一种电动轮椅驱动机构的制作方法

本实用新型属于轮椅部件领域，涉及一种电动轮椅驱动机构。

背景技术：

由于高龄化因素而使得身体技能衰退从而难以行走，或因手术及意外而导致需以轮椅代步的人越来越多。目前，全世界约有6.5亿残障人，他们需要全社会予以更多的关注。老年人到一定年纪腿脚不便，也需要轮椅。我国现在的老年人已经占到全世界老人的22％，全亚洲的14％。据世界卫生组织的预测，2020年全球老年人口将达6.9亿。在人数达十几亿的老年人和残障人士中，即使仅有20％使用电动轮椅，轮椅的市场空间也是极大的。

目前，在轮椅设备中越来越多地使用电动驱动，电力能源干净清洁，绿色环保，无污染。在轮椅上加装电机驱动，可以使轮椅使用者得到更加舒适的乘坐服务。电动轮椅具有省力、容易操作、快速平稳的优点，已经被广泛地使用。电动轮椅通过单一控制手柄操作进行速度调节，并能灵活地完成前进、后退、左右转弯等理想动作，确保安全可靠，以车代步。要实现其基本功能用途，取决于电气控制、机械传动以及结构部件的有机配合，是一种典型的机电一体化综合产品。

电动轮椅系统主要由车架主体、左右扶手、托脚、驱动机构组成，驱动机构主要包括电动机和传动系统，驱动机构是电动轮椅的核心部件。电动机作为实现电动轮椅功能的重要执行部件，应输出足够的转矩，带动负载在标准规定的转速范围，稳定可靠地运行。电动轮椅中的电动机针对其使用范围，分为有刷电机和无刷电机，有刷电机和无刷电机的区别是是否配置常用的电刷-换向器，有刷直流电机的换向一直是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的，而无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路，使其能够获知电机相位换向的准确时间。目前轮椅上的有刷电机不都是电磁刹车的，在轮椅滑行时距离过长，自锁能力差，易导致事故发生；已出现的电磁刹车电机，是断电刹车，断电状态则不能转动输出轴，采用一般材料的磁钢，使得电机尺寸较大，重量过大，效率低。目前使用较多的传动系统为蜗轮减速器，直流电机与蜗轮减速器输出轴成90°夹角驱动结构，蜗轮减速器属于摩擦传动，其传动效率非常低，加工精密达高级的蜗杆副传动效率也小于65％。这种驱动结构大量能量消耗在摩擦传动的阻力上，克服摩擦传动阻力产生大量的热不得不增加散热结构，以使阻力所产生的热量尽快散发。同时蜗轮减速器输出轴为直轴输出，输出力矩较小，需要电机较大的功率输出，造成电机使用寿命较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中电动轮椅驱动机构体积较大，扭矩较小，损伤电机，不利于折叠等问题，提供一种高效率、大扭矩、小体积的电动轮椅驱动机构。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种电动轮椅驱动机构，所述驱动机构主要由顺序装配的减速箱、有刷电机和手动电磁刹车组成，本实用新型采用有刷电机，有效降低了产品的成本，采用手动电磁刹车，使轮椅刹车距离减小，轮椅的安全性能显著提高，手动手柄使得在断电状态轮椅推行更加轻松，减速箱内设有中间齿轮、中间齿轴、输出齿轮和输出轴，中间齿轮和输出齿轮为圆盘状结构；有刷电机内有电机轴，电机轴的轴头为螺旋齿轮结构；

电机轴与减速箱的内部构件形成二级齿轮减速机构，电机轴的轴头穿入减速箱内部与中间齿轮啮合，并通过轴承固定在减速箱内，电机轴的转动带动中间齿轮的转动，中间齿轮紧密套于中间齿轴上且与中间齿轴压卯连接，中间齿轮的转动带动中间齿轴的转动，中间齿轴的两端加轴承固定在减速箱内，中间齿轴与输出齿轮啮合，中间齿轴的转动带动输出齿轮的转动，输出齿轮套于输出轴上且与输出轴键连接，输出齿轮的转动带动输出轴的转动，输出轴与电机轴平行，普通电机减速箱都是采用蜗轮蜗杆减速箱，其减速箱的输出轴和电机输出轴成90°造成电机有效使用功率大大降低，同时电机的体积和重量较大，本实用新型的输出轴与电机轴相互平行，有利于提高电机的使用效率，减小电机的体积和重量，输出轴的输入端加轴承固定在减速箱的箱体内，输出端从减速箱的箱体内穿出；

所述输出轴的输出端为法兰盘结构，输出端与电动轮椅的车轮为法兰式连接，而普通输出轴的结构为直轴，通过将输出轴的输出端与离合器联接，离合器插入电动轮椅的车轮轴中实现同步传动，其他条件相同时，本实用新型的输出轴的力臂长度小于普通输出轴的力臂长度，而力臂越长，同样负载的情况下，需要电机更大的功率输出，力臂越短，同样负载的情况下，需要电机更小的功率输出，因此本实用新型输出端为法兰盘结构的输出轴能够增大输出力矩，减少对电机和减速箱内齿轮的损坏。作为优选的技术方案：

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述有刷电机置于电机外壳内，所述电机外壳与减速箱的箱体为一体成型加工，所述电机外壳的长度为41mm，远小于普通电机外壳的长度(55mm)。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述有刷电机的最大效率为82％，本实用新型的有刷电机为通过改进加工工艺制得的有刷电机，电机的效率远大于普通电机的最大效率(72％)，能够高效率地将电能转换为动能，提高了轮椅的行程，在相同的耗电量下(5A)，采用本实用新型有刷电机的电动轮椅的行程为25-29km，普通电动轮椅的行程为20-22km。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述手动电磁刹车的厚度为28mm，本实用新型的电磁刹车为经过改进加工工艺制得的电磁刹车，在同样的刹车扭矩下(3N*M)，普通电磁刹车的厚度为38mm，手动电磁刹车的厚度明显减小，有利于轮椅的收合。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，有刷电机内设有4块磁钢，所述磁钢充磁时N-S和S-N各半，BH(磁能积)≥90KJ/m³。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述磁钢为粘结钕铁硼磁钢，粘结钕铁硼磁钢的磁性较强，电机达到相同磁力时，使用粘结钕铁硼磁钢的材料用量远小于其他材料，材料用量的减少使得电机的整体体积减小，能够实现轮椅最大限度的收合，保持平稳传动，在相同的减速比下(25倍)，本实用新型电动轮椅收合后的宽度为360mm，普通电动轮椅收合后的宽度为310mm。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述手动电磁刹车置于电磁刹车罩内，所述手动电磁刹车连接用于调节电磁刹车离合的手柄，所述手柄从手动电磁刹车罩穿出，所述手动电磁刹车通过调节电磁刹车手柄可在断电状态转动输出轴。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述手动电磁刹车罩与所述电机外壳通过螺丝固定连接。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述电机轴的轴头齿数为7，所述中间齿轮的齿数为45，第一级减速时，电机轴的轴头带动中间齿轮转动完成6.4倍减速，所述中间齿轴的齿数为10，所述输出齿轮的齿数为62，第二级减速时，中间齿轴带动输出齿轮转动完成6.2倍减速。

如上所述的一种电动轮椅驱动机构，所述输出轴的轴长为54mm，所述输出轴的内部设有圆柱状空心部分用于减轻输出轴的重量，所述法兰盘上开有4～16个孔眼。

有益效果：

1)本实用新型的电动轮椅驱动机构具有结构紧凑、操作方便灵活、使用安全可靠、方便整车折叠等优点；

2)本实用新型的电动轮椅驱动机构使用的是有刷电机，降低了产品的加工成本；

3)本实用新型的电动轮椅驱动机构中的有刷电机体积小，功率大，有利于实现轮椅最大限度的收合，同时能高效率地将电能转化为动能；

4)本实用新型的电动轮椅驱动机构中的输出轴一端为法兰盘结构，使得输出轴的输出扭矩增大，减少了对电机和减速箱内齿轮的破坏；

5)本实用新型的电动轮椅驱动机构中手动电磁刹车可以使轮椅刹车距离减小，提高轮椅的安全性能，轮椅在断电状态下也可推行。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的剖面示意图；

其中，1-电机轴，2-中间齿轴，3-中间齿轮，4-输出齿轮，5-输出轴，6-电机前端盖，7-电机外壳，8-电磁刹车罩，9-有刷电机，10-法兰盘。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种电动轮椅驱动机构如图1和图2所示，该驱动机构主要由顺序装配的减速箱、有刷电机9和手动电磁刹车组成，减速箱内设有中间齿轮3、中间齿轴2、输出齿轮4和输出轴5，中间齿轮3和输出齿轮4为圆盘状结构；

有刷电机9置于电机外壳7内，电机外壳7与减速箱的箱体为一体成型加工，电机外壳7的长度为41mm，有刷电机9的效率为82％，有刷电机9内有电机轴1，电机轴1的轴头为螺旋齿轮结构，有刷电机9内设有4块磁钢，磁钢为粘结钕铁硼磁钢，磁钢充磁时N-S和S-N各半，BH为90KJ/m³；有刷电机9的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器，直流电通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机轴1旋转带动负载；

手动电磁刹车的厚度为28mm；手动电磁刹车置于电磁刹车罩8内，手动电磁刹车连接用于调节电磁刹车离合的手柄，手柄从手动电磁刹车罩8穿出，手动电磁刹车罩8与电机外壳7通过螺丝固定连接，通电状态下，电磁刹车电磁铁产生磁场，吸紧压簧片，压簧压缩，离合塑料片可自由转动，电机轴1也可自由转动，属于刹车松开状态，手柄不起作用，当断电时，磁场消失，压簧恢复原长使得离合塑料片被压簧片和固定底片夹紧因摩擦力而无法转动，六角固定块及电机轴1也被锁住，完成刹车功能，此时扳动电磁刹车手柄可实现断开刹车功能，电机轴1可自由转动；

电机轴1与减速箱的内部构件形成二级齿轮减速机构，电机轴1的轴头穿过电机前端盖6穿入减速箱内部与中间齿轮3啮合，并通过轴承固定在减速箱内，中间齿轮3紧密套于中间齿轴2上且与中间齿轴2压卯连接，中间齿轴2的两端加轴承固定在减速箱内，中间齿轴2与输出齿轮4啮合，输出齿轮4套于输出轴5上且与输出轴5键连接，输出轴5与电机轴1平行，输出轴5的输入端加轴承固定在减速箱的箱体内，输出端从减速箱的箱体内穿出；电机轴1的轴头齿数为7，中间齿轮3的齿数为45，第一级减速时，电机轴1的轴头带动中间齿轮3转动完成6.4倍减速，中间齿轴2的齿数为10，输出齿轮4的齿数为62，第二级减速时，中间齿轴2带动输出齿轮4转动完成6.2倍减速；

输出轴5的轴长为54mm，输出轴5的内部设有圆柱状空心部分，输出轴5的输出端为法兰盘结构，法兰盘10上开有4个孔眼。