CN101163847B - 用于电动滚筒管系统的驱动组件 - Google Patents

Abstract

一种用于电动滚筒管系统的驱动组件，包括电机和具有多个级的齿轮组。驱动组件的电机在低于50％峰值效率电机转速的转速下低效运转，在约为38分贝的外围环境中其产生的声压级大约在40分贝到44分贝之间。效率优选低于峰值效率的一半。齿轮组包括正齿轮并且优选传动比为20∶1。优选地，电机是直流电机，其以大约850rpm运转并且具有的相关转矩至少是峰值效率电机转速时的转矩的4倍。电机也可以是具有四个或者少于四个电极的交流电机，其优选以大约850rpm运转。

Description

用于电动滚筒管系统的驱动组件

相关申请参考

本申请涉及申请日为2005年4月1日，申请号为No.11/096,783的美国申请，并要求该申请作为本申请的优先权。作为参考，在此引入该申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及用于卷绕如遮光帘、屏幕等柔软卷绕件的电动滚筒管系统，更具体地说涉及用于电动滚筒管系统的驱动组件。

背景技术

参考图1，其中示出了一种具有现有驱动组件12的电动滚筒管系统10。该电动滚筒管系统10包括被可转动地支撑的滚筒管14和被滚筒管14卷绕接收的柔软件16，例如遮光帘织物。通常是通过把柔软件16的一个端部固定到滚筒管14上来使柔软件16与滚筒管14相接合。有许多固定柔软件16到滚筒管14上的已知方法，例如，使用双面带，或者通过一夹持件，该夹持件在柔软件16的一个端部上方安装到设置在滚筒管14表面上的一锁定通道中。驱动组件12沿两相反的旋转方向驱动滚筒管14，用于使柔软件16相对于滚筒管14卷绕或者展开。现有的驱动组件12包括一细长形的壳体18和一位于壳体18端部附近的圆盘20。圆盘20与滚筒管14的内表面相接合，从而在驱动组件12驱动圆盘20旋转时其驱动滚筒管14。

现有的滚筒管驱动组件12包括布置在壳体18内部并与圆盘20连接的电机22和齿轮组24。图2中所示的是从壳体18中取出的电机22和齿轮组24。现有驱动组件12的电机22是直流电机。再参考图1，驱动组件12容纳在滚筒管14的内部。基于此，这种类型的滚筒管驱动组件被称为是“内部”驱动组件。其它公知的电动滚筒管系统包括布置在滚筒管外部的驱动组件。

电机22包括一输出轴23，电机以称作是“电机转速”的旋转速度驱动该输出轴旋转。现有驱动组件12使电机以大约2000rpm的电机转速运转。连接于电机22的输出轴的齿轮组24把来自电机22的相对快的输入转速2000rpm降低到用于滚筒管14的相对慢的约为27rpm的输出转速。因此，现有驱动组件12的齿轮组24的传动比约为74∶1(即，2000/27)。

电机理想转矩随电机转速而变化。因此，任何电动滚筒管系统的电机必须在工作电机转速时提供足以将柔软件16卷绕到滚筒管14上的理想转矩。参见图3，其中用图表给出了现有驱动组件12的电机22的性能特性。这种类型的曲线图称为“电机曲线”。电机转速(Y轴上给出)和电机理想转矩(X轴上给出)之间的关系由直线26表示。如图所示，电机22的最大电机转速约为3150rpm，其最大电机转矩约为280m-Nm。另外如图所示，直流电机22的电机理想转矩在整个电机转速范围内线性变化。换言之，电机理想转矩随电机转速的降低而增大，甚至在非常低的接近于零的转速时。应该明白的是，图3中转速/转矩线26上的电机转矩值表征的是理想转矩，而不是工作时电机转矩的固定值。换言之，电机22能够在给定的电机转速下以介于零(即，没有负载的状态)和转速/转矩线26上显示值之间的任意转矩运行。在运转速度为2000rpm时，电机22的理想转矩约为99m-Nm。

如图3中曲线28所示，电机22的效率也随电机转速而变化。与电机转速一起表示于Y轴上的效率，通过垂直读取从转速/转矩线26到效率曲线28的值来确定。这样，在电机运转速度为2000rpm时，现有驱动组件12的电机22的效率大约为25％。如图所示，25％的电机效率是电机22的峰值效率。其中与峰值效率相对应的电机转速称为峰值效率电机转速。峰值效率电机转速大约是最大电机转速的65％(即，2000/3100)。

尽管对于不同的直流电机其电机转速、理想转矩和效率的具体值不同，但是某些特性是所有直流电机共有的。首先，电机转速和电机理想转矩在包括非常低的接近于零的整个电机转速范围内反向线性变化。其次，电机效率总体上在低负载状态下(即，在电机转速大于最大电机转速的50％时的相对低的转矩)达到峰值效率。现有驱动组件如此配置和操纵电机，使电机在峰值效率电机转速附近的低负载状态下运行。正如下文将要详述的，在这种相对低负载状态下操作电机是与电机生产商推荐的电机操作相一致的。

已知的滚筒管驱动组件的齿轮组包括行星正齿轮。行星正齿轮的构造在经济上理想，并且与其它类型的齿轮相比能提供高效的变速比。但是，因为周缘的齿相互接触会发出声音，因此与其它类型的齿轮相比正齿轮在运转时易产生噪音。这种与啮合齿有关的接触噪音有时被称为“齿轮拍打”，其随着啮合齿轮转速的增加而增大。公知的齿轮组还包括具有斜齿轮的齿轮级。斜齿轮包括与其它斜齿轮的斜轨常啮合的细长的螺旋斜轨。斜轨的常啮合消除了正齿轮轮齿之间接触产生的拍打噪音。但是，斜齿轮往往在经济性和效率方面不如正齿轮高。

现有驱动组件12的齿轮组24包括三级齿轮30、32、34。齿轮组24是混合齿轮系统，其包括具有斜齿轮的第一级30和具有行星正齿轮的第二和第三级32、34。最靠近电机22的是第一级30。因此，第一级30的齿轮以相对快的电机转速2000rpm旋转。但是，第二和第三级32、34中的旋转速度从2000rpm的电机转速逐级降低。这样，现有驱动组件12的混合构造代表一种折中方案，其中在相对快的第一级30中使用较安静的、较低效的、较昂贵的斜齿轮，而在相对较慢的第二和第三级32、34中则使用高效的、不太贵的但是噪音较大的行星正齿轮。

发明内容

根据本发明，用于电动滚筒管系统的无噪声驱动组件包括电机和具有多个齿轮级的齿轮组。驱动组件被配置成电机被以相对低的电机转速低效驱动。优选地，工作电机转速低于50％最大电机转速。优选地，电机运转时的效率低于50％电机峰值效率。优选地，电机在工作电机转速时的转矩大于在峰值效率电机转速时的转矩的4倍。因此，本发明提供一种电动滚筒管系统，包括：一被可转动地支撑的滚筒管；一柔软件，其与所述滚筒管接合，以使滚筒管卷绕接收柔软件；一电机，其输出轴以一定的电机转速旋转；一齿轮组，其与电机的输出轴相连接，从改而齿轮组被电机驱动，齿轮组包括多个适于使输出旋转速度相对电机转速降低的齿轮级；一管接合件，其与齿轮组相连接，从而管接合件以齿轮组输出的降低的旋转速度旋转，管接合件适于与滚筒管接合以使滚筒管以齿轮组的输出转速旋转；一与电机相联接的控制器，其用于控制电机以使柔软件在其全闭位置和全开位置之间运动期间相对于滚筒管卷绕或者展开，其中在柔软件运动期间，控制器使电机以低于电机能达到的最大电机转速的50％的工作转速运转。优选的是，在柔软件运动期间，电机具有大于50％最大电机转矩的电机转矩。优选的是，滚筒管具有小于大约2英寸的直径，其中电机是最大电机转矩在100m-Nm和150m-Nm之间的直流电机。本发明还涉及一种电动滚筒管系统，包括：一可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管，滚筒管限定了一内部；一接收在滚筒管内部的直流电机；接收在滚筒管内部的齿轮组，齿轮组包括行星正齿轮并具有约为20∶1的总传动比；电机包括输出轴，该输出轴与齿轮组相连接并以介于约为500rpm和约为1000rpm之间的工作电机转速旋转，当柔软件正从完全降低的位置运动时，在声压级约为38分贝的外围环境中，在距离滚筒管的被驱动端大约3英尺远处，该电动滚筒管系统产生的最大声压级在40分贝到44分贝之间。优选的是，电机转速约为850rpm，处于工作电机转速下的电机转矩至少是最大电机转矩的50％。优选的是，滚筒管的直径小于2英寸，电机的最大电机转矩在100m-Nm和150m-Nm之间。本发明还提供一种电动滚筒管系统，包括：被可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管；直流电机，其输出轴以一工作电机转速旋转；以及齿轮组，其与电机的输出轴相连接，从而齿轮组被电机驱动，齿轮组包括多个适于使输出旋转速度相对电机转速降低的齿轮级；电机具有随工作电机转速变化的效率，效率包括与峰值效率工作转速相关的峰值效率，其中在柔软件运动期间与工作电机转速相关的效率低于峰值效率的50％。优选的是，在柔软件运动期间与工作电机转速相关的效率低于峰值效率的25％。本发明还提供一种电动滚筒管系统，包括：一可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管；一直流电机，其输出轴以一电机转速旋转，电机具有随电机转速而变化的转矩和效率；一齿轮组，其与电机的输出轴相连接，从而齿轮组被电机驱动，齿轮组包括多个适于使输出旋转速度相对电机转速降低的齿轮级；电机具有处于峰值效率电机转速时的峰值效率和相关的转矩，其中电动滚筒管系统使电机在这样的工作电机转速下运转，在该工作电机转速时相关的转矩大于峰值效率电机转速时的转矩的至少4倍。优选的是，工作电机转速时的电机效率低于峰值效率的25％。本发明还提供一种电动滚筒管系统，包括：一可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管，滚筒管限定了一内部；一接收在滚筒管内部的交流电机；一接收在滚筒管内部的齿轮组，齿轮组包括行星正齿轮并具有约为20∶1的总传动比；一交流电机控制器；电机包括输出轴，该输出轴与齿轮组相连接并以在约为750rpm和约为900rpm之间的工作电机转速旋转；在声压级约为38分贝的外围环境中，在距离滚筒管的被驱动端大约3英尺远处，该电动滚筒管系统产生的声压级在40分贝到44分贝之间。优选的是，处于工作电机转速时的电机转矩至少是最大电机转矩的75％。优选的是，交流电机控制器向电机提供驱动信号，驱动信号包括可控制的基频。优选的是，可控制的基频小于约30Hz。优选的是，可控制的基频小于约15Hz。

根据一个实施例，电机是直流电机同时齿轮组的一个或者多个级包括行星正齿轮。在滚筒管运动期间，在声压级约为38分贝的外围环境中，在距离滚筒管的被驱动端大约3英尺远处测量时，无噪声驱动组件优选提供的声压级在大约40分贝和大约44分贝之间。这种级别的声压级被认为是使人愉快的并且不会使人分散注意力。

根据一个实施例，齿轮组的传动比约为20∶1，电机被以0和1500rpm之间的电机转速驱动。最优选的是，电机转速约为850rpm。

根据一个实施例，电机是交流电机。优选地，交流电机具有4个或者更少的电极。交流电机包括输出轴，该输出轴以大约750rpm和900rpm之间的工作转速旋转。

根据一个实施例，驱动组件被接收在滚筒管的内部，该滚筒管的直径小于2英寸，电机的最大电机转矩大于约120m-Nm。

附图说明

图1是包括一种现有驱动组件的电动滚筒管系统的透视图；

图2示出了图1中现有驱动组件的电机和齿轮组；

图3是图2中电机的电机曲线；

图4是根据本发明的用于电动滚筒管系统的驱动组件的透视图；

图5示出了从图4的驱动组件中取出后的电机和齿轮组的齿轮级；

图6是图4中电机和齿轮组的分解透视图；

图7是图4和5中的电机的电机曲线。

具体实施方式

参考附图，其中相同的数字表示相同的元件，图4到6中示出了根据本发明的滚筒管驱动组件40，包括容纳在细长形壳体41内的电机42和齿轮组44。本发明的驱动组件40适合接收在滚筒管内，例如图1中的管14，以与滚筒管的内表面接合从而驱动管旋转以卷绕或者展开柔软件，例如遮光帘织物。驱动组件40的接收和接合与上文描述的现有驱动组件12类似。但是，正如下文中将要详述的，本发明的驱动组件40以一种全新的方式构成，其在驱动特定负荷的情况下滚筒管的直径比原来减小了，或者，用特定的滚筒管直径相同却可以驱动更大的负载。而且，新的配置因为滚筒管的运动相对安静故产生有限的噪音，同时可望在整个齿轮组44中使用正齿轮传动。

驱动组件40的电机42优选是一直流电机。电机42具有传送处于某一电机转速和转矩下的机械功率的输出轴43。直流电机可靠性高、相对便宜，并且对于大部分滚筒管应用来说能以足够小的尺寸获得适当的理想转矩。直流电机包括有刷和无刷直流电机。有刷和无刷直流电机具有相似的转矩/转速曲线。但是，无刷直流电机具有围绕永久磁铁转子的绕组定子，这与有刷直流电机的布置是相反的。无刷电机的这种结构消除了对电机电刷的需要，在有刷电机中电刷允许电流流过绕组转子。无刷直流电机的定子绕组用控制电子设备电子整流以控制电流流动。目前可利用的有刷直流电机的种类很多，因此，出于经济原因考虑目前来说有刷直流电机是优选的。

驱动组件40产生的大部分噪音是由电机42和齿轮组44引起的。图5中示出了噪音产生部件从驱动组件40的其余部分中取出的后的情形，这样便于与图2中现有驱动组件12的相应部件进行比较。驱动组件40的齿轮组44包括第一和第二齿轮级46、48，其用于把来自电机42的旋转速度降低到期望的驱动滚筒管旋转的转动速度，其中驱动组件安装在滚筒管40内。齿轮组44的每级46、48中的齿轮是行星正齿轮。如上所述，期望在齿轮组44的所有级中都使用行星正齿轮，因为正齿轮与其它类型的齿轮例如在现有齿轮组12的第一级中的斜齿轮相比不仅经济而且变速比高。齿轮组44的行星正齿轮优选用塑料制品制造。

参考图7，其中示出了电机42的电机曲线。与图3中电机22的电机曲线类似，图7用图表给出了电机42的各种性能特性，包括电机转速，电机理想转矩和电机效率。如直线51所示，电机42的电机转速和电机转矩，与电机22的一样，在包括接近零的非常低的转速在内的整个电机转速范围内彼此成反比例。电机42的最大电机转速约为4200rpm，最大电机理想转矩约为122m-Nm。如效率曲线53所示，当电机42运行在转速约为3700rpm时其电机效率达到一个大约75％的峰值。

图7的电机曲线包括生产商推荐的工作范围，如图中阴影区域55所示。如图所示，对于电机42生产商推荐的工作范围包括与相对低的负载状态(即，相对高的电机转速和相对低的电机转矩)相对应的电机转速。不足为奇的是，生产商推荐的工作范围包括峰值效率电机转速3700rpm。如上所讨论的，现有滚筒管驱动组件的电机在按照生产商推荐的低负载状态下运转。具体来说，电机42的生产商推荐电机在高于大约3200rpm的电机转速下运转，这是在电机42的最大电机转速的大约76％到100％之间的转速范围，最大电机转速是4200rpm。还与电机18相似的是，所推荐的电机42的工作范围包括峰值效率电机转速3700rpm。

直观上看，依照惯例在生产商推荐的范围内运转滚筒管驱动组件的电机在现有技术中似乎是优选的。如上所述，推荐的工作范围包括峰值效率电机转速。因此，电机在推荐范围内运转能使电机高效工作。另外，与推荐范围相关的相对低负载状态(即，相对低的转矩)用来限制过热损害，从而延长电机寿命，而电机的高负载运转可能会导致过热损害。

但是，驱动组件40并没有依照惯例配置成使电机42在生产商推荐的范围内运转。取而代之的是，驱动组件40的电机42优选在高负载状态(即，相对高的转矩)下即图7中影阴区域57表示的电机转速范围内运转。如图所示，优选的运转范围57包括0rpm到大约1500rpm之间的更大的电机转速范围。优选运转范围的上限1500rpm大约是电机42的最大电机转速4200rpm的36％。最优选的是，驱动组件40使电机42在大约850rpm的转速下运转，这个转速仅仅是最大转速的大约20％。如图7中直线51所示，当其以850rpm的转速运转时，电机42的电机转矩约为98m-Nm。如曲线53所示，当其以优选的850rpm的转速运转时，电机42的电机效率约为19％。该电机效率仅仅约为电机42的峰值效率的四分之一(即，19/75)。本发明的驱动组件40配置为使电机42远在推荐范围之外的电机转速下运转，在这种状态下电机的效率非常低。

电机42在850rpm的电机转速下运转时提供的98m-Nm的理想转矩基本相当于现有驱动组件12的电机22在2000rpm的电机转速下运转时提供的99m-Nm的转矩。但是，电机22的直径是1.65英寸，而电机42的直径仅仅约为1.22英寸。因此，通过在推荐的工作范围之外低效率运行，本发明为驱动相似的负载提供相似的理想转矩同时允许减小电机直径。通过减小电机直径，相应地提供的滚筒管直径也相应地减小。从审美来说需要限制滚筒管直径，以避免安装件的外观体积庞大。应该明白的是，代替减小电机直径，可以利用本发明来增大给定电机的理想转矩从而提高电机驱动负载的能力。

现有驱动组件12的电机22的长度约为2.7英寸。因此，电机22的长度直径比(即，长度/直径)约为1.64(即，2.7/1.65)。这个长度直径比对于标准转矩电动机来说是典型的。本发明驱动组件40的电机42的长度也约为2.7英寸。因此，电机42的长度直径比约为2.21(即，2.7/1.22)。通过比较图2和5可以发现电机42长度直径比增大的效果。已知对于一种电机其转矩与BID2L成比例变化，其中B是磁通量，I是电流，D和L分别是电机的直径和长度。因此，通过增大B，I，D或者L任何一个都可以增加电机转矩。因为与标准转矩电动机相比增大了长度直径比，因此本发(修改对照页)明驱动组件的电机42被认为是“高”转矩电动机。通过增大长度直径比(即，增大长度)增加电机42的转矩部分地补偿了因减小直径而降低了的转矩。当然，由于直径在上述关系(即，BID2L)中被平方，因此减小直径比增大长度对转矩的影响更大。因此，本发明还通过使较小直径的电机在上述与优选范围57相关的高负载状态下运转提供增大的转矩。

如上所述，电机42在850rpm的电机转速下运转时提供的98m-Nm的转矩基本相当于现有驱动组件12的电机22在2000rpm的电机转速下运转时提供的99m-Nm的转矩。但是，本发明并不限于任何具体的转矩。因此，可想到的是，驱动系统可以配置为包括一个较小直径的电机，该电机与电机42相比具有减小的转矩，这样的电机可在较小直径的滚筒管内使用。例如，最大转矩在50m-Nm到70m-Nm之间的电机能用于驱动直径小于约1.625英寸的滚筒管。

如上所述，行星正齿轮因其经济且变速比高所以是优选的齿轮类型，但是当其被现有驱动组件的相对高的电机转速驱动时往往会有并不期望的噪音产生。但是，本发明通过把电机转速降低到大约850rpm，从而可允许在齿轮组44的每级中使用行星正齿轮而不会在第一级46中因齿轮拍打而产生过分的噪音。如上所述，电机转速降低到850rpm时齿轮组44所需的变速比也降低到了大约20∶1。结果，把齿轮级数从3级减少到2级成为可能。这样，级数的减少使得组件中齿轮总数减少从而进一步降低齿轮组产生的噪音。

期望电动滚筒管系统的驱动组件能够对驱动组件电机进行变速控制。期望这样的变速控制是为了改变有效卷绕半径以使柔软件以基本恒定的运动速度卷绕到滚筒管上。当柔软件卷绕到管上时，柔软件形成层(或者“卷绕物”)从而改变柔软件被滚筒管接收或者释放处的有效半径。这样，如果以恒定的旋转速度驱动滚筒管，柔软件的移动速度(有时称为“线速度”或者“织物速度”)将会因有效卷绕半径的改变而变化。应该明白的是，当柔软件被卷绕到管上时需要降低旋转速度以维持恒定的织物速度，因此，在柔软件被完全从滚筒管上展开的位置处(即，“被完全降低”或者“完全关闭”的位置)或者接近这一位置处驱动滚筒管的旋转速度是最大的。另外，当柔软件处于柔软件的完全降低位置处时被卷绕到管上的材料量最少，因此在该位置处柔软件为滚筒管提供的噪音衰减量最小。因此。当驱动组件在柔软件处于完全降低或者接近完全降低的位置处驱动滚筒管时，电动滚筒管系统产生的声级最大。

本发明提供这样一种驱动组件40，该驱动组件40期望在它的齿轮组44的每级中包括行星正齿轮同时还限制驱动组件产生噪音。包括容纳在直径为1.625英寸的滚筒管内的驱动组件40的电动滚筒管系统用于驱动约为8.1in-lb(即，10英镑的半径为0.81英寸的柔软件)的典型外加负载。电动滚筒管系统产生的噪音水平利用声压计在离滚筒管被驱动端大约3英尺远的距离处进行测量。在约为38分贝的外围环境中，当驱动组件40在柔软件处于或者接近完全降低的位置(即，电动帘组件产生的声压级最大)处驱动滚筒管时，电动滚筒管系统产生的声压级大约是43分贝。38分贝的环境水平相当于在相对安静的办公室例如关上门的私人办公室中的声压级。认为这样设置的电动滚筒管系统产生的约为40-44分贝之间的声压级不会令人不安甚至是令人愉快的。本发明具有行星正齿轮的驱动组件产生的声级与现有的具有行星正齿轮的驱动组件产生的声级相比是有利的，其中本发明的驱动组件的行星正齿轮被以完全低于电机生产商推荐的转速工作范围的转速驱动，而现有的驱动组件的行星正齿轮被以推荐的较快电机转速驱动。现有的电动滚筒管系统包括的系统，在约为38分贝的外围环境中，在大约3英尺处产生的声压级超过50分贝。认为处于声压级超过50分贝的环境中会令人不安甚至使人烦恼。

上面描述的齿轮组44包括两个齿轮级46，48。但是齿轮级的数目并不是严格的。因此，根据本发明的驱动组件在上述实施例中可以包括多于两级的级数。但是，如上所述，减少齿轮级的数目可望减少齿轮组中齿轮的总数，相应地，降低齿轮拍打噪音。

如上所述，驱动组件40使电机42在高负载状态下低效率运转是反直观的。除了电机低效率运转之外，电机在与优选工作范围57相关的高负载转矩状态下持续运转可能会使电机过热导致电机寿命缩短。但是，电动滚筒管系统的电机通常并不是连续不断的运转。在典型的电动滚筒管系统中，例如遮光帘，帘织物在早上升高，晚上降低，还有可能在一天中的不同时间内调整几次到其它位置。因此，除了最不寻常的情况，驱动电机42的低效率运行不会显著影响电机的寿命。但是，为了保护电机42，可以考虑把驱动组件40配置为跟踪电机42的运行时间。然后在电机超时运行的情况下使电机42在特定的时间段内停止运转，在该特定的时间段内如果允许电机继续运转的话可能会对电机不利。作为替换，可以基于电机或者相关部件的温度或者周围区域的温度，利用热电偶、电热调节器、温度传感器或者其它合适的感应装置，监视电机的状态。

现在再结合图4对驱动组件40的构造进行详细论述。管状的细长形壳体41限定了一个容纳驱动电机42和齿轮组44的内部。驱动组件40最好包括用于控制电机42运转的电子驱动单元(“EDU”)50。EDU控制器50包括用于布置控制器50控制电路(未示出)的印刷电路板52。控制器50能被配置为以上面描述的方式跟踪电机42的运行时间并且当电机42在给定的时间段内过度使用可能会损坏电机42的情况下使电机42停止运转。EDU控制器50包括邻近壳体41的一端的轴承座套54和轴承心轴56。用于电动滚筒管系统的电子驱动单元是已知的，因此不需要进一步描述。

驱动组件40包括邻近壳体41的与EDU轴承座套54和心轴56相对的端部布置的驱动圆盘58。驱动圆盘58连接到圆盘轴60上，其中圆盘轴60关于驱动组件40的壳体41通过驱动轴承62可转动地支撑。圆盘轴60连接到驱动组件40的齿轮组44上从而驱动电机42驱动驱动圆盘58旋转。驱动圆盘58的外表面上具有纵向凹槽，从而在驱动组件安装到滚筒管内时促进圆盘58的外表面和滚筒管的内表面之间的接合。驱动组件40适于安装到滚筒管内，从而使EDU轴承座套54和心轴56布置在滚筒管端部附近。驱动组件40还包括具有制动输入66，制动输出68和制动心轴70的制动器64。制动器64具有接收圆盘轴60的内部。制动器64适合与圆盘轴60相啮合以防止电机42和驱动圆盘58之间相对旋转。制动器64啮合可防止柔软件因柔软件的未卷绕部分作用于滚筒管产生负载和柔软件上的卷边条而展开，从而使柔软件保持在选择的位置处。用于滚筒管驱动组件的制动器是已知的故不需要进一步说明。

参考图6，详细示出了驱动组件40的电机42和齿轮组44。齿轮组44包括安装在环形齿轮盖74内的环形齿轮72。电机适配器76布置在电机42和环形齿轮盖74之间，并且与环形齿轮盖74的端部接合。环形齿轮盖74包括突起78，突起78容纳在电机适配器76的相应形状的凹槽80中以限制二者之间的相对转动。环形齿轮盖74还包括被制动器心轴70接收的终端部件82。

齿轮组44包括连接到电机42输出轴43上的中心齿轮45，中心齿轮45随输出轴43旋转。优选地是，在输出轴43上冲压中心齿轮45。齿轮组44的第一和第二级46，48每一级包括三个与形成在环形齿轮72内表面上的纵向齿96相啮合的行星正齿轮。中心齿轮45啮合第一级46的正齿轮，从而第一级46的正齿轮被中心齿轮45以电机转速驱动旋转。第一级46的正齿轮可转动地安装在中心托架88的销90上。第二级48的正齿轮可转动地安装在六边形托架92的销94上。一个中心齿轮98固定于中心托架88，与销90相反，并与第二级48上的所述行星正齿轮啮合，以便当第一级46驱动中心托架88时使第二级旋转。一个内六角100固定于六边形托架92，与销94相反。齿轮组44还包括第二级适配器102，第二级适配器102包括被六边形托架92的内六角接收的六角形头104和接收驱动圆盘轴60端部的位于与六角形头104相反侧的槽106。当第二级48驱动六边形托架92时，第二级适配器102把六边形托架92的转动传送给驱动圆盘58。

驱动组件40的控制器50优选对电机42的转速提供变速控制。期望在滚筒管驱动组件中进行变速控制以调节柔软件卷绕到滚筒管上的速度，从而使柔软件的运动速度(称为“线速度”或者“织物速度”)基本恒定。这样的控制系统已在申请号为No.10/774,919，申请日为2004年2月9日，名称为“用于多个卷式遮光帘均匀运动的控制系统”的美国专利中公开，在此引入该专利的全部作为参考。因为柔软件要卷绕到滚筒管上，所以柔软件的材料要被加工形成层(或者“卷绕物”)。要改变被滚筒管接收或者释放的织布层的半径。这样，如果以恒定的旋转速度驱动滚筒管，随着柔软件被卷绕到滚筒管上柔软件的速度往往会增大。通过利用脉宽调制控制供给电机的电压来控制交流电机的电机转速是已知的。美国专利No.5,848,634公开了一种利用脉宽调制改变电机转速的电动滚筒管系统，这里作为参考引入。

上述驱动组件的电机42是直流电机，优选是有刷直流电机。可能某些应用，尤其是当电机要驱动的负载相对大时，相对直流电机可能交流感应电机更好。这种情形可能出现，例如，单一电机驱动多个以尾对尾方式布置的滚筒管。对于用于交流感应电机的变速控制，同时调整供给电机的频率和电压来取代仅调节电压。交流感应电机典型地是卷绕一组定子绕组，每一个被交流电压波驱动。典型地，围着电机定子的外周间隔分布三个被交流电压波的三相驱动的独立绕组。驱动电压波的相位移设定了电机转子部分中的旋转范围。转子中的感应场和定子中的场之间的反作用力引起作用于转子上的净力距。转子的旋转速度和驱动波的频率以及定子绕组结构产生的电极数有关。这种关系用下面的等式说明：n＝120×F/P，其中，n是转子转速单位为rpm，F是驱动电压频率单位为Hertz，P是电极数目。

商业上可利用的交流感应电机典型地是包括2或者4个极。这样的构造有利于定子绕组的生产。具有2或者4个极的交流感应电机典型地是分别在3600rpm和1800rpm的额定转速下运行，当驱动电压波是60Hz时。为了使这些类型的电机在约为750到900rpm的转速下运转，需要降低操作频率。这通过反转电路控制频率来实现。举例来说，需要用大约25Hz的驱动频率操作4级交流感应电机以使其在约为750rpm的转子转速下运行。

如上所述，本发明的驱动组件40适于接收在可转动地被支撑的滚筒管内，例如图1中所示的滚筒管14。但是，应该明白，本发明并不限于在圆柱形管内使用。因此，可转动地被支撑的管可以是任何能被旋转地支撑并且适于卷绕接收柔软件的细长部件。因此，滚筒管可以具有非圆形的横截面，例如六边形或者八边形。非对称的形状，例如椭圆形，也是可以想到的非圆形横截面。

用结合本发明驱动组件的滚筒管系统卷绕的柔软件可以包括帘，屏幕，用于阻止或者反射或者部分阻止或者部分反射光的窗帘等。柔软件也可以由纸，布，或者任意类型的纤维织物形成。柔软件的例子包括遮光帘，纱窗，用于包括电视放映机在内的放映机屏幕，用于阻止或者部分阻止光进入或者反射光的窗帘，用于隐藏或者保护物体的窗帘。

以上以发明人所预见的实施方式对本发明进行了描述，为此所给出的说明部分是有效的，尽管本发明目前尚未预知但仍有可能会发生与本发明的内容等同的非实质性修改。

在附属权利要求书中，术语“柔软件”应该广义解释为包括任何能被卷绕用以阻止或者反射，或者部分地阻止或者反射光的部件。柔软件的非限制性例子包括遮光帘，屏幕和窗帘。

Claims (32)

1. 一种电动滚筒管系统，包括：

一被可转动地支撑的滚筒管；

一柔软件，其与所述滚筒管接合，以使滚筒管卷绕接收柔软件；

一电机，其输出轴以一定的电机转速旋转；

一齿轮组，其与电机的输出轴相连接，从改而齿轮组被电机驱动，齿轮组包括多个适于使输出旋转速度相对电机转速降低的齿轮级；

一管接合件，其与齿轮组相连接，从而管接合件以齿轮组输出的降低的旋转速度旋转，管接合件适于与滚筒管接合以使滚筒管以齿轮组的输出转速旋转；

一与电机相联接的控制器，其用于控制电机以使柔软件在其全闭位置和全开位置之间运动期间相对于滚筒管卷绕或者展开，

其中在柔软件运动期间，控制器使电机以低于电机能达到的最大电机转速的50％的工作转速运转。

2. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中在柔软件运动期间，电机具有大于50％最大电机转矩的电机转矩。

3. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中电机是直流电机。

4. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中齿轮组的至少一级包括行星正齿轮。

5. 根据权利要求4的电动滚筒管系统，其中齿轮组包括两个具有行星正齿轮的级。

6. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中齿轮组的总传动比约为20∶1。

7. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中在柔软件运动期间，工作电机转速在零和大约1500rpm之间。

8. 根据权利要求7的电动滚筒管系统，其中当柔软件正从完全降低的位置运动时电机转速约为850rpm。

9. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中滚筒管具有小于大约2英寸的直径，其中电机是最大电机转矩在100m-Nm和150m-Nm之间的直流电机。

10. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中电机、齿轮组和管接合件都接收在滚筒管内部。

11. 一种电动滚筒管系统，包括：

一可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管，滚筒管限定了一内部；

一接收在滚筒管内部的直流电机；

接收在滚筒管内部的齿轮组，齿轮组包括行星正齿轮并具有约为20∶1的总传动比；

电机包括输出轴，该输出轴与齿轮组相连接并以介于约为500rpm和约为1000rpm之间的工作电机转速旋转，

当柔软件正从完全降低的位置运动时，在声压级约为38分贝的外围环境中，在距离滚筒管的被驱动端大约3英尺远处，该电动滚筒管系统产生的最大声压级在40分贝到44分贝之间。

12. 根据权利要求11的电动滚筒管系统，其中齿轮组包括两个行星正齿轮级。

13. 根据权利要求11的电动滚筒管系统，其中电机转速约为850rpm，处于工作电机转速下的电机转矩至少是最大电机转矩的50％。

14. 根据权利要求11的电动滚筒管系统，其中滚筒管的直径小于2英寸，电机的最大电机转矩在100m-Nm和150m-Nm之间。

15. 一种电动滚筒管系统，包括：

被可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管；

直流电机，其输出轴以一工作电机转速旋转；以及

齿轮组，其与电机的输出轴相连接，从而齿轮组被电机驱动，齿轮组包括多个适于使输出旋转速度相对电机转速降低的齿轮级；

电机具有随工作电机转速变化的效率，效率包括与峰值效率工作转速相关的峰值效率，其中在柔软件运动期间与工作电机转速相关的效率低于峰值效率的50％。

16. 根据权利要求15的电动滚筒管系统，其中在柔软件运动期间与工作电机转速相关的效率低于峰值效率的25％。

17. 根据权利要求15的电动滚筒管系统，其中齿轮组包括行星正齿轮。

18. 根据权利要求15的电动滚筒管系统，其中在柔软件运动期间，工作电机转速在零和大约1500rpm之间。

19. 根据权利要求17的电动滚筒管系统，其中齿轮组的传动比约为20∶1。

20. 一种电动滚筒管系统，包括：

一可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管；

一直流电机，其输出轴以一电机转速旋转，电机具有随电机转速而变化的转矩和效率；

一齿轮组，其与电机的输出轴相连接，从而齿轮组被电机驱动，齿轮组包括多个适于使输出旋转速度相对电机转速降低的齿轮级；

电机具有处于峰值效率电机转速时的峰值效率和相关的转矩，其中电动滚筒管系统使电机在这样的工作电机转速下运转，在该工作电机转速时相关的转矩大于峰值效率电机转速时的转矩的至少4倍。

21. 根据权利要求20的电动滚筒管系统，其中工作电机转速时的电机效率低于峰值效率的25％。

22. 根据权利要求20的电动滚筒管系统，其中电机被电机转速控制器控制，电机被控制为在大约750rpm到大约950rpm之间的工作电机转速下运转。

23. 一种电动滚筒管系统，包括：

一可转动地支撑的用于卷绕接收柔软件的滚筒管，滚筒管限定了一内部；

一接收在滚筒管内部的交流电机；

一接收在滚筒管内部的齿轮组，齿轮组包括行星正齿轮并具有约为20∶1的总传动比；

一交流电机控制器；

电机包括输出轴，该输出轴与齿轮组相连接并以在约为750rpm和约为900rpm之间的工作电机转速旋转；

在声压级约为38分贝的外围环境中，在距离滚筒管的被驱动端大约3英尺远处，该电动滚筒管系统产生的声压级在40分贝到44分贝之间。

24. 根据权利要求23的电动滚筒管系统，其中交流电机卷绕有4个或者更少的电极。

25. 根据权利要求23的电动滚筒管系统，其中齿轮组包括两个行星正齿轮级。

26. 根据权利要求23的电动滚筒管系统，其中工作电机转速约为850rpm，其中处于工作电机转速时的电机转矩至少是最大电机转矩的50％。

27. 根据权利要求26的电动滚筒管系统，其中处于工作电机转速时的电机转矩至少是最大电机转矩的75％。

28. 根据权利要求23的电动滚筒管系统，其中滚筒管的直径小于2英寸，电机的最大电机转矩大约大于120m-Nm。

29. 根据权利要求23的电动滚筒管系统，其中交流电机控制器向电机提供驱动信号，驱动信号包括可控制的基频。

30. 根据权利要求29的电动滚筒管系统，其中可控制的基频小于约30Hz。

31. 根据权利要求29的电动滚筒管系统，其中可控制的基频小于约15Hz。

32. 根据权利要求1的电动滚筒管系统，其中滚筒管的直径小于约1.625英寸，其中电机是一直流电机，其理想转矩为50n-Nm-75m-Nm.

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