用于电动滚筒管系统的驱动组件的制作方法

专利名称：用于电动滚筒管系统的驱动组件的制作方法
用于电动滚筒管系统的驱动组件相关申请#%0001本申i青涉及申请日为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。駄领域0002本发明涉及用于巻绕如遮光帘、屏幕等柔软巻绕件的电动滚 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。


0003图1是包括一种现有驱动组件的电动滚筒管系统的透视阁；0004图2示出了图1中现有驱动組件的电机和齿轮组；0005图3是图2中电机的电机曲线；0006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；0007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；0008图6是图4中电机和齿轮组的分解透视图；0009图7是图4和5中的电机的电机曲线。背景狱0010参考图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巻绕接收的柔软件16，例如遮光帘织物。通常fdl过把柔软件16 的一个端部固定到滚筒管14上来^!^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上的己知方法，例如，使用双面带，或者通过一夹持件，该夹*射牛 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巻绕或者展开。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。0011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屮取出的电机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l，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。0012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的相刘快的输 入车继2000rpm降低到用于滚筒管14的相对侵的约为27ipm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)。0013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,时提供足以将柔软件16巻绕到滚筒管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,约为3150ipm，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,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育巨够在给定 的电机车til下以介于零(即，没有负载的状态)和转逾转矩线26上显小-值 之间的任意转矩运行。在运繊度为2000rpm时，电机22的理想转矩约为 99m-Nm。0014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,一起表示于Y轴上的效率，M垂直读取从,转矩线26到 效率曲线28的值来确定。这样，在电禾/lig,度为2000ipm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,称为峰值效率电机,。 峰值效率电机,大约是最大电机,的65% (即，2000/3100)。0015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(g卩，在电机转速大于最大电机转 速的50X时的相X寸低的转矩)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—卜'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i乜 机操作相一致的。0016已知的滚筒管驱动组件的齿轮组包括行星正齿轮。行星—i卜:^ 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吋易产生噪音。这种与啮合齿有关的接触噪r 有时被称为轮拍打"，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。0017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M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離2000rpm旋转。但是，第二和第三级32、 34中 的旋转鹏从2000ipm的电机魏逐级斷氐。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屮则使用 高效的、不太贵的但是噪音较大的行星正齿轮
发明内容
0018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 ,低效驱动。tte地，工作电机,低于50%最大电机自。,地， 电才;iii转时的效率低于50%电机峰值效率。优选地，电机在工作电机争键 时的转矩大于在峰值效率电机,时的转矩的4倍。0019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"逸提供的声压级在大约40分贝和大约44分贝之间。这种级别的河l淡被认为是使人愉快的并且不会使人分散注意力。0020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之间的电机转谨驱动。最优选的是，电机车M约为850rpm。0021根据一个实施例，电机是交流电机。{雄地，交流电机具冇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^il旋转。0022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。0023参考附图，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巻绕或者展开柔软件， 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4专动。0024马欧力组件40的电机42,是一直流电机。电机42具有传送
处于某一电机^I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鄉喧流电机。有刷和 值流电机具有相似的转敏转速曲线。但是，预l道流电机具有围绕7k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。 他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 是繊勺。0025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怙 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的所有级中者时OT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卄变速比商。 齿轮组44的行星正齿轮{继用塑料制品帝隨。0026参考图7，其中示出了电机42的电机曲线。与图3中Ki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的电机牟键和电 机转矩，与电机22的一样，在包括接近零的非常低的,在内的整个电机 转速范围内彼此成反比例。电机42的最大电机车謎约为4200ipm，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{直。0027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対低 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i寸论的，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,下运转，这是在电机42的最大电机,的大约76%到 100%之间的繊范围，最大电机織是4200ipm。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$^13700ipm。0028直观上看，依照惯例在生产商推荐的范围内运转滚筒管驱动 组件的电机在现有技术中似乎是优选的。如上所述，推荐的工作范围包括 峰值效率电机魏。因此，电机在推荐范围内运转能使电机高效工作。另 外，与推荐范围相关的相X寸低负载状态(即，相X寸低的转矩)用来限制过 热损害，从而延长电机寿命，而电机的高负载运转可能会导致过热损害。0029但是，驱动组件40并没有依照惯例配置成使电机42在生产 商推荐的范围内运转。取而代之的是，驱动组件40的电机42 4腿在高负 载状态(g卩，相对高的转矩)下即图7中影阴区域57表示的电机转谨范围 内运转。如图所示，优选的运转范围57包括Orpm到大约1500rpm之间的 更大的电机转速范围。ifc^运转范围的上限1500ipm火约是电机42的显火 电机转速4200rpm的36%。劇雄的是，驱动组件40使电机42在大约 850rpm的$键—卜"运转，这个,仅仅是最大乾速的大约20%。如图7'i'直 线51所示，当其以850rpm的车键运转时，电机42的电机转矩约为98m-Nm。 如曲线53所小，当其以"继的850rpm的转速运转吋，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,之外的电机$继下运 转，在这种状态下电机的效率非常低。0030电机42在850rpm的电机转谨下运转时提供的98m-Nm的理 想转矩基本相当于现有驱动组件12的电机22在2000ipm的电机车M下运 转时JiJ共的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杉L宵径。 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。0031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17英寸。因此，电机42的长度直径比约为2.21 (g卩，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。己知X寸于一种 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 哪欧力组件的电机42被认为是"高"转矩电动机。M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，由于直径在战关系(g卩，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 tt^范围57相关的高负载状态下运转提供增大的转矩。0032如上所述，电机42在850rpm的电机转速下运转吋提供的 98m-Nm的转矩基本相当于现有驱动组件12的电机22在2000ipm的电机 车键下运转时樹共的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，驱动系统可以酉己置为包括一个较小直径的i乜机， 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^ffl。例如，最大转矩在50m-Nm到70m-Nm之间的电机能用于驱动汽 径小于约1.625英寸的滚筒管。0033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吋往往会有并 不期望的噪音产生。但是，本发明通过把电机織斷氏到大约850ipm，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。如上戶腿，电机车键降低到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。0034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巻绕半径以使柔软件以基本 恒定的运动速度巻绕到滚筒管上。当柔软件巻绕到管上时，柔软件形成层(或者"巻绕物")从而改 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 魏度驱动滚筒管，柔软件的移动速度(有吋和〈为
"线MiT'或者"织物速度")将会因有效巻绕判5的改变而变化。应该明 白的是，当柔软件被巻绕到管上时需要降低旋,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巻绕到管上的 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。0035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8.1 in-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t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Mt行测量。在约为38分贝的外围环境屮，当驱动组件40在柔软件处于或者接近完全降低的位置(g卩，电动帘组件产生的声压级显大)处驱动滚筒管吋，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屮的卢压级。认为这样设置的电动滚筒管系统产生的约为40,分贝之间的声丄k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，j"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 转谨驱动。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瞎。0036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。0037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 的高负载辦巨状态下擀卖运转可能会使电m3i热导致电纟腺^ii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騎。但是，为了f尉户电机42，可 以考虑把驱动组件40配置为足跟宗电机42的运行时间。然后在电机超吋运 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、温设 传感器或者其它合适的感应装置，监视电机的状态。0038现在再结合图4X寸驱动组件40的构itii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最夂抱括用于控制电机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。控制 器50能被配置为以上面描述的方式]g跟宗电机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包括邻近売体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己知的，因此不需要进一步描述。0039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 ttt驱动轴承62可转动地支撑。圆 盘轴60连接至鹏动组件40的齿f^且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和已、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lS软件因柔软件的未巻绕部分作用于滚筒管产生负载和柔软件上的 巻边条而展开，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。
0040参考图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，环形齿轮盖74内的环形齿轮72。电mJS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^g 78， ^ 78容纳在电禾/IJi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还包括被审恸器心轴70 接收的终端部件82。0041齿轮组44包J链接到电机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$ 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。齿轮组44还包括第二级迠配 器102，第二级适配器102包括被六边形托架92的六边形槽接收的六角形 头104和接收驱动圆盘轴60端部的位于与六角形头104相反侧的梢106。 当第二级48驱动六边形托架92吋，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。0042驱动组件40的控制器50itj^寸电机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巻绕到滚筒管卜.的速 度，从而j操软件的运动速度(称为"线速度"或者"织物衝变")基本恒 定。这样的控制系统已在申请号为No.10/774,919，申请闩为2004年2月9 日，名称为"用于多个巻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。因为柔软件要巻绕到滚筒管上，所 以柔软件的材料要被加工形成层(或者"巻绕物")。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 着柔软件被巻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。0043上述驱动组件的电机42是直流电机，优选是有刷直流Ki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。X寸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巻绕一组定 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=120XF/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。0044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3600ipm和1800rpm的额定转速下运行，当驱动电压波足 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，需要州大 约25Hz的驱动频率操作4级交流感应电机以使其在约为750ipm的转子转 速下运行。0045如上所述，本发明的驱动组件40适于接收在可'转动地被支掉 的滚筒管内，例如图l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 地支撑并且适于巻绕接收柔软件的细长部件。因此，滚筒管可以具冇非圆 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。0046用结合本发明驱动组件的滚筒管系统巻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&± 入或者反射光的窗帘，用于隐藏或者f斜户物体的窗帘。0047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。0048在附属权利要求书中，术语"柔软件"应该广义解释为包括 任何能被巻绕用以阻止或者反射，或者部分地卩lih或者反射光的部件。柔软件的非限制性例雅 鹏光帘，屏幕和窗帘。
权利要求
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、 根据权禾腰求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，其中在柔软件运动娜司，工作 电机车键在零和大约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 位置运动时电机车fil约为850rpm。
9、 根据权利要求l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150 m-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巻绕接 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500ipm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^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、 根据禾又利要求ll的电动滚筒管系统，其中齿轮组包括两个行呈正 齿轮级。
13、 根据权利要求ll的电动滚筒管系统，其中电机转速约为850ipm， 处于工作电机,K的电机转矩至少是最大电机车效E的50%。
14、 根据权利要求ll的电动滚筒管系统，其中滚筒管的直径小于2爽 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巻绕接4M软件的滚筒管； 直流电机，其输出轴以一工作电机,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 包括多顿于f鼓俞出旋繊度相对电机繊降低的齿轮级；电机具有随工作电机,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50Q丄
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 作电机车键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,在零和大约1500ipm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巻绕接喊软件的滚筒管；一直流电机，其输出轴以一电机，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 组包括多顿于懒俞出旋车魏度相对电机车謎降低的齿轮级；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，艽中电 动滚筒管系统使电机在这样的工作电机转速下运转，在该工作电机转速吋 相关的转矩大于峰值效率电机,吋的转矩的至少4倍。
21、 根据权利要求20的电动滚筒管系统，其屮工作电机车专速时的电机 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，其巾电机被电机转速控制器 控制，电机被控制为在大约750ipm到大约950rpm之间的工作卜li机车腿卜' 运转。
23、 --种电动滚筒管系统，包括一可转动地支撑的用于巻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，i辩俞出轴与齿轮组相连接并以在约为750rpm和约为 900ipm之间的工作电机,旋转；在声压级约为38分贝的外围环境中，被巨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，其中交流电机巻绕有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,时的电机转矩至少是最大电机转矢巨的50%。
27、 根据权利要求26的电动滚筒管系统，其中处于工作电机織时的 电机转失瞎少是最大电机转矩的75 % 。
28、 根据权禾腰求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丁-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，其现想转矢巨为50n-Nm—75m-Nm.
全文摘要
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。
文档编号E06B9/72GK101163847SQ200680013875
公开日2008年4月16日 申请日期2006年3月22日 优先权日2005年4月1日
发明者小罗伯特·C·纽曼, 布然顿·J·逮特濹, 托马斯·W·布瑞讷, 焦耳·S·斯皮拉, 贾森·O·亚当斯 申请人:路创电子公司