本發(fā)明涉及電動輪椅技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用無刷電機(jī)和多級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動的電動輪椅。

背景技術(shù)：

輪椅是下肢殘障人士及年老體弱的人們不可缺少的代步工具。大多數(shù)輪椅是靠乘員雙手驅(qū)動后輪來行駛，也有直流電動機(jī)驅(qū)動的電動輪椅或電動輪椅車。電動輪椅車是一種以蓄電池為能源、電子裝置控制驅(qū)動的動力輪椅車。使用者可通過控制裝置自行驅(qū)動輪椅車行進(jìn)。

現(xiàn)有的電動輪椅中的每一動力輪均有一臺電機(jī)通過減速齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，然而用于驅(qū)動動力輪的電機(jī)的線圈、碳刷及齒輪的負(fù)載壓力大，使用壽命短，而且現(xiàn)有的用于驅(qū)動動力輪的電機(jī)的體積較大，導(dǎo)致電動輪椅非常笨重。

無刷直流電機(jī)由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(nd-fe-b)材料。因此，稀土永磁無刷電動機(jī)的體積比同容量三相異步電動機(jī)縮小了一個機(jī)座號。

無刷電機(jī)與有刷電機(jī)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、無電刷、低干擾

無刷電機(jī)去除了電刷，最直接的變化就是沒有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。

2、噪音低，運(yùn)轉(zhuǎn)順暢

無刷電機(jī)沒有了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時摩擦力大大減小，運(yùn)行順暢，噪音會低許多，這個優(yōu)點(diǎn)對于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個巨大的支持。

3、壽命長，低維護(hù)成本

少了電刷，無刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動機(jī)了，必要的時候，只需做一些除塵維護(hù)即可。

為此，申請人進(jìn)行了有益的探索和嘗試，將無刷電機(jī)和多級行星減速機(jī)構(gòu)應(yīng)用在電動輪椅上，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：為了克服現(xiàn)有的電動輪椅的電機(jī)線圈、碳刷及齒輪的負(fù)載壓力大，使用壽命短，電機(jī)笨重的缺陷，現(xiàn)提供一種利用無刷電機(jī)和多級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動的電動輪椅，使得電動輪椅重量降低，更加輕便。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題可采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種利用無刷電機(jī)和多級行星減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動的電動輪椅，包括：

一椅架；

設(shè)置在所述椅架的底部且位于所述椅架前側(cè)的一對轉(zhuǎn)向輪；

設(shè)置在所述椅架的底部且位于所述椅架后側(cè)的一對動力輪；

設(shè)置在所述椅架上的用于驅(qū)動所述一對動力輪轉(zhuǎn)動的一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)；

一設(shè)置在所述椅架上且與所述一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接的蓄能機(jī)構(gòu)；以及

一設(shè)置在所述椅架上且與所述蓄能機(jī)構(gòu)連接的操縱手柄；其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括無刷電機(jī)和行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，所述行星齒輪減速機(jī)構(gòu)為至少三級以上的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，所述無刷電機(jī)與所述行星齒輪減速機(jī)構(gòu)連為一體，所述無刷電機(jī)的輸出軸與初級行星減速機(jī)構(gòu)的輸入端動力連接，末級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的輸出軸與所述電動輪椅的動力輪的輪轂動力連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述末級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的輸出軸與所述無刷電機(jī)的輸出軸位于同一軸線上。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)位于同一軸線上。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述至少三級以上的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)還包括第一端蓋、第二端蓋、具有內(nèi)齒輪的減速箱體、電機(jī)輸出齒輪、初級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、至少一中間級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)和末級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，所述第一端蓋和第二端蓋固定的具有內(nèi)齒輪的減速箱體的兩端上，所述第一端蓋還與所述無刷電機(jī)固定連接，所述無刷電機(jī)的輸出軸穿過所述第一端蓋進(jìn)入所述具有內(nèi)齒輪的減速箱體中，所述電機(jī)輸出齒輪固定在所述無刷電機(jī)的輸出軸進(jìn)入所述具有內(nèi)齒輪的減速箱體中，所有的行星齒輪減速機(jī)構(gòu)均位于所述具有內(nèi)齒輪的減速箱體中，其中初級級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的行星輪一方面與所述電機(jī)輸出齒輪嚙合傳動，另一方面與減速箱體中的內(nèi)齒輪嚙合傳動，初級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的太陽齒輪與最近的中間級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的行星輪嚙合傳動，前一中間級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的太陽齒輪與下一中間級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的行星輪嚙合，所有中間級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的行星輪還與減速箱體中的內(nèi)齒輪嚙合傳動，末級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的行星輪一方面與相鄰中間級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的太陽齒輪嚙合，另一方面與與減速箱體中的內(nèi)齒輪嚙合傳動，末級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中的行星齒輪架與所述末級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的輸出軸動力連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述蓄能機(jī)構(gòu)包括一設(shè)置在所述椅架上的電池盒以及設(shè)置在所述電池盒內(nèi)的電池。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，還包括一控制箱，所述控制箱安裝在椅架上，所述控制箱內(nèi)設(shè)置有一驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路與所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)和操作手柄控制連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述無刷電機(jī)為三相無刷電機(jī)。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述三相無刷電機(jī)為高速小型三相無刷電機(jī)。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述驅(qū)動電路包括一驅(qū)動芯片、六個驅(qū)動三極管、六個二極管，另外在所述無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子周圍設(shè)置三個霍爾傳感器，三個霍爾傳感器的輸出端與所述驅(qū)動芯片上的三個霍爾信號輸入端連接，六個驅(qū)動三極管分為第一至第六驅(qū)動三極管，六個二極管分為第一至第六二極管，所述第一至第六驅(qū)動三級管的基極分別與所述驅(qū)動芯片的六個驅(qū)動信號輸出端連接，第一至第六二極管的兩端分別連接在第一至第六驅(qū)動三級管的集電極和發(fā)射級上，其中第一至第六二極管的正極分別與第一至第六驅(qū)動三級管的發(fā)射級連接，第一至第六二極管的負(fù)極分別與第一至第六驅(qū)動三級管的集電級連接；所述第一驅(qū)動三級管、第二驅(qū)動三級管、第三驅(qū)動三級管的集電極連接在一起接直流電源的正極，所述第四驅(qū)動三級管、第五驅(qū)動三級管、第六驅(qū)動三級管的發(fā)射極連接在一起接直流電源的負(fù)極；三相無刷電機(jī)中的線圈分為a、b、c三相線圈，所述a、b、c三相線圈采用星形接法連接起來，所述a相線圈的一端與所述第一驅(qū)動三級管的發(fā)射極和第六驅(qū)動三級管的集電極連接，所述b相線圈的一端與所述第二驅(qū)動三級管的發(fā)射極和第五驅(qū)動三級管的集電極連接，所述c相線圈的一端與所述第三驅(qū)動三級管的發(fā)射極和第四驅(qū)動三級管的集電極連接；

所述驅(qū)動電路控制三相無刷電機(jī)中的a、b、c三相線圈輪換通電并且該改變電流方向來驅(qū)動三相無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動；如果關(guān)閉電源，三相無刷電機(jī)中的a、b、c三相線圈都不通電，驅(qū)動輪就可自由轉(zhuǎn)動；如果只把其中一相加一個不變方向的電壓，三相無刷電機(jī)就處于抱死狀態(tài)。

由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：電動輪椅的每個動力輪由一個三相無刷電機(jī)通過行星齒輪減速齒輪組共同驅(qū)動，使得結(jié)構(gòu)更加簡單，相應(yīng)地減輕了電動輪椅的重量。另外由于本發(fā)明的驅(qū)動電路控制三相無刷電機(jī)中的a、b、c三相線圈輪換通電并且該改變電流方向來驅(qū)動三相無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動動力輪轉(zhuǎn)動。如果關(guān)閉電源，三相無刷電機(jī)中的a、b、c三相線圈都不通電，動力輪就可自由轉(zhuǎn)動，手動推行起來更加省力。如果只把其中一相加一個不變方向的電壓，三相無刷電機(jī)就處于抱死狀態(tài)，外力很難使它轉(zhuǎn)動，起到了制動效果，使得本發(fā)明省去了外置制動器，進(jìn)一步減輕了電動輪椅的重量，降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的電動輪椅的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)的外形示意圖。

圖3為本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)的分解示意圖。

圖5為本發(fā)明的驅(qū)動電路原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見圖1，圖中給出的是一種輕便電動輪椅，包括椅架100、一對轉(zhuǎn)向輪200、一對動力輪300、一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)400、蓄能機(jī)構(gòu)500、操縱手柄600、控制箱700。

一對轉(zhuǎn)向輪200設(shè)置在椅架100的底部且位于椅架100的前側(cè)。一對動力輪300設(shè)置在椅架100的底部且位于椅架100的后側(cè)。一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)400設(shè)置在椅架100上且與一對動力輪300驅(qū)動連接，用于驅(qū)動一對動力輪300轉(zhuǎn)動。蓄能機(jī)構(gòu)500設(shè)置在椅架100上且位于椅架100的一側(cè)，便于椅架100的折疊操作，蓄能機(jī)構(gòu)500與一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)400電連接，用于向一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)400提供電能。具體地，蓄能機(jī)構(gòu)500包括一設(shè)置在椅架100上的電池盒510以及設(shè)置在電池盒510內(nèi)且與一對驅(qū)動機(jī)構(gòu)400電連接的電池(圖中未示出)。操縱手柄600設(shè)置在椅架100上。

控制箱700安裝在椅架100上，控制箱700內(nèi)設(shè)置有一驅(qū)動電路(圖中未示出)，驅(qū)動電路與驅(qū)動機(jī)構(gòu)和操作手柄600控制連接。

參見圖2至圖4，驅(qū)動機(jī)構(gòu)400包括無刷電機(jī)410和行星齒輪減速機(jī)構(gòu)420。行星齒輪減速機(jī)構(gòu)420包括第一端蓋421、第二端蓋422、具有內(nèi)齒輪423a的減速箱體423、電機(jī)輸出齒輪424、第一級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)425、第二級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)426、第三級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)427。

無刷電機(jī)410為高速小型三相無刷電機(jī)，其外徑只有40cm左右，長度大約30cm左右，轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)/分鐘。

第一端蓋421和第二端蓋422固定的具有內(nèi)齒輪423a的減速箱體423的兩端上，第一端蓋421還通過螺栓421a與三相無刷電機(jī)410固定連接，三相無刷電機(jī)410的輸出軸411穿過第一端蓋421進(jìn)入具有內(nèi)齒輪423a的減速箱體423中，電機(jī)輸出齒輪424固定在無刷電機(jī)410的輸出軸411進(jìn)入具有內(nèi)齒輪423a的減速箱體423中。

第一級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)425中的行星輪425a一方面與電機(jī)輸出齒輪424嚙合傳動，另一方面與減速箱體423a中的內(nèi)齒輪423嚙合傳動，第一級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)425中的太陽齒輪425b與第二級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)426中的行星輪426a嚙合傳動，第二級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)426中的行星輪426a還與減速箱體423中的內(nèi)齒輪423a嚙合傳動，第二級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)426中的太陽齒輪426a與第三級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)427中的行星輪427a嚙合傳動，第三級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)427中的行星輪427a還與減速箱體423中的內(nèi)齒輪423a嚙合傳動，第三級行星齒輪減速機(jī)構(gòu)427中的行星齒輪架427b與輸出軸427c動力連接。輸出軸427c的一端穿過第二端蓋422與電動輪椅的動力輪300的輪轂310動力連接。

參見圖5，驅(qū)動電路包括一驅(qū)動芯片mcu、驅(qū)動三極管q1～q6、二極管d1～d6，另外在三相無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子412周圍設(shè)置三個霍爾傳感器t1～t3，三個霍爾傳感器t1～t3的輸出端與驅(qū)動芯片mcu上的三個霍爾信號輸入端ic1～ic3連接。

驅(qū)動三極管q1～q6的基極分別與驅(qū)動芯片mcu的六個驅(qū)動信號輸出端pwm1～pwm6連接，二極管d1～d6的兩端分別連接在驅(qū)動三極管q1～q6的集電極和發(fā)射級上，其中二極管d1～d6的正極分別與驅(qū)動三極管q1～q6的發(fā)射級連接，二極管d1～d6的負(fù)極分別與驅(qū)動三極管q1～q6的集電級連接。

驅(qū)動三極管q1～q3的集電極連接在一起接直流電源dc的正極，驅(qū)動三極管q4～q6的發(fā)射極連接在一起接直流電源dc的負(fù)極。

三相無刷電機(jī)中的線圈分為a、b、c三相線圈，a、b、c三相線圈采用星形接法連接起來，a相線圈的一端與驅(qū)動三級管q1的發(fā)射極和驅(qū)動三級管q6的集電極連接，b相線圈的一端與驅(qū)動三級管q2的發(fā)射極和驅(qū)動三級管q5的集電極連接，c相線圈的一端與驅(qū)動三級管q3的發(fā)射極和驅(qū)動三級管q4的集電極連接。

上述驅(qū)動電路控制三相無刷電機(jī)中的a、b、c三相線圈輪換通電并且該改變電流方向來驅(qū)動三相無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動動力輪轉(zhuǎn)動。如果關(guān)閉電源，三相無刷電機(jī)中的a、b、c三相線圈都不通電，動力輪就可自由轉(zhuǎn)動，手動推行起來更加省力。如果只把其中一相加一個不變方向的電壓，三相無刷電機(jī)就處于抱死狀態(tài)，外力很難使它轉(zhuǎn)動，起到了制動效果，使得本發(fā)明省去了外置制動器，進(jìn)一步減輕了電動輪椅的重量，降低了成本。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。