專利名稱：用于電動滾筒管系統(tǒng)的驅(qū)動組件的制作方法
用于電動滾筒管系統(tǒng)的驅(qū)動組件相關(guān)申請#%0001本申i青涉及申請日為2005年4月1日，申請?zhí)枮镹o. 11/096,783的美國申請，并要求該申請作為本申請的優(yōu)先權(quán)。作為參考，在此引入該 申請的全部內(nèi)容。駄領(lǐng)域0002本發(fā)明涉及用于巻繞如遮光簾、屏幕等柔軟巻繞件的電動滾 筒管系統(tǒng)，更具體地說涉及用于電動滾筒管系統(tǒng)的驅(qū)動組件。


0003圖1是包括一種現(xiàn)有驅(qū)動組件的電動滾筒管系統(tǒng)的透視閣；0004圖2示出了圖1中現(xiàn)有驅(qū)動組件的電機和齒輪組；0005圖3是圖2中電機的電機曲線；0006圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于電動滾筒管系統(tǒng)的驅(qū)動組件的透視圖；0007圖5示出了從圖4的驅(qū)動組件中取出后的電機和齒輪組的齒輪級；0008圖6是圖4中電機和齒輪組的分解透視圖；0009圖7是圖4和5中的電機的電機曲線。背景獄0010參考圖1，其中示出了一種具有現(xiàn)有驅(qū)動組件12的電動滾筒 管系統(tǒng)10。該電動滾筒管系統(tǒng)10包括被可轉(zhuǎn)動地支撐的滾筒管14和被滾 筒管14巻繞接收的柔軟件16，例如遮光簾織物。通常fdl過把柔軟件16 的一個端部固定到滾筒管14上來^!^軟件16與滾筒管14相接合。有許多 固定柔軟件16到滾筒管14上的己知方法，例如，使用雙面帶，或者通過一夾持件，該夾*射牛 軟件16的一個端部上方安裝到設(shè)置在滾筒管14表面上的一鎖定通道中。驅(qū)動組件12沿兩相反的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動滾筒管14， 用于使柔軟件16相對于滾筒管14巻繞或者展開。現(xiàn)有的驅(qū)動組件12包括 一細長形的殼體18和一位于殼體18端部附近的圓盤20。圓盤20與滾筒管 14的內(nèi)表面相接合，從而在驅(qū)動組件12驅(qū)動圓盤20旋轉(zhuǎn)時其驅(qū)動滾筒管 14。0011現(xiàn)有的滾筒管驅(qū)動組件12包括布置在殼體18內(nèi)部并與圓盤 20連接的電機22和齒輪組24。圖2中所示的是從殼體18屮取出的電機22 和齒輪組24?，F(xiàn)有驅(qū)動組件12的電機22是直流電機。再參考圖l，驅(qū)動 組件12容納在滾筒管14的內(nèi)部。基于此，這種類型的滾筒管驅(qū)動組件被 稱為是"內(nèi)部"驅(qū)動組件。其它公知的電動滾筒管系統(tǒng)包括布置在滾筒管 外部的驅(qū)動組件。0012電機22包括一輸出軸23，電機以稱作是"電機轉(zhuǎn)速"的旋轉(zhuǎn) 速度驅(qū)動該輸出軸旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有驅(qū)動組件12使電機以大約2000rpm的電機轉(zhuǎn) 速運轉(zhuǎn)。連接于電機22的輸出軸的齒輪組24把來自電機22的相劉快的輸 入車繼2000rpm降低到用于滾筒管14的相對侵的約為27ipm的輸出轉(zhuǎn)速。 因此，現(xiàn)有驅(qū)動組件12的齒輪組24的傳動比約為74: 1 (即，2000/27)。0013電機理想轉(zhuǎn)矩隨電機轉(zhuǎn)速而變化。因此，任何電動滾筒管系 統(tǒng)的電機必須在工作電機,時提供足以將柔軟件16巻繞到滾筒管14上 的理想轉(zhuǎn)矩。參見圖3，其中用圖表給出了現(xiàn)有驅(qū)動組件12的電機22的性 能特性。這種類型的曲線圖稱為"電機曲線"。電機轉(zhuǎn)速(Y軸上給出)和 電機理想轉(zhuǎn)矩(X軸上給出)之間的關(guān)系由直線26表示。如圖所示，電機 22的最大電機,約為3150ipm，其最大電機轉(zhuǎn)矩約為280m-Nm。另外如 圖所示，直流電機22的電機理想轉(zhuǎn)矩在整個電機,范圍內(nèi)線性變化。換 言之，電機理想轉(zhuǎn)矩隨電機轉(zhuǎn)速的降低而增大，甚至在非常低的接近于零 的轉(zhuǎn)速時。應(yīng)該明白的是，圖3中,轉(zhuǎn)矩線26上的電機轉(zhuǎn)矩值表征的是 理想轉(zhuǎn)矩，而不是工作時電機轉(zhuǎn)矩的固定值。換言之，電機22育巨夠在給定 的電機車til下以介于零(即，沒有負載的狀態(tài))和轉(zhuǎn)逾轉(zhuǎn)矩線26上顯小-值 之間的任意轉(zhuǎn)矩運行。在運繊度為2000rpm時，電機22的理想轉(zhuǎn)矩約為 99m-Nm。0014如圖3中曲線28所示，電機22的效率也隨電機轉(zhuǎn)速而變化。
與電機,一起表示于Y軸上的效率，M垂直讀取從,轉(zhuǎn)矩線26到 效率曲線28的值來確定。這樣，在電禾/lig,度為2000ipm時，現(xiàn)有驅(qū)動 組件12的電機22的效率大約為25%。如圖所示，25%的電機效率是電機 22的峰值效率。其中與峰值效率相對應(yīng)的電機,稱為峰值效率電機,。 峰值效率電機,大約是最大電機,的65% (即，2000/3100)。0015盡管對于不同的直流電機其電機轉(zhuǎn)速、理想轉(zhuǎn)矩和效率的具 體值不同，但是某些特性是所有直流電機共有的。首先，電機轉(zhuǎn)速和電機 理想轉(zhuǎn)矩在包括非常低的接近于零的整個電機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)反向線性變化。 其次，電機效率總體上在低負載狀態(tài)下(g卩，在電機轉(zhuǎn)速大于最大電機轉(zhuǎn) 速的50X時的相X寸低的轉(zhuǎn)矩)達到峰值效率?，F(xiàn)有驅(qū)動組件如此配置和操 縱電機，使電機在峰值效率電機轉(zhuǎn)速附近的低負載狀態(tài)下運行。正如—卜'文 將要詳述的，在這種相對低負載狀態(tài)下操作電機是與電機生產(chǎn)商推薦的i乜 機操作相一致的。0016已知的滾筒管驅(qū)動組件的齒輪組包括行星正齒輪。行星—i卜:^ 輪的構(gòu)造在經(jīng)濟上理想，并且與其它類型的齒輪相比能提供高效的變速比。 但是，因為周緣的齒相互接觸會發(fā)出聲音，因此與其它類型的齒輪相比正齒輪在運轉(zhuǎn)吋易產(chǎn)生噪音。這種與嚙合齒有關(guān)的接觸噪r 有時被稱為輪拍打"，其隨著嚙合齒輪轉(zhuǎn)速的增加而增大。公知的齒輪組還包括具有斜-齒輪的齒輪級。斜齒輪包括與其它斜齒輪的斜軌常嚙合的細長的螺旋斜軌。 斜軌的常嚙合消除了正齒輪輪齒之間接觸產(chǎn)生的拍打噪音。但是，斜齒輪 往往在經(jīng)濟性和效率方面不如正齒輪高。0017現(xiàn)有驅(qū)動組件12的齒輪組24包括三級齒輪30、 32、 34。齒 輪組24是混合齒輪系統(tǒng)，其包括具有斜齒輪的第一級30和具有行星正齒 輪的第二和第三級32、 34。最M電機22的是第一級30。因此，第一級30 的齒輪以相對快的電機離2000rpm旋轉(zhuǎn)。但是，第二和第三級32、 34中 的旋轉(zhuǎn)鵬從2000ipm的電機魏逐級斷氐。這樣，現(xiàn)有驅(qū)動組件12的混 合構(gòu)造代表一種折中方案，其中在相對快的第一級30中使用較安靜的、較 低效的、較昂貴的斜齒輪，而在相對較慢的第二和第三級32、 34屮則使用 高效的、不太貴的但是噪音較大的行星正齒輪
發(fā)明內(nèi)容
0018根據(jù)本發(fā)明，用于電動滾筒管系統(tǒng)的無噪聲驅(qū)動組件包括電 機和具有多個齒輪級的齒輪組。驅(qū)動組件被配置成電機被以相對低的電機 ,低效驅(qū)動。tte地，工作電機,低于50%最大電機自。,地， 電才;iii轉(zhuǎn)時的效率低于50%電機峰值效率。優(yōu)選地，電機在工作電機爭鍵 時的轉(zhuǎn)矩大于在峰值效率電機,時的轉(zhuǎn)矩的4倍。0019根據(jù)一個實施例，電機是直流電機同時齒輪組的一個或者多個級包括行星正齒輪。在滾筒管運動期間，在聲壓級約為38分貝的外圍環(huán)境中，在距離滾筒管的被驅(qū)動端大約3英尺遠處測量時，無噪聲驅(qū)動組.件"逸提供的聲壓級在大約40分貝和大約44分貝之間。這種級別的河l淡被認為是使人愉快的并且不會使人分散注意力。0020根據(jù)-一個實施例，齒輪組的傳動比約為20: 1，電機被以0和1500rpm之間的電機轉(zhuǎn)謹驅(qū)動。最優(yōu)選的是，電機車M約為850rpm。0021根據(jù)一個實施例，電機是交流電機。{雄地，交流電機具冇4個或者更少的電極。交流電機包括輸出軸，該輸出軸以大約750rpm和900rpm之間的工作^il旋轉(zhuǎn)。0022根據(jù)一個實施例，驅(qū)動組件被接收在滾筒管的內(nèi)部，該滾筒管的直徑小于2英寸，電機的最大電機轉(zhuǎn)矩大于約120m-Nm。0023參考附圖，其中相同的數(shù)字表示相同的元件，圖4到6中示 出了根據(jù)本發(fā)明的滾筒管驅(qū)動組件40，包括容納在細長形殼體41內(nèi)的電機 42和齒輪組44。本發(fā)明的驅(qū)動組件40適合接收在滾筒管內(nèi)，例如圖1中 的管14，以與滾筒管的內(nèi)表面接合從而驅(qū)動管旋轉(zhuǎn)以巻繞或者展開柔軟件， 例如遮光簾織物。驅(qū)動組件40的接收和接合與上文描述的現(xiàn)有驅(qū)動組件12 類似。但是，正如下文中將要詳述的，本發(fā)明的驅(qū)動組件40以一種全新的 方式構(gòu)成，其在驅(qū)動特定負荷的情況下滾筒管的直徑比原來減小了，或者， 用特定的滾筒管直徑相同卻可以驅(qū)動更大的負載。而且，新的配置因為滾 筒管的運動相對安靜故產(chǎn)生有限的噪音，同時可望在整個齒輪組44中使用 正齒輪4專動。0024馬歐力組件40的電機42,是一直流電機。電機42具有傳送
處于某一電機^I和轉(zhuǎn)矩下的機械功率的輸出軸43。直流電機可靠性高、相對便宜，并且對于大部分滾筒管應(yīng)用來說能以足夠小的尺寸獲得適當(dāng)?shù)?理想轉(zhuǎn)矩。直流電機包括有刷和鄉(xiāng)喧流電機。有刷和 值流電機具有相似的轉(zhuǎn)敏轉(zhuǎn)速曲線。但是，預(yù)l道流電機具有圍繞7k久磁鐵轉(zhuǎn)子的繞組 定子，這與有刷直流電機的布置是相反的。 他機的這種結(jié)構(gòu)消除了對 電機電刷的需要，在有刷電機中電刷允許電流流過繞組轉(zhuǎn)子。無刷直流電 機的定子繞組用控制電子設(shè)備電子整流以控制電流流動。目前可利用的有 刷直流電機的種類很多，因此，出于經(jīng)濟原因考慮目前來說有刷直流電機 是繊勺。0025驅(qū)動組件40產(chǎn)生的大部分噪音是由電機42和齒輪組44引起 的。圖5中示出了噪音產(chǎn)生部件從驅(qū)動組件40的其余部分中取出的后的怙 形，這樣便于與圖2中現(xiàn)有驅(qū)動組件12的相應(yīng)部件進行比較。驅(qū)動組件40 的齒輪組44包括第一和第二齒輪級46、 48，其用于把來自電機42的旋轉(zhuǎn) 速度降低到期望的驅(qū)動滾筒管旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動速度，其中驅(qū)動組件安裝在滾筒 管40內(nèi)。齒輪組44的每級46、 48中的齒輪是行星正齒輪。如上所述，期 望在齒輪組44的所有級中者時OT行星正齒輪，因為正齒輪與其它類型的齒 輪例如在現(xiàn)有齒輪組12的第一級中的斜齒輪相比不僅經(jīng)濟而卄變速比商。 齒輪組44的行星正齒輪{繼用塑料制品帝隨。0026參考圖7，其中示出了電機42的電機曲線。與圖3中Ki機22 的電機曲線類似，圖7用圖表給出了電機42的各種性能特性，包括電機轉(zhuǎn) 速，電機理想轉(zhuǎn)矩和電機效率。如直線51所示，電機42的電機牟鍵和電 機轉(zhuǎn)矩，與電機22的一樣，在包括接近零的非常低的,在內(nèi)的整個電機 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)彼此成反比例。電機42的最大電機車謎約為4200ipm，最大電 機理想轉(zhuǎn)矩約為122m-Nm。如效率曲線53所示，當(dāng)電機42運行在轉(zhuǎn)速約 為3700rpm時其電機效率達到一個大約75%的峰{直。0027圖7的電機曲線包括生產(chǎn)商推薦的工作范圍，如圖中陰影區(qū) 域55所示。如圖所示，對于電機42生產(chǎn)商推薦的工作范圍包括與相対低 的負載狀態(tài)(即，相對高的電機轉(zhuǎn)速和相對低的電機轉(zhuǎn)矩)相對應(yīng)的電機 轉(zhuǎn)速。不足為奇的是，生產(chǎn)商推薦的工作范圍包括峰值效率電機轉(zhuǎn)速 3700rpm。如上所i寸論的，現(xiàn)有滾筒管驅(qū)動組件的電機在按照生產(chǎn)商推薦的 低負載狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。具體來說，電機42的生產(chǎn)商推薦電機在高于大約 3200rpm的電機,下運轉(zhuǎn)，這是在電機42的最大電機,的大約76%到 100%之間的繊范圍，最大電機織是4200ipm。還與電機18相似的是， 所推薦的電機42的工作范圍包括峰值效率電機$^13700ipm。0028直觀上看，依照慣例在生產(chǎn)商推薦的范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)滾筒管驅(qū)動 組件的電機在現(xiàn)有技術(shù)中似乎是優(yōu)選的。如上所述，推薦的工作范圍包括 峰值效率電機魏。因此，電機在推薦范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)能使電機高效工作。另 外，與推薦范圍相關(guān)的相X寸低負載狀態(tài)(即，相X寸低的轉(zhuǎn)矩)用來限制過 熱損害，從而延長電機壽命，而電機的高負載運轉(zhuǎn)可能會導(dǎo)致過熱損害。0029但是，驅(qū)動組件40并沒有依照慣例配置成使電機42在生產(chǎn) 商推薦的范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。取而代之的是，驅(qū)動組件40的電機42 4腿在高負 載狀態(tài)(g卩，相對高的轉(zhuǎn)矩)下即圖7中影陰區(qū)域57表示的電機轉(zhuǎn)謹范圍 內(nèi)運轉(zhuǎn)。如圖所示，優(yōu)選的運轉(zhuǎn)范圍57包括Orpm到大約1500rpm之間的 更大的電機轉(zhuǎn)速范圍。ifc^運轉(zhuǎn)范圍的上限1500ipm火約是電機42的顯火 電機轉(zhuǎn)速4200rpm的36%。劇雄的是，驅(qū)動組件40使電機42在大約 850rpm的$鍵—卜"運轉(zhuǎn)，這個,僅僅是最大乾速的大約20%。如圖7'i'直 線51所示，當(dāng)其以850rpm的車鍵運轉(zhuǎn)時，電機42的電機轉(zhuǎn)矩約為98m-Nm。 如曲線53所小，當(dāng)其以"繼的850rpm的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)吋，電機42的電機效率 約為19%。該電機效率僅僅約為電機42的峰值效率的四分之一(即，19/75)。 本發(fā)明的驅(qū)動組件40配置為使電機42遠在推薦范,之外的電機$繼下運 轉(zhuǎn)，在這種狀態(tài)下電機的效率非常低。0030電機42在850rpm的電機轉(zhuǎn)謹下運轉(zhuǎn)時提供的98m-Nm的理 想轉(zhuǎn)矩基本相當(dāng)于現(xiàn)有驅(qū)動組件12的電機22在2000ipm的電機車M下運 轉(zhuǎn)時JiJ共的99m-Nm的轉(zhuǎn)矩。但是，電機22的直徑是1.65英寸，而電機 42的直徑僅僅約為1,22英寸。因此，通過在推薦的工作范圍之外低效率運 行，本發(fā)明為驅(qū)動相似的負載提供相似的理想轉(zhuǎn)矩同時允許減小電杉L宵徑。 通過減小電機直徑，相應(yīng)地提供的滾筒管直徑也相應(yīng)地減小。從審美來說 需要限制滾筒管直徑，以避免安裝件的外觀體積龐大。應(yīng)該明白的是，代 替減小電機直徑，可以利用本發(fā)明來增大給定電機的理想轉(zhuǎn)矩從而提高電 機驅(qū)動負載的能力。0031現(xiàn)有驅(qū)動組件12的電機22的長度約為2.7英寸。因此，電機 22的長度直徑比(即，長度/直徑)約為1.64 (即，2.7/1.65)。這個長度直
徑比對于標準轉(zhuǎn)矩電動機來說是典型的。本發(fā)明驅(qū)動組件40的電機42的 長度也約為17英寸。因此，電機42的長度直徑比約為2.21 (g卩，2.7/1.22)。 通過比較圖2和5可以發(fā)現(xiàn)電機42長度直徑比增大的效果。己知X寸于一種 電機其轉(zhuǎn)矩與BID2L成比例變化，其中B是磁通量，I是電流，D和L分 別是電機的直徑和長度。因此，通過增大B， I， D或者L任何一個都可以 增加電機轉(zhuǎn)矩。因為與標準轉(zhuǎn)矩電動機相比增大了長度直徑比，因此本發(fā) 哪歐力組件的電機42被認為是"高"轉(zhuǎn)矩電動機。M增大長度直徑比(即， 增大長度)增加電機42的轉(zhuǎn)矩部分地補償了因減小直徑而降低了的轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)然，由于直徑在戰(zhàn)關(guān)系(g卩，BID2L)中被平方，因此減小直徑比增大 長度對轉(zhuǎn)矩的影響更大。因此，本發(fā)明還通過使較小直徑的電機在上述與 tt^范圍57相關(guān)的高負載狀態(tài)下運轉(zhuǎn)提供增大的轉(zhuǎn)矩。0032如上所述，電機42在850rpm的電機轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)吋提供的 98m-Nm的轉(zhuǎn)矩基本相當(dāng)于現(xiàn)有驅(qū)動組件12的電機22在2000ipm的電機 車鍵下運轉(zhuǎn)時樹共的99m-Nm的轉(zhuǎn)矩。但是，本發(fā)明并不限于任何具體的 轉(zhuǎn)矩。因此，可想到的是，驅(qū)動系統(tǒng)可以酉己置為包括一個較小直徑的i乜機， 該電機與電機42相比具有減小的轉(zhuǎn)矩，這樣的電機可在較小直徑的滾筒管 內(nèi)^ffl。例如，最大轉(zhuǎn)矩在50m-Nm到70m-Nm之間的電機能用于驅(qū)動汽 徑小于約1.625英寸的滾筒管。0033如上所述，行星正齒輪因其經(jīng)濟且變速比高所以是優(yōu)選的齒 輪類型，但是當(dāng)其被現(xiàn)有驅(qū)動組件的相對高的電機轉(zhuǎn)速驅(qū)動吋往往會有并 不期望的噪音產(chǎn)生。但是，本發(fā)明通過把電機織斷氏到大約850ipm，從 而可允許在齒輪組44的每級中使用行星正齒輪而不會在第一級46中因齒 輪拍打而產(chǎn)生過分的噪音。如上戶腿，電機車鍵降低到850rpm時齒輪組44 所需的變速比也降低到了大約20: 1。結(jié)果，把齒輪級數(shù)從3級減少到2級 成為可能。這樣，級數(shù)的減少使得組.件中齒輪總數(shù)減少從而進一步降低齒 輪組產(chǎn)生的噪音。0034期望電動滾筒管系統(tǒng)的驅(qū)動組件能夠?qū)︱?qū)動組.件電機進行變 速控制。期望這樣的變速控制是為了改變有效巻繞半徑以使柔軟件以基本 恒定的運動速度巻繞到滾筒管上。當(dāng)柔軟件巻繞到管上時，柔軟件形成層(或者"巻繞物")從而改 軟件被滾筒管接收或者釋放處的有效半徑。 這樣，如果以恒定的旋 魏度驅(qū)動滾筒管，柔軟件的移動速度(有吋和〈為
"線MiT'或者"織物速度")將會因有效巻繞判5的改變而變化。應(yīng)該明 白的是，當(dāng)柔軟件被巻繞到管上時需要降低旋,度以維持恒定的織物速 度，因此，在柔軟件被完全從滾筒管上展開的位置處(即，"被完全降低" 或者"完全關(guān)閉"的位置)或者接近這一位置處驅(qū)動滾筒管的旋轉(zhuǎn)速度是 最大的。另外，當(dāng)柔軟件處于柔軟件的完全降低位置處時被巻繞到管上的 材料量最少，因此在該位置處柔軟件為滾筒管提供的噪音衰減量最小。因 此。當(dāng)驅(qū)動組件在柔軟件處于完全降低或者接近完全降低的位置處驅(qū)動滾 筒管時，電動滾筒管系統(tǒng)產(chǎn)生的聲級最大。0035本發(fā)明提供這樣一種驅(qū)動組件40，該驅(qū)動組件40期望在它的齒輪組44的每級中包括行星正齒輪同時還限制驅(qū)動組件產(chǎn)生噪音。包括容納在直徑為1.625英寸的滾筒管內(nèi)的驅(qū)動組件40的電動滾筒管系統(tǒng)用于驅(qū)動約為8.1 in-lb (即，10英鎊的半徑為0.81英寸的柔軟件)的典型外加負載。電動滾筒管系統(tǒng)t生的噪音水平利用聲壓計在離滾筒管被驅(qū)動端大約3英尺遠的距離Mt行測量。在約為38分貝的外圍環(huán)境屮，當(dāng)驅(qū)動組件40在柔軟件處于或者接近完全降低的位置(g卩，電動簾組件產(chǎn)生的聲壓級顯大)處驅(qū)動滾筒管吋，電動滾筒管系統(tǒng)產(chǎn)生的聲壓級大約是43分貝。38分貝的環(huán)境水平相當(dāng)于在相對安靜的辦公室例如關(guān)上門的私人辦公室屮的盧壓級。認為這樣設(shè)置的電動滾筒管系統(tǒng)產(chǎn)生的約為40,分貝之間的聲丄k級不會令人不安甚至是令人愉快的。本發(fā)明具有行星正齒輪的驅(qū)動組件產(chǎn)生 的聲級與現(xiàn)有的具有行星正齒輪的驅(qū)動組件產(chǎn)生的聲級相比是有利的，j"中本發(fā)明的驅(qū)動組件的行星正齒輪被以完全低于電機生產(chǎn)商推薦的轉(zhuǎn)速工 作范圍的轉(zhuǎn)速驅(qū)動，而現(xiàn)有的驅(qū)動組件的行星正齒輪被以推薦的較快電機 轉(zhuǎn)謹驅(qū)動?，F(xiàn)有的電動滾筒管系統(tǒng)包括的系統(tǒng)，在約為38分貝的外圍環(huán)境 中，在大約3英尺處產(chǎn)生的聲壓級超過50分貝。認為處于聲壓級超過50 分貝的環(huán)境中會令人不安甚至使人煩瞎。0036上面描述的齒輪組44包括兩個齒輪級46， 48。但是齒輪級的 數(shù)目并不是嚴格的。因此，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動組件在上述實施例中可以包 括多于兩級的級數(shù)。但是，如上所述，減少齒輪級的數(shù)目可望減少齒輪組 中齒輪的總數(shù)，相應(yīng)地，降低齒輪拍打噪音。0037如上所述，驅(qū)動組件40使電機42在高負載狀態(tài)下低效率運 轉(zhuǎn)是反直觀的。除了電機低效率運轉(zhuǎn)之外，電機在與優(yōu)選工作范圍57相關(guān) 的高負載辦巨狀態(tài)下?lián){賣運轉(zhuǎn)可能會使電m3i熱導(dǎo)致電纟腺^ii短。但是，電動滾筒管系統(tǒng)的電機通常并不是連續(xù)不斷的運轉(zhuǎn)。在典型的電動滾筒管 系統(tǒng)中，例如遮光簾，簾織物在早上升高，晚上降低，還有可能在一天中 的不同時間內(nèi)調(diào)整幾次到其它位置。因此，除了最不尋常的情況，驅(qū)動電機42的低效率運行不會顯著影響電機的騎。但是，為了f尉戶電機42，可 以考慮把驅(qū)動組件40配置為足跟宗電機42的運行時間。然后在電機超吋運 行的情況下使電機42在特定的時間段內(nèi)停止運轉(zhuǎn)，在該特定的時間段內(nèi)如 果允許電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)的話可能會對電機不利。作為替換，可以基于電機或 者相關(guān)部件的溫度或者周圍區(qū)域的溫度，利用熱電偶、電熱調(diào)節(jié)器、溫設(shè) 傳感器或者其它合適的感應(yīng)裝置，監(jiān)視電機的狀態(tài)。0038現(xiàn)在再結(jié)合圖4X寸驅(qū)動組件40的構(gòu)itii行詳細論述。管狀的 細長形殼體41限定了一個容納驅(qū)動電機42和齒輪組44的內(nèi)部。驅(qū)動組件 40最夂抱括用于控制電機42運轉(zhuǎn)的電子驅(qū)動單元("EDU") 50。 EDU控 制器50包括用于布置控制器50控制電路(未示出)的印刷電路板?？刂?器50能被配置為以上面描述的方式]g跟宗電機42的運行時間并且當(dāng)電機42 在給定的時間段內(nèi)過度使用可能會損壞電機42的情況下使電機42停止運 轉(zhuǎn)。EDU控制器50包括鄰近売體41的一端的軸承座套54和軸承心軸56。 用于電動滾筒管系統(tǒng)的電子驅(qū)動單元是己知的，因此不需要進一步描述。0039驅(qū)動組件40包括鄰近殼體41的與EDU軸承座套54和心軸 56相對的端部布置的驅(qū)動圓盤58。驅(qū)動圓盤58連接到圓盤軸60上，其中 圓盤軸60關(guān)于驅(qū)動組件40的殼體41 ttt驅(qū)動軸承62可轉(zhuǎn)動地支撐。圓 盤軸60連接至鵬動組件40的齒f^且44上從而驅(qū)動電機42驅(qū)動驅(qū)動圓盤 58旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動圓盤58的外表面上具有縱向凹槽，從而在驅(qū)動組件安裝到滾 筒管內(nèi)時促進圓盤58的外表面和滾筒管的內(nèi)表面之間的接合。驅(qū)動組件40 適于安裝到滾筒管內(nèi)，從而使EDU軸承座套54和已、軸56布置在滾筒管端 部附近。驅(qū)動組件40還包括具有制動輸入66，制動輸出68和制動心軸70 的制動器64。制動器64具有接收圓盤軸60的內(nèi)部。制動器64適合與圓盤 軸60相嚙合以防止電機42和驅(qū)動圓盤58之間相對旋轉(zhuǎn)。制動器64嚙合 可防lS軟件因柔軟件的未巻繞部分作用于滾筒管產(chǎn)生負載和柔軟件上的 巻邊條而展開，從而使柔軟件保持在選擇的位置處。用于滾筒管驅(qū)動組件 的制動器是已知的故不需要進一步說明。
0040參考圖6，詳細示出了驅(qū)動組件40的電機42和齒輪組44。 齒輪組44包括安，環(huán)形齒輪蓋74內(nèi)的環(huán)形齒輪72。電mJS配器76布置 在電機42和環(huán)形齒輪蓋74之間，并且與環(huán)形齒輪蓋74的端部接合。環(huán)形 齒輪蓋74包括^g 78， ^ 78容納在電禾/IJi配器76的相應(yīng)形狀的凹槽 80中以限制二者之間的相對轉(zhuǎn)動。環(huán)形齒輪蓋74還包括被審慟器心軸70 接收的終端部件82。0041齒輪組44包J鏈接到電機42輸出軸43上的中心齒輪45，中 心齒輪45隨輸出軸43旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地是，在輸出軸43上沖壓中心齒輪45 。 齒輪組44的第一和第二級46， 48每一級包括三個與形成在環(huán)形齒輪72內(nèi) 表面上的縱向齒96相嚙合的行星正齒輪。中心齒輪45嚙合第一級46的正 齒輪，從而第一級46的正齒輪被中心齒輪45以電機$ 驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。第一 級46的正齒輪可轉(zhuǎn)動地安裝在中心托架88的銷90上。第二級48的正齒 輪可轉(zhuǎn)動地安裝在六邊形托架92的銷94上。齒輪組44還包括第二級迠配 器102，第二級適配器102包括被六邊形托架92的六邊形槽接收的六角形 頭104和接收驅(qū)動圓盤軸60端部的位于與六角形頭104相反側(cè)的梢106。 當(dāng)?shù)诙?8驅(qū)動六邊形托架92吋，第二級適配器102把六邊形托架92的 轉(zhuǎn)動傳送給驅(qū)動圓盤58。0042驅(qū)動組件40的控制器50itj^寸電機42的轉(zhuǎn)速提供變速控制。 期望在滾筒管驅(qū)動組件中進行變速控制以調(diào)節(jié)柔軟件巻繞到滾筒管卜.的速 度，從而j操軟件的運動速度(稱為"線速度"或者"織物衝變")基本恒 定。這樣的控制系統(tǒng)已在申請?zhí)枮镹o.10/774,919，申請閂為2004年2月9 日，名稱為"用于多個巻式遮光簾均勻運動的控制系統(tǒng)"的美國專利中公 開，在此引入該專利的全部作為參考。因為柔軟件要巻繞到滾筒管上，所 以柔軟件的材料要被加工形成層(或者"巻繞物")。要改變被滾筒管接收 或者釋放的織布層的半徑。這樣，如果以恒定的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動滾筒管，隨 著柔軟件被巻繞到滾筒管上柔軟件的速度往往會增大。通過利用脈寬調(diào)制 控制供給電機的電壓來控制交流電機的電機轉(zhuǎn)速是已知的。美國專利 No.5,848，634公開了一種利用脈寬調(diào)制改變電機轉(zhuǎn)速的電動滾筒管系統(tǒng)，這 里作為參考引入。0043上述驅(qū)動組件的電機42是直流電機，優(yōu)選是有刷直流Ki機。 可能某些應(yīng)用，尤其是當(dāng)電機要驅(qū)動的負載相對大時，相對直流電機可能
交流感應(yīng)電機更好。這種情形可能出現(xiàn)，例如，單一電機驅(qū)動多個以尾對 尾方式布置的滾筒管。X寸于用于交流感應(yīng)電機的變速控制，同時調(diào)整供給 電機的頻率和電壓來取代僅調(diào)節(jié)電壓。交流感應(yīng)電機典型地是巻繞一組定 子繞組，每一個被交流電壓波驅(qū)動。典型地，圍著電機定子的外周間隔分 布三個被交流電壓波的三相驅(qū)動的獨立繞組。驅(qū)動電壓波的相位移設(shè)定了 電機轉(zhuǎn)子部分中的旋轉(zhuǎn)范圍。轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)場和定子中的場之間的反作用 力引起作用于轉(zhuǎn)子上的凈力距。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和驅(qū)動波的頻率以及定子繞組結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電極數(shù)有關(guān)。這種關(guān)系用下面的等式說明n=120XF/P， 其中，n是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速單位為rpm， F是驅(qū)動電壓頻率單位為Hertz， P是電極 數(shù)目。0044商業(yè)上可利用的交流感應(yīng)電機典型地是包括2或者4個極。 這樣的構(gòu)造有利于定子繞組的生產(chǎn)。具有2或者4個極的交流感應(yīng)電機典 型地是分別在3600ipm和1800rpm的額定轉(zhuǎn)速下運行，當(dāng)驅(qū)動電壓波足 60Hz時。為了使這些類型的電機在約為750到900rpm的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，需 要降低操作頻率。這通過反轉(zhuǎn)電路控制頻率來實現(xiàn)。舉例來說，需要州大 約25Hz的驅(qū)動頻率操作4級交流感應(yīng)電機以使其在約為750ipm的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速下運行。0045如上所述，本發(fā)明的驅(qū)動組件40適于接收在可'轉(zhuǎn)動地被支掉 的滾筒管內(nèi)，例如圖l中所示的滾筒管14。但是，應(yīng)該明白，本發(fā)明并不 限于在圓柱形管內(nèi)使用。因此，可轉(zhuǎn)動地被支撐的管可以是任何能被旋轉(zhuǎn) 地支撐并且適于巻繞接收柔軟件的細長部件。因此，滾筒管可以具冇非圓 形的橫截面，例如六邊形或者八邊形。非對稱的形狀，例如橢圓形，也是 可以想到的非圓形橫截面。0046用結(jié)合本發(fā)明驅(qū)動組件的滾筒管系統(tǒng)巻繞的柔軟件可以包括 簾，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簾等。柔 軟件也可以由紙，布，或者任意類型的纖維織物形成。柔軟件的例子包括 遮光簾，紗窗，用于包括電視放映機在內(nèi)的放映機屏幕，用于阻止或者部 分&± 入或者反射光的窗簾，用于隱藏或者f斜戶物體的窗簾。0047以上以發(fā)明人所預(yù)見的實施方式對本發(fā)明進行了描述，為此所給出的說明部分是有效的，盡管本發(fā)明目前尚未預(yù)知但仍有可能會發(fā)生與本發(fā)明的內(nèi)容等同的非實質(zhì)性修改。0048在附屬權(quán)利要求書中，術(shù)語"柔軟件"應(yīng)該廣義解釋為包括 任何能被巻繞用以阻止或者反射，或者部分地卩l(xiāng)ih或者反射光的部件。柔軟件的非限制性例雅 鵬光簾，屏幕和窗簾。
權(quán)利要求
1、一種電動滾筒管系統(tǒng)，包括一被可轉(zhuǎn)動地支撐的滾筒管；一柔軟件，其與所述滾筒管接合，以使?jié)L筒管卷繞接收柔軟件；一電機，其輸出軸以一定的電機轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；一齒輪組，其與電機的輸出軸相連接，從改而齒輪組被電機驅(qū)動，齒輪組包括多個適于使輸出旋轉(zhuǎn)速度相對電機轉(zhuǎn)速降低的齒輪級；一管接合件，其與齒輪組相連接，從而管接合件以齒輪組輸出的降低的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，管接合件適于與滾筒管接合以使?jié)L筒管以齒輪組的輸出轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；一與電機相聯(lián)接的控制器，其用于控制電機以使柔軟件在其全閉位置和全開位置之間運動期間相對于滾筒管卷繞或者展開，其中在柔軟件運動期間，控制器使電機以低于電機能達到的最大電機轉(zhuǎn)速的50％的工作轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中在柔軟件運動期間，電 機具有大于50%最大電機轉(zhuǎn)矩的電機轉(zhuǎn)矩。
3、 根據(jù)權(quán)禾腰求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中電機是直流電機。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組的至少一級包括行 星正齒輪。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組包括兩個具有行星 正齒輪的級。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組的總傳動比約為20:1。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中在柔軟件運動娜司，工作 電機車鍵在零和大約1500rpm之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的電動滾筒管系統(tǒng)，其中當(dāng)柔軟件正從完全降低的 位置運動時電機車fil約為850rpm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l的電動滾筒管系統(tǒng)，其中滾筒管具有小于大約2英 寸的直徑，其中電機是最大電機轉(zhuǎn)矩在100m-Nm和150 m-Nm之間的直流電機。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中電機、齒輪組和管接合 件都接收在滾筒管內(nèi)部。
11、 一種電動滾筒管系統(tǒng)，包括一可轉(zhuǎn)動地支撐的用于巻繞接 軟件的滾筒管，滾筒管限定了一內(nèi)部；一接收在滾筒管內(nèi)部的直流電機；接收在滾筒管內(nèi)部的齒輪組，齒輪組包括行星正齒輪并具有約為20: 1 的總傳動比；電機包括輸出軸，該輸出軸與齒輪組相連接并以介于約為500ipm和約 為1000rpm之間的工作電機轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)柔軟件正從完全降低的位置運動時，在聲壓級約為38分貝的外^環(huán) 境中，在距離滾筒管的被驅(qū)動端大約3英尺遠處，該電動滾筒管系統(tǒng)產(chǎn)生 的最大聲壓級在40分貝到44分貝之間。
12、 根據(jù)禾又利要求ll的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組包括兩個行呈正 齒輪級。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll的電動滾筒管系統(tǒng)，其中電機轉(zhuǎn)速約為850ipm， 處于工作電機,K的電機轉(zhuǎn)矩至少是最大電機車效E的50%。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll的電動滾筒管系統(tǒng)，其中滾筒管的直徑小于2爽 寸，電機的最大電機轉(zhuǎn)矩在100m-Nm和150m-Nm之間。
15、 一種電動滾—筒管系統(tǒng)，包括 被可轉(zhuǎn)動地支撐的用于巻繞接4M軟件的滾筒管； 直流電機，其輸出軸以一工作電機,旋轉(zhuǎn)；以及齒輪組，其與電機的輸出軸相連接，從而齒輪組被電機驅(qū)動，齒輪組 包括多頓于f鼓俞出旋繊度相對電機繊降低的齒輪級；電機具有隨工作電機,變化的效率，效率包括與峰值效率工作轉(zhuǎn)速 相關(guān)的峰值效率，其中在柔軟件運動期間與工作電機轉(zhuǎn)速相關(guān)的效率低于 峰值效率的50Q丄
16、 根據(jù)權(quán)利要求15的電動滾筒管系統(tǒng)，其中在柔軟件運動期間與工 作電機車鍵相關(guān)的效率低于峰值效率的25 % 。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組包括行星正齒輪。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15的電動滾筒管系統(tǒng)，其中在柔軟件運動期間，工 作電機,在零和大約1500ipm之間。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組的傳動比約為20:1。
20、 一種電動滾筒管系統(tǒng)，包括 一可轉(zhuǎn)動地支撐的用于巻繞接喊軟件的滾筒管；一直流電機，其輸出軸以一電機，旋轉(zhuǎn)，電機具有隨電機轉(zhuǎn)速而變 化的轉(zhuǎn)矩和效率；一齒輪組，其與電機的輸出軸相連接，從而齒輪組被電機驅(qū)動，齒輪 組包括多頓于懶俞出旋車魏度相對電機車謎降低的齒輪級；電機具有處于峰值效率電機轉(zhuǎn)速時的峰值效率和相關(guān)的轉(zhuǎn)矩，艽中電 動滾筒管系統(tǒng)使電機在這樣的工作電機轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，在該工作電機轉(zhuǎn)速吋 相關(guān)的轉(zhuǎn)矩大于峰值效率電機,吋的轉(zhuǎn)矩的至少4倍。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20的電動滾筒管系統(tǒng)，其屮工作電機車專速時的電機 效率低于峰值效率的25 % 。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20的電動滾筒管系統(tǒng)，其巾電機被電機轉(zhuǎn)速控制器 控制，電機被控制為在大約750ipm到大約950rpm之間的工作卜li機車腿卜' 運轉(zhuǎn)。
23、 --種電動滾筒管系統(tǒng)，包括一可轉(zhuǎn)動地支撐的用于巻繞接收柔軟件的滾筒管，滾筒管限定了一內(nèi)部；一接收在滾筒管內(nèi)部的交流電機；一接收在滾筒管內(nèi)部的齒輪組，齒輪組包括行星正齒輪并具有約為20: 1的總傳動比；一交流電機控制器；電機包括輸出軸，i辯俞出軸與齒輪組相連接并以在約為750rpm和約為 900ipm之間的工作電機,旋轉(zhuǎn)；在聲壓級約為38分貝的外圍環(huán)境中，被巨離滾筒管的被驅(qū)動端大約3 英尺遠處，該電動滾筒管系統(tǒng)產(chǎn)生的聲壓級在40分貝到44分貝之間。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23的電動滾筒管系統(tǒng)，其中交流電機巻繞有4個或 者更少的電極。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23的電動滾筒管系統(tǒng)，其中齒輪組包括兩個行星正 齒輪級。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23的電動滾筒管系統(tǒng)，其中工作電機轉(zhuǎn)速約為 850rpm，其中處于工作電機,時的電機轉(zhuǎn)矩至少是最大電機轉(zhuǎn)矢巨的50%。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26的電動滾筒管系統(tǒng)，其中處于工作電機織時的 電機轉(zhuǎn)失瞎少是最大電機轉(zhuǎn)矩的75 % 。
28、 根據(jù)權(quán)禾腰求23的電動滾筒管系統(tǒng)，其中滾筒管的直徑小于2英 寸，電機的最大電機轉(zhuǎn)矩大約大于120m-Nm。
29、 根據(jù)權(quán)利要求23的電動滾筒管系統(tǒng)，其中交流電機控制器向電機 提供驅(qū)動信號，驅(qū)動信號包括可控制的基頻。
30、 根據(jù)權(quán)利要求29的電動滾筒管系統(tǒng)，其中可控制的基頻小丁-約 30Hz。
31、 根據(jù)權(quán)利要求29的電動滾筒管系統(tǒng)，其中可控制的基頻小于約 15Hz。
32、 根據(jù)權(quán)利要求1的電動滾筒管系統(tǒng)，其中滾筒管的直徑小于約1.625 英寸，其中電機是一直流電機，其現(xiàn)想轉(zhuǎn)矢巨為50n-Nm—75m-Nm.
全文摘要
一種用于電動滾筒管系統(tǒng)的驅(qū)動組件，包括電機和具有多個級的齒輪組。驅(qū)動組件的電機在低于50％峰值效率電機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速下低效運轉(zhuǎn)，在約為38分貝的外圍環(huán)境中其產(chǎn)生的聲壓級大約在40分貝到44分貝之間。效率優(yōu)選低于峰值效率的一半。齒輪組包括正齒輪并且優(yōu)選傳動比為20∶1。優(yōu)選地，電機是直流電機，其以大約850rpm運轉(zhuǎn)并且具有的相關(guān)轉(zhuǎn)矩至少是峰值效率電機轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩的4倍。電機也可以是具有四個或者少于四個電極的交流電機，其優(yōu)選以大約850rpm運轉(zhuǎn)。
文檔編號E06B9/72GK101163847SQ200680013875
公開日2008年4月16日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者小羅伯特·C·紐曼, 布然頓·J·逮特濹, 托馬斯·W·布瑞訥, 焦耳·S·斯皮拉, 賈森·O·亞當(dāng)斯 申請人:路創(chuàng)電子公司