摩打可以說是電動輪椅的靈魂之一,但摩打的構造和運作原理又是怎樣呢 ? 在這我們會簡單說明一下其內部運作及原理。

輪椅有刷摩打

這個是一般電動輪椅上會看到的摩打,又名直流有刷摩打,其內裡構造如下圖 :

分別為四大部分 

1.離合器(剎車片)  

2.整流子及碳刷 

3.定子、轉子、線圈 

4.齒輪箱


1.離合器 (剎車片)

電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。而電磁離合器工作方式可分為:通電結合和斷電結合。

離合器在線圈通電時產生磁力吸合 ”剎車片”【剎車】,離合器處於接合狀態;線圈斷電時“銜鐵”彈回【開車】,離合器處於分離狀態。


2. 整流子及碳刷 及 3.定子、轉子、線圈

摩打的中間位置,包含了幾個主要部件 : 包含了 定子(永久磁鐵或電磁鐵)、轉子 (整流子)、電刷 (碳刷)。

一般的直流馬達如上圖所示,包含周圍磁場(永久磁鐵或電磁鐵)、電刷、整流子等元件,電刷和整流子將外部所供應的直流電源,持續地供應給轉子的線圈,並適時地改變電流的方向,使轉子能依同一方向持續旋轉。

有刷摩打是採用機械換向,外部磁極不動內部線圈動,摩打工作時,換向器和線圈一起旋轉,碳刷與磁鋼都不動,於是換向器和碳刷產生摩擦,完成電流方向切換。

在直流有刷摩打中,將各組線圈排成一個圓環形,相互之間又用絕緣材料隔開,形成一個圓柱形與摩打軸連成一體,電源通過兩個碳刷,在彈簧的壓力下壓在線圈上,每組線圈轉動到碳刷下面就能給這組線圈通電。

隨着摩打轉動,給不同線圈或同一線圈不同兩級通電,使線圈產生磁場兩極與靠近永磁鐵定子的兩極有一個角度,通過同極相斥和異極相吸產生力量,推動摩打轉動。

碳刷方面他的主要成分是碳,工作時通過彈簧施壓就像刷子一樣在旋轉件上工作,所以叫做碳刷,主要材料是石墨。

碳刷在直流摩打中起到了非常重要的作用,碳刷在摩打的運動部件之間傳導電流,這種傳導是一種滑動傳導,能夠將電流從固定端傳遞到轉子的旋轉部分,由兩個碳刷組成一個碳架,有一些馬力大的摩打可能會用上四個碳架,所以這種傳導方式也就造成了碳刷容易磨損,碳刷還有改變電流方向,也就是換向的作用。


輪椅無刷摩打

無刷摩打使用的是電子回路(驅動器),故不需要維護。那就是說,客戶如果使用無刷摩打,就可以省卻維護麻煩!

再來就是摩打轉速的穩定性!有刷的DC摩打轉速會因負載變動而變化。而無刷摩打即使是在負載發生變化時亦能實現穩定的速度控制。這是因為馬達內部裝有被稱為霍爾IC的磁氣檢知器,能夠透過回授控制來確認摩打的狀態。另外,過負載以及電纜線接觸不良、斷線等異常發生時,能立即停止摩打的同時輸出警示信號,除了這些好處以外,還有省電、調速範圍廣、平穩轉矩、體積小、大功率等優點…

無刷摩打的原理

無刷摩打採取電子換向,線圈不動,磁極旋轉。無刷摩打,是使用一套電子設備,通過霍爾元件,感知永磁體磁極的位置,根據這種感知,使用電子線路,適時切換線圈中電流的方向,保證產生正確方向的磁力,來驅動摩打。消除了有刷摩打的缺點。
這些電路,就是摩打控制器。無刷摩打的控制器,還可以實現一些有刷摩打不能實現的功能,比如調整電源切換角,制動摩打,使摩打反轉,鎖住摩打,利用剎車信號,停止給摩打供電。現在無刷電動輪椅的電子報警鎖,就充分利用了這些功能。
無刷直流摩打由控制器和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。由於無刷直流摩打是以自控式運行的,所以不會象變頻調速下重載啟動的同步摩打那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振蕩和轉速改變。


有刷摩打無刷摩打的 分別

有刷摩打無刷摩打
重量及體積較大重量及體積較小 (比有刷摩打輕約1.5倍)
需要維護免維護
較為耗電比有刷摩打省電約3倍
轉速會因應情況改變轉速穩定不會因熱量及負重改變
扭力較細扭力較大
轉速快但不穩定 (以同樣W數來比較)轉速沒有刷快定速度十分穩定 (以同樣W數來比較)

1. 有刷直流電機 (有刷摩打) 6 kg

2. 無刷三相電機 (無刷摩打) 2.7 kg

兩種電動輪椅摩打分別的單個重量為 :

(有刷摩打)重量為約 6 kg/個

(無刷摩打)重量為 2.7 kg/個【已用電子磅確認過】

一台電動輪椅有兩個摩打,所以一般 (有刷摩打) 的電動輪椅單單摩打就已經合共約 12 kg,但是 (無刷摩打) 的電動輪椅兩個摩打加起來才 5.4 kg,足足輕了 6.6 kg。

此外 (無刷摩打) 比傳統摩打省電約50%,用同樣的電池容量能走得比人遠的路,摩打扭力更大等好處。


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