CN110365141A - 轮椅车的直驱轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮椅车的直驱轮毂电机，包括轮毂、转子铁芯、磁钢、支承座、定子、电机轴、定片、动片、摩擦片、弹簧、解锁柄、传动杆和磁刹座；定子连接于电机轴而形成定子组件；轮毂、转子铁芯、磁钢、支承座轮组成转子组件转动支承在电机轴上，其中转子铁芯固接于转子凹槽中；定片有间距为L地连接于磁刹座，摩擦片和动片轴向可移动地置于该间距内，两者厚度之和小于L，弹簧设于动片与磁刹座之间；解锁柄套接于电机轴且周向分布数个凸块，凸起上设有圆弧槽孔其上端设有螺旋面，传动杆穿过圆弧槽孔和磁刹座一端连接动片，一端连接解锁柄。其优点是具有很好的动平衡性和很高的刹车响应度，并能在失电状态下进行手动解除制动状态。

Description

轮椅车的直驱轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种轮椅车的直驱内刹电机。

背景技术

现有轮椅车采用的驱动电机大部分是无刷或无刷有齿的轮毂电机，内部结构复杂，转子组件由多个零部件通过机械连接形成，整体一致性差，转动平衡性受到影响，并且其中的制动部分是依托外部的机械刹车结构完成，如碟刹、随动刹、鼓刹等配合刹线和手动刹把实现车辆制动。此类制动方式传动线路长，结构相对繁杂，再加之刹车部件外露，灰尘及泥沙进入期间，造成对应制动元件的磨损，使刹车效果减弱；同时操作部件的一些操纵会产生一些不需要甚至不安全的动作，例如手动刹把，松开时车轮会自由转动，造成溜车；此外刹把和刹线走线影响整车观感，使之不具有现代整车的美感，还占用整车空间同时综合成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子组件转动平衡性好、具有内部磁刹功能，并在断电情况下实现手动制动解锁功能，同时结构简洁并使轮椅车整体更具美感的一种轮椅车的直驱轮毂电机。具体技术方案如下：

所述轮椅车的直驱轮毂电机包括：轮毂、转子铁芯、磁钢、支承座、定子、绕组、电机轴、定片、动片、摩擦片、弹簧、解锁柄、传动杆和设有线圈的磁刹座；所述定子周向无转动的连接在电机轴上，绕组设置在定子的轴向两端；所述轮毂轴向一端设有转子凹槽，转子铁芯和磁钢均呈圆环形，转子铁芯固接在转子凹槽的圆环形壁面上，磁钢连接在转子铁芯的内圆环面上，轮毂、转子铁芯和磁钢构成一转动体，支承座连接在对应于转子凹槽开口端的转动体上，从而构成转子组件，转子组件转动支承在电机轴上，且定子处于磁钢的内圆环中；所述磁刹座连接在电机轴上，定片连接于磁刹座且与磁刹座轴向间距为L，摩擦片和动片轴向可移动地置于该间距内，两者厚度之和小于L，摩擦片与支承座无相对转动连接，数个弹簧设于动片与磁刹座之间；解锁柄套接于电机轴且周向分布数个凸块，凸起的上端设有螺旋面，每一凸起设有与螺旋面的螺旋半径相适配的圆弧槽孔，传动杆穿过圆弧槽孔和磁刹座一端连接动片，一端连接解锁柄，解锁柄绕电机轴转动，传动杆的与解锁柄连接端相对螺旋面运动，使传动杆带动动片轴向移动。

进一步的设计还在于：

所述轮毂通过浇铸方式使转子铁芯固接在轮毂的转子凹槽的圆环形壁面上。

所述转子凹槽的圆环形壁面上设有凸起环，转子铁芯的圆周侧面上设有与所述凸起环相适配的环形槽，转子铁芯通过圆形槽与凸起环的配合，轴向限位地固接在转子凹槽的圆环形壁面上。

所述转子组件通过设置在轮毂和支承座上的轴承转动支承在电机轴上。

所述轮椅车的直驱轮毂电机还包括电机端盖，所述电机端盖连接在定片上，且该电机端盖对应于解锁柄位置设有引出孔，解锁柄通过该引出孔伸出电机端盖外。

所述解锁柄包括圆环形连接部和连接在连接部一侧的杆形操作部，解锁柄通过连接部中心的孔套接于电机轴，数个凸起均布在连接部的一周向方向上，转动操作部，解锁柄绕电机轴转动。

所述动片沿周向设有数个沉孔；传动杆的一端设有与所述沉孔相适配的连接端部，另一端设有外螺纹，传动杆一端通过连接端部和沉孔的配合与动片连接，一端通过伸出圆弧槽孔外旋接螺母连接解锁柄，螺母一端抵触于凸起上端的螺旋面。

所述螺母一端为球形面，螺母通过球形面抵触于凸起上端的螺旋面。

所述螺旋面上端一侧设有与该螺旋面交接的平面，对应于平面一侧的圆弧槽孔的两平行槽壁上分别设有球形凹面的定位槽，该定位槽与所述螺母一端的球形面的球面相适配。

所述支承座的外侧端面上设有多边形凸台，所述摩擦片上设有与该多边形凸台相适配的多边形孔，摩擦片通过多边形孔套接多边形凸台无相对转动地连接于支承座。

上述轮椅车的直驱轮毂电机具有如下的有益效果：

1)本申请通过将连接有磁钢的转子铁芯固接在轮毂的转子凹槽中，使驱动轮椅的电机转子组件成为具有最少机械连接的整体，从而使转子组件的具有较好的动平衡性。

2)采用电磁机理的刹车机构，并通过磁刹座断电后弹簧对动片的顶出作用，使摩擦片两端面分别受到定片和动片挤压而形成双重的摩擦制动，制动力大，且形成制动时间短，从而实现大制动力且快速刹停，具有很高的刹车响应度。

3)通过设有凸起的解锁柄、传动杆、弹簧和动片等零件的相互作用，在电机通过断电进行制动后，即使在断电的情况下也能解除制动，方便了轮椅车在断电情况下的移动。

4)由于刹车不再需要刹把和刹线，结构简单、紧凑，且易于装配，成本降低，使整车结构得到优化且美观。

附图说明

图1是实施例1的直驱轮毂电机的结构示意图。

图2是图1所示直驱轮毂电机中轮毂的结构示意图。

图3是主要由定片、动片、摩擦片、弹簧和磁刹座组成的磁刹机构在非刹车状态下的结构示意图。

图4是如图3所示的磁刹机构在刹车状态下的结构示意图。

图5是在磁刹机构上配置制动解锁机构的结构示意图，其中的磁刹机构处于刹车状态。

图6是制动解锁机构的结构示意图。

图7是图6所示制动解锁机构的局部三维结构示意图。

图8是图7所示三维结构示意图中的B-B位剖视图。

图9是图5所示磁刹机构上配置制动解锁机构的结构示意图中的局部放大图。

图10是在磁刹机构上配置制动解锁机构的结构示意图，其中的磁刹机构处于刹车状态。

图11是图1所示磁刹机构上配置制动解锁机构的结构示意图中的局部放大图。

图12是图7所示三维结构示意图中的C-C位剖视图。

图13是图1的A-A位的剖视图。

图14是实施例2的直驱轮毂电机的结构示意图。

图15是图14所示直驱轮毂电机中轮毂的结构示意图。

图16是图14所示直驱轮毂电机中转子铁芯的结构示意图。

图17是实施例2中传动杆的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1，本实施例的电机主要由轮毂10、转子铁芯11、磁钢12、支承座13、定子21、绕组22、电机轴20、定片31、动片32、摩擦片35、弹簧33、磁刹座 34、解锁柄40和传动杆43组成。

定子21连接在电机轴20上，并通过键24与电机轴周向无转动连接，绕组 22设置在定子的轴向两端，由此定子21、绕组22与电机轴20构成定子组件。

如图2，轮毂10的轴向一端设有转子凹槽101，转子铁芯11和磁钢12均呈圆环形，并通过浇铸方式使转子铁芯固接在轮毂的转子凹槽的圆环形壁面上，磁钢固接在转子铁芯的内圆环面上，由此轮毂1、转子铁芯和磁钢构成一转动体，支承座13连接在对应于转子凹槽开口端的转动体上，本实施例的支承座13穿套电机轴20通过螺钉连接在转子铁芯11的对应端面上。当然只要支承座13对应端面的径向尺寸做的足够大，也可连接在轮毂10的对应端面上，从而由转动体和支承座13构成转子组件，转子组件通过分别设置在轮毂10和支承座13上的轴承21转动支承在电机轴20上，定子21处于磁钢12的内圆环中，转子组件相对定子组件转动。

为了对可绕电机轴20转动的转子组件进行制动，设置了由定片31、动片32、摩擦片35、弹簧33和磁刹座34构成的磁刹机构，如图3。该磁刹机构设置在在支承座13的外侧一侧，其中的磁刹座34通过键36连接在电机轴20上，定片 31通过长度为L的隔套37连接在磁刹座轴向一侧，使之与磁刹座的轴向间距为 L。摩擦片35和动片32轴向可移动地置于该间距内，摩擦片35中心设有多边形孔，通过该孔穿套于支承座13向着摩擦片一侧伸出的对应多边形凸台131上，使摩擦片无相对转动地连接于支承座。摩擦片35和动片32两者厚度之和小于L，也就是在定片31与磁刹座34之间放置摩擦片35和动片32后还存有间隙δ。动片32穿套于电机轴20，并与磁刹座之间设有三个弹簧33，使两者弹性连接。磁刹座34内设有线圈341，电机正常工作时该线圈通电，通电的线圈341将产生与弹簧力方向相反的磁力，该磁力作用于动片32，使动片32能克服弹簧33将其与磁刹座分离的弹簧力，而贴于磁刹座对应端，由此摩擦片35与定片31之间存有间隙，其最大间隙为上述的间隙δ。若轮椅需要刹车，此刻对线圈341断电，动片32仅受到弹簧33的弹力作用，弹簧力推动动片远离磁刹座34，产生间隙δ，如图4，并在动片32推抵下使摩擦片35紧贴于定片31，由此跟随支承座 34转动的摩擦片两侧分别受到不转动的定片31和动片32的推抵，使与摩擦片的转动被制动，因而与摩擦片连接的支承座及对应的转动体的转动被制动。

本发明还解决了在失电情况下，通过制动解锁机构手动解除轮椅车被制动的状态。如图5-8，该制动解锁机构主要由解锁柄40和传动杆43组成，本实施例的解锁柄40包括圆环形连接部401和连接在连接部一侧的杆形操作部402，解锁柄40通过连接部中心的孔4011套接于电机轴20，三个凸起41均布在连接部的一周向方向上，凸起的上端设有螺旋半径为R的螺旋面411，每一凸起设有与螺旋面的螺旋半径相适配的圆弧槽孔44，传动杆42穿过圆弧槽孔44和磁刹座 34上的通孔347，一端连接动片32，一端连接解锁柄40。

为方便动片与传动杆的连接，如图5和图9所示，动片32一周向均布有数个沉孔321，传动杆43的对应端设有与该沉孔相适配的轴肩结构的连接端部431，通过连接端部与沉孔配合与动片进行轴向限位的连接。传动杆43的另一端设有外螺纹，传动杆43通过该端伸出圆弧槽孔44外旋接螺母42连接解锁柄40。由于动片与磁刹座34之间设有弹簧33，使螺母42一端弹性地紧抵在凸起上端的螺旋面上，亦即紧抵在螺旋面上的圆弧槽孔44上。本实施例的螺母42一端为球形面421，通过球形面421紧抵螺旋面，由此减少与螺旋面的接触面，从而减少摩擦力。当转动解锁柄的操作部402使其绕电机轴转动时，凸起的上端的螺旋面411相对传动杆上连接的螺母42升高或降低，螺旋面通过对螺母42的推抵带动传动杆轴向移动。当磁刹机构处于刹车状态，此时磁刹座34内的线圈断电，弹簧33使动片32与磁刹座34之间具有间隙δ，而摩擦片与定片、动片之间没有间隙，且两侧被定片和动片夹紧着，此时螺母42处于螺旋面411的低端ab位置。在需要对其制动状态进行解锁时，转动解锁柄的操作部402，并使抵于螺母42 处的螺旋面411逐渐上升，螺母42在螺旋面411的推抵下，上升到cd位置，如图10和图11所示，使传动杆向右侧移动，带动动片右移，直至动片贴于磁刹座 34的对应端，使摩擦片与定片、动片之间存有间隙，从而消除对轮椅车的制动状态。

由于在非制动状态下传动杆43与解锁柄40连接端处的螺母42处于螺旋面的高位，为保证在该位置的稳定，螺旋面411上端一侧设有与该螺旋面交接的平面412，对应于平面一侧的圆弧槽孔的两平行槽壁上分别设有球形凹面的定位槽 413，参见图7、图12，该定位槽与螺母一端的球形面相适配，且球形凹面曲率直径D大于圆弧槽孔44的槽宽K。通过解锁柄绕电机轴转动，螺旋面411通过推抵螺母42使传动杆向外侧移动，在达到螺旋面最高位时，继续转动解锁柄40，传动杆43在弹簧33的作用下并通过旋接螺母42上的球形面很快滑落入定位槽 413中，由于圆弧槽孔的宽度K小于定位槽413的曲率直径D，阻挡了传动杆沿圆弧槽孔44滑落的可能，使传动杆对应一端稳定在定位槽中。

上述的直驱轮毂电机在对应于磁刹机构一侧设置端盖30，端盖30包容磁刹机构、制动解锁机构，并通过螺钉连接在定片31上，且在对应于解锁柄的杆形操作部402位置设置引出孔301(参见图4、图10)，使其从引出孔伸出电机端盖外。

对于磁刹座34、动片32、定片31进一步的设计如图13，磁刹座34上设有弹簧孔346，上述磁刹座34与动片32之间的弹簧33置于该弹簧孔346中，且一端抵于孔底，一端伸出孔外抵于动片32上。磁刹座34与定片31通过螺钉344 连接，螺钉344上穿套隔套37，因此磁刹座34上设有螺孔345，此外磁刹座34 上还设有供传动杆穿过的通孔347。因此本实施例的磁刹座在一周向方向上依次循环排着有螺孔345、弹簧孔346和通孔347，且所有孔呈周向均布状态。动片 32上对应螺孔345位置，设有穿过的缺口321，以使隔套37穿过缺口321而处于定片31与磁刹座34之间。

实施例2

本实施例的电机如图14所示，与上述实施例1的不同之处在于轮毂与转子铁芯的结构略有不同，如图15、16，轮毂10上的转子凹槽101的圆环形壁面上设置有凸起环102，转子铁芯11的圆周侧面上设有与该凸起环102相适配的环形槽111，两者通过浇铸方式固接成一体，实际上轮毂上的转子凹槽101是在浇铸中产生。轮毂与转子铁芯通过凸起环102与环形槽111的配合，相互轴向限定，即使二者的浇铸结合面因长期振动出现分离，转子铁芯也不会轴向窜动。因此本实施例的这种轮毂与转子铁芯相互结合的结构，使转子组件具有最少的连接件，整体好，因而转动平衡性好。

此外，本实施例中传动杆43与上述实施例1略有不同，如图17，传动杆两端分别设有外螺纹，该传动杆43穿过磁刹座34上的通孔347，一端处于动片32 的沉孔321中，并旋接螺母432，螺母432与沉孔适配，不露出沉孔外，沉埋于孔中，本实施例沉孔是一个阶梯孔。传动杆43另一端伸出圆弧槽孔44外旋接具有球形面的螺母42，通过螺母42上的球形面抵于凸起上端的螺旋面483。

本实施例电机的其它结构及工作原理与上述实施例完全相同，不再一一赘述。

Claims (10)

1.轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：包括轮毂、转子铁芯、磁钢、支承座、定子、绕组、电机轴、定片、动片、摩擦片、弹簧、解锁柄、传动杆和设有线圈的磁刹座；所述定子周向无转动的连接在电机轴上，绕组设置在定子的轴向两端；所述轮毂轴向一端设有转子凹槽，转子铁芯和磁钢均呈圆环形，转子铁芯固接在转子凹槽的圆环形壁面上，磁钢连接在转子铁芯的内圆环面上，轮毂、转子铁芯和磁钢构成一转动体，支承座连接在对应于转子凹槽开口端的转动体上，从而构成转子组件，转子组件转动支承在电机轴上，且定子处于磁钢的内圆环中；所述磁刹座连接在电机轴上，定片连接于磁刹座且与磁刹座轴向间距为L，摩擦片和动片轴向可移动地置于该间距内，两者厚度之和小于L，摩擦片与支承座无相对转动连接，数个弹簧设于动片与磁刹座之间；解锁柄套接于电机轴且周向分布数个凸块，凸起的上端设有螺旋面，每一凸起设有与螺旋面的螺旋半径相适配的圆弧槽孔，传动杆穿过圆弧槽孔和磁刹座一端连接动片，一端连接解锁柄，解锁柄绕电机轴转动，传动杆的与解锁柄连接端相对螺旋面运动，使传动杆带动动片轴向移动。

2.根据权利要求1所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述轮毂通过浇铸方式使转子铁芯固接在轮毂的转子凹槽的圆环形壁面上。

3.根据权利要求2所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述转子凹槽的圆环形壁面上设有凸起环，转子铁芯的圆周侧面上设有与所述凸起环相适配的环形槽，转子铁芯通过圆形槽与凸起环的配合，轴向限位地固接在转子凹槽的圆环形壁面上。

4.根据权利要求1所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述转子组件通过设置在轮毂和支承座上的轴承转动支承在电机轴上。

5.根据权利要求1所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述轮椅车的直驱轮毂电机还包括电机端盖，所述电机端盖连接在定片上，且该电机端盖对应于解锁柄位置设有引出孔，解锁柄通过该引出孔伸出电机端盖外。

6.根据权利要求5所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述解锁柄包括圆环形连接部和连接在连接部一侧的杆形操作部，解锁柄通过连接部中心的孔套接于电机轴，数个凸起均布在连接部的一周向方向上，转动操作部，解锁柄绕电机轴转动。

7.根据权利要求6所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述动片沿周向设有数个沉孔；传动杆的一端设有与所述沉孔相适配的连接端部，另一端设有外螺纹，传动杆一端通过连接端部和沉孔的配合与动片连接，一端通过伸出圆弧槽孔外旋接螺母连接解锁柄，螺母一端抵触于凸起上端的螺旋面。

8.根据权利要求7所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述螺母一端为球形面，螺母通过球形面抵触于凸起上端的螺旋面。

9.根据权利要求8所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述螺旋面上端一侧设有与该螺旋面交接的平面，对应于平面一侧的圆弧槽孔的两平行槽壁上分别设有球形凹面的定位槽，该定位槽与所述螺母一端的球形面的球面相适配。

10.根据权利要求1所述的轮椅车的直驱轮毂电机，其特征在于：所述支承座的外侧端面上设有多边形凸台，所述摩擦片上设有与该多边形凸台相适配的多边形孔，摩擦片通过多边形孔套接多边形凸台无相对转动地连接于支承座。