图3.1 DG-M4外形

表3.1 DG电机产品系列

表3.2 DG－M4电机参数

该电动机构由一个带电磁离合器（刹车）装置的永磁电动机和带一级直齿和一级蜗轮副传动的全封闭齿轮箱组成；手推轮椅时，可以通过简易操作手柄释放花键来实现离合。通过计算行走电机与翻转电机均可为DG-M4。通过对花键的操作即可实现手动与自动的切换，而蜗轮蜗杆传动对于爬楼装置来说，可以实现自锁，这对爬楼这一动作提供了安全保障。

3.2 电机工作原理

永磁直流电机是用永久磁体来建立电机所需的磁场，无需另用电源进行励磁。有刷电机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。直流电源的电能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，使电机旋转带动负载。

下图为电机的四个永磁体磁极，排列在同一圆周上。

图3.1 电机磁极排列

钕铁硼是目前最好的永磁体材料，磁力非常强大、矫顽力很高，性能好的永磁电机多选用钕铁硼做磁极。磁极固定在机壳内，机壳同时为电机提供磁路。

在下图中用蓝色的磁力线表示电机的磁路。

图3.2 电机的磁路

永磁电机不需励磁电流发热较少，但机壳为防铁粉污染多为密封，一般通过机壳外周多个散热片进行散热；端盖板延伸到机壳外兼做机脚，整个构成电机的定子机座，通过机脚来安装固定电机。

永磁直流电机的转子由转子铁芯，转子绕组、换向器、转轴构成。

电流通过电刷连接转子绕组，四极电机一般有四组电刷，一同装在刷架上，共同构成电刷组件。下图显示了转子与电刷组件的相对位置。

图3.3 转子与电刷组件的相对位置

下图为合上端盖的永磁直流电机剖面图

图3.4 永磁直流电机剖面图

3.3 电源的选择

明显电动轮椅车的电源为可充电式电池，选择好电池也是轮椅车正常工作的先决条

件之一。本次方案选择一般电动车上使用的铅蓄电池。铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定，电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好（尤其适于干式荷电贮存）、造价较低，因而应用广泛。 铅蓄电池原理如下：

把A、B两块铅板插入硫酸溶液中，铅与硫酸作用的结果，使A、B两块铅板上形成硫酸铅，溶液中也被硫酸铅饱和，这是还没有电势，给蓄电池充电时，在两极上发生的化学反应如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+; B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充电后，A板上的PbO2成为正极， B板上Pb成为负极。放电时，两极发生的反应如下：

正极：PbO2+H2SO4+2H+ -2e-→PbSO4+2H2O-2e-; 负极：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

又电机的额定电压为24V,固选用24V的铅蓄电池组。其自带充电模块。

3.4控制核心C8051F020

3.4.1 C8051FO20概述

C8051FO20系列单片机是Cygnal公司新推出的一种混合信号系统级单片机。该系列单片机片内含CIP-51的CPU内核，它的指令系统与MCS-51完全兼容。其中的C8051F020 单片机含有64kB片内Flash程序存储器，4352B的RAM、8个I／O端口共64根I／O口线、一个12位A／D转换器和一个8位A／D转换器以及一个双12位D／A转换器、2个比较器、5个16位通用定时器、5个捕捉／比较模块的可编程计数／定时器阵列、看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器等部分。C8051F020单片机支持双时钟，其工作电压范围为2.7-3.6V(端口I／O，RsT和JTAC引脚的耐压为5V)。与以前的51系列单片机相比，C8051F020增添了许多功能，同时其可靠性和速度也有了很大提高。外形及引脚排列如图所示：