CN204794552U - 设有电磁刹车的轮椅电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了设有电磁刹车的轮椅电机，包括电机壳体，还包括碳刷盖和减速端盖，电机转轴的一端与减速轮相啮合，电机转轴的另一端上套设有电机转子，还包括、电磁端盖，电磁端盖与碳刷盖共同形成闭合的第三区域，电磁端盖设置有第一弧形开口，电机转轴的端头穿过碳刷盖，且在该端上设置有电磁刹车，电磁刹车上转动连接有手柄，手柄的上端穿过第一弧形开口，手柄下端设有A接通点，手柄的中部设有第二弧形开口，电磁刹车上固连有穿过第二弧形开口的定位柱和可与A接通点连通的B接通点。本实用新型中通过电磁刹车的设置，可实现A接通点与B接通点的良好连通和完全脱离，以达到对电机转轴制动和驱动的目的。

Description

设有电磁刹车的轮椅电机

技术领域

本实用新型涉及轮椅配件领域，尤其是涉及设有电磁刹车的轮椅电机。

背景技术

电动轮椅中的驱动设备针对其使用范围，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有常用的电刷-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。大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器，由于无刷电机没有电刷，故也没有相关接口，因此更干净，噪声更小，事实上无需维护，寿命更长。

但是欧盟高标准要求需使用有刷电机，因为无刷电机要产生一段强谱电磁信号，这样会影响医疗器械的正常运行，比如心脏起搏器，CT核磁共振，这些都需要求要在比较接近的电磁空间环境内使用。因此，对于可能会进入这些区域内的轮椅使用者来说，在轮椅中设置有刷电机则显得非常有必要。然而，在有刷电机运行过程中，当电刷与换向器间接触点从一边跨向另一边的瞬间，换向器中的电流反向，再加上线圈存在自感现象，电刷与换向器间极易产生一定的火花电磁干扰。

另外，轮椅电机内通常设置有大转比传动结构，现有的安装结构是将设置有电机的壳体与设置有减速轮的壳体用螺丝钉相固定，这样，在轮椅电机运行时，此种点状固定不仅存在位移和滑动而产生较大的噪音，同时，两壳体的相互滑动极易改变电机与减速轮间的配合结构，从而影响轮椅电机的正常工作。而对轮椅电机的制动，通常是使用刹车片。当轮椅处在一个较大速度时，使用者需要使用较大的力量来握紧手闸挤压刹车片作用于车轮，这样，不仅刹车片极易磨损，而且刹车时，轮椅也极易发生左右晃动，甚至出现事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供设有电磁刹车的轮椅电机，采用一体成型的电机壳体，且内置有与电机壳体一体的支撑架，如此，能满足大转比传动结构对壳体的需求，起到防扭力的功效。碳刷和滤波元件的设置，能降低有刷电机换向器产生电火花的几率，减小有刷电机内部件的损耗。电磁刹车的设置，可对电机转轴进行快速、平稳的制动。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

设有电磁刹车的轮椅电机，包括两端均开口的电机壳体，电机壳体的内壁向内延伸形成有支撑架，支撑架将电机壳体内部分割成第一区域和第二区域，还包括用于封闭第一区域的碳刷盖和用于封闭第二区域的减速端盖，第一区域内安装有连接有电机转轴的电机定子，电机转轴穿过电机定子使得电机转轴的两端分别位于电机定子的两侧；

支撑架上安装有位于第二区域内的减速轮，电机转轴的一端穿过支撑架与减速轮相啮合，减速轮连接有穿过减速端盖的传动轴；电机转轴)的另一端上套设有位于碳刷盖内的电机转子，电机转子上套设有换向器，碳刷盖的环面上开有多个碳刷孔，碳刷孔内安装有作用于换向器的碳刷，在两个相邻的碳刷孔之间设置有呈弧形且与碳刷孔连通的固定筒，固定筒内安装有与碳刷电连接的滤波元件，固定筒的外壁上沿其圆周方向设置有多个散热片；

还包括与碳刷盖固连的电磁端盖，电磁端盖与碳刷盖共同形成闭合的第三区域，电磁端盖的环面上设置有第一弧形开口，电机转轴于套设有电机转子那端的端头穿过碳刷盖，且在该端上设置有可制动电机转轴且位于第三区域内的电磁刹车，电磁刹车上转动连接有手柄，手柄的上端穿过第一弧形开口位于第三区域外，手柄下端的最低端处设有A接通点，手柄的中部设有第二弧形开口，电磁刹车上固连有穿过第二弧形开口的定位柱和可与A接通点连通的B接通点。

本实用新型中，为实现碳刷盖对第一区域的封闭，减速端盖对第二区域的封闭，碳刷盖和减速端盖可均通过紧固螺钉与所述电机壳体相固连；碳刷盖与电磁端盖也可通过紧固螺钉实现两者间的固连。为提高电机壳体以及支撑架对其内部结构支撑作用的稳定性，第一区域的内腔形状应与电机定子相适应，第二区域的内腔形状应与减速轮相适应。如此设置，可避免电机定子和减速轮于电机壳体内发生较大幅度的震动而影响轮椅电机的运行。碳刷孔可设有4个，且均匀分布于所述碳刷端盖的环面上。相应地，碳刷设有4个，滤波元件也应有4个。如此设置，一方面，可加强碳刷对强谱电磁信号的吸收，抑制和消除电机运转以及启停时产生的强电磁干扰；另一方面，也可加强滤波元件对火花电磁干扰的吸收作用，实现电动轮椅在使用过程中故障率的降低以及其使用寿命的延长。为实现滤波元件对火花电磁干扰的滤波作用，滤波元件可为EMC滤波器。EMC滤波器又名电磁兼容性滤波器，可以抑制和消除电机运转以及启停时产生的强电磁干扰和电火花影响，进而实现电动轮椅在使用过程中故障率的降低以及其使用寿命的延长，同时增大电动轮椅的使用范围，减小使用者的限制范围。

电机定子和减速轮均位于一体成型的电机壳体内，如此可避免电机壳体在电机运行时发生变形而影响其内部的配合结构；其中，内置支撑架的设置，可为减速轮以及电机转轴的设置提供支撑，避免其于第二区域内发生较大幅度的震动而影响轮椅电机的运行。传动轴的设置用于套设大驱动轮。通电后，电机定子磁场与电机转子电流相互作用产生电磁力矩，电机定子旋转磁场就拖着具有载流导线的电机转子转动起来，从而带动电机转轴发生转动，再通过减速轮及传动轴带动大驱动轮发生转动，从而推动轮椅前行或者后退。在此运行过程中，当启动位于碳刷孔内的碳刷直接与换向器的换向片接触，而此时固定在相邻的两个碳刷孔之间的滤波元件则直接将产生的电磁干扰消除，进而减少电机失磁保护动作跳机的次数，保证电机的正常运行，达到降低有刷电机换向器产生电火花的几率，减小有刷电机内部件的损耗的目的。在电机长时间使用后，电机壳体内部运行组件会产生大量的热量，并且电机壳体内的环境温度随热量的堆积不断升高，直接影响到滤波元件的工作稳定性，针对温度对滤波元件影响，本实用新型在滤波元件的外部设置有固定筒，且在固定筒的外壁上安装有多个散热片，可减小滤波元件周围的热应力集中而受损的情况发生，最终实现有刷电机的工作稳定性。

在应用电磁刹车时，电机转轴上通常会固连有卡紧结构，此卡紧结构可与电磁刹车的内部结构相配合以实现两者间的离合，再通过此离合状态的变化达到对电机转轴的制动和驱动目的。当电磁刹车通电时，电磁刹车与卡紧结构相脱离，此时，电机转轴可随电机定子和电机转子的磁场作用而发生转动。而当需要制动时，可直接对电磁刹车断电处理。为实现电磁刹车的通电或者断电，亦可通过转动手柄来处理。具体地，转动手柄，当A接通点与B接通点连通时，电磁刹车则处于通电状态；当A接通点与B接通点相脱离时，电磁刹车则处于断电状态，使得卡紧结构被卡紧于电磁刹车的内部结构中，此种状态下，与卡紧结构相固连的电机转轴亦无法转动，从而达到对电机转轴制动的目的。定位柱用于控制手柄的最大转动距离，在此距离内，可保证A接通点与B接通点的良好连通和完全脱离。

为防止有雨水或者粉尘进入第三区域内而影响电磁刹车的工作，进一步地，所述手柄的上端套设有可遮蔽所述第一弧形开口的手柄帽。

为提高A接通点与B接通点连通时的稳定性，进一步地，所述手柄下端的中部为最低点，所述A接通点呈内凹状，所述B接通点呈可与A接通点相适应的外凸状。本实用新型中，通过增大A接通点与B接通点间的接触面积以达到两者稳定连通稳定的目的。

进一步地，所述散热片中部沿所述碳刷盖的径向朝外的方向凹陷，且散热片的两端分别形成延伸部A与延伸部B，所述延伸部A的顶点距所述固定筒外壁的高度小于延伸部B的顶点距所述固定筒外壁的高度。本实用新型中，散热片的中部凹陷，且其两端向外沿扩张形成延伸部A和延伸部B，使得散热片形成底部厚、顶部薄的结构，减小在加工制造时的应力集中，同时延伸部A与延伸部B之间具有一定的高度差，使得滤波元件周围的热量呈层级传递开。

为加强滤波元件对火花电磁的过滤作用，进一步地，滤波元件的两端分别与两相邻所述碳刷的根部相连。滤波元件电连接于碳刷的根部，也即连接在无限接近碳刷与换向器的接触点处。由于碳刷与换向器接触处的火花电磁最大，将滤波元件连接于碳刷的根部，可迅速对该火花电磁进行过滤，如此达到快速抗干扰的目的。

进一步地，所述散热片的弧长为所述固定筒外圆周的四分之三。电机壳体内的热量主要集中来自线圈，而线圈产生的热量会直接辐射至碳刷盖上，为优化碳刷盖内结构布局以及降低碳刷盖内各部件的加工难度，本实用新型将散热片的弧长设置为固定筒外圆周的四分之三，且该段弧长正对换向器的换向片，而剩余的四分之一部分固定筒外壁则直接与碳刷盖的内壁接触固定，最终实现对滤波元件快速散热。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型中，电机定子和减速轮均位于一体成型的电机壳体内，如此可避免电机壳体在电机运行时发生变形而影响其内部的配合结构；其中，内置支撑架的设置，可为减速轮以及电机转轴的设置提供支撑，避免其于第二区域内发生较大幅度的震动而影响轮椅电机的运行。如此，能满足大转比传动结构对壳体的需求，起到防扭力的功效。

2、本实用新型使用时，位于碳刷孔内的碳刷直接与换向器的换向片接触，而此时固定在相邻的两个碳刷孔之间的滤波元件则直接将产生的电磁干扰消除，进而减少电机失磁保护动作跳机的次数，保证电机的正常运行，达到降低有刷电机换向器产生电火花的几率，减小有刷电机内部件的损耗的目的。

3、电磁刹车的设置，可通过电磁刹车与电机转轴之间离合状态的变化达到对电机转轴的制动和驱动目的。其中，定位柱用于控制手柄的最大转动角度，在此范围内，可保证A接通点与B接通点的良好连通和完全脱离。

4、本实用新型将散热片的弧长设置为固定筒外圆周的四分之三，且该段弧长正对换向器的换向片，而剩余的四分之一部分固定筒外壁则直接与碳刷盖的内壁接触固定，最终实现对滤波元件快速散热。

附图说明

图1为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机一个具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中电磁端盖一个具体实施例的结构示意图；

图3为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中第一弧形开口一个具体实施例的结构示意图；

图4为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中电磁刹车和手柄一个具体实施例的结构示意图；

图5为图4所示A部的局部放大图；

图6为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中减速轮一个具体实施例的结构示意图；

图7为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中电机定子和电机转子一个具体实施例的结构示意图；

图8为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中电机壳体一个具体实施例的结构示意图；

图9为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中电机壳体一个具体实施例的剖视图；

图10为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中电机壳体和碳刷盖一个具体实施例的结构示意图；

图11为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中碳刷盖一个具体实施例的结构示意图；

图12为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中固定筒一个具体实施例的局部结构示意图；

图13为本实用新型所述的设有电磁刹车的轮椅电机中散热片一个具体实施例的局部结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1、电机壳体，2、电机定子，3、电机转子，31、换向器，4、碳刷盖，41、碳刷孔，5、碳刷，6、固定筒，7、滤波元件，8、散热片，81、延伸部A，82、延伸部B，9、电机转轴，10、减速端盖，11、支撑架，12、第一区域，13、第二区域，14、减速轮，15、传动轴，16、电磁端盖，17、手柄帽，18、电磁刹车，19、手柄，20、A接通点，21、第一弧形开口，22、第二弧形开口，23、定位柱，24、B接通点。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图1至图13所示，设有电磁刹车的轮椅电机，包括两端均开口的电机壳体1，电机壳体1的内壁向内延伸形成有支撑架11，支撑架11将电机壳体1内部分割成第一区域12和第二区域13，还包括用于封闭第一区域12的碳刷盖4和用于封闭第二区域13的减速端盖10，第一区域12内安装有连接有电机转轴9的电机定子2，电机转轴9穿过电机定子2使得电机转轴9的两端分别位于电机定子2的两侧；

支撑架11上安装有位于第二区域13内的减速轮14，电机转轴9的一端穿过支撑架11与减速轮14相啮合，减速轮14连接有穿过减速端盖的传动轴15；电机转轴9的另一端上套设有位于碳刷盖4内的电机转子3，电机转子3上套设有换向器31，碳刷盖4的环面上开有多个碳刷孔41，碳刷孔41内安装有作用于换向器31的碳刷5，在两个相邻的碳刷孔41之间设置有呈弧形且与碳刷孔41连通的固定筒6，固定筒6内安装有与碳刷5电连接的滤波元件7，固定筒6的外壁上沿其圆周方向设置有多个散热片8；

还包括与碳刷盖4固连的电磁端盖16，电磁端盖16与碳刷盖4共同形成闭合的第三区域，电磁端盖16的环面上设置有第一弧形开口21，电机转轴9于套设有电机转子3那端的端头穿过碳刷盖4，且在该端上设置有可制动电机转轴9且位于第三区域内的电磁刹车18，电磁刹车18上转动连接有手柄19，手柄19的上端穿过第一弧形开口21位于第三区域外，手柄19下端的最低端处设有A接通点20，手柄19的中部设有第二弧形开口22，电磁刹车18上固连有穿过第二弧形开口20的定位柱23和可与A接通点20连通的B接通点24。

本实施例中，为实现碳刷盖4对第一区域12的封闭，减速端盖10对第二区域13的封闭，优选地，所述碳刷盖4和减速端盖10均通过紧固螺钉与所述电机壳体1相固连。为提高电机壳体1以及支撑架11对其内部结构支撑作用的稳定性，进一步地，所述第一区域12的内腔形状与所述电机定子2相适应，所述第二区域13的内腔形状与所述减速轮14相适应。如此设置，可避免电机定子2和减速轮14于电机壳体1内发生较大幅度的震动而影响轮椅电机的运行。所述碳刷孔41设有4个，且均匀分布于所述碳刷盖4的环面上。本实施例中，相应地，碳刷5设有4个，滤波元件7也应有4个。如此设置，一方面，可加强碳刷5对强谱电磁信号的吸收，抑制和消除电机运转以及启停时产生的强电磁干扰；另一方面，也可加强滤波元件7对火花电磁干扰的吸收作用，实现电动轮椅在使用过程中故障率的降低以及其使用寿命的延长。作为优选，滤波元件7可为EMC滤波器。EMC滤波器又名电磁兼容性滤波器，可以抑制和消除电机运转以及启停时产生的强电磁干扰和电火花影响，进而实现电动轮椅在使用过程中故障率的降低以及其使用寿命的延长，同时增大电动轮椅的使用范围，减小使用者的限制范围。

电机定子2和减速轮14均位于一体成型的电机壳体1内，如此可避免电机壳体1在电机运行时发生变形而影响其内部的配合结构；其中，内置支撑架11的设置，可为减速轮14以及电机转轴9的设置提供支撑，避免其于第二区域13内发生较大幅度的震动而影响轮椅电机的运行。传动轴15的设置用于套设大驱动轮。此运行过程中，位于碳刷孔41内的碳刷5直接与换向器31的换向片接触，而此时固定在相邻的两个碳刷孔41之间的滤波元件7则直接将产生的电磁干扰消除，进而减少电机失磁保护动作跳机的次数，保证电机的正常运行，达到降低有刷电机换向器产生电火花的几率，减小有刷电机内部件的损耗的目的。在电机长时间使用后，电机壳体1内部运行组件会产生大量的热量，并且电机壳体1内的环境温度随热量的堆积不断升高，直接影响到滤波元件7的工作稳定性，针对温度对滤波元件7影响，本实施例在滤波元件7的外部设置有固定筒6，且在固定筒6的外壁上安装有多个散热片8，散热片8的中部凹陷，且其两端向外沿扩张形成延伸部A81和延伸部B82，使得散热片8形成底部厚、顶部薄的结构，如此，可减小在加工制造时的应力集中，同时延伸部A81与延伸部B82之间具有一定的高度差，使得滤波元件7周围的热量呈层级传递开，减小滤波元件7周围的热应力集中而受损的情况发生，最终实现有刷电机的工作稳定性。

在应用电磁刹车18时，电机转轴9上通常会固连有卡紧结构，此卡紧结构可与电磁刹车18的内部结构相配合以实现两者间的离合，再通过此离合状态的变化达到对电机转轴9的制动和驱动目的。当电磁刹车18通电时，电磁刹车18与卡紧结构相脱离，此时，电机转轴9可随电机定子2和电机转子3的磁场作用而发生转动。而当需要制动时，可直接对电磁刹车18断电处理。为实现电磁刹车18的通电或者断电，亦可通过转动手柄19来处理。具体地，转动手柄19，当A接通点20与B接通点24连通时，电磁刹车18则处于通电状态；当A接通点20与B接通点24相脱离时，电磁刹车18则处于断电状态，使得卡紧结构被卡紧于电磁刹车18的内部结构中，此种状态下，与卡紧结构相固连的电机转轴9亦无法转动，从而达到对电机转轴9制动的目的。定位柱23用于控制手柄19的最大转动距离，在此范围内，可保证A接通点20与B接通点24的良好连通和完全脱离。

为防止有雨水或者粉尘进入第三区域内而影响电磁刹车18的工作，优选地，所述手柄19的上端套设有可遮蔽所述第一弧形开口21的手柄帽17。

为提高A接通点20与B接通点24连通时的稳定性，优选地，所述手柄19下端的中部为最低点，所述A接通点20呈内凹状，所述B接通点24呈可与A接通点20相适应的外凸状。本实施例中，通过增大A接通点20与B接通点24间的接触面积以达到两者稳定连通稳定的目的。

优选地，滤波元件7的两端分别与两相邻所述碳刷5的根部相连。滤波元件7电连接于碳刷5的根部，也即连接在无限接近碳刷5与换向器31的接触点处。由于碳刷5与换向器31接触处的火花电磁最大，将滤波元件7连接于碳刷5的根部，可迅速对该火花电磁进行过滤，如此达到快速抗干扰的目的。

电机壳体1内的热量主要集中来自线圈，而线圈产生的热量会直接辐射至碳刷盖4上，为优化碳刷盖4内结构布局以及降低碳刷盖4内各部件的加工难度，本实施例将散热片8的弧长设置为固定筒6外圆周的四分之三，且该段弧长正对换向器31的换向片，而剩余的四分之一部分固定筒6外壁则直接与碳刷盖4的内壁接触固定，最终实现对滤波元件7快速散热。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.设有电磁刹车的轮椅电机，其特征在于：包括两端均开口的电机壳体(1)，电机壳体(1)的内壁向内延伸形成有支撑架(11)，支撑架(11)将电机壳体(1)内部分割成第一区域(12)和第二区域(13)，还包括用于封闭第一区域(12)的碳刷盖(4)和用于封闭第二区域(13)的减速端盖(10)，第一区域(12)内安装有连接有电机转轴(9)的电机定子(2)，电机转轴(9)穿过电机定子(2)使得电机转轴(9)的两端分别位于电机定子(2)的两侧；

支撑架(11)上安装有位于第二区域(13)内的减速轮(14)，电机转轴(9)的一端穿过支撑架(11)与减速轮(14)相啮合，减速轮(14)连接有穿过减速端盖的传动轴(15)；电机转轴(9)的另一端上套设有位于碳刷盖(4)内的电机转子(3)，电机转子(3)上套设有换向器(31)，碳刷盖(4)的环面上开有多个碳刷孔(41)，碳刷孔(41)内安装有作用于换向器(31)的碳刷(5)，在两个相邻的碳刷孔(41)之间设置有呈弧形且与碳刷孔(41)连通的固定筒(6)，固定筒(6)内安装有与碳刷(5)电连接的滤波元件(7)，固定筒(6)的外壁上沿其圆周方向设置有多个散热片(8)；

还包括与碳刷盖(4)固连的电磁端盖(16)，电磁端盖(16)与碳刷盖(4)共同形成闭合的第三区域，电磁端盖(16)的环面上设置有第一弧形开口(21)，电机转轴(9)于套设有电机转子(3)那端的端头穿过碳刷盖(4)，且在该端上设置有可制动电机转轴(9)且位于第三区域内的电磁刹车(18)，电磁刹车(18)上转动连接有手柄(19)，手柄(19)的上端穿过第一弧形开口(21)位于第三区域外，手柄(19)下端的最低端处设有A接通点(20)，手柄(19)的中部设有第二弧形开口(22)，电磁刹车(18)上固连有穿过第二弧形开口(20)的定位柱(23)和可与A接通点(20)连通的B接通点(24)。

2.根据权利要求1所述的设有电磁刹车的轮椅电机，其特征在于：所述手柄(19)的上端套设有可遮蔽所述第一弧形开口(21)的手柄帽(17)。

3.根据权利要求1所述的设有电磁刹车的轮椅电机，其特征在于：所述手柄(19)下端的中部为最低点，所述A接通点(20)呈内凹状，所述B接通点(24)呈可与A接通点(20)相适应的外凸状。

4.根据权利要求1所述的设有电磁刹车的轮椅电机，其特征在于：所述散热片(8)中部沿所述碳刷盖(4)的径向朝外的方向凹陷，且散热片(8)的两端分别形成延伸部A(81)与延伸部B(82)，所述延伸部A(81)的顶点距所述固定筒(6)外壁的高度小于延伸部B(82)的顶点距所述固定筒(6)外壁的高度。

5.根据权利要求1所述的设有电磁刹车的轮椅电机，其特征在于：所述滤波元件(7)的两端分别与两相邻所述碳刷(5)的根部相连。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的设有电磁刹车的轮椅电机，其特征在于：所述散热片(8)的弧长为所述固定筒(6)外圆周的四分之三。