CN104278943A - 用于驱动住宅自动化幕帘的致动器和包括这类致动器的设备 - Google Patents

Abstract

用于驱动住宅自动化幕帘的致动器包括：电动机(M)；用于将电动机的运动传递到住宅自动化幕帘的减速器(R)；和制动器。致动器包括直流电子转换电动机(M)和具有连续阻力矩的机械制动器(2)。

Description

用于驱动住宅自动化幕帘的致动器和包括这类致动器的设备

技术领域

本发明涉及一种用于驱动住宅自动化幕帘的致动器，住宅自动化幕帘如卷帘百叶窗、遮帘、窗帘、闸门、投影屏或车库门。

背景技术

在用于驱动住宅自动化幕帘的致动器的领域中，已知地使用一制动装置，用于一方面通过接近一障碍物如行程末端止挡件对运动进行制动，和另一方面当电动机不运行时对载重进行锁定。在住宅自动化幕帘如小遮帘或窗帘的情形中，住宅自动化幕帘的轻便性意味着由幕帘在电动机上应用的力矩——特别是在下降阶段——较低。通过这种方式，不需要给致动器配备外部制动装置，这是因为电动机本身可通过短路或磁阻进行制动。这种制动可通过使用不可逆减速器来完成，所述不可逆减速器并不将由载重所应用的力矩传递到电动机。

但是，对于较大的幕帘，关键的则是使用这样一种致动器，所述致动器包括电动机外的机械或机电制动器，以保证对人的保护。

在专利文献EP-A-0 508 949中所描述的这类致动器包括异步类型的电动机、减速器和盘形制动器，所述盘形制动器适于在由电动机绕组所产生的磁场的作用下运动。异步电动机具有这样的优点：适于直接地连接到总线，然而对异步电动机的变速控制是复杂的，这是因为这涉及在保持运行所需要的功率时对控制信号的频率进行调节。这在整体上涉及给电动机留尺寸余量(oversizing)。

为了克服关于异步电动机的变速控制方面的问题，已知地给用于驱动住宅自动化幕帘的致动器配备直流的、集电刷或电子转换电动机。在电子转换电动机中，转子通过一个或多个永磁体形成，而定子通过一套线圈形成；转换各种线圈的供电使得可产生转动磁场，转动磁场使转子的磁体转动。电子转换电动机并不使用集电刷系统，使得这类电动机更为牢固。然而，这类电动机需要可靠的和复杂的电子控制单元。

在多数用于驱动住宅自动化幕帘的致动器中，需要随时知晓输出轴的位置。这或者通过机械计数单元——通过刚性地连接到电动机输出轴的一转动元件驱动——执行，或者通过电子计数单元——特别是对电动机转换的数目进行计数——执行。在电动机输出端或在转子上计数的情形中，这精确地反映电动机的位置，但是就载重的实际位置而言是不精确的。相反地，接近载重进行计数，例如在住宅自动化幕帘的卷绕管的转动上进行计数，在载重的实际位置方面是更为可靠的，但是需要更为复杂的设计。

在用于驱动住宅自动化幕帘的致动器中集成电子转换电动机在逻辑上促使使用转子位置的电子连测。不过，如果电动机利用以开/关模式运行的制动器——如盘形制动器——被使用，在电动机被载重驱动时，在某些运行范围上电动机易于如发生器一样运行，从而产生散热问题。

发明内容

本发明特别地旨在通过提出一种用于驱动住宅自动化幕帘的致动器来克服这些缺点，所述致动器易于控制、相对无声和不需要复杂的电子控制模块。

为此，本发明涉及一种用于驱动住宅自动化幕帘的致动器，所述致动器包括电动机、用于将电动机的运动传递到住宅自动化幕帘的减速器、和制动器。根据本发明，电动机是电子转换电动机，而制动器是具有连续阻力矩的机械制动器。

通过本发明，直流电子转换电动机与机械制动器相结合使得当降低幕帘时可散逸由载重产生的能量。通过这种方式，电动机从不如一发生器一样运行。同时，使用电子转换电动机保证更好的速度调节。

根据本发明的有利的不过非必需的方面，用于驱动住宅自动化幕帘的致动器可包括一个或多个以下特征，所述特征可以任何可允许的方式进行组合：

－制动器是包括螺旋弹簧的弹簧制动器，螺旋弹簧紧紧地安装在一滚筒中，螺旋弹簧的两端部朝圆筒(cylinder)内部弯曲并且每个端部与刚性地连接到制动器输入轴的一部件和与刚性地连接到制动器输出轴的一凸出部接合。

－作为选择，制动器是包括螺旋弹簧的弹簧制动器，螺旋弹簧紧紧地安装在一轴座周围，弹簧的两端部朝轴座外部弯曲并且每个端部与刚性地连接到制动器输入轴的一部件和与刚性地连接到制动器输出轴的一凸出部接合。

－弹簧是具有毗连的圈的螺旋弹簧。

－作为选择，制动器是凸轮制动器。

－制动器布置在减速器的两级之间。

－致动器包括用于连测(reference)集成在电动机的定子的线圈的电子转换模块中电动机转子的位置的部件。

－致动器包括电动机的转子的转动的传感器，该传感器探测转子的位置。

－致动器包括用于还原用于连测电动机的转子的位置的至少一部分信号的部件。

本发明最后涉及一种用于操作住宅自动化幕帘的设备，所述设备包括管体和致动器，幕帘适于围绕所述管体卷绕，所述致动器用于驱动如上文所述的管体。

本发明还涉及一种用于操作住宅自动化幕帘的设备，所述设备包括滚筒和致动器，幕帘的绳线适于围绕所述滚筒卷绕，所述致动器用于驱动如上文所述的滚筒。

附图说明

通过阅读以下参照附图根据所述原理的对用于驱动住宅自动化幕帘的致动器的两个实施方式进行的说明，本发明和本发明的其它优点将更清晰地显示出来，附图中：

－图1是根据本发明的用于操作住宅自动化幕帘的一设备的基础横截面图，

－图2是从属于图1中的设备的致动器的示意图，

－图3是在载重提升阶段中在图2中的致动器的弹簧制动器的基础横截面图，和

－图4是与图3相似的横截面图，处于载重下降阶段。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于操作住宅自动化幕帘的设备I。设备I包括卷绕管7，帘布9围绕所述卷绕管卷绕和展开。卷绕管7通过致动器1围绕回转轴线X-X转动和水平地布置在一开口O的上部部分中。开口O例如是设置在建筑物的壁体中的一开口。这类壁体在图1中通过边框(frame)5示意。致动器1定位在圆柱形壳体101中和通过在圆柱形壳体101的一端部101B伸出的一附着部分109固定到边框5。在与附着部分109相对的一侧，输出轴107在圆柱形壳体101的第二端部101A伸出和承载环形件3。环形件3围绕回转轴线X-X转动地连接到卷绕管7。通过这种方式，致动器1使卷绕管7围绕回转轴线X-X转动。供电电缆6供给致动器1运行所需要的能量，和滑动轴承4同轴地插置在圆柱形壳体101和卷绕管7之间，以保证卷绕管7围绕圆柱形壳体101滑动。

图2更为详细地示出设备I的致动器1。该致动器1包括电动机M、减速器R和机械制动器2。该电动机M是具有电子转换的直流电动机。为此，电动机包括内转子和定子，所述内转子通过一个或多个永磁体形成，所述定子包括线圈绕组。线圈每个以切换的方式被馈电，以产生转子在其中布置的转动磁场。转子的磁体从而在该磁场的作用下转动。此外，电子转换电动机不具有集电刷系统，限制在部件之间的摩擦和使得电动机更为牢固和静音。甚而，这类电动机容易地用合适的电子元器件进行控制和使得能够精确调节电动机的加速度、速度和效率。

在电动机输出端，布置减速器R的第一级(stage)R1。制动器2布置在减速器R的第一级R1和第二级R2之间。在此情形下，减速器包括第三级R3，第三级布置在第二级R2的输出端。

在减速器R的级中布置制动器2提供许多优点。首先，制动器2是机械类型的制动器。因此制动器需要最小的角形间隙以能够运行。作为该角形间隙的结果，制动器趋于发生滑动或滑跳。原理上说，这对致动器的运行是不利的，这是因为住宅自动化幕帘的展开和卷绕运动易于是不规则的。为此，制动器2定位在电动机M的输出端附近。通过这种方式，制动器2的角形间隙在下游在减速器R的各级中分布。然而，将制动器2定位在电动机M的输出端是不适宜的，因为制动器的输入速度会很高。实际上，在制动器2的输入端的高速度会产生源自转动部件失衡的明显振动。通过这种方式，折中在于将制动器2定位在减速器R的第一级R1和第二级R2之间。

图3和图4更为详细地示出制动器2的运行。制动器2是弹簧制动器。制动器包括圆柱形滚筒20，圆柱形滚筒在轴线X20上定中心。制动器的输入和输出轴每个都具有与轴线X20会合(convergent)的转动轴线。

制动器的输入轴对应减速器R的第一级R1的输出轴，而制动器的输出轴对应减速器R的第二级R2的输入轴。弹簧22紧紧地安装在滚筒20内部，即弹簧的无应力外径大于滚筒20的内径。这参照“滚筒”类型的设计。

弹簧22是具有毗连的圈的螺旋弹簧并且在螺旋弹簧的两端部包括两止动件22a和22b，两止动件相对于轴线X20径向地向内弯曲。制动器2的输入轴在附图上不可视，不过制动器的输入轴刚性地连接到径向地布置在弹簧22内部的一部件24。该部件24是在轴线X20上定中心的圆柱体部分，所述圆柱体部分可与弹簧22的止动件22a或22b接合。实际上，当制动器2的输入轴转动时，部件24在围绕轴线X20的转动运动方面根据输入轴的转动方向致动止动件22a或止动件22b。制动器2的输出端通过承载一凸出部28的输出轴26形成，凸出部的外径略小于滚筒20的内径。与部件24相似地，凸出部28在围绕轴线X20的转动运动方面与止动件22a或22b接合。

图3示出在通过致动器提升载重C时制动器的运行。载重C是住宅自动化幕帘，如百叶窗、遮帘或格栅。为了清楚地理解附图，载重C围绕轴26卷绕。实际上，载重C围绕卷绕管7卷绕。

为了向上移动载重C，需要使电动机M在图2的顺时针方向上转动。这种移动在图2中通过箭头F1表示。电动机在箭头F1的方向上的转动引起制动器2的输入轴的转动和从而部件24围绕轴线X20在方向F1上的转动。部件24从而与弹簧22的止动件22a相接触，趋于伸长弹簧22。这种伸长导致弹簧的外径减小。通过这种方式，在弹簧22和滚筒20之间的摩擦减小，使得部件24能够转动运动。在部件24的转动运动中，部件在围绕轴线X20的相同方向上转动凸出部28和输出轴26。运动的连续性导致由部件24、弹簧22和凸出部28形成的组件沿着方向F1在滚筒20中滑动。载重C升高。

实际上，当载重C通过致动器2提升时，载重易于变化。例如，在卷帘百叶窗的情形中，由百叶窗在滚筒上施加的载重特别地根据在滚筒下方悬挂的百叶窗帘布的比例，因此是百叶窗的开口的度数而变化。当百叶窗尾帘叶从地面提起时，要提升的载重是最大的，然而，当百叶窗将近打开时，要应用的以完成提升卷帘百叶窗的电动机力矩较低。电动机力矩从而需要根据要提升的载重适配。不过，与力矩成反比的电动机转速仅仅是从转子的转动推断，即与载重隔开一定距离。实际上，制动器和特别是减速器R沿着运动联动装置插置。为此，电动机包括电子速度控制单元U，适于调制电动机的输出速度，以在制动器2的输出端提供恒定的转动速度。当提升载重C时，电动机M从而通过所施加的阻力力矩进行制动。电动机转速从而根据要提升的载重C自动地重新调节。在致动器输出端，速度是恒定的，特别是在前部(on a front)的各种支撑物品的对齐方面提供益处。实际上，如果不同致动器调节多个幕帘，具有恒定的制动器输出速度确保各个幕帘相互对齐。当同时地降低或提升多个幕帘时，这对于使用者而言是更为愉悦的。在致动器输出端的恒定速度提供沿着行程的保证速度和因此产生优质的方面，这是因为不存在源自载重变化的迟滞或噪杂的电动机效应。实际上，电子速度控制单元U集成在电动机M的定子的线圈的电子转换模块中，以不外置电子部件和不弱化致动器的紧凑设计。

此外，在用于驱动住宅自动化幕帘的致动器中，需要监控住宅自动化幕帘，即百叶窗或遮帘的位置，以能够精确地确定幕帘何时到达其行程末端。为此，致动器1包括用于连测电动机M的转子的位置的部件。这些部件包括位置编码器3，所述位置编码器能够集成在电动机中或直接地集成在电动机M的输出轴中，如图2所示。

如果位置编码器集成在电动机中，通过对在电动机中发生的切换数目进行计数，对位置进行测量。这种计数操作直接地通过电子速度控制单元U实施。这产生由电动机完成的回转数和因此住宅自动化幕帘的位置。

在电动机和卷绕管之间的运动联动装置上和特别地在致动器1的减速器R中集成弹簧制动器防止电动机如发生器一样运行，这是由于如发生器一样进行运行将产生转子位置连测的错误。制动器2的作用(action)更为特别地在致动器的下降阶段中发生。该下降阶段在图3上示意。在该阶段中，载重C使输出轴26在逆时针方向上转动。这种转动在图4中通过箭头F3示意。在这种运动中，输出轴26致动凸出部28，凸出部与弹簧22的止动件22a相接触。弹簧22从而被压缩，导致弹簧22的外径增大。弹簧22从而在滚筒20中被锁定。通过这种方式，当电动机不运行时，载重C通过弹簧22被锁定。这种特点保障人在住宅自动化幕帘下的安全。

为了降低住宅自动化幕帘，电动机M在箭头F2，即在图4的逆时针方向上转动。这导致部件24与弹簧22的止动件22b相接触。这种运动涉及弹簧22的伸长和因此弹簧22的外径的减小。通过这种方式，载重C可以受控的方式滑动，而不加快电动机M的速度。电动机M从而并不如发生器一样运行。在该下降阶段中，电动机运行以使得输出轴以恒定的速度滑动。电动机转速从而根据在主动轴(drive shaft)上所应用的载重适配。

弹簧22紧紧地安装在滚筒20中的事实意味着制动器2处于连续摩擦中。换句话说，制动器2具有连续的阻力矩，这消散由在上升的载重所产生的和由上升的电动机的“超力矩”所补偿的能量。通过这种方式，制动器2掩盖电动机M上的载重C的变化，这是因为载重的变化为制动器所吸收。在本文献中，描述阻力矩的特征的术语“连续的”意味着阻力矩采用与零不同的一值，而无论电动机转速或实际上电动机的整个运行范围如何，除了被抵消的一个或多个值。例如，当电动机产生额定力矩——即致动载重所需要的力矩——时，某些制动器具有零阻力矩。

在弹簧制动器中，比在凸轮制动器中更易于去除撞击类型的噪音。实际上，可通过例如插置弹性体楔形件以阻抑在部件之间的接触来减小特别地在凸出部28和部件24之间发生的撞击噪音。

作为选择，转子的位置通过探测该转子的位置的电动机M的转子的转动编码器来连测。实际上，涉及到三个传感器，每个传感器与电动机的一定子绕组相关联，使得可还原关于转子位置的所有连测信号S1。这些信号S1继而被送至电子速度控制单元U，以使电动机转速相应地适配。

根据一替换的实施方式，位置编码器仅仅包括两个传感器，每个传感器与电动机的一定子绕组相关联，所关联的电子单元适于还原信号的丢失部分，与第三绕组相关联，用以连测电动机M的转子的位置。

根据另一替换的实施方式，电动机的转子的转动编码器并不包括任何传感器。转子的位置通过电子电动机控制单元电子地连测。这涉及到一无传感器式电子转换电动机。

在未示出的一替换的实施方式中，制动器2是凸轮制动器，所述凸轮制动器被设计以具有准连续的阻力矩。该阻力矩在额定力矩为零而在额定力矩外不为零。通过这种方式，当仅仅部分激活时，凸轮制动器具有残余的摩擦，例如以在下降时保持载重。

作为选择，致动器2的减速器R包括减速器R的多个级，该多个不是于3并严格地大于1。

在未显示的一替换的实施方式中，制动器是包括螺旋弹簧的弹簧制动器，螺旋弹簧紧紧地安装在一轴座周围，弹簧的两端部从轴座向外弯曲并且每个端部与刚性地连接到一制动器输出轴的一部件接合。

在未显示的一替换的实施方式中，致动器1使滚筒转动，幕帘的一个或多个绳线围绕所述滚筒卷绕。这尤其适用于遮帘类型的幕帘，在这类幕帘中绳线固定到在遮帘的下部部分中的载重杆和适于调节遮帘的高度。

上文所设计的实施方式和替换的实施方式可进行组合以产生本发明的更多实施方式。

Claims (11)

1.一种用于驱动住宅自动化幕帘(C)的致动器(1)，所述致动器包括：

－电动机(M)，

－用于将电动机的运动传递到住宅自动化幕帘的减速器(R)，和

－制动器(2)，

其特征在于，电动机是电子转换电动机(M)，而制动器是具有连续阻力矩的机械制动器(2)。

2.根据权利要求1所述的致动器(1)，其特征在于，制动器是包括螺旋弹簧(22)的弹簧制动器(2)，螺旋弹簧紧紧地安装在一滚筒(20)中，螺旋弹簧的两端部(22a，22b)朝圆筒内部弯曲并且每个端部与刚性地连接到制动器输入轴的一部件(24)和与刚性地连接到制动器输出轴的一凸出部(28)接合。

3.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，制动器是包括螺旋弹簧的弹簧制动器，螺旋弹簧紧紧地安装在一轴座周围，螺旋弹簧的两端部朝轴座外弯曲并且每个端部与刚性地连接到制动器输入轴的一部件和与刚性地连接到制动器输出轴的一凸出部接合。

4.根据权利要求2或3所述的致动器(1)，其特征在于，螺旋弹簧(22)是具有毗连的圈的螺旋弹簧。

5.根据权利要求1所述的致动器(1)，其特征在于，制动器是凸轮制动器。

6.根据权利要求1到3中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，制动器布置在减速器(R)的两级(R1，R2)之间。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述致动器包括用于连测电动机(M)的转子的位置的部件，电动机的转子集成在电动机(M)的定子的线圈的电子转换模块中。

8.根据权利要求1到3中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述致动器包括电动机的转子的转动的传感器，该传感器探测转子的位置。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的致动器(1)，其特征在于，所述致动器包括用于还原用于连测电动机的转子的位置的信号的至少一部分的部件。

10.一种用于操作住宅自动化幕帘(C)的设备(I)，所述设备包括管体(7)和致动器(1)，住宅自动化幕帘适于围绕管体卷绕，所述致动器用于驱动管体，其特征在于，所述致动器是根据权利要求1到3中任一项所述的致动器。

11.一种用于操作住宅自动化幕帘的设备，所述设备包括滚筒和致动器(1)，幕帘的绳线适于围绕滚筒卷绕，所述致动器用于驱动滚筒，其特征在于，所述致动器是根据权利要求1到3中任一项所述的致动器。