CN108270318A - 电动轮椅轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动轮椅轮毂电机，包括与轮椅支架固定的大轴、旋转装配在大轴上的轮毂本体及设于其内的电机本体和行星减速机构，电机本体包括与大轴固定的电机外壳、其内的定、转子及与转子固定且伸出电机外壳的输出转轴，该输出转轴经行星减速机构与设于轮毂本体内壁上的内齿圈传动连接；还包括内置式电磁制动装置，该装置包括沿轴向依次设置于大轴内端和电机外壳之间的衔铁盘、第一摩擦盘和第二摩擦盘，第一摩擦盘为非金属摩擦盘，其固定在输出转轴上，而第二摩擦盘与电机外壳固定；还包括设于大轴内端上与衔铁盘电磁吸引的制动线圈和弹力方向与电磁吸力方向相反的弹性机构。本发明不仅体积紧凑，工作效率高，且能够高效制动。

Description

电动轮椅轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种电动轮椅轮毂电机。

背景技术

目前常规的电动轮椅的驱动装置多采用有刷直流电机通过轴传动机构来驱动轮轴转动，这套装置的缺点是体积大，重量重，安装在轮椅上执行效率低，且臃肿。另一方面出于行驶安全性的考虑，电动轮椅的制动部分通常都不安装机械式的手刹，而是采用专门的电磁制动器。这种电磁制动器通常装配在轴传动机构上，进一步增大了装置体积和重量。

轮毂电机是目前在电动自行车上运用比较广泛的驱动部件，具有减速比大，体积小的优点。该类电机亦有被设计应用至电动轮椅上的趋势，但遭遇如下技术问题：电动自行车上的轮毂电机通常采用离合器并配合机械刹车机构实现刹车，但由于做电动轮椅的人群大多行动不便，无法保证能够可靠的操作机械刹车机构，故导致将电动自行车轮毂电机的刹车系统搬至电动轮椅上并不适合。因此必须考虑新的可取代的方案来实现电动轮椅轮毂电机的高效制动。

发明内容

本发明目的是：提供一种电动轮椅轮毂电机，其不仅体积紧凑，工作效率高，并且能够高效制动。

本发明的技术方案是：一种电动轮椅轮毂电机，包括与轮椅支架固定的大轴、藉由大轴轴承旋转装配在大轴上的轮毂本体及设于轮毂本体内的电机本体和行星减速机构，所述电机本体包括与大轴的内端固定的电机外壳、设于电机外壳内的定、转子及与转子固定且伸出电机外壳的输出转轴，该输出转轴经行星减速机构与设于轮毂本体内壁上的内齿圈传动连接；其特征在于还包括安装在大轴和电机本体之间的内置式电磁制动装置，该装置包括沿轴向依次设置于大轴内端和电机外壳之间的衔铁盘、第一摩擦盘和第二摩擦盘，第一摩擦盘为非金属摩擦盘，其固定在输出转轴上，而第二摩擦盘与电机外壳固定；还包括设于大轴内端上与衔铁盘电磁吸引的制动线圈以及弹力方向与电磁吸力方向相反的弹性机构。

进一步的，本实用新中所述大轴的内端设有凹槽及环绕凹槽的线圈槽，弹性机构设于凹槽内，而制动线圈则绕置于线圈槽内。

更进一步的，本发明中所述弹性机构包括第一弹簧和压套，第一弹簧套于压套外围，而压套与所述衔铁盘相抵。

更为优选的，本发明还包括解锁螺栓，所述大轴轴心位置设有供解锁螺栓穿过的螺栓孔，该螺栓孔与所述凹槽贯通，所述压套上设有与解锁螺栓配合的螺纹孔，所述解锁螺栓穿过螺栓孔后旋入螺纹孔内与压套固定。解锁螺栓的设计具有如下功能性：当制动线圈的电磁吸力失效（损坏或无法控制）的情况下，为了减小电动轮椅的推行阻力，我们可以通过将解锁螺栓向外旋出的方式带动压套逆着第一弹簧的弹力向外移动一定间隙，从而减小两个摩擦盘之间的摩擦力以降低输出转轴的转动阻力。

更为优选的，本发明中还包括用于防止解锁螺栓逆转松脱的第二弹簧，该第二弹簧抵紧在解锁螺栓的顶端和螺纹孔内壁之间；或者在所述大轴外端设有内阶孔，第二弹簧抵紧在解锁螺栓的螺栓头和内阶孔的壁间。在本发明的长期使用过程中，受两个摩擦盘传递力矩的作用，压套和解锁螺栓之间会产生相对转动而导致解锁螺栓松脱，而第二弹簧的设计能够防止解锁螺栓相对压套转动，给予机构更好的工作稳定性。

进一步的，本发明中还包括用于固定第一摩擦盘的连接螺母，该连接螺母中心设有止转孔，止转孔为多边形孔，而所述输出转轴上设有与该多边形孔形状匹配的止转段，或者所述止转孔与输出转轴通过键槽配合止转；所述连接螺母的径向打有定位通孔，用于钉入螺钉以将连接螺母锁紧在输出转轴上，所述第一摩擦盘中心设有与连接螺母外轮廓匹配的孔，并藉由该孔套紧在连接螺母上。

进一步的，本发明中所述行星减速机构和大轴分别位于电机外壳两端。

更进一步的，本发明中轮毂本体包括轮毂外壳和与轮毂外壳固定的轮毂端盖，轮毂外壳藉由大轴轴承旋转装配于大轴上，还包括与电机外壳固定的小轴，轮毂端盖藉由小轴轴承旋转装配于小轴上，所述内齿圈固定在轮毂端盖上；所述电机本体的输出转轴为长齿轴，所述行星减速机构包括若干与长齿轴上的轴齿啮合的行星齿轮、对应固定在各行星齿轮上的短齿轴和一体成型在小轴上的行星支架，短齿轴通过短齿轴轴承旋转装配在行星支架上，短齿轴上的轴齿与内齿圈啮合；并且各行星齿轮的中心孔内固定有镶件，该镶件上设有与短齿轴键槽配合固定的连接孔。镶件的引入能够提高行星齿轮扭矩传递的强度，增强机构的工作稳定性。

更为优选的，本发明中电机本体采用内转子外定子构型，其电机外壳包括相互固定的电机前盖和电机后盖，所述定子与电机前盖和电机后盖都固定，所述大轴的内端与电机后盖固定，而小轴与电机前盖固定，所述长齿轴与电机前盖和电机后盖之间均藉由长齿轴轴承旋转装配。

进一步的，本发明中所述第二摩擦盘为金属摩擦盘。

需要说明本发明中的非金属摩擦盘可以是塑料摩擦盘、橡胶摩擦盘或其他一些公知的非金属材料制成的摩擦盘，金属摩擦盘则通常选用铁摩擦盘。

本发明涉及的这种电动轮椅轮毂电机，其在具体使用时制动线圈与电动轮椅的控制器电连接，该控制器同时连接电机本体的定子线圈。而控制器上接有刹车断电开关，该刹车断电开关按下时，电机本体和制动线圈都会失电。

具体工作原理为：

1）电动轮椅正常启动时，电机本体内的定子线圈得电驱动转子旋转，进而通过输出转轴和行星减速机构带动轮毂运转，使得电动轮椅前行，在轮椅前行过程中，制动线圈处于得电状态，其产生电磁吸力吸引衔铁盘，使得第一摩擦盘和第二摩擦盘之间隔开，不干涉转子运转。

）当遇到紧急情况需要刹车时，病人按下手上的刹车断电开关，控制器发出信号使得定子线圈和制动线圈均失电，此时制动线圈对于衔铁盘的电磁吸力消除，衔铁盘在弹性机构的作用下顶出，将第一摩擦盘压紧在第二摩擦盘上，借助摩擦力的作用使得输出转轴和转子停止转动，从而实现轮椅的制动。

本发明的优点是：

1．本发明是专门设计用于电动轮椅上的轮毂电机，其继承了轮毂电机减速比大，体积小的优点，不仅体积紧凑，工作效率高，并且借助内置式电磁制动装置能够实现高效制动。

．本发明中的内置式电磁制动装置，充分利用了大轴内端表面以及大轴与电机外壳之间的空间，结构紧凑，能够缩减整个轮毂电机的体积，且加工方便。

．本发明中的内置式电磁制动装置，其组合运用制动线圈、弹性机构、衔铁盘、第一摩擦盘和第二摩擦盘这些部件实现轮椅在断电状态下的制动，零部件少，制造简单，但工作稳定可靠。

．本发明中的内置式电磁制动装置，还进一步设计了解锁螺栓，当制动线圈的电磁吸力失效（损坏或无法控制）的情况下，为了减小电动轮椅的推行阻力，我们可以通过将解锁螺栓向外旋出的方式带动压套逆着第一弹簧的弹力向外移动一定间隙，从而减小两个摩擦盘之间的摩擦力以降低输出转轴的转动阻力。

．本发明中还设计了用于防止解锁螺栓逆转松脱的第二弹簧，给予机构更好的工作稳定性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构主剖面图。

其中：1、轮毂外壳；2、大轴；2a、凹槽；2b、螺栓孔；3、解锁螺栓；4、大轴轴承；5、第一弹簧；6、压套；6a、螺纹孔；7、第二弹簧；8、衔铁盘；9、第一摩擦盘；10、连接螺母；11、第二摩擦盘；12、电机后盖；13、转子；14、定子；15、电机前盖；16、小轴；17、内齿圈；18、轮毂端盖；19、小轴轴承；20、长齿轴；21、短齿轴；22、短齿轴轴承；23、行星齿轮；24、长齿轴轴承；25、制动线圈；26、镶件。

具体实施方式

实施例：结合图1所示对本发明提供的这种电动轮椅轮毂电机做详细说明如下：

这种电动轮椅轮毂电机具有与轮椅支架固定的大轴2、藉由大轴轴承4旋转装配在大轴2上的轮毂本体及设于轮毂本体内的电机本体和行星减速机构，所述电机本体包括与大轴2的内端固定的电机外壳、设于电机外壳内的定、转子14、13及与转子13固定且伸出电机外壳的输出转轴，该输出转轴经行星减速机构与设于轮毂本体内壁上的内齿圈17传动连接。

具体的，如图1所示，本实施例中所述轮毂本体包括轮毂外壳1和与轮毂外壳1固定的轮毂端盖18，轮毂外壳1藉由大轴轴承4旋转装配于大轴2上，还包括与电机外壳固定的小轴16，轮毂端盖18藉由小轴轴承19旋转装配于小轴16上，所述内齿圈17固定在轮毂端盖18上；所述电机本体的输出转轴为长齿轴20，所述行星减速机构包括若干与长齿轴20上的轴齿啮合的行星齿轮23、对应固定在各行星齿轮23上的短齿轴21和一体成型在小轴16上的行星支架，短齿轴21通过短齿轴轴承22旋转装配在行星支架上，短齿轴21上的轴齿与内齿圈17啮合。并且本实施例中各行星齿轮23的中心孔内固定有镶件26，该镶件26上设有与短齿轴21键槽配合固定的连接孔。行星齿轮23为塑料制成，而镶件26为金属件，镶件26外部发散成型有若干键与行星齿轮23中心孔内的槽配合以固定。镶件26的引入能够提高行星齿轮23扭矩传递的强度，增强机构的工作稳定性。

本实施例中所述行星减速机构和大轴2分别位于电机外壳两端。所述电机本体采用内转子外定子构型，其电机外壳包括相互固定的电机前盖15和电机后盖12，所述定子14与电机前盖15和电机后盖12都固定，所述大轴2的内端与电机后盖12固定，而小轴16与电机前盖15固定，所述长齿轴20与电机前盖15和电机后盖12之间均藉由长齿轴轴承24旋转装配。

本发明的重点改进在于：在大轴2和电机本体（电机后盖12）之间安装了内置式电磁制动装置，该装置包括沿轴向依次设置于大轴2内端和电机外壳之间的衔铁盘8、第一摩擦盘9和第二摩擦盘11，第一摩擦盘9为塑料摩擦盘，其固定在长齿轴20伸出电机后盖12的一端上，而第二摩擦盘11为铁摩擦盘，其与电机后盖12外表面固定；还包括设于大轴2内端上与衔铁盘8电磁吸引的制动线圈25以及弹力方向与电磁吸力方向相反的弹性机构。

具体结合图1所示，本实施例中所述大轴2的内端设有凹槽2a及环绕凹槽2a的线圈槽（图上未标出），弹性机构设于凹槽2a内，而制动线圈25则绕置于线圈槽内。所述弹性机构由第一弹簧5和压套6组成，第一弹簧5套于压套6外围，而压套6与所述衔铁盘8相抵。

本发明中还设计有解锁螺栓3和第二弹簧7，所述大轴2轴心位置设有供解锁螺栓3穿过的螺栓孔2b，该螺栓孔2b与所述凹槽2a贯通，所述压套6上设有与解锁螺栓3配合的螺纹孔6a，所述解锁螺栓3穿过螺栓孔2b后旋入螺纹孔6a内与压套6固定。所述第二弹簧7被设计用于防止解锁螺栓3逆转松脱的第二弹簧7，该第二弹簧7抵紧在解锁螺栓3的顶端和螺纹孔6a内壁之间。当制动线圈25的电磁吸力失效（损坏或无法控制）的情况下，为了减小电动轮椅的推行阻力，我们可以通过将解锁螺栓3向外旋出的方式带动压套6逆着第一弹簧5的弹力向外移动一定间隙，从而减小两个摩擦盘9、11之间的摩擦力以降低输出转轴的转动阻力。而第二弹簧7的设计能够防止解锁螺栓3相对压套6转动，给予机构更好的工作稳定性。

本实施例中还包括用于固定第一摩擦盘9的连接螺母10，该连接螺母10中心设有止转孔，止转孔为多边形孔（本实施例中为六边形孔），而所述输出转轴上设有与该多边形孔形状匹配的止转段；所述连接螺母10的径向打有定位通孔（图中未画出），用于钉入螺钉（图中未画出）以将连接螺母10锁紧在输出转轴上，所述第一摩擦盘9中心设有与连接螺母10外轮廓（六边形）匹配的孔，并藉由该孔套紧在连接螺母10上。

本发明涉及的这种电动轮椅轮毂电机，其在具体使用时制动线圈25与电动轮椅的控制器电连接，该控制器同时连接电机本体的定子14线圈。而控制器上接有刹车断电开关，该刹车断电开关按下时，电机本体和制动线圈25都会失电。

具体工作原理为：

1）电动轮椅正常启动时，电机本体内的定子14线圈得电驱动转子旋转，进而通过长齿轴20和行星减速机构带动轮毂运转，使得电动轮椅前行，在轮椅前行过程中，制动线圈25处于得电状态，其产生电磁吸力吸引衔铁盘8，使得第一摩擦盘9和第二摩擦盘11之间隔开，不干涉转子13运转。

）当遇到紧急情况需要刹车时，病人按下手上的刹车断电开关，控制器发出信号使得定子14线圈和制动线圈25均失电，此时制动线圈25对于衔铁盘8的电磁吸力消除，衔铁盘8在弹性机构的作用下顶出，将第一摩擦盘9压紧在第二摩擦盘11上，借助摩擦力的作用使得长齿轴20和转子13停止转动，从而实现轮椅的制动。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动轮椅轮毂电机，包括与轮椅支架固定的大轴（2）、藉由大轴轴承（4）旋转装配在大轴（2）上的轮毂本体及设于轮毂本体内的电机本体和行星减速机构，所述电机本体包括与大轴（2）的内端固定的电机外壳、设于电机外壳内的定、转子（14、13）及与转子（13）固定且伸出电机外壳的输出转轴，该输出转轴经行星减速机构与设于轮毂本体内壁上的内齿圈（17）传动连接；其特征在于还包括安装在大轴（2）和电机本体之间的内置式电磁制动装置，该装置包括沿轴向依次设置于大轴（2）内端和电机外壳之间的衔铁盘（8）、第一摩擦盘（9）和第二摩擦盘（11），第一摩擦盘（9）为非金属摩擦盘，其固定在输出转轴上，而第二摩擦盘（11）与电机外壳固定；还包括设于大轴（2）内端上与衔铁盘（8）电磁吸引的制动线圈（25）以及弹力方向与电磁吸力方向相反的弹性机构。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于所述大轴（2）的内端设有凹槽（2a）及环绕凹槽（2a）的线圈槽，弹性机构设于凹槽（2a）内，而制动线圈（25）则绕置于线圈槽内。

3.根据权利要求2所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于所述弹性机构包括第一弹簧（5）和压套（6），第一弹簧（5）套于压套（6）外围，而压套（6）与所述衔铁盘（8）相抵。

4.根据权利要求3所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于还包括解锁螺栓（3），所述大轴（2）轴心位置设有供解锁螺栓（3）穿过的螺栓孔（2b），该螺栓孔（2b）与所述凹槽（2a）贯通，所述压套（6）上设有与解锁螺栓（3）配合的螺纹孔（6a），所述解锁螺栓（3）穿过螺栓孔（2b）后旋入螺纹孔（6a）内与压套（6）固定。

5.根据权利要求4所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于还包括用于防止解锁螺栓（3）逆转松脱的第二弹簧（7），该第二弹簧（7）抵紧在解锁螺栓（3）的顶端和螺纹孔（6a）内壁之间；或者在所述大轴（2）外端设有内阶孔，第二弹簧（7）抵紧在解锁螺栓（3）的螺栓头和内阶孔的壁间。

6.根据权利要求1所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于还包括用于固定第一摩擦盘（9）的连接螺母（10），该连接螺母（10）中心设有止转孔，止转孔为多边形孔，而所述输出转轴上设有与该多边形孔形状匹配的止转段，或者所述止转孔与输出转轴通过键槽配合止转；所述连接螺母（10）的径向打有定位通孔，用于钉入螺钉以将连接螺母（10）锁紧在输出转轴上，所述第一摩擦盘（9）中心设有与连接螺母（10）外轮廓匹配的孔，并藉由该孔套紧在连接螺母（10）上。

7.根据权利要求1所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于所述行星减速机构和大轴（2）分别位于电机外壳两端。

8.根据权利要求7所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于轮毂本体包括轮毂外壳（1）和与轮毂外壳（1）固定的轮毂端盖（18），轮毂外壳（1）藉由大轴轴承（4）旋转装配于大轴（2）上，还包括与电机外壳固定的小轴（16），轮毂端盖（18）藉由小轴轴承（19）旋转装配于小轴（16）上，所述内齿圈（17）固定在轮毂端盖（18）上；所述电机本体的输出转轴为长齿轴（20），所述行星减速机构包括若干与长齿轴（20）上的轴齿啮合的行星齿轮（23）、对应固定在各行星齿轮（23）上的短齿轴（21）和一体成型在小轴（16）上的行星支架，短齿轴（21）通过短齿轴轴承（22）旋转装配在行星支架上，短齿轴（21）上的轴齿与内齿圈（17）啮合；并且各行星齿轮（23）的中心孔内固定有镶件（26），该镶件（26）上设有与短齿轴（21）键槽配合固定的连接孔。

9.根据权利要求8所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于电机本体采用内转子外定子构型，其电机外壳包括相互固定的电机前盖（15）和电机后盖（12），所述定子（14）与电机前盖（15）和电机后盖（12）都固定，所述大轴（2）的内端与电机后盖（12）固定，而小轴（16）与电机前盖（15）固定，所述长齿轴（20）与电机前盖（15）和电机后盖（12）之间均藉由长齿轴轴承（24）旋转装配。

10.根据权利要求1所述的电动轮椅轮毂电机，其特征在于所述第二摩擦盘（11）为金属摩擦盘。