卷帘驱动装置及应用其的卷帘装置的制作方法

本发明涉及驱动领域，尤其涉及一种应用于室内或车内用于驱动窗帘、百叶窗、投影幕等的卷帘驱动装置。

背景技术：

卷帘是生活中常见的家具，随着其技术的不断发展，卷帘在某些高档汽车的车窗上的应用也越来越广泛。目前常见的车窗卷帘通常由单相异步电机驱动卷帘的收放，通过控制器来控制卷帘停留的理想位置，并且通过电机的自锁来将卷帘保持在想要的位置。然而，目前常用的单相异步电机存在质量大，无负载转速低和电机效率低等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提供一种新型的卷帘驱动装置。

还有必要提供一种应用所述卷帘驱动装置的卷帘装置。

一种卷帘驱动装置，包括电机，所述电机为具有双方向启动能力的单相同步电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述转子包括转轴和安装于转轴的转子主体，所述定子包括定子磁芯及缠绕于定子磁芯上的定子绕组；

直接或间接连接于所述电机转轴的传动件，所述传动件一端连接卷帘，所述电机驱动所述传动件带动所述卷帘转动。

作为一种优选方案，所述定子磁芯包括磁轭和连接所述磁轭的至少两个定子齿，所述定子齿包括极靴，相邻极靴 的连接处形成槽口或磁桥，每个极靴包括朝向转子的极弧面，每个极弧面上设定位凹槽。

作为一种优选方案，所述凹槽呈圆弧形，从转轴轴线方向看，所述凹槽投影的圆弧垂直平分线与所述定子齿投影的垂直平分线重合。

作为一种优选方案，所述卷帘驱动装置还包括锁持组件及减速机构，所述电机转轴通过减速机构驱动卷帘转动，所述锁持组件包括滑配于所述转轴的刹车片和固设于所述转轴的转动件，所述刹车片可相对所述转轴滑动从而选择性地卡持于所述转动件以实现所述转轴的锁持，或者与所述转动件分离以解锁所述转轴。

作为一种优选方案，所述转子主体包括两组或两组以上沿轴向设置的永磁体，每组永磁体形成若干个永磁极，所述永磁体套设于所述转轴上。

作为一种优选方案，所述电机还包括端盖和壳体，所述端盖和壳体设置于所述定子两端，所述转子通过所述端盖和所述锁持组件支撑，所述转子在电磁力作用下绕所述定子转动。

作为一种优选方案，所述定子磁芯包括环形磁轭和从所述磁轭向内延伸的定子齿，所述磁轭一端连接于端盖，另一端连接于电机的壳体。

作为一种优选方案，所述卷帘驱动装置还包括连接于所述电机的齿轮箱，所述齿轮箱包括若干传动齿轮，所述若干传动齿轮直接或间接的连接于所述转抽，所述传动件连接于所述齿轮箱，所述转轴通过所述若干传动齿轮驱动所述传动件转动。

作为一种优选方案，所述卷帘驱动装置还包括壳体组 件，所述壳体组件套设于所述电机和齿轮箱外侧。

作为一种优选方案，所述电机还包括与定子绕组相连的驱动电路，所述驱动电路通过控制流经绕组的电流方向以控制转子的起动方向。

作为一种优选方案，所述电机还包括驱动电路，所述定子绕组与一外部交流电源串联于第一、第二节点之间，所述驱动电路至少包括：

可控双向交流开关；

与所述双向交流开关并联于所述第一、第二节点之间的交流-直流转换电路；

所述交流-直流转换电路在所述可控双向交流开关导通时由于所述第一、第二节点被短路而无电流流过；

位置传感器，用于检测所述永磁转子的磁极位置；以及

开关控制电路，被配置为依据所述位置传感器检测的转子磁极位置信息和所述外部交流电源的极性信息，控制所述可控双向交流开关以预定方式在导通与截止状态之间切换，使所述定子绕组在电机起动阶段仅沿着预定的起动方向拖动所述转子。

作为一种优选方案，所述可控双向交流开关为三端双向晶闸管，所述三端双向晶闸管的两个阳极分别连接所述第一、第二节点，所述三端双向晶闸管的控制极连接所述开关控制电路。

作为一种优选方案，所述可控双向交流开关由反向并联的两个硅控整流器实现，并设置对应的控制电路以按照预定方式控制这两个硅控整流器。

一种卷帘装置，包括卷帘，所述卷帘装置还包括如上述 任意一项所述的卷帘驱动装置，所述卷帘驱动装置驱动所述卷帘的收放。

本发明的卷帘驱动装置通过设置于所述定子与刹车片之间的弹性元件的弹性力推动滑配于转轴上的刹车片卡合于与转轴固定连接的转动件，所述刹车片与所述电机的壳体在轴向转动方向固定，从而实现所述转轴与所述壳体的锁持，从而固定卷帘的位置；并通过电机产生的电磁力驱动所述刹车片朝向所述定子运动以解锁所述转轴与壳体。所述卷帘驱动装置结构简单，锁持稳定。并且，所述电机为单相同步电机，能够提供更加稳定的转速，相比于异步电机，效率更高，并且电机尺寸和质量更小。

附图说明

图1是本发明实施方式的卷帘装置的平面示意图。

图2是本发明实施方式的卷帘驱动装置的立体示意图。

图3是图2所示的卷帘驱动装置的部分分解示意图。

图4是图3所示的卷帘驱动装置的电机的局部剖视图。

图5是本发明实施方式的卷帘驱动装置沿v-v方向的剖视图。

图6是图5所示的卷帘驱动装置另一状态下的剖视图。

图7是图2所示的卷帘驱动装置沿vii-vii方向的剖视图。

图8是图2所示的卷帘驱动装置的分解示意图。

图9是图2所示的卷帘驱动装置另一方向的分解示意 图。

图10是本发明实施方式的卷帘驱动装置的电机驱动电路的结构框图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

本发明的各种实施方式将参照附图进行说明。在说明书及附图中，具有类似结构或功能的元件将用相同的元件符号表示。可以理解，附图仅为提供参考与说明使用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系或对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

请参阅图1至图3，本发明实施方式的卷帘装置200包括用于驱动如家用窗帘、车窗窗帘、银幕、卷帘门、门帘等需要通过旋转进行回收和展开的负载的卷帘驱动装置100。所述卷帘驱动装置100包括壳体组件10和安装于所述壳体组件10中的电机30、锁持组件50和减速机构如齿轮箱60。所述锁持组件50和齿轮箱60在所述电机30的驱动下进行轴向运动或旋转运动。本实施方式中，所述锁持组件50套设于所述电机30一端，所述齿轮箱60设置于所述锁持组件50背离所述电机30的一端。所述电机30驱动所述齿轮箱60带动连接于所述齿轮箱60一端的所述负载如卷帘的滚轴转动。所述锁持组件50在所述电机30的电磁力作用下沿电机30轴向滑动，以在所述电机30停止转动时将所述电机30和所述齿轮箱60锁紧，从而固 定所述负载的位置。所述齿轮箱60用于将电机30的高速运动转换成预设的速度输出到所述负载。

所述壳体组件10套设于所述电机30和齿轮箱60的外侧。本实施方式中，所述壳体组件10包括外壳12和盖体13，所述外壳12的形状与所述电机30和齿轮箱60的外形匹配，大体为中空筒状结构，以使所述外壳12可以套设于所述电机30和齿轮箱60外侧，对所述电机30和齿轮箱60进行保护。所述盖体13盖设于所述筒状结构的外壳12的一端，方便所述卷帘驱动装置100进行维修更换。

请参阅图4及图5，在本实施方式中，所述电机30为单相同步电机，可以理解，在其他实施方式中，所述电机也可以为三相电机。所述电机30包括端盖32、壳体33、定子35、绕线架36和转子38。所述端盖32和所述壳体33用于安装所述定子35、绕线架36和转子38。在图示的实施方式中，所述端盖32和壳体33设置于所述定子35的磁轭352的两端，所述端盖32和壳体33通过但不限于卡扣、粘结、焊接等方式连接于所述磁轭352。可以理解，在其他实施方式中，所述定子35的磁轭352也可以全部包裹于所述端盖32和壳体33内部。所述端盖32上设置轴承座321，所述轴承座321中容置用于支撑所述转子38的轴承322。所述壳体33背离所述端盖32的一端设置若干限位槽332(参阅图3)，本实施方式中，所述若干限位槽332均匀间隔设置于所述壳体33的周壁上，每一限位槽332与所述壳体33的一开口端相通。所述限位槽332用于与所述锁持组件50配合。

请参阅图6及图7，所述定子35包括定子磁芯351和直接或间接的缠绕于所述定子磁芯351上的集中式绕组 37。所述定子磁芯351包括所述磁轭352和连接于所述磁轭352的若干定子齿353。本实施方式中，定子齿353的数量为两个，所述两个定子齿353相对的设置于所述磁轭352的内壁上，并形成一容置转子38的容置空间。所述磁轭352为环形，所述定子齿353从所述磁轭352向内延伸。

所述两个绕线架36套设于所述定子齿353上用于绝缘所述定子齿353与所述绕组37。两个绕线架36分别安装于所述定子齿353两端。本实施方式中，两个绕线架36的轴向尺寸不同，使得所述两个绕线架36安装于所述定子齿353两端后，靠近所述锁持组件50的绕线架36背离所述定子35的延伸长度大于靠近所述端盖32的绕线架36背离所述定子35的延伸长度。可以理解，由于其中一绕线架36伸出所述定子35的磁轭352一端并延伸一段距离，使得安装于对应绕线架36上绕组37部分位于所述定子35的磁轭352外部。伸出磁轭352的绕组37产生的电磁力可以更好的对锁持组件50产生吸附力。

所述转子38包括转轴381和安装于所述转轴381上的转子主体383。本实施方式中，所述转子主体383包括沿轴向分布的两组永磁体(未标号)，每组永磁体由两块半圆形磁体围成中空圆柱体结构。每组永磁体形成若干永磁极。所述两组永磁体相对的套设于所述转轴381上。具体的，两组圆柱体永磁体邻近的两端贴合在一起。在其他实施方式中，所述转子主体383还可以包括设置于转轴381与永磁体之间的转子磁芯，所述永磁体也可以为整体式圆环形磁体。所述转轴381背离所述端盖32的一端穿过所述锁持组件50并连接于所述齿轮箱60。

图7为本发明的卷帘驱动装置100的电机30的剖视图， 每一定子齿353包括极靴3531，所述两个极靴3531围成一大体圆形的空腔用于转动地容置所述转子38。两个极靴3531的连接处形成槽口355。每个极靴3531的极弧面3533与转子38的外表面之间形成气隙356。所述每一极弧面3533上开设定位凹槽3535，优选地，所述每一极弧面3533除定位凹槽3535外的大部分位置位于与转子中心同心的圆柱面上，从而与转子永磁极之间形成基本均匀的气隙。由于本实施方式中电机30为单相同步电机，所述凹槽3535的设置可以使得转子的初始位置偏离死点位置(所谓死点位置是指转子磁极正对定子极/齿的位置)，从而避免电机启动失败。本实施方式中，所述凹槽3535呈圆弧形，从转轴381轴线方向看，所述凹槽3535投影的圆弧垂直平分线与所述定子齿353投影的垂直平分线重合。如此设计，可使得所述电机30能够双方向启动，其启动方向由驱动电路80控制(请参阅图10)。可以理解地，也可以使得所述凹槽3535的中心偏离定子齿353的极弧面3533的中心，这样，电机30朝一个方向的启动能力大于朝另一方向的启动能力。

可以理解，所述转子主体383的外周壁上对称设置两个配合面3831。本实施方式中，所述配合面3831为平面，每一配合面3831沿转轴381轴线方向在所述转子主体383外周壁上延伸。

请参阅图8及图9，所述锁持组件50包括导磁环51、刹车片53、转动件55、弹性元件56和套筒57。所述导磁环51滑配于所述转轴381背离所述端盖32的一端，所述刹车片53大体呈中空环状结构。所述刹车片53套设于所述转轴381上，本实施方式中，所述刹车片53一侧设置 容置所述导磁环51的容置部531，以使所述导磁环51在所述电机30的电磁作用力下运动时，能带动所述刹车片53运动，本实施例中，所述导磁环51可以通过紧配、包胶等方式固定设置于所述刹车片53，以使得所述刹车片53可随导磁环51一起滑动；可以理解地，所述刹车片53与导磁环51也可以活动连接，只要两者在沿转轴381的轴向上可一起运动即可。所述刹车片53的另一侧设置若干延伸部532，所述若干延伸部532用于卡持所述转动件55。所述刹车片53的外周侧上设置若干滑块535，每一滑块535滑动容置于所述壳体33其中一限位槽332中，以使所述刹车片53在转轴381转动方向上限位于所述电机30的壳体33，即，所述刹车片53在周向相对所述壳体33固定。

所述转动件55优选地固设于所述转轴381穿过所述刹车片53的一端。所述转动件55上开设若干通孔551，其中刹车片53的每一延伸部532选择地卡持于其中一通孔551以锁持所述转动件55。所述弹性元件56套设于所述转轴381上，本实施方式中，所述弹性元件56可以为弹簧、弹性塑料件等受力产生形变后可以自动恢复形状的元件，其一端抵持于所述绕线架36，另一端抵持于所述导磁环51。所述弹性元件56用于推动所述导磁环51及刹车片53沿所述转轴381滑动以锁持或解锁所述转动件55。可以理解，所述绕线架36靠近所述弹性元件56的一端设置收容部362，所述收容部362用于部分收容所述弹性元件56。

可以理解，所述若干延伸部532和滑块535分别呈圆周阵列，均匀设置于所述刹车片53的一侧和外周侧上。 所述通孔551呈圆周阵列，均匀设置于所述转动件55上。

所述套筒57为中空圆柱体结构，其内部设置安装轴承的轴承座571，以配合所述端盖32支撑所述转子38。所述套筒57一端设置若干配合块573，所述每一配合块573卡持于壳体33的其中一限位槽332中，并使得所述刹车片53的滑块535位于所述壳体33与所述配合块573之间。所述套筒57背离所述电机30的一端连接于所述齿轮箱60。本实施方式中，所述套筒57的另一端设置若干用于卡持齿轮箱60的配合槽575。在其他实施方式中，所述套筒57与所述齿轮箱60之间的连接不限于卡持，还可以为粘接、焊接等连接方式。

所述齿轮箱60包括安装于齿轮箱中的若干传动齿轮(图未示)和传动件62，所述若干传动齿轮直接或间接的连接于所述转抽381，所述传动件62一端连接于所述传动齿轮，另一端连接一负载，如卷帘300，所述转轴381带动所述若干传动齿轮转动，以驱动所述传动件62带动所述卷帘300转动。

请参阅图10，本发明实施方式的电机30还包括驱动电路80，所述驱动电路80内置于所述电机30的控制面板中(图未示)，所述驱动电路80至少包括可控双向交流开关81、交流-直流转换电路82、开关控制电路83和位置传感器85。较佳的，所述电机30为单相同步电机。

在驱动电路80中，所述电机30的绕组37与交流电源90串联于驱动电路80的两节点第一节点a和第二节点b之间。交流电源90较佳的可以是市电交流电源，具有例如50赫兹或60赫兹的固定频率，电流电压例如可以是110伏、220伏、230伏等。

所述可控双向交流开关81与串联的绕组37和交流电源90并联于两节点a、b之间。所述可控双向交流开关81较佳的为三端双向晶闸管(triac)，其两个阳极分别连接两节点a和b。可以理解，可控双向交流开关81也可例如由反向并联的两个硅控整流器实现，并设置对应的控制电路以按照预定方式控制这两个硅控整流器。交流-直流转换电路82与可控双向交流开关81并联于两节点a、b之间。所述交流-直流转换电路82将两节点a、b之间的交流电转换为低压直流电。所述位置传感器85可由交流-直流转换电路82输出的低压直流电供电，用于检测电机30的转子38的磁极位置，并输出相应信号。开关控制电路83与交流-直流转换电路82、位置传感器85和可控双向交流开关81连接，被配置为依据位置传感器85检测的转子38磁极位置信息和从交流-直流转换电路82获取的交流电源90的极性信息，控制可控双向交流开关81以预定方式在导通与截止状态之间切换，使绕组37在电机起动阶段仅沿着固定起动方向拖动转子38旋转。本发明中，当可控双向交流开关81导通时，两个节点a、b被短路，交流-直流转换电路82因无电流流过而不再耗电，因此能够较大幅度地提高电能利用效率。

所述开关控制电路83通过三个端子分别连接交流-直流转换电路82的较高电压输出端c、位置传感器85的输出端h1以及三端双向晶闸管的控制极g。

下面结合图示简要介绍所述卷帘驱动装置100的工作过程。组装好卷帘驱动装置100，将其传动件62连接至卷帘300。为方便说明，将所述卷帘驱动装置100在未通电的状态下定位初始状态。初始状态时，所述电机30没有 电流通过，所述定子35的集中式绕组37没有产生电磁力，所述导磁环51在所述弹性元件56的弹性力的作用下沿所述转轴381朝向远离所述电机30的方向运动，直至所述导磁环51推动与之连接的刹车片53卡持于所述转动件55。此时，所述刹车片53的延伸部532卡持于对应的通孔551中，所述刹车片53的滑块535卡持于所述壳体33的限位槽332中，所述刹车片53无法相对所述转轴381转动，因此，与所述转动件55固定连接的转轴381通过所述刹车片53与转动件55的卡持也无法转动，整个电机30的转子38与壳体33锁持。

当所述电机30通电启动后，所述定子35的集中式绕组37产生电磁力，所述导磁环51在电磁力的作用下，带动所述刹车片53克服所述弹性元件56的弹性力沿所述转轴38朝向所述绕组37滑动。此时，所述滑块535沿对应的限位槽332朝远离所述转动件55的方向滑动，使得所述刹车片53的延伸部532与所述对应的通孔551脱离，所述电机30的转子38与所述壳体33解锁，转轴381在定子35的电磁力作用下转动，从而带动连接于所述转轴381一端的齿轮箱60运转，驱动所述卷帘300转动。

当需要将所述卷帘300固定到预设位置停止时，断开电机30的电源，所述卷帘驱动装置100恢复到初始状态，所述卷帘300通过转轴381与所述壳体33锁持。

较佳的，在本实施方式中，本发明卷帘驱动装置100的电机30的输入电压为230v，频率为50hz，转速为3000rpm，电机30的效率为27.63％，电机30的截面圆直径为41.5mm，电机30的长度为124mm。

本发明的卷帘驱动装置100通过设置于所述定子35与 刹车片53之间的弹性元件56的弹性力推动滑配于转轴381上的刹车片53卡合于与转轴381固定连接的转动件55，所述刹车片53与所述电机30的壳体33在周向上相对固定，从而实现所述转轴381与所述壳体33的锁持，从而固定卷帘300的位置；并通过电机30产生的电磁力驱动所述刹车片53朝向所述定子35运动以解锁所述转轴381与壳体33。所述卷帘驱动装置100结构简单，锁持稳定。并且，所述电机30为单相同步电机，能够提供更加稳定的转速，相比于异步电机，效率更高，并且电机尺寸和质量更小。

在上述实施例中，所述单相同步电机设置2个永磁极和2个定子极/齿；可以理解地，根据需要，所述电机也可以设置4、6、8个永磁极和4、6、8等定子极/齿。

可以理解地，转动件55与电机转轴381之间可以通过紧配固定连接，或者通过扁位配合挡块来固定连接，从而使得两者在周向及轴向上相对固定。

由此，本发明令人满意地对实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而没有穷尽性地例举所有可能的实施方式。本领域的技术人员可以对各个实施方式中的技术特征进行各种组合以满足实际需要。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。