用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器和包括這類致動器的設備的制作方法
【專利摘要】用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器包括：電動機(M)；用于將電動機的運動傳遞到住宅自動化幕簾的減速器(R)；和制動器。致動器包括直流電子轉換電動機(M)和具有連續(xù)阻力矩的機械制動器(2)。
【專利說明】用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器和包括這類致動器的設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器，住宅自動化幕簾如卷簾百葉窗、遮簾、窗簾、閘門、投影屏或車庫門。

【背景技術】
[0002]在用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器的領域中，已知地使用一制動裝置，用于一方面通過接近一障礙物如行程末端止擋件對運動進行制動，和另一方面當電動機不運行時對載重進行鎖定。在住宅自動化幕簾如小遮簾或窗簾的情形中，住宅自動化幕簾的輕便性意味著由幕簾在電動機上應用的力矩——特別是在下降階段——較低。通過這種方式，不需要給致動器配備外部制動裝置，這是因為電動機本身可通過短路或磁阻進行制動。這種制動可通過使用不可逆減速器來完成，所述不可逆減速器并不將由載重所應用的力矩傳遞到電動機。
[0003]但是，對于較大的幕簾，關鍵的則是使用這樣一種致動器，所述致動器包括電動機外的機械或機電制動器，以保證對人的保護。
[0004]在專利文獻EP-A-O 508 949中所描述的這類致動器包括異步類型的電動機、減速器和盤形制動器，所述盤形制動器適于在由電動機繞組所產(chǎn)生的磁場的作用下運動。異步電動機具有這樣的優(yōu)點:適于直接地連接到總線，然而對異步電動機的變速控制是復雜的，這是因為這涉及在保持運行所需要的功率時對控制信號的頻率進行調(diào)節(jié)。這在整體上涉及給電動機留尺寸余量(oversizing)。
[0005]為了克服關于異步電動機的變速控制方面的問題，已知地給用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器配備直流的、集電刷或電子轉換電動機。在電子轉換電動機中，轉子通過一個或多個永磁體形成，而定子通過一套線圈形成；轉換各種線圈的供電使得可產(chǎn)生轉動磁場，轉動磁場使轉子的磁體轉動。電子轉換電動機并不使用集電刷系統(tǒng)，使得這類電動機更為牢固。然而，這類電動機需要可靠的和復雜的電子控制單元。
[0006]在多數(shù)用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器中，需要隨時知曉輸出軸的位置。這或者通過機械計數(shù)單元-通過剛性地連接到電動機輸出軸的一轉動元件驅(qū)動-執(zhí)行，或者通過電子計數(shù)單元——特別是對電動機轉換的數(shù)目進行計數(shù)——執(zhí)行。在電動機輸出端或在轉子上計數(shù)的情形中，這精確地反映電動機的位置，但是就載重的實際位置而言是不精確的。相反地，接近載重進行計數(shù)，例如在住宅自動化幕簾的卷繞管的轉動上進行計數(shù)，在載重的實際位置方面是更為可靠的，但是需要更為復雜的設計。
[0007]在用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器中集成電子轉換電動機在邏輯上促使使用轉子位置的電子連測。不過，如果電動機利用以開/關模式運行的制動器——如盤形制動器——被使用，在電動機被載重驅(qū)動時，在某些運行范圍上電動機易于如發(fā)生器一樣運行，從而產(chǎn)生散熱問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明特別地旨在通過提出一種用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器來克服這些缺點，所述致動器易于控制、相對無聲和不需要復雜的電子控制模塊。
[0009]為此，本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器，所述致動器包括電動機、用于將電動機的運動傳遞到住宅自動化幕簾的減速器、和制動器。根據(jù)本發(fā)明，電動機是電子轉換電動機，而制動器是具有連續(xù)阻力矩的機械制動器。
[0010]通過本發(fā)明，直流電子轉換電動機與機械制動器相結合使得當降低幕簾時可散逸由載重產(chǎn)生的能量。通過這種方式，電動機從不如一發(fā)生器一樣運行。同時，使用電子轉換電動機保證更好的速度調(diào)節(jié)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的有利的不過非必需的方面，用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器可包括一個或多個以下特征，所述特征可以任何可允許的方式進行組合:
[0012]一制動器是包括螺旋彈簧的彈簧制動器，螺旋彈簧緊緊地安裝在一滾筒中，螺旋彈簧的兩端部朝圓筒(cylinder)內(nèi)部彎曲并且每個端部與剛性地連接到制動器輸入軸的一部件和與剛性地連接到制動器輸出軸的一凸出部接合。
[0013]一作為選擇，制動器是包括螺旋彈簧的彈簧制動器，螺旋彈簧緊緊地安裝在一軸座周圍，彈簧的兩端部朝軸座外部彎曲并且每個端部與剛性地連接到制動器輸入軸的一部件和與剛性地連接到制動器輸出軸的一凸出部接合。
[0014]一彈簧是具有毗連的圈的螺旋彈簧。
[0015]一作為選擇，制動器是凸輪制動器。
[0016]一制動器布置在減速器的兩級之間。
[0017]一致動器包括用于連測(reference)集成在電動機的定子的線圈的電子轉換模塊中電動機轉子的位置的部件。
[0018]一致動器包括電動機的轉子的轉動的傳感器，該傳感器探測轉子的位置。
[0019]一致動器包括用于還原用于連測電動機的轉子的位置的至少一部分信號的部件。
[0020]本發(fā)明最后涉及一種用于操作住宅自動化幕簾的設備，所述設備包括管體和致動器，幕簾適于圍繞所述管體卷繞，所述致動器用于驅(qū)動如上文所述的管體。
[0021]本發(fā)明還涉及一種用于操作住宅自動化幕簾的設備，所述設備包括滾筒和致動器，幕簾的繩線適于圍繞所述滾筒卷繞，所述致動器用于驅(qū)動如上文所述的滾筒。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過閱讀以下參照附圖根據(jù)所述原理的對用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器的兩個實施方式進行的說明，本發(fā)明和本發(fā)明的其它優(yōu)點將更清晰地顯示出來，附圖中:
[0023]一圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于操作住宅自動化幕簾的一設備的基礎橫截面圖，
[0024]一圖2是從屬于圖1中的設備的致動器的示意圖，
[0025]一圖3是在載重提升階段中在圖2中的致動器的彈簧制動器的基礎橫截面圖，和
[0026]一圖4是與圖3相似的橫截面圖，處于載重下降階段。

【具體實施方式】
[0027]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于操作住宅自動化幕簾的設備I。設備I包括卷繞管7，簾布9圍繞所述卷繞管卷繞和展開。卷繞管7通過致動器I圍繞回轉軸線X-X轉動和水平地布置在一開口O的上部部分中。開口O例如是設置在建筑物的壁體中的一開口。這類壁體在圖1中通過邊框(frame) 5示意。致動器I定位在圓柱形殼體101中和通過在圓柱形殼體101的一端部1lB伸出的一附著部分109固定到邊框5。在與附著部分109相對的一偵牝輸出軸107在圓柱形殼體101的第二端部1lA伸出和承載環(huán)形件3。環(huán)形件3圍繞回轉軸線X-X轉動地連接到卷繞管7。通過這種方式，致動器I使卷繞管7圍繞回轉軸線X-X轉動。供電電纜6供給致動器I運行所需要的能量，和滑動軸承4同軸地插置在圓柱形殼體101和卷繞管7之間，以保證卷繞管7圍繞圓柱形殼體101滑動。
[0028]圖2更為詳細地示出設備I的致動器I。該致動器I包括電動機M、減速器R和機械制動器2。該電動機M是具有電子轉換的直流電動機。為此，電動機包括內(nèi)轉子和定子，所述內(nèi)轉子通過一個或多個永磁體形成，所述定子包括線圈繞組。線圈每個以切換的方式被饋電，以產(chǎn)生轉子在其中布置的轉動磁場。轉子的磁體從而在該磁場的作用下轉動。此夕卜，電子轉換電動機不具有集電刷系統(tǒng)，限制在部件之間的摩擦和使得電動機更為牢固和靜音。甚而，這類電動機容易地用合適的電子元器件進行控制和使得能夠精確調(diào)節(jié)電動機的加速度、速度和效率。
[0029]在電動機輸出端，布置減速器R的第一級(stage) Rl。制動器2布置在減速器R的第一級Rl和第二級R2之間。在此情形下，減速器包括第三級R3，第三級布置在第二級R2的輸出端。
[0030]在減速器R的級中布置制動器2提供許多優(yōu)點。首先，制動器2是機械類型的制動器。因此制動器需要最小的角形間隙以能夠運行。作為該角形間隙的結果，制動器趨于發(fā)生滑動或滑跳。原理上說，這對致動器的運行是不利的，這是因為住宅自動化幕簾的展開和卷繞運動易于是不規(guī)則的。為此，制動器2定位在電動機M的輸出端附近。通過這種方式，制動器2的角形間隙在下游在減速器R的各級中分布。然而，將制動器2定位在電動機M的輸出端是不適宜的，因為制動器的輸入速度會很高。實際上，在制動器2的輸入端的高速度會產(chǎn)生源自轉動部件失衡的明顯振動。通過這種方式，折中在于將制動器2定位在減速器R的第一級Rl和第二級R2之間。
[0031]圖3和圖4更為詳細地示出制動器2的運行。制動器2是彈簧制動器。制動器包括圓柱形滾筒20，圓柱形滾筒在軸線X20上定中心。制動器的輸入和輸出軸每個都具有與軸線X20會合(convergent)的轉動軸線。
[0032]制動器的輸入軸對應減速器R的第一級Rl的輸出軸，而制動器的輸出軸對應減速器R的第二級R2的輸入軸。彈簧22緊緊地安裝在滾筒20內(nèi)部，即彈簧的無應力外徑大于滾筒20的內(nèi)徑。這參照“滾筒”類型的設計。
[0033]彈簧22是具有毗連的圈的螺旋彈簧并且在螺旋彈簧的兩端部包括兩止動件22a和22b，兩止動件相對于軸線X20徑向地向內(nèi)彎曲。制動器2的輸入軸在附圖上不可視，不過制動器的輸入軸剛性地連接到徑向地布置在彈簧22內(nèi)部的一部件24。該部件24是在軸線X20上定中心的圓柱體部分，所述圓柱體部分可與彈簧22的止動件22a或22b接合。實際上，當制動器2的輸入軸轉動時，部件24在圍繞軸線X20的轉動運動方面根據(jù)輸入軸的轉動方向致動止動件22a或止動件22b。制動器2的輸出端通過承載一凸出部28的輸出軸26形成，凸出部的外徑略小于滾筒20的內(nèi)徑。與部件24相似地，凸出部28在圍繞軸線X20的轉動運動方面與止動件22a或22b接合。
[0034]圖3示出在通過致動器提升載重C時制動器的運行。載重C是住宅自動化幕簾，如百葉窗、遮簾或格柵。為了清楚地理解附圖，載重C圍繞軸26卷繞。實際上，載重C圍繞卷繞管7卷繞。
[0035]為了向上移動載重C，需要使電動機M在圖2的順時針方向上轉動。這種移動在圖2中通過箭頭Fl表示。電動機在箭頭Fl的方向上的轉動引起制動器2的輸入軸的轉動和從而部件24圍繞軸線X20在方向Fl上的轉動。部件24從而與彈簧22的止動件22a相接觸，趨于伸長彈簧22。這種伸長導致彈簧的外徑減小。通過這種方式，在彈簧22和滾筒20之間的摩擦減小，使得部件24能夠轉動運動。在部件24的轉動運動中，部件在圍繞軸線X20的相同方向上轉動凸出部28和輸出軸26。運動的連續(xù)性導致由部件24、彈簧22和凸出部28形成的組件沿著方向Fl在滾筒20中滑動。載重C升高。
[0036]實際上，當載重C通過致動器2提升時，載重易于變化。例如，在卷簾百葉窗的情形中，由百葉窗在滾筒上施加的載重特別地根據(jù)在滾筒下方懸掛的百葉窗簾布的比例，因此是百葉窗的開口的度數(shù)而變化。當百葉窗尾簾葉從地面提起時，要提升的載重是最大的，然而，當百葉窗將近打開時，要應用的以完成提升卷簾百葉窗的電動機力矩較低。電動機力矩從而需要根據(jù)要提升的載重適配。不過，與力矩成反比的電動機轉速僅僅是從轉子的轉動推斷，即與載重隔開一定距離。實際上，制動器和特別是減速器R沿著運動聯(lián)動裝置插置。為此，電動機包括電子速度控制單元U，適于調(diào)制電動機的輸出速度，以在制動器2的輸出端提供恒定的轉動速度。當提升載重C時，電動機M從而通過所施加的阻力力矩進行制動。電動機轉速從而根據(jù)要提升的載重C自動地重新調(diào)節(jié)。在致動器輸出端，速度是恒定的，特別是在前部(on a front)的各種支撐物品的對齊方面提供益處。實際上，如果不同致動器調(diào)節(jié)多個幕簾，具有恒定的制動器輸出速度確保各個幕簾相互對齊。當同時地降低或提升多個幕簾時，這對于使用者而言是更為愉悅的。在致動器輸出端的恒定速度提供沿著行程的保證速度和因此產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的方面，這是因為不存在源自載重變化的遲滯或噪雜的電動機效應。實際上，電子速度控制單元U集成在電動機M的定子的線圈的電子轉換模塊中，以不外置電子部件和不弱化致動器的緊湊設計。
[0037]此外，在用于驅(qū)動住宅自動化幕簾的致動器中，需要監(jiān)控住宅自動化幕簾，即百葉窗或遮簾的位置，以能夠精確地確定幕簾何時到達其行程末端。為此，致動器I包括用于連測電動機M的轉子的位置的部件。這些部件包括位置編碼器3，所述位置編碼器能夠集成在電動機中或直接地集成在電動機M的輸出軸中，如圖2所示。
[0038]如果位置編碼器集成在電動機中，通過對在電動機中發(fā)生的切換數(shù)目進行計數(shù)，對位置進行測量。這種計數(shù)操作直接地通過電子速度控制單元U實施。這產(chǎn)生由電動機完成的回轉數(shù)和因此住宅自動化幕簾的位置。
[0039]在電動機和卷繞管之間的運動聯(lián)動裝置上和特別地在致動器I的減速器R中集成彈簧制動器防止電動機如發(fā)生器一樣運行，這是由于如發(fā)生器一樣進行運行將產(chǎn)生轉子位置連測的錯誤。制動器2的作用(act1n)更為特別地在致動器的下降階段中發(fā)生。該下降階段在圖3上示意。在該階段中，載重C使輸出軸26在逆時針方向上轉動。這種轉動在圖4中通過箭頭F3示意。在這種運動中，輸出軸26致動凸出部28，凸出部與彈簧22的止動件22a相接觸。彈簧22從而被壓縮，導致彈簧22的外徑增大。彈簧22從而在滾筒20中被鎖定。通過這種方式，當電動機不運行時，載重C通過彈簧22被鎖定。這種特點保障人在住宅自動化幕簾下的安全。
[0040]為了降低住宅自動化幕簾，電動機M在箭頭F2，即在圖4的逆時針方向上轉動。這導致部件24與彈簧22的止動件22b相接觸。這種運動涉及彈簧22的伸長和因此彈簧22的外徑的減小。通過這種方式，載重C可以受控的方式滑動，而不加快電動機M的速度。電動機M從而并不如發(fā)生器一樣運行。在該下降階段中，電動機運行以使得輸出軸以恒定的速度滑動。電動機轉速從而根據(jù)在主動軸(drive shaft)上所應用的載重適配。
[0041]彈簧22緊緊地安裝在滾筒20中的事實意味著制動器2處于連續(xù)摩擦中。換句話說，制動器2具有連續(xù)的阻力矩，這消散由在上升的載重所產(chǎn)生的和由上升的電動機的“超力矩”所補償?shù)哪芰?。通過這種方式，制動器2掩蓋電動機M上的載重C的變化，這是因為載重的變化為制動器所吸收。在本文獻中，描述阻力矩的特征的術語“連續(xù)的”意味著阻力矩采用與零不同的一值，而無論電動機轉速或?qū)嶋H上電動機的整個運行范圍如何，除了被抵消的一個或多個值。例如，當電動機產(chǎn)生額定力矩——即致動載重所需要的力矩——時，某些制動器具有零阻力矩。
[0042]在彈簧制動器中，比在凸輪制動器中更易于去除撞擊類型的噪音。實際上，可通過例如插置彈性體楔形件以阻抑在部件之間的接觸來減小特別地在凸出部28和部件24之間發(fā)生的撞擊噪音。
[0043]作為選擇，轉子的位置通過探測該轉子的位置的電動機M的轉子的轉動編碼器來連測。實際上，涉及到三個傳感器，每個傳感器與電動機的一定子繞組相關聯(lián)，使得可還原關于轉子位置的所有連測信號Si。這些信號SI繼而被送至電子速度控制單元U，以使電動機轉速相應地適配。
[0044]根據(jù)一替換的實施方式，位置編碼器僅僅包括兩個傳感器，每個傳感器與電動機的一定子繞組相關聯(lián)，所關聯(lián)的電子單元適于還原信號的丟失部分，與第三繞組相關聯(lián)，用以連測電動機M的轉子的位置。
[0045]根據(jù)另一替換的實施方式，電動機的轉子的轉動編碼器并不包括任何傳感器。轉子的位置通過電子電動機控制單元電子地連測。這涉及到一無傳感器式電子轉換電動機。
[0046]在未示出的一替換的實施方式中，制動器2是凸輪制動器，所述凸輪制動器被設計以具有準連續(xù)的阻力矩。該阻力矩在額定力矩為零而在額定力矩外不為零。通過這種方式，當僅僅部分激活時，凸輪制動器具有殘余的摩擦，例如以在下降時保持載重。
[0047]作為選擇，致動器2的減速器R包括減速器R的多個級，該多個不是于3并嚴格地大于I。
[0048]在未顯示的一替換的實施方式中，制動器是包括螺旋彈簧的彈簧制動器，螺旋彈簧緊緊地安裝在一軸座周圍，彈簧的兩端部從軸座向外彎曲并且每個端部與剛性地連接到一制動器輸出軸的一部件接合。
[0049]在未顯示的一替換的實施方式中，致動器I使?jié)L筒轉動，幕簾的一個或多個繩線圍繞所述滾筒卷繞。這尤其適用于遮簾類型的幕簾，在這類幕簾中繩線固定到在遮簾的下部部分中的載重桿和適于調(diào)節(jié)遮簾的高度。
[0050]上文所設計的實施方式和替換的實施方式可進行組合以產(chǎn)生本發(fā)明的更多實施方式。
【權利要求】
1.一種用于驅(qū)動住宅自動化幕簾(C)的致動器(I)，所述致動器包括: —電動機(M), 一用于將電動機的運動傳遞到住宅自動化幕簾的減速器(R)，和 一制動器⑵， 其特征在于，電動機是電子轉換電動機(M)，而制動器是具有連續(xù)阻力矩的機械制動器⑵。
2.根據(jù)權利要求1所述的致動器(I)，其特征在于，制動器是包括螺旋彈簧(22)的彈簧制動器(2)，螺旋彈簧緊緊地安裝在一滾筒(20)中，螺旋彈簧的兩端部(22a，22b)朝圓筒內(nèi)部彎曲并且每個端部與剛性地連接到制動器輸入軸的一部件(24)和與剛性地連接到制動器輸出軸的一凸出部(28)接合。
3.根據(jù)權利要求1所述的致動器，其特征在于，制動器是包括螺旋彈簧的彈簧制動器，螺旋彈簧緊緊地安裝在一軸座周圍，螺旋彈簧的兩端部朝軸座外彎曲并且每個端部與剛性地連接到制動器輸入軸的一部件和與剛性地連接到制動器輸出軸的一凸出部接合。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的致動器(I)，其特征在于，螺旋彈簧(22)是具有毗連的圈的螺旋彈簧。
5.根據(jù)權利要求1所述的致動器(I)，其特征在于，制動器是凸輪制動器。
6.根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的致動器(I)，其特征在于，制動器布置在減速器(R)的兩級(R1，R2)之間。
7.根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的致動器(I)，其特征在于，所述致動器包括用于連測電動機(M)的轉子的位置的部件，電動機的轉子集成在電動機(M)的定子的線圈的電子轉換模塊中。
8.根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的致動器(I)，其特征在于，所述致動器包括電動機的轉子的轉動的傳感器，該傳感器探測轉子的位置。
9.根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的致動器(I)，其特征在于，所述致動器包括用于還原用于連測電動機的轉子的位置的信號的至少一部分的部件。
10.一種用于操作住宅自動化幕簾(C)的設備(I)，所述設備包括管體(7)和致動器(I)，住宅自動化幕簾適于圍繞管體卷繞，所述致動器用于驅(qū)動管體，其特征在于，所述致動器是根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的致動器。
11.一種用于操作住宅自動化幕簾的設備，所述設備包括滾筒和致動器(I)，幕簾的繩線適于圍繞滾筒卷繞，所述致動器用于驅(qū)動滾筒，其特征在于，所述致動器是根據(jù)權利要求1到3中任一項所述的致動器。
【文檔編號】E06B9/72GK104278943SQ201410314384
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2013年7月3日
【發(fā)明者】F·沙德利希 申請人:Somfy兩合公司