CN105971439A - 开门电机组件、自动开门系统及工作方法、冰箱 - Google Patents

开门电机组件、自动开门系统及工作方法、冰箱 Download PDF

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Abstract

本发明属于家电领域，具体涉及一种开门电机组件、自动开门系统及工作方法、冰箱，本开门电机组件包括：开门电机、位于开门电机端的前级齿轮组、用于控制门转动的输出轴、位于输出轴端的后级齿轮组，以及电磁离合装置，且该电磁离合装置适于在得电后使前级齿轮组与后级齿轮组获得传动配合，即在通电后，前、后级齿轮组与电磁离合装置中离合齿轮相啮合，以使开门电机的扭矩传递给输出轴；本开门电机组件通过电磁离合装置在得电时将离合齿轮推入至前级齿轮组与后级齿轮组的传动位，使开门电机将动力传递给输出轴达到自动开、关门的目的，若失电，则电磁离合装置使离合齿轮脱离传动位，即可实现手动开开、关门的目的。

Description

开门电机组件、自动开门系统及工作方法、冰箱
技术领域
本发明属于家电领域，具体涉及一种开门电机组件、自动开门系统及工作方法、冰箱。
背景技术
目前市场上的自动开门冰箱，往往只带有开门装置，但开门的同时，开门角度是无法控制的，并且在开门后也无法实现自动关门或悬停的功能，进而造成使用时的诸多不便。
因此，针对上述技术问题，需要设计一种能满足门打开、任意角度悬停或自动关闭的自动开门系统及工作方法是本领域的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种开门电机组件，以解决在通电状态可实现自动开、关门，在断电状态可手动开、关门的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种开门电机组件，包括：开门电机、位于开门电机端的前级齿轮组、用于控制门转动的输出轴、位于输出轴端的后级齿轮组，以及电磁离合装置，且该电磁离合装置适于在得电后使前级齿轮组与后级齿轮组获得传动配合，即在通电后，前、后级齿轮组与电磁离合装置中离合齿轮相啮合，以使开门电机的扭矩传递给输出轴。
进一步，所述离合齿轮所在的齿轮轴上套设有一弹簧，通过该弹簧使离合齿轮弹起，即与后级齿轮组脱离；以及所述电磁离合装置中的离合电磁铁铁芯在得电后适于将离合齿轮推入至前级齿轮组与后级齿轮组的传动位。
进一步，所述离合齿轮与后级齿轮组相啮合的相应齿轮齿形端面均带有倒角。
进一步，所述离合电磁铁铁芯与离合齿轮之间设有减震垫；以及在所述离合电磁铁铁芯的尾部套设有复位弹簧。
对于本发明的开门电机组件的有益效果：通过电磁离合装置在得电时将离合齿轮推入至前级齿轮组与后级齿轮组的传动位，使开门电机将动力传递给输出轴达到自动开、关门的目的，若失电，则电磁离合装置使离合齿轮脱离传动位，即可实现手动开开、关门的目的。
第二方面，本发明还提供了自动开门系统，以解决门开启、任意角度悬停的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动开门系统，包括：控制模块，由该控制模块控制的开门装置；其中所述开门装置包括：位于门框处的开门电磁铁，以及安装在门上与该开门电磁铁配合做相斥开门或相吸关门动作的永磁体，由所述控制模块控制的开门电机组件，与该控制模块相连的用于检测门转角的角度传感器；开门时，所述控制模块适于使开门电磁铁获得与永磁体磁性相斥的工作电流，且通过角度传感器控制开门电机组件使门打开相应角度。
进一步，门上设有开门用触发模块，且该触发模块与控制模块相连；开门时，触发模块将开门信号发送至所述控制模块。
进一步，所述控制模块还与定时模块和开门电机组件中开门电机的电流检测传感器相连。
进一步，所述开门电磁铁为马蹄形电磁铁，即采用马蹄形铁芯，且该马蹄形铁芯两端分别绕设有马蹄形铁性用线圈，以在马蹄形铁性用线圈通电后产生两种极性的磁场；并且所述永磁体包括：两个与上述两种极性的磁场分别配合的磁铁。
进一步，所述开门电机组件包括：位于开门电机端的前级齿轮组、位于输出轴端的后级齿轮组，以及电磁离合装置，且该电磁离合装置适于在得电后使前级齿轮组与后级齿轮组获得传动配合；其中所述电磁离合装置与开门电机同时供电，即在通电后，前、后级齿轮组与电磁离合装置中离合齿轮相啮合，以使开门电机的扭矩传递给输出轴。
进一步，所述离合齿轮所在的齿轮轴上套设有一弹簧，通过该弹簧使离合齿轮弹起，即与后级齿轮组脱离；以及所述电磁离合装置中的离合电磁铁铁芯在得电后适于将离合齿轮推入至前级齿轮组与后级齿轮组的传动位。
进一步，所述离合齿轮与后级齿轮组相啮合的相应齿轮齿形端面均带有倒角。
进一步，所述离合电磁铁铁芯与离合齿轮之间设有减震垫；以及在所述离合电磁铁铁芯的尾部套设有复位弹簧。
第三方面，本发明还提供了自动开门系统的工作方法，以解决门开启、任意角度悬停的技术问题。
若在开门过程中遇到阻力，则电流检测传感器获得开门电机的工作电流超过电流设定值后，所述控制模块控制开门电机失电，即门悬停；并且在延时一定时间后，所述控制模块启动开门电机，以实现自动关门；以及在自动关门后，所述控制模块控制开门电机失电。
进一步，当开门过程中遇到阻力，且门悬停后，通过角度传感器检测开门角度以实现悬停。
进一步，所述开门电机组件包括：位于开门电机端的前级齿轮组、位于输出轴端的后级齿轮组，以及电磁离合装置，且该电磁离合装置适于在得电后使前级齿轮组与后级齿轮组获得传动配合；以及所述工作方法包括：所述电磁离合装置与开门电机适于同时供电，即在通电后，前、后级齿轮组与电磁离合装置中离合齿轮相啮合，以使开门电机的扭矩传递给输出轴。
进一步，所述工作方法还包括：在离合齿轮与前、后级齿轮组进行啮合的过程中，离合电磁铁与开门电机通电电压由低电压缓慢提升，即通电电压缓慢提升使离合电磁铁铁芯被缓慢推动，且在开门电机的运转和离合电磁铁的持续作用下，使离合齿轮与前、后级齿轮组实现啮合。
进一步，当门自动关闭后，若开门电机处于失电状态，且所述电磁离合装置脱开，以实现门手动开启。
第四方面，本发明还提供了一种冰箱。
所述冰箱采用所述自动开门系统。
对于本发明的自动开门系统及工作方法、冰箱的有益效果：其通过开门电磁铁与永磁体配合，实现了门的自动开启，以及根据角度传感器实现了对门打开相应角度的控制；本自动开门系统及工作方法还结合定时模块、电流检测传感器在当门开启一定角度后，实现悬停功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的自动开门系统中开门装置的分布示意图；
图2是本发明的自动开门系统的原理框图；
图3a是本发明的开门电磁铁(马蹄形铁芯)的结构示图；
图3b是直条型电磁铁的结构示意图；
图3c是采用ANSYS软件所分析的马蹄形电磁铁芯的数据曲线；
图3d是采用ANSYS软件所分析的直条型电磁铁的数据曲线；
图3e是将图3c和图3d的数据曲线进行组合比较；
图4是本发明的电磁离合装置的立体视图；
图5是本发明的电磁离合装置的主视图；
图6是本发明的离合齿轮的主视图；
图7是本发明的电磁离合装置的离合齿轮与前、后级齿轮组的配合视图。
图中：门1、开门电磁铁2、马蹄形铁芯201、马蹄形铁性用线圈202、N极磁铁203、S极磁铁204、直条型电磁铁芯205、直条型电磁铁芯用线圈206、开门电机组件3、开门电机310、前级齿轮组320、后级齿轮组330、后级齿轮组的齿形端面的倒角330a、输出轴331、电磁离合装置340、离合齿轮341、离合齿轮的齿形端面的倒角341a、离合电磁铁342、离合电磁铁铁芯342a、弹簧343、减震垫344、复位弹簧345。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1至图7所示，在实施例1提供了一种自动开门系统，包括：控制模块，由该控制模块控制的开门装置。
作为开门装置的一种优选的实施方式，所述开门装置包括：位于门框处的开门电磁铁2，以及安装在门1上与该开门电磁铁2配合做相斥开门或相吸关门动作的永磁体；由所述控制模块控制的开门电机组件(3)，与该控制模块相连的用于检测门转角的角度传感器；开门时，所述控制模块适于使开门电磁铁(2)获得与永磁体磁性相斥的工作电流，且通过角度传感器控制开门电机组件(3)使门(1)打开相应角度。
作为触发开门的一种优选的实施方式，门上设有触发模块，且该触发模块与控制模块相连；开门时，触发模块获得开门信号，所述控制模块使开门电磁铁2获得与永磁体磁性相斥的工作电流。
若单采用减速电机实现开门，需要产生的力矩大，可能会导致门变形，因此本开门装置在开门的一瞬间借助于电磁铁的推力，让冰箱门开启一定角度后，再带动冰箱门旋转，有效防止门发生变形。
如图3a所示，作为开门电磁铁一种可选的实施方式，所述开门电磁铁2为马蹄形电磁铁，即采用马蹄形铁芯201，且该马蹄形铁芯201两端分别绕设有马蹄形铁性用线圈202，以在马蹄形铁性用线圈202通电后产生两种不同极性的磁场，所述永磁体包括两个与上述两种极性的磁场分别配合的磁铁，例如图2所示的N极磁铁203和S极磁铁204。
马蹄形铁芯201水平放置可以有效的产生较大的推力，同时在开门电磁铁2通电的一瞬间，开门电磁铁2两极同时受到相同的力，但伴随着门被推开，靠近门边缘的那一极电磁铁与永磁体会分离，分离的距离越大，力越小；并且由于冰箱门采用旋转结构，所以靠近内侧的电磁铁另一极在门被开了一定角度后，还是受较大的推力，以有效的增加开门电磁铁2的推门作用。
如图3b所示，直条型电磁铁，即在直条型电磁铁芯205上绕制有直条型电磁铁芯用线圈206，在直条型电磁铁芯205的前方设有N极磁铁203。
通过ANSYS(专业的电磁计算软件)分析曲线如图3c至图3e所示，本测试按照同等体积同等漆包线用量的进行计算对比。
图3c至图3e的相应数据曲线的说明如下：
曲线坐标横轴标识电磁铁端面与永磁铁之间的距离(mm)，纵轴坐标标识电磁铁产生的磁场与永磁体之间产生的力(N)。
通过ANSYS(专业的电磁计算软件)分析可知，在同等体积、漆包线同等用量等情况下，马蹄形电磁铁产生的力大于直条型电磁铁产生的力。
所述触发模块例如但不限于采用电容式触摸开关，所述电容式触摸开关例如但不限于设于门把手处，通过触碰触发；所述控制模块例如但不限于采用单片机或者ARM处理器。
如图4至图7所示，在相斥开门后，所述控制模块适于控制开门电机组件3使门打开相应角度；以及所述控制模块还与定时模块和开门电机组件3中开门电机310的电流检测传感器相连；若在开门过程中遇到阻力，则电流检测传感器获得开门电机的工作电流超过电流设定值后，所述控制模块控制开门电机310失电，即门悬停；并且在延时一定时间后，所述控制模块启动开门电机组件3，以实现自动关门；以及在自动关门后，所述控制模块控制开门电机组件3失电。
具体的，在自动开门且受到一定阻力时，开门电机310的电流瞬间增大，控制模块切断开门电机310供电，实现开门悬停；经过一定时间的延时，可再次启动，实现自动开门或关门。
所述控制模块适于控制开门电机组件3使门打开相应角度，以及所述控制模块还与定时模块和开门电机组件3中开门电机310的角度传感器相连，角度传感器与开门电机输出轴装配，可随之转动，检测角位移；若在开门过程中遇到阻力，则控制模块会通过角度传感器检测到门体是否随着电机的旋转进行转动，如检测到未转动，控制模块使开门电机停止运转，实现开门悬停，经过一段的延时后，再通过控制模块进行再次启动，实现自动开门或关门；
关于本实施例1所述的开门电机组件3的具体实施方案如实施例2所述。
实施例2
如图4至图7所示，本实施例2提供了一种开门电机组件3。
所述开门电机组件3包括：位于开门电机端的前级齿轮组320、位于输出轴331端的后级齿轮组330，以及用于前级齿轮组320与后级齿轮组330之间传动配合的电磁离合装置340；其中所述电磁离合装置340与开门电机310同时供电，即在通电后，前、后级齿轮组与电磁离合装置340中离合齿轮341相啮合，以使开门电机310的扭矩传递给输出轴331，通过该输出轴331与冰箱的门轴紧固连接，进而实现自动关门。
当门自动关闭后，若开门电机组件未供电，则开门电机310处于失电状态，且所述电磁离合装置340脱开，亦可满足手动开启冰箱门的功能。
当开门电机310及离合电磁铁342通电时，电磁离合装置340立刻工作，电机缓慢旋转将齿轮啮合；随后开门电机310额定旋转，自动开门。当开门电机310及离合电磁铁342断电时，离合电磁铁342立刻断电，开门电机310迅速降低转速以便齿轮顺利断开。
并且，开门电机310例如但不限于采用卧式或者直立式进行安装。
所述离合齿轮341所在的齿轮轴上套设有一弹簧343，通过该弹簧343使离合齿轮341弹起，即与后级齿轮组330脱离，如图7中箭头F1向上所示；以及所述电磁离合装置340中的离合电磁铁铁芯342a在得电后适于将离合齿轮341推入至前级齿轮组320与后级齿轮组330的传动位，如图7中箭头F1向下所示和箭头F2向下所示，且离合齿轮341与后级齿轮组330相啮合的相应齿轮齿形端面均带有倒角(后级齿轮组的齿形端面的倒角330a、离合齿轮341的齿形端面的倒角341a)。通过倒角配合能有效避免在较小离合过程中因轮齿过宽会导致被顶住的问题，在离合齿轮341由脱离状态进入啮合状态时，倒角起到导向作用，有助于齿轮滑动进行啮合，以避免因齿轮端面之间的顶死现象。
进一步，所述弹簧343压缩后的高度大于离合齿轮端面到箱体内部的高度，防止离合齿轮341在啮合过程中与其他齿轮端面发生撞击；以及弹簧343自由伸长长度大于与离合齿轮341相啮合齿轮端面到内部箱体面的高度。
在所述离合电磁铁铁芯342a的尾部套设有复位弹簧345，在未通电状态下，可使离合电磁铁铁芯342a通过拔出一定距离进行复位操作。
所述离合电磁铁铁芯342a与离合齿轮341之间设有减震垫344，优选的，所述减震垫334是非导磁件，该减震垫344可缓冲离合电磁铁铁芯342a瞬间运动产生的冲击力，同时也可用于隔离离合电磁铁铁芯342a与离合齿轮341的直接接触，防止离合电磁铁342在工作时，铁芯磁化离合齿轮342，进而有效避免离合电磁铁铁芯342a与离合齿轮341的撞击声。
前级齿轮组320、后级齿轮组330均包括至少一个相应传动齿轮。
实施例3
在实施例1和实施例2的基础上，本实施例3提供了一种自动开门系统的工作方法，即通过一控制装置对开门装置进行开门或关门控制。
所述自动开门系统适于采用上述实施例2所述的自动开门系统，具体关于本自动开门系统的结构可以参见实施例1的相应内容，这里不再赘述。
若在开门过程中遇到阻力，则电流检测传感器获得开门电机的工作电流超过电流设定值后，所述控制模块控制开门电机失电，即门悬停；并且在延时一定时间后，所述控制模块启动开门电机310，以实现自动关门；以及在自动关门后，所述控制模块控制开门电机310失电，进而实现门悬停及自动延时关闭功能。
为了实现在随任意开门角度进行悬停，当开门过程中遇到阻力，且门悬停后，通过角度传感器检测开门角度以实现悬停。
为了避免开门电机310旋转速度太快导致电磁离合装置340不能及时推动离合齿轮与其它齿轮啮合，电机驱动控制板先控制开门电机310以较低的速度运转一段时间再按需要的速度运转，以便使电磁离合装置340有够的时间推动离合齿轮341与其它齿轮啮合；具体的做法是：在离合齿轮341与前、后级齿轮组330进行啮合的过程中，离合电磁铁342与开门电机310的通电电压由低电压缓慢提升，即通电电压缓慢提升使离合电磁铁铁芯342被缓慢推动，且在开门电机310的运转和离合电磁铁342的持续作用下，可使离合齿轮341与前、后级齿轮组330实现啮合。其中，所述低电压例如但不限于从0V开始提升。
进一步，为了满足手动开门；当门自动关闭后，若开门电机310处于失电状态，且所述电磁离合装置340脱开，以实现门1手动开启。
实施例1和实施例2所述的自动开门系统及其工作方法可以广泛用于对门控制的相应机构中，例如但不限于冰箱。
实施例4
在实施例1基础上，本实施例3还提供了一种冰箱。
本冰箱适于采用如实施例1所述的自动开门系统。
并且，本冰箱例如但不限于采用单门冰箱，或双门冰箱。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (18)

1.一种开门电机组件，其特征在于，包括：开门电机(310)、位于开门电机端的前级齿轮组(320)、用于控制门转动的输出轴(331)、位于输出轴端的后级齿轮组(330)，以及电磁离合装置(340)，且该电磁离合装置(340)适于在得电后使前级齿轮组(320)与后级齿轮组(330)获得传动配合，即
在通电后，前、后级齿轮组(320、330)与电磁离合装置(340)中离合齿轮(341)相啮合，以使开门电机(310)的扭矩传递给输出轴(331)。
2.根据权利要求1所述的开门电机组件，其特征在于，所述离合齿轮(341)所在的齿轮轴上套设有一弹簧(343)，通过该弹簧(343)使离合齿轮(341)弹起，即与后级齿轮组(330)脱离；以及
所述电磁离合装置(340)中的离合电磁铁铁芯(342a)在得电后适于将离合齿轮(341)推入至前级齿轮组(320)与后级齿轮组(330)的传动位。
3.根据权利要求2所述的开门电机组件，其特征在于，所述离合齿轮(341)与后级齿轮组(330)相啮合的相应齿轮齿形端面均带有倒角。
4.根据权利要求3所述的开门电机组件，其特征在于，所述离合电磁铁铁芯(342a)与离合齿轮(341)之间设有减震垫(344)；以及
在所述离合电磁铁铁芯(342a)的尾部套设有复位弹簧(345)。
5.一种自动开门系统，其特征在于，包括：控制模块，由该控制模块控制的开门装置；其中
所述开门装置包括：位于门框处的开门电磁铁(2)，安装在门(1)上与该开门电磁铁(2)配合做相斥开门或相吸关门动作的永磁体，由所述控制模块控制的开门电机组件(3)，与该控制模块相连的用于检测门转角的角度传感器；
开门时，所述控制模块适于使开门电磁铁(2)获得与永磁体磁性相斥的工作电流，且通过角度传感器控制开门电机组件(3)使门(1)打开相应角度。
6.根据权利要求5所述的自动开门系统，其特征在于，门(1)上设有开门用触发模块，且该触发模块与控制模块相连；
开门时，触发模块将开门信号发送至所述控制模块。
7.根据权利要求5所述的自动开门系统，其特征在于，
所述控制模块还与定时模块和开门电机组件(3)中开门电机(310)的电流检测传感器相连。
8.根据权利要求5所述的自动开门系统，其特征在于，
所述开门电磁铁(2)为马蹄形电磁铁，即采用马蹄形铁芯(201)，且该马蹄形铁芯(201)两端分别绕设有马蹄形铁性用线圈(202)，以在马蹄形铁性用线圈(202)通电后产生两种极性的磁场；并且所述永磁体包括：两个与上述两种极性的磁场分别配合的磁铁。
9.根据权利要求5所述的自动开门系统，其特征在于，所述开门电机组件包括：位于开门电机端的前级齿轮组(320)、位于输出轴端的后级齿轮组(330)，以及电磁离合装置，且该电磁离合装置适于在得电后使前级齿轮组与后级齿轮组获得传动配合(340)；其中
所述电磁离合装置(340)与开门电机(310)同时供电，即
在通电后，前、后级齿轮组(320、330)与电磁离合装置(340)中离合齿轮(341)相啮合，以使开门电机(310)的扭矩传递给输出轴(331)。
10.根据权利要求9所述的自动开门系统，其特征在于，所述离合齿轮(341)所在的齿轮轴上套设有一弹簧(343)，通过该弹簧(343)使离合齿轮(341)弹起，即与后级齿轮组(330)脱离；以及
所述电磁离合装置(340)中的离合电磁铁铁芯(342a)在得电后适于将所述离合齿轮(341)推入至前级齿轮组(320)与后级齿轮组(330)的传动位。
11.根据权利要求10所述的自动开门系统，其特征在于，所述离合齿轮(341)与后级齿轮组(330)相啮合的相应齿轮齿形端面均带有倒角。
12.根据权利要求5所述的自动开门系统，其特征在于，所述离合电磁铁铁芯(342a)与离合齿轮(341)之间设有减震垫(344)；以及
在所述离合电磁铁铁芯(342a)的后侧的尾部套设有复位弹簧(345)。
13.一种如权利要求12所述的自动开门系统的工作方法，其特征在于，
若在开门过程中遇到阻力，则电流检测传感器获得开门电机(310)的工作电流超过电流设定值后，所述控制模块控制开门电机(310)停止旋转，即门(1)悬停；并且
在延时一定时间后，所述控制模块启动开门电机(310)，以实现自动关门；以及在自动关门后，所述控制模块控制开门电机(310)停止旋转。
14.根据权利要求13所述的工作方法，其特征在于，
当开门过程中遇到阻力，控制模块会通过角度传感器检测到门未随着开门电机的旋转进行转动，控制模块使开门电机停止运转，实现开门悬停。
15.根据权利要求13所述的工作方法，其特征在于，所述开门电机组件包括：位于开门电机端的前级齿轮组(320)、位于输出轴端的后级齿轮组(330)，以及电磁离合装置，且该电磁离合装置适于在得电后使前级齿轮组与后级齿轮组获得传动配合(340)；其中
所述工作方法包括：所述电磁离合装置(340)与开门电机(310)适于同时供电，即
在通电后，前、后级齿轮组(320、330)与电磁离合装置(340)中离合齿轮(341)相啮合，以使开门电机(310)的扭矩传递给输出轴(331)。
16.根据权利要求15所述的工作方法，其特征在于，所述工作方法还包括：
在离合齿轮(341)与前、后级齿轮组(320、330)进行啮合的过程中，离合电磁铁(342)与开门电机(310)的通电电压由低电压缓慢提升，即
通电电压缓慢提升使离合电磁铁铁芯(342a)被缓慢推动，且在开门电机(310)的运转和电磁离合装置(340)的持续作用下，使离合齿轮(341)与前、后级齿轮组(320、330)实现啮合。
17.根据权利要求16所述的工作方法，其特征在于，所述工作方法还包括：
当门(1)自动关闭后，若开门电机(310)处于失电状态，且所述电磁离合装置(340)脱开，以实现门(1)手动开启。
18.一种冰箱，其特征在于，所述冰箱采用如权利要求5-12任一项所述的自动开门系统。
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