CN103471318B - 一种直流电机电动风门装置 - Google Patents

Abstract

一种直流电机电动风门装置，由直流电机传动机构驱动挡板对框架上的风道口进行开、闭动作，该直流电机传动机构主要由直流电机、减速齿轮组和扇形齿轮组成，减速齿轮组的末级齿轮与扇形齿轮啮合或接触连接，扇形齿轮设有带空转角的中轴孔，还设有一根传动轴，该传动轴一端与扇形齿轮的中轴孔匹配活动连接，传动轴另一端与所述转动轴一端刚性连接；在所述扇形齿轮与传动轴一端端部之间装有扭簧。本直流电机电动风门装置能通过控制直流电机通电极性来控制直流电机正反转，从而以较大的驱动力矩、较快的速度控制风门挡板的开、闭，并能够防止直流电机堵转。

Description

一种直流电机电动风门装置

技术领域

本发明涉及电冰箱电动风门技术领域，特别涉及一种直流电机电动风门装置。

背景技术

电动风门装置应用于风冷式电冰箱、冷柜等的制冷控制中，与电子式温控器配合使用，作为执行元件控制风门挡板的开闭，从而控制通过风道口进入箱体的冷风量，进而控制箱体内的温度。

中国专利公报公开了公告号为CN1148685A的名称为“电动式调节风门装置”的技术方案，该技术方案采用了可旋转90°的挡板，减小了装置体积；该技术方案采用了侧面设置电机及减速装置直接转动挡板，简化了结构；该技术方案需要控制电机进行正反转动作以控制挡板的开闭，为此采用了步进电机，通过控制步进电机不同相线圈的脉冲次序来控制电机正反转。

为了确保达到全开或全闭状态，通常的做法是：施加使挡板旋转角度大于90°的脉冲数，那么从全开到全闭过程中挡板到达全闭位置后不能再运动，步进电机由于齿轮减速机构为刚性连接，也不能转动（称为堵转），这时继续有一定个数的电脉冲施加于步进电机，而步进电机的特点是在堵转状态下继续施加电脉冲也不会导致电机损坏。反之从全闭到全开亦然。

上述电动风门装置存在以下缺点：

（1）与直流电机相比较，同等体积的步进电机的驱动力矩较小，尽管采用了较大的减速比，其挡板驱动力矩也较弱，当存在因结霜而造成的额外阻力时，会导致不能驱动挡板运动，失去了温度控制功能。另外大的减速比导致了挡板开、闭速度缓慢，需要较长的开闭动作时间。

（2）步进电机结构复杂，最少要两组线圈；驱动电路也复杂，需要产生一定相位差的多个脉冲；此两者均导致生产成本较高。

直流电机能用直流电源通过控制直流电机通电极性来控制电机正反转。直流电机与步进电机相比，具有结构简单、驱动方式简单、扭矩大等优点，但直流电机如果发生堵转，则电流会上升至额定电流的10倍以上，容易烧坏电机及其驱动电路，因而不能直接应用于上述风门装置中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流电机电动风门装置，它能通过控制直流电机通电极性来控制直流电机正反转，从而以较大的驱动力矩、较快的速度控制风门挡板的开、闭，并能够防止直流电机堵转。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种直流电机电动风门装置，包括直流电机传动机构、框架、挡板和挡板软垫，该挡板软垫固定在挡板上面，挡板通过装在框架上的转动轴与框架的风道口活动接触，所述直流电机传动机构由箱体和装在箱体内的直流电机、减速齿轮组、扇形齿轮组成，直流电机转轴与减速齿轮组的始级齿轮连接，减速齿轮组的末级齿轮与所述扇形齿轮啮合或接触连接，其特征在于：所述扇形齿轮设有带空转角的中轴孔，还设有一根传动轴，该传动轴一端与扇形齿轮的中轴孔匹配活动连接，传动轴另一端与所述转动轴一端刚性连接；在所述扇形齿轮与传动轴一端端部之间装有扭簧。

所述扇形齿轮带空转角的中轴孔的形状为：左右对称面呈圆弧面上、下对称面呈内凹V形面。所述与中轴孔匹配活动连接的传动轴一端端部呈扁形，其左、右对称面为圆弧面，上、下对称面为水平面，该两个水平面分别与对应的中轴孔的上、下内凹V形面的内凹线相接触，所述传动轴一端端部的水平面与对应的中轴孔的内凹V形面之间夹角β=10～30°角度。所述扇形齿轮的扇形角度α=90～110°角度。

所述扭簧在自由状态下使所述扇形齿轮的中轴孔处于所述传动轴的中间位置，当两者相对位置左右偏离中间位置时，所述扭簧有使两者回复到中间位置的趋势。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

（1）本发明是在现有步进电机电动风门装置的基础上以直流电机替代步进电机，并设置了一套由扇形齿轮特别设计的中轴孔和传动轴及扭簧构成的柔性联轴机构，配合直流电机、减速齿轮组和扇形齿轮，有效地防止了电机堵转，从而能将直流电机直接应用于电动风门装置中。本发明的直流电机电动风门装置结构较简单，驱动力矩大，挡板开、闭动作迅速，可靠性好，稳定性高。

（2）本发明的电动风门装置由于采用了直流电机，相比原来的步进电机其结构简单、成本较低，应用于风冷式电冰箱、冷柜时其温度控制驱动电路也可简化，总的来说具有简单可靠、低成本的优点。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种直流电机电动风门装置的结构示意图。

图2是图1所示的直流电机电动作风门装置中驱动转动轴工作的直流电机传动机构结构示意图。

图3是图2所示的扇形齿轮和传动轴之间装有扭簧组成柔性联轴机构的结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是挡板在全开位置时的末级齿轮和扇形齿轮之间的运动最终状态示意图。

图6是挡板在全开位置时的末级齿轮和扇形齿轮之间的静止状态示意图。

具体实施方式

通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。

参见图1-图6所示，一种直流电机电动风门装置由框架2、挡板软垫3、挡板4、转动轴401、传动轴5、扭簧6和直流电机传动机构组成。挡板软垫3粘贴固定在挡板4上面，挡板4通过装在框架2上的转动轴401与框架2的风道口201活动接触，当挡板4与风道口201处于闭合状态时，挡板软垫3就与风道口201四周边缘密封闭合。直流电机传动机构由箱体1和装在箱体1内的直流电机10、减速齿轮组9、扇形齿轮7组成，直流电机10转轴与减速齿轮组9的始级齿轮连接，减速齿轮组9的末级齿轮8与扇形齿轮7啮合或接触连接，所述扇形齿轮7设有带空转角的中轴孔702，还设有一根传动轴5，该传动轴5一端与扇形齿轮7的中轴孔702匹配活动连接，传动轴5另一端与转动轴401一端刚性连接；在扇形齿轮7与传动轴5一端端部之间装有扭簧6，构成柔性联轴机构。

所述扇形齿轮7带空转角的中轴孔702的形状为：左右对称面呈圆弧面7021，上、下对称面呈内凹V形面7022。所述与中轴孔702匹配活动连接的传动轴5一端端部呈扁形，其左、右对称面呈圆弧面，上、下对称面为水平面502，该两个水平面502分别与对应的中轴孔702的上、下内凹V形面7022的内凹线7023相接触，所述传动轴5一端端部的水平面502与对应的中轴孔702的内凹V形面7022之间夹角β=10～30°角度。所述扇形齿轮7的扇形角度α=90～110°角度。

挡板4绕转动轴401可作90°角度转动。传动轴5另一端从箱体1伸出与转动轴401固定连接。传动轴5一端端部设有中心槽501，扇形齿轮7设有凹槽701，扭簧6的一端中心钩部602置于中心槽501内，扭簧6的另一端向外突出部601置于凹槽701内，构成扇形齿轮7与传动轴5之间的柔性联轴机构。

扭簧6在自由状态下使所述扇形齿轮7的中轴孔702处于所述传动轴5的中间位置。当所述扇形齿轮7的中轴孔702与所述传动轴5的相对位置左右偏离中间位置时，扭簧6有使两者回复到中间位置的趋势。

扇形齿轮7的中轴孔702形状和与之匹配连接的传动轴5一端端部形状的设计，使扇形齿轮7相对于传动轴5可以在一定角度范围内实现空转，当超出此空转角度β后，扇形齿轮7就会带动传动轴5转动。为了使本直流电机电动风门装置在满足其工作技术参数的情况下实现体积最小化，扇形齿轮7的最佳扇形角度α选取92°～96°角度范围，传动轴5的水平面502与对应的扇形齿轮中轴孔702的内凹V形面7022之间的夹角即空转角β的最佳值为13°～18°角度范围。

本发明的工作过程是这样的：自由状态时，扭簧6没有扭力，传动轴5处于扇形齿轮7的中轴孔702的中间位置，其正、反转都有相同的空转角度β。当挡板4从全闭位置转到全开位置时（定义此方向为正转），传动轴5停止转动，而扇形齿轮7继续正转，直到最后一个齿与末级齿轮8的各齿尖依次接触，此时中轴孔702相对于传动轴5仍有空转角度β，扇形齿轮7仅受到扭簧6产生的有限反力，因此末级齿轮8不会发生堵转。当直流电机10停止供电，末级齿轮8停止转动，由于扭簧6的反力作用，能够使扇形齿轮7的最后一个齿的外侧面保持与末级齿轮8其中一个齿的接触，而该反力又不足以克服被各级齿轮副放大的直流电机10的静止扭矩，所以整个传动机构保持静止；另一方面，扭簧6的反力也通过传动轴5、转动轴401施加于挡板4，使挡板4能够继续保持全开位置。当挡板4反转时，由于扇形齿轮7的最后一个齿外侧还保持与末级齿轮8其中一个齿的接触，使末级齿轮8与扇形齿轮7能够进入啮合状态，从而带动传动轴5、转动轴401和挡板4反转。假如由于结霜的原因导致传动轴5和挡板4的转动阻力增大，此时，扇形齿轮7先转动到使其内凹V形面7022与对应的传动轴5的水平面502接触，这样，直流电机10通过被齿轮副放大了的大扭力直接作用到传动轴5，因此传动轴5和挡板4能够克服结霜阻力而开始转动。当挡板4达到全闭位置时，其后的动作过程与上述全闭到全开的过程相同，在此不在赘述。

Claims (2)

1.一种直流电机电动风门装置，包括直流电机传动机构、框架（2）、挡板（4）和挡板软垫（3），该挡板软垫（3）固定在挡板（4）上面，挡板（4）通过装在框架（2）上的转动轴（401）与框架（2）的风道口（201）活动接触，所述直流电机传动机构由箱体（1）和装在箱体（1）内的直流电机（10）、减速齿轮组（9）、扇形齿轮（7）组成，直流电机（10）转轴与减速齿轮组（9）的始级齿轮连接，减速齿轮组（9）的末级齿轮（8）与所述扇形齿轮（7）啮合或接触连接，其特征在于：所述扇形齿轮（7）设有带空转角的中轴孔（702），还设有一根传动轴（5），该传动轴（5）一端与扇形齿轮（7）的中轴孔（702）匹配活动连接，所述扇形齿轮（7）带空转角的中轴孔（702）的形状为：左右对称面呈圆弧面（7021），上、下对称面呈内凹V形面（7022），所述与中轴孔（702）匹配活动连接的传动轴（5）一端端部呈扁形，其左、右对称面为圆弧面，上、下对称面为水平面（502），该两个水平面（502）分别与对应的中轴孔（702）的上、下内凹V形面（7022）的内凹线（7023）相接触，所述传动轴（5）一端端部的水平面（502）与对应的中轴孔（702）的内凹V形面（7022）之间夹角β=10～30°角度，传动轴（5）另一端与所述转动轴（401）一端刚性连接；在所述扇形齿轮（7）与传动轴（5）一端端部之间装有扭簧（6）。

2.根据权利要求1所述的直流电机电动风门装置，其特征在于：所述扇形齿轮（7）的扇形角度α=90～110°角度。