CN109004795B - 一种管状电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管状电机，该一种管状电机包括外壳，处于外壳内的电动电机、减速机构以及输出轴，所述电动电机通过减速机构与输出轴连接，减速机构包括行星齿轮、太阳轮、行星架以及齿圈，所述齿圈两端连接有固定座、且通过固定座限位齿圈的周向转动，所述固定座内部设有储油腔，固定座朝向齿圈的端面上开设有若干出油孔，所述固定座上与出油孔一一对应设有打开或关闭出油孔的密封件，所述密封件与电源之间连接有一控制系统，通过控制系统控制密封件密封或打开出油孔；具有减轻行星齿轮之间的摩擦阻力，降低电动电机负荷，延长管状电机使用寿命的优点。

Description

一种管状电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别涉及一种管状电机。

背景技术

管状电机广泛应用于各种电动升降门窗、遮阳系统、投影屏幕等领域，包括外部的电机管、电机总成、刹车总成、减速总成和行程控制总成，在通电情况下按动升降开关控制电机总成转动通过减速总成减速输出带动电机管转动，电机管转动再电动外管转动实现门窗或投影屏幕的升降。

授权公告号为CN201319544、申请日为2008年12月15日的中国专利公开了一种管状电机，包括电机、行星轮减速机构、输出轴、固定轴组件，行程控制机构装设在套筒内部，电机通过行星轮减速机构连接输出轴，电机通过固定轴组件连接行程控制机构，其中，套筒法兰与输出轴之间设置密封件，套筒与行程控制机构之间设置密封件；行程控制机构传递齿轮与行程控制机构输入齿轮外啮合。通过密封件对管状电机外露零部件进行密封保护，提高对灰尘和水的防护等级，满足更多环境下的使用。

在使用中，套筒将转矩传导给与之通过缺口嵌合的输入盘，输入盘传动行程控制机构传递齿轮，行程控制机构传递齿轮再传动行程控制机构输入齿轮，行程控制机构输入齿轮传动齿轮杆，与齿轮杆平行的两螺杆上各设一撞块，撞块内孔通过螺纹与螺杆配合，撞块外圆周为齿轮与齿轮杆啮合，齿轮杆的转动带动撞块转动，撞块由于内孔是通过螺纹与螺杆配合的，两撞块沿两螺杆作向前和向后平移，当一撞块平移到螺杆接近端部复位弹簧前预设位置时，推动螺杆轴向运动触动行程控制机构的行程开关触点，停止电机。当电机反向转动时，行程控制机构作反方向转动，前一撞块离开预设位置，复位弹簧使螺杆复位，另一撞块重复进行与前一撞块的动作，到达其预设位置时停止电机。两撞块反向运动交替触动行程开关的动作对电机进行行程控制。

现有技术的不足之处在于，管状电机内通过多级行星轮减速，而多级行星齿轮之间啮合转动产生摩擦阻力较大，使其增大电机输出扭矩，增大电机负荷，且易造成行星齿轮磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种管状电机，具有减轻行星齿轮之间的摩擦阻力，降低电机负荷，延长管状电机使用寿命的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种管状电机，包括外壳，处于外壳内的电动电机、减速机构以及输出轴，所述电动电机通过减速机构与输出轴连接，减速机构包括行星齿轮、太阳轮、行星架以及齿圈，所述齿圈两端连接有固定座、且通过固定座限位齿圈的周向转动，所述固定座内部设有储油腔，固定座朝向齿圈的端面上开设有若干出油孔，所述固定座上与出油孔一一对应设有打开或关闭出油孔的密封件，所述密封件与电源之间连接有一控制系统，通过控制系统控制密封件密封或打开出油孔，所述控制系统包括：

扭矩检测单元，用于检测电动电机驱动轴的扭矩，并输出一扭矩信号；

处理单元，耦接于扭矩检测单元的输出端，用于接收扭矩信号，并根据所述扭矩信号控制密封件与电源之间的通断。

采用上述结构，电动电机启动，通过驱动轴带动太阳轮转动，从而在太阳轮与行星齿轮的啮合作用力下带动行星齿轮转动，行星齿轮同时绕齿圈转动，从而驱动输出轴转动、且同时增大电动电机与输出轴的减速比；当齿轮间摩擦阻力过大时，会增加电动电机驱动轴的扭矩，通过扭矩检测单元检测电动电机的扭矩，当检测到的扭矩大于预定值时，处理单元控制密封件与电源连通，从而驱动密封件解除对出油孔的密封作用，使其储油腔内润滑油流入齿圈内，经行星齿轮绕卷，将润滑油涂满行星齿轮、太阳轮以及齿圈内壁，减小齿轮之间摩擦阻力，从而减轻电动电机的负荷，延长管状电机的使用寿命；当电动电机驱动轴的扭矩低于预定值时，处理单元断开密封件与电源的连接，使其密封件对出油孔进行密封，避免润滑油继续外流，达到节约润滑油的效果。

进一步优选为：所述密封件包括设置于固定座储油腔内且一端与出油孔连通另一端封闭的套筒、套筒外壁上开设的若干通孔、在套筒内滑动连接连通或关闭若干通孔的滑块，所述滑块朝向出油孔的一端设有磁铁一，储油腔内壁上与磁铁一对应设置有电磁铁YA，所述电磁铁YA通电时与磁铁一同性排斥，推动滑块解除对通孔的封闭作用。

采用上述结构，当检测到齿轮间摩擦阻力过大时，处理单元控制电磁铁YA与电源连接，使其电磁铁YA产生与磁铁一同性磁力，驱使滑块朝远离出油孔方向滑动，从而解除对通孔的密封，使其储油腔内润滑油从通孔流入套筒内，进而从出油孔流出，对齿轮进行润滑；当齿轮间摩擦阻力减小到预定值时，处理单元控制电磁铁YA与电源断开，滑块在磁铁一与电磁铁YA的吸力作用下，朝向出油孔方向运动，封闭通孔，阻止润滑油继续流出。

进一步优选为：所述扭矩单元包括设置在电动电机驱动轴上的扭矩传感器。

进一步优选为：所述扭矩信号为电压信号，所述处理单元包括：

一比较电路，耦接扭矩检测单元的输出端，将接收到的扭矩信号与参考电压相比输出一控关信号；

一开关电路，耦接于所述比较电路的输出端，用以根据所述控关信号控制所述电磁铁YA与电源之间的通断。

进一步优选为：还包括设置于电动电机相对减速机构一端的手动机构，所述手动机构包括转动轴、固定于转动轴相对电动电机一端的转动轮，所述转动轮通过链条驱动旋转，所述转动轴与电动电机驱动轴同心设置、且通过一离合机构实现转动轴与驱动轴的分离或同步转动。

采用上述结构，当停电时，离合机构将转动轴与驱动轴连接起来实现同步转动，进而通过拉动链条带动转动轮以及转动轴转动，从而实现管状电机的正常工作。

进一步优选为：所述离合机构包括固定于转动轴上的上离合、设置于驱动轴上且仅能沿驱动轴轴向滑动的下离合，所述下离合随电动电机的通电与上离合间分离；所述下离合上设置有保持下离合与上离合卡合趋势的复位件。

采用上述结构，停电或是不使用电动电机驱动管状电机时，下离合在复位件的作用力下驱动与上离合卡合，实现转动轴与驱动轴的同步转动连接；使用电动电机驱动管状电机运作时，电动电机运转产生电磁力，通过电磁力将下离合吸附朝远离上离合方向滑动，将上离合和下离合分离开，使其电动电机单独带动管状电机运作。

进一步优选为：所述复位件设置为一端与电动电机抵接另一端与下离合连接的弹簧。

采用上述结构，通过弹簧的弹性作用力，给予下离合朝向上离合滑动的作用力，使其上离合和下离合保持卡合状态。

进一步优选为：所述上离合朝向下离合的端面上周向设有若干卡块，所述下离合上对应开设有若干供卡块插接的卡槽。

采用上述结构，通过上离合与下离合之间卡块与卡槽的卡接关系，使其驱动轴与转动轴实现同步转动。

进一步优选为：所述驱动轴上设有滑动杆，所述下离合上开设有供滑动杆轴向滑动的腰型槽。

采用上述结构，通过下离合上开设的腰型槽，限制下离合在驱动轴上滑动的距离。

进一步优选为：所述转动轮设置于一底座内，底座内设有用于限位转动轮周向旋转的刹车装置，所述刹车装置包括底座沿转动轮轴向两侧设置的磁铁二与转动轮两端面设置的导磁板。

采用上述结构，通过磁铁二与导磁板的磁力作用，对转动轮起到磁吸作用，在未进行手动操作链条时，转动轮转动需要克服磁铁二与导磁板之间的磁力，因此管状电机保持静止，有效提高了整体结构的稳定性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过齿圈两端的固定座内开设的储油腔放置润滑油，进而通过出油孔将润滑油流入齿圈内，在行星齿轮与齿圈的绕卷作用下，润滑齿轮之间的啮合部位，减轻齿轮间的摩擦阻力，减少齿轮间磨损的同时，减轻电动电机的负荷，延长管状电机的使用寿命；

2、通过控制系统实时检测到电动电机扭矩情况，根据电动电机扭矩情况得知齿轮间的摩擦阻力，从而控制密封件封闭或打开出油孔，使其润滑油根据需求对齿轮的润滑，达到节约润滑油，延长润滑油使用寿命的效果；

3、通过下离合与上离合卡合，实现转动轴与电动电机驱动轴的同步运转，使其停电时，可手动控制管状电机的运作。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图，示出了整体结构；

图2是本实施例的爆炸示意图，示出了电动电机、减速机构、手动机构之间的连接结构；

图3是本实施例的局部剖视图，示出了固定座内部结构；

图4是图3中A处的放大示意图，示出了密封件与固定座的连接结构；

图5是本实施例的局部结构示意图，示出了减速机构的连接结构；

图6是本实施例的局部结构示意图，示出了手动机构的连接结构；

图7是本实施例的局部结构示意图，示出了离合机构的连接结构；

图8是本实施例的控制系统电路图。

图中，1、外壳；2、减速机构；21、行星齿轮；22、太阳轮；23、齿圈；24、固定座；25、行星架；3、输出轴；4、离合机构；41、上离合；42、下离合；43、腰型槽；44、滑动杆；45、卡块；46、卡槽；5、手动机构；51、转动轮；52、转动轴；53、链条；6、储油腔；7、出油孔；8、密封件；81、套筒；82、滑块；83、磁铁一；84、通孔；9、刹车装置；91、磁铁二；92、导磁板；10、电动电机；11、驱动轴；12、底座；13、复位件；14、控制系统；15、扭矩检测单元；16、处理单元；17、比较电路；18、开关电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种管状电机，如图1和2所示，包括外壳1，外壳1一侧固定有底座12，外壳1内部依次安装有电动电机10、减速机构2以及输出轴3，电动电机10驱动轴11与减速机构2连接用于驱动减速机构2运动，从而带动输出轴3转动。

参照图1和2，减速机构2采用三级行星齿轮21减速机构2，包括行星齿轮21、太阳轮22、行星架25以及齿圈23，行星齿轮21通过轴与行星架25转动连接，并同时与太阳轮22、齿圈23啮合且绕太阳轮22周向分布有四个（参照图5）（减速机构2在现有技术中公开以及比较充分，在本实施例中不做具体说明）。

参照图1和5，其中，第一级行星齿轮21以及外壳1均采用尼龙塑料制成。尼龙塑料由下述重量份的原料组成的：硫铝酸钙1、季戊四醇0.8、氨基磺酸胍6、碳纳米管20、N，N'二环己基碳酰亚胺0.3、六氯环三磷腈4、氢氧化钠0.2、硫脲1、尼龙17、聚氯乙烯120、氟锆酸铵0.7、三乙醇胺硼酸酯0.1、2硫醇基苯骈咪唑0.8、滑石粉2、琥珀酸二甲酯3、辛基硫醇锡0.4。使其机壳与第一级行星齿轮21具备良好的阻燃防火性能以及轻质的特点，有效减轻管状电机整体重量。

参照图2和3，齿圈23两端分别与一固定座24连接，固定座24内中空形成用于存储润滑油的储油腔6，储油腔6朝向齿圈23的一端上周向开设有若干出油孔7，出油孔7上设置有密封件8，密封件8设置于储油腔6内部，避免设置在外影响其他部件工作。

参照图3和4，密封件8包括固定于储油腔6内的套筒81、滑块82、套筒81外壁周向均匀开设的通孔84，套筒81一端与出油孔7连通另一端密封，滑块82外壁与套筒81内壁相贴且在套筒81内前后滑动，打开或密封通孔84；滑块82朝向出油孔7的一端上设置有磁铁一83，储油腔6处于出油孔7的一端上设置有与磁铁一83磁性连接的电磁铁YA，电磁铁YA通过一控制系统14与电源连接，当电磁铁YA通电时，磁铁一83同性排斥，推动滑块82相对出油孔7方向滑动，解除对通孔84的密封作用，使其润滑油经通孔84从出油孔7中流入齿圈23内，对齿轮进行润滑。

参照图6，上述底座12内设置有手动机构5，手动机构5包括转动轴52、转动轮51以及链条53，转动轮51与转动轴52固定，转动轴52与电动电机10的驱动轴11同心设置、且通过离合机构4实现转动轴52与驱动轴11的分离或同步运动。

参照图2和7，离合机构4包括上离合41和下离合42，上离合41固定于转动轴52上，下离合42滑动连接于驱动轴11上，驱动轴11上固定有滑动杆44，下离合42上对应开设有供滑动杆44滑动的腰型槽43；上离合41与下离合42相贴面上周向均匀固定有若干卡块45，下离合42对应开设有若干供卡块45插接的卡槽46，下离合42朝向电动电机10一端上固定有铁板，电动电机10启动时，转子转动产生磁吸力，下离合42上铁板受到磁吸力的作用，使其下离合42朝向电动电机10方向移动，下离合42上的卡块45脱离卡槽46，分离上离合41与下离合42，从而使其转动轴52与驱动轴11分离，单独转动。

参照图7，其中，卡块45宽度方向两侧面与转动轴52轴心线保持水平状态，使其上离合41与下离合42卡合转动时，卡块45两侧与卡槽46直面抵触，增强上离合41与下离合42之间的连动性，避免卡块45两侧倾斜与卡槽46发生斜面传动，致使下离合42与上离合41发生轴向位移。

参照2和7，下离合42相对上离合41的一端上设置有复位件13，复位件13采用弹簧，弹簧套设于驱动轴11外且一端与电动电机10抵接另一端与下离合42抵接，通过弹簧的弹性作用力驱动下离合42朝向上离合41方向滑动；电动电机10断电时，使其下离合42与上离合41卡合，实现同步运动。

参照图6，底座12内还设置有刹车装置9，刹车装置9包括磁铁二91和导磁板92，导磁板92设置有两块分别固定于转动轮51两端面，磁铁二91对应设置有两块，分别固定于底座12内与导磁板92相贴的两面；通过磁铁二91与导磁板92的磁性连接，在没有外力拉动链条53时，转动轮51保持静止，提高整个结构的稳定性。

参照图8，上述控制系统14包括：扭矩检测单元15，用于检测电动电机10驱动轴11的扭矩，并输出一扭矩信号；

处理单元16，耦接于扭矩检测单元15的输出端，用于接收扭矩信号，并根据所述扭矩信号控制电磁铁YA与电源之间的通断。

所述扭矩单元包括固定在电动电机10驱动轴11上的扭矩传感器（图纸未示出）（参照图2）。

所述扭矩信号为电压信号，所述处理单元16包括：

一比较电路17，耦接扭矩检测单元15的输出端，将接收到的扭矩信号与参考电压相比输出一控关信号；

一开关电路18，耦接于所述比较电路17的输出端，用以根据所述控关信号控制所述电磁铁YA与电源之间的通断。

所述比较电路17包括：一参考电压生成电路，具有一第一电阻R1，其一端耦接于一第一直流电Vout_1，另一端与一第二电阻R2串联后接地；其中，自第一电阻R1和第二电阻R2之间产生所述参考电压；一比较器A，具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，其同相输入端耦接于所述扭矩检测单元15的输出端，反相输入端耦接于参考电压，输出端输出所述控关信号。

所述开关电路18包括：一NPN三极管Q1，其发射极接地，基极通过一第三电阻R3耦接于所述与门的输出端并通过一第四电阻R4与发射极共地；一继电器KM，其线圈一端耦接于一第二直流电Vout_2，另一端耦接于该NPN三极管Q1的集电极，其常开触点开关S1串接于所述电磁铁YA与电源之间。

所述开关电路18还包括一个二极管D1，二极管D1的正极耦接于该第二直流电Vout_2，二极管D1的负极耦接于NPN三极管Q1的集电极与所述继电器KM的线圈之间。

所述第一电阻R1为可变电阻器。

工作原理：电动电机10驱动轴11带动减速机构2运转从而带动输出轴3转动，实现管状电机工作；当电动电机10驱动轴11上的扭矩传感器检测到驱动轴11扭矩高于预定值时，控制系统14控制电磁铁YA与电源连通，使其电磁铁YA产生与磁铁一83同性磁力，推动滑块82朝向出油孔7相反方向滑动，接触对通孔84的密封作用，润滑油经通孔84以及出油孔7流入齿圈23内，行星齿轮21转动，将齿圈23内润滑油涂抹于行星齿轮21、太阳轮22以及齿圈23内壁，减轻齿轮间的摩擦阻力，减轻对电动电机10的负荷；扭矩传感器检测到驱动轴11扭矩低于预定值时，控制系统14断开电磁铁YA与电源的连接，电磁铁YA失去与磁铁一83的同性磁力，在磁铁一83与电磁铁YA的磁性作用力下，带动滑块82朝向出油孔7端滑动，密封出油孔7以及通孔84，使其润滑油无法继续流入齿圈23内。

当使用电动电机10带动管状电机运作时，电动电机10转子转动产生磁力，在磁力作用下，驱动下离合42朝向电动电机10方向滑动，脱离与上离合41的卡合关系，电动电机10可单独带动管转电机运作，从而不影响手动机构5。

当使用手动机构5驱动管状电机运作时，电动电机10停止转动，从而不产生磁力，下离合42在弹簧的弹性作用力下朝向上离合41方向滑动，使其上离合41与下离合42之间卡块45与卡槽46插接配合，同时在滑动杆44限制下离合42的周向转动作用力下，使其拉动链条53带动转动轮51转动时，转动轴52带动驱动轴11转动，从而驱使管状电机运作。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种管状电机，包括外壳(1)，处于外壳(1)内的电动电机(10)、减速机构(2)以及输出轴(3)，所述电动电机(10)通过减速机构(2)与输出轴(3)连接，其特征是：减速机构(2)包括行星齿轮(21)、太阳轮(22)、行星架(25)以及齿圈(23)，所述齿圈(23)两端连接有固定座(24)、且通过固定座(24)限位齿圈(23)的周向转动，所述固定座(24)内部设有储油腔(6)，固定座(24)朝向齿圈(23)的端面上开设有若干出油孔(7)，所述固定座(24)上与出油孔(7)一一对应设有打开或关闭出油孔(7)的密封件(8)，所述密封件(8)与电源之间连接有一控制系统(14)，通过控制系统(14)控制密封件(8)密封或打开出油孔(7)，所述控制系统(14)包括：

扭矩检测单元(15)，用于检测电动电机(10)驱动轴(11)的扭矩，并输出一扭矩信号；

处理单元(16)，耦接于扭矩检测单元(15)的输出端，用于接收扭矩信号，并根据所述扭矩信号控制密封件(8)与电源之间的通断。

2.根据权利要求1所述的一种管状电机，其特征是：所述密封件(8)包括设置于固定座(24)储油腔(6)内且一端与出油孔(7)连通另一端封闭的套筒(81)、套筒(81)外壁上开设的若干通孔(84)、在套筒(81)内滑动连接连通或关闭若干通孔(84)的滑块(82)，所述滑块(82)朝向出油孔(7)的一端设有磁铁一(83)，储油腔(6)内壁上与磁铁一(83)对应设置有电磁铁YA，所述电磁铁YA通电时与磁铁一(83)同性排斥，推动滑块(82)解除对通孔(84)的封闭作用。

3.根据权利要求2所述的一种管状电机，其特征是：所述扭矩检测单元(15)包括设置在电动电机(10)驱动轴(11)上的扭矩传感器。

4.根据权利要求3所述的一种管状电机，其特征是：所述扭矩信号为电压信号，所述处理单元(16)包括：

一比较电路(17)，耦接扭矩检测单元(15)的输出端，将接收到的扭矩信号与参考电压相比输出一控关信号；

一开关电路(18)，耦接于所述比较电路(17)的输出端，用以根据所述控关信号控制所述电磁铁YA与电源之间的通断。

5.根据权利要求1所述的一种管状电机，其特征是：还包括设置于电动电机(10)相对减速机构(2)一端的手动机构(5)，所述手动机构(5)包括转动轴(52)、固定于转动轴(52)相对电动电机(10)一端的转动轮(51)，所述转动轮(51)通过链条(53)驱动旋转，所述转动轴(52)与电动电机(10)驱动轴(11)同心设置、且通过一离合机构(4)实现转动轴(52)与驱动轴(11)的分离或同步转动。

6.根据权利要求5所述的一种管状电机，其特征是：所述离合机构(4)包括固定于转动轴(52)上的上离合(41)、设置于驱动轴(11)上且仅能沿驱动轴(11)轴向滑动的下离合(42)，所述下离合(42)随电动电机(10)的通电与上离合(41)间分离；所述下离合(42)上设置有保持下离合(42)与上离合(41)卡合趋势的复位件(13)。

7.根据权利要求6所述的一种管状电机，其特征是：所述复位件(13)设置为一端与电动电机(10)抵接另一端与下离合(42)连接的弹簧。

8.根据权利要求6所述的一种管状电机，其特征是：所述上离合(41)朝向下离合(42)的端面上周向设有若干卡块(45)，所述下离合(42)上对应开设有若干供卡块(45)插接的卡槽(46)。

9.根据权利要求6所述的一种管状电机，其特征是：所述驱动轴(11)上设有滑动杆(44)，所述下离合(42)上开设有供滑动杆(44)轴向滑动的腰型槽(43)。

10.根据权利要求5所述的一种管状电机，其特征是：所述转动轮(51)设置于一底座(12)内，底座(12)内设有用于限位转动轮(51)周向旋转的刹车装置(9)，所述刹车装置(9)包括底座(12)，沿转动轮(51)轴向两侧设置的磁铁二(91)，与转动轮(51)两端面设置的导磁板(92)。