讓輪椅更輕巧的創新發明--電動輪椅手輪馬達造福行動不便的人

機械系與身心障礙者輔具工程研究中心陽毅平教授研發團隊創新發明-電動輪椅手輪馬達，使電動輪椅更輕巧便利，將造福更多行動不便的人。

由於社會的進步以及醫療技術的開發，人類的生活品質逐漸提高、壽命也愈來愈長，而高齡化的社會也即將來臨。對於中風、行動不便的老年人與病患，出門代步的工具變得很重要，必須符合舒適性、安全性、與輕便性。市面上傳統的電動輪椅，其動力系統是使用高轉速的馬達搭配減速齒輪箱，利用齒輪減速提高輸出的扭力，這些傳動系統可以補足馬達扭力的不足，但是這些機械裝置不但增加重量及體積，也在傳動的過程中造成多餘的能量損失，大大地降低系統的效率。

這一種高扭力、低轉速手輪馬達的新發明，取代高轉速馬達搭配減速機構的傳統設計，將輪椅的手扶圈與馬達轉子設計合而為一，設計構想的激發起因於手動扶圈動力來自手臂，如果手臂的力量換成電磁力，仍可驅動輪椅行進，因此將手扶圈設計成馬達的轉子，藉著手扶圈到輪軸較大的旋轉力臂，可以得到較大的力矩輸出。這種設計有許多特色，(1)直接利用手扶圈中空圓管填塞磁鐵，或者利用手扶圈表面貼磁鐵的方式製成轉子；(2)定子不必做成整圈，可設計成扇形分佈，留下的空間仍可容許手臂驅動行進；(3)經妥善的機構設計，定子和轉子可以分離，在電力耗盡時可以轉換成手臂驅動；(4)由於驅動馬達在左右雙輪上，仍可保留原輪椅折疊收藏的方便性；(5)磁鐵設計成正弦弧線，反嵌在手扶圈內，達到最大力矩密度與最低力矩漣波；(6)由於此新型手輪馬達經過最佳化設計及有限元素電磁分析與驗證，設計者完全掌握最佳驅動電流波形，即在最小電力消耗下可以產生最大力矩；(7)此新型手輪馬達屬於三相永磁無刷馬達，故障率低、維修機會少，雙輪直行與轉彎操作靈活。

這種手輪馬達具有輕巧、高效率、高功率密度的特性，經過適當地設計後，不需要其他的齒輪機構的輔助就能提供足夠的扭力。因此，把這種馬達直接安裝在輪椅輪圈中，省去傳動機械裝置，由於重量的減輕和傳動能量損失的減少，使得電動輪椅可以更有效率地使用有限的電池能源，並進一步提升電動輪椅的續航力。表一列出在電池容量相近的情況下，新型電動輪椅和兩家公司電動輪椅的比較，可以發現配搭手輪馬達的新型電動輪椅，因為少了笨重的齒輪機構及效率的提升，使得續航力明顯增加許多。我國電動輪椅與電動代步車在國際市場是世界第一 ，佔我國醫療器材出口總額24.5%，而此新型手輪馬達驅動的電動輪椅，將為業界與電動輪椅使用者，帶來新的選擇與商機，值得進一步開發與推廣。

詳洽:陽毅平教授　Tel: (02)3366-2682　e-mail: ypyang@ntu.edu.tw，聯絡人: 湯淑媖 Tel:(02)3365-3368#110　0929-415-448。展示地點: 國立臺灣大學身心障礙者輔具工程研究中心 (台北市中正區思源街18號(水源校區))。