
三相无刷电机中的线圈分为A、B、C三相线圈，A、B、C三相线圈采用星 形接法连接起来，A相线圈的一端与驱动三级管Q1的发射极和驱动三级管Q6的 集电极连接，B相线圈的一端与驱动三级管Q2的发射极和驱动三级管Q5的集电 极连接，C相线圈的一端与驱动三级管Q3的发射极和驱动三级管Q4的集电极连 接。
上述驱动电路控制三相无刷电机中的A、B、C三相线圈轮换通电并且该改 变电流方向来驱动三相无刷电机转动，驱动动力轮转动。如果关闭电源，三 相无刷电机中的A、B、C三相线圈都不通电，动力轮就可自由转动，手动推行 起来更加省力。如果只把其中一相加一个不变方向的电压，三相无刷电机就 处于抱死状态，外力很难使它转动，起到了制动效果，使得本发明省去了外 置制动器，进一步减轻了电动轮椅的重量，降低了成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范 围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的刹车方法，包括电动轮椅和设置在所述电动轮椅中椅架底部的一对转向轮和一对动力轮，每一动力轮依靠一个三相无刷电机驱动和制动，在所述电动轮椅的椅架上设置有一操作手柄，其特征在于，所述操作手柄内设置有一三相无刷电机驱动与制动电路，所述三相无刷电机驱动与制动电路给三相无刷电机中的A、B、C三相线圈其中一相线圈加一个不变方向的电压，使三相无刷电机处于抱死状态，进行刹车。
2.一种利用无刷电机驱动的电动轮椅的驱动与制动电路，其特征在于，包括一驱动芯片、六个驱动三极管、六个二极管，另外在所述无刷电机的转子周围设置三个霍尔传感器，三个霍尔传感器的输出端与所述驱动芯片上的三个霍尔信号输入端连接，六个驱动三极管分为第一至第六驱动三极管，六个二极管分为第一至第六二极管，所述第一至第六驱动三级管的基极分别与所述驱动芯片的六个驱动信号输出端连接，第一至第六二极管的两端分别连接在第一至第六驱动三级管的集电极和发射级上，其中第一至第六二极管的正极分别与第一至第六驱动三级管的发射级连接，第一至第六二极管的负极分别与第一至第六驱动三级管的集电级连接；所述第一驱动三级管、第二驱动三级管、第三驱动三级管的集电极连接在一起接直流电源的正极，所述第四驱动三级管、第五驱动三级管、第六驱动三级管的发射极连接在一起接直流电源的负极；三相无刷电机中的线圈分为A、B、C三相线圈，所述A、B、C三相线圈采用星形接法连接起来，所述A相线圈的一端与所述第一驱动三级管的发射极和第六驱动三级管的集电极连接，所述B相线圈的一端与所述第二驱动三级管的发射极和第五驱动三级管的集电极连接，所述C相线圈的一端与所述第三驱动三级管的发射极和第四驱动三级管的集电极连接；
所述驱动电路控制三相无刷电机中的A、B、C三相线圈轮换通电并且该改变电流方向来驱动三相无刷电机转动；如果关闭电源，三相无刷电机中的A、B、C三相线圈都不通电，驱动轮就可自由转动；如果只把其中一相加一个不变方向的电压，三相无刷电机就处于抱死状态。
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