专利名称：内装离合器机构的齿轮传动电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于控制装置，尤其是涉及一种内装离合器机构的齿轮传动电动机。
但是，对于此类齿轮传动电机来讲，在把操作对象从起始位置驱动变位至工作位置后，还应能使操作对象稳定地固定在工作位置上，在解除该齿轮传动电机驱动力和约束力之后，又能允许操作对象靠自身具备的复位力完成从其工作位置返回到原来的起始位置。因此此类齿轮传动电机必须具有离合器装置，才能保证操作对象完成规定动作。
所以，正如日本特开平4-165939号公报和特开2000-334196号公报中所记载的，以往在由驱动负载用电机向输出构件传递驱动力的结构中，要配置有离合器式的装置，特别是一种利用电磁铁来进行驱动的电磁铁式继电器方式即得到了应用。但是，在这种电磁铁式继电器结构中，由电磁铁所驱动之通断部件的操作冲程较小，这种直线式往复运动的输出，要想增幅是比较困难的。此外，为了获得稳定良好的动作控制，还必须采用由磁滞特性和导磁率优良的金属制造关键部件，制造成本较高也是一个实际问题。再者，对于电磁铁来讲，由于通过交流电流极易产生振动音，这又是一个问题。而为了防止振动音的产生，对于所选用的材质和加工尺寸的精度均会提出更高的要求，因此随着制造难度的增加，制造成本又会进一步增高。
本实用新型为解决上述背景情况存在的技术问题采用以下技术方案支架中设有驱动负载用电机及其减速齿轮系列，减速齿轮系列由传动连接的行星齿轮机构和中间齿轮构成，行星齿轮机构设有受阻于切换构件的与行星齿轮相啮合的旋转的外套而成为电机离合器，输出构件传动连接于减速齿轮系列并驱动具有自复位力的被操作对象，支架中设置的离合动作用电机传动连接于电机离合器的切换构件，支架中设有驱动负载用电机和离合动作用电机的传动连接于中间齿轮的并与输出构件机械位置相对应的供电开关机构。
本实用新型还可以采取以下技术措施所述的输出构件是与中间齿轮啮合传动的齿条杠杆。
所述的驱动负载用电机和离合器动作用电机，均采用交流同步电机。
所述的离合动作用电机是一种屏极电机，这种电机有一个由板状磁性材料制成的定子，定子上装绕有线圈，在该定子处有一由若干磁极形成部包围的由永久磁铁构成的转子，传递旋转力的感应环套装在转子表面并与其相对旋转运动。
所述的行星齿轮机构，其恒星齿轮与驱动负载用电机的输出轴相啮合，行星齿轮机构的支架轴支撑有各行星齿轮，在支架的中心轴上装设有一输出用的连接齿轮和带有内齿的外套，外套的内齿与行星齿轮相啮合。
所述的行星齿轮机构，其外套的外齿齿轮啮合有摩擦式调速机构。
本实用新型的有益效果和优点是根据上述说明，可以明显地看出，由于在驱动负载用电机之外，又单独设置了一台离合器动作用电机，用来驱动切换构件去完成使电机离合器结合或分离的动作，与以往那种采用电磁铁式继电器装置相比，可以确保执行通断动作之切换构件具有较大的冲程，因此可以切实使离合器完成结合或分离的动作，因而操作对象由其原来的起始位置被驱动至工作位置的变位以及将操作对象稳定地保持在工作位置上的动作亦能得以切实执行。
还由于离合器动作电机旋转产生的驱动力直接驱动切换构件，因此很容易使离合器动作电机的输出增幅，这样就可以使离合器装置的通断动作进一步得到了更加切实的保证。同时，本齿轮传动电机中，无需乎再采用由磁滞特性和导磁率优良的金属制造关键部件，与以往那种带有电磁铁式继电器的齿轮传动电机相比，部件的成本亦得到了相应的控制。
附图3 实施例的齿轮传动电机内部结构示意图之一。
附图4 实施例的齿轮传动电机内部结构示意图之二。
附图5 实施例的齿轮传动电机的拆卸组装图。
附图6 在齿轮传动电机内采用的摆动构件驱动状态的示意图。
附图7 附
图1、2中所显示的齿轮传动电机的电路原理图。
附图8 第一和第二开关的ON/OFF状态的示意图。
附图标号的说明(10)齿轮传动电机，(14)减速齿轮系列，(16)齿条杠杆，(18)驱动负载用电机，(20)行星齿轮机构，(22)摆动齿轮，(24)屏极电机，(96)第一开关，(98)第二开关，(126)永久磁铁，(148)感应环。
首先在图1～5中，显示的是一种在洗衣机中用来驱动排水阀启闭动作的一种内装离合器机构的齿轮传动电机(10)，是本实用新型的实施例之一。它有一个具有中空箱体结构的由支架主体(26)、隔离构件(28)及与支架主体(26)的开口部相互叠加并将开口部覆盖的盖体(30)所构成的支架(12)，作为减速装置并传递动力用的减速齿轮系列(14)和作为输出构件的齿条杠杆(16)均以内藏的形式组装在支架(12)内，支架深底部(32)是容纳驱动负载用电机(18)的部位。
驱动负载用电机(18)的旋转驱动力通过减速齿轮系列(14)传递到齿条杠杆(16)上，齿条杠杆(16)与图中未显示的具有复位力的操作对象相固定，驱动操作对象从原来的起始位置移动到工作位置。与此同时，由作为离合器动作用电机即屏极电机(24)来驱动摆动构件上的摆动齿轮(22)，而摆动构件则是用来控制行星齿轮机构(20)之通断状态的，这种行星齿轮机构(20)是作为离合器装置而装备于传递动力用的减速齿轮系列(14)中。
这里所说的驱动负载用的电机(18)是交流同步电机，它由电机支架(34)、转子(36)、圆形环状线圈(38)、线圈骨架(48)、圆环形永久磁铁(40)、输出轴(42)和强磁性材料制成的定子(50)构成。输出轴(42)的轴向贯通中心孔(44)处插装有横跨于电机支架(34)之底壁中央和隔离构件(28)之间的转子支轴(46)。在输出轴(42)处还设置有止动棘爪(45)。
减速齿轮系列(14)的中间齿轮是由包括1号轮(52)、行星齿轮机构(20)、2号轮(54)、3号轮(56)和4号轮(58)等部件在内而构成的。其中，在1号轮(52)上包含有处在同一轴上并一体成型的1号小齿轮(52a)和1号齿轮(52b)，而1号齿轮(52b)与驱动负载用电机(18)的输出轴(42)的小齿轮(60)相啮合，在1号轮(52)的下方还装设有一个防止逆转卡爪(53)。
关于行星齿轮机构(20)则是由外套(62)和行星齿轮部件(64)所构成。外套的内圆周面和外圆周面上分别设有内齿轮(66)和外齿轮(68)，在外套(62)的底部还有一与中心轴贯通而成的中心孔(70)。在行星齿轮部件(64)上设有一上侧圆板(72)和一下侧圆板(74)，并通过若干个齿轮销(76)保持相对固定，行星齿轮(78)装配于齿轮销并可自由旋转，中心轴的延长中心孔(80)设有插通孔(82)，内插有1号轮(52)之1号小齿轮(52a)并于行星齿轮(78)相啮合，而行星齿轮(78)又与内齿轮(66)相啮合。也就是说1号小齿轮(52)构成行星齿轮机构(20)中的恒星齿轮。此外，在行星齿轮部件(64)的中心轴上，还有一形成一体的向上突出的连接齿轮(84)，它与2号轮(54)同轴的2号齿轮(54a)相啮合。3号轮(56)在其轴向下端有3号齿轮(56a)，该齿轮与2号轮(54)同轴的2号小齿轮(54b)相啮合。在3号轮(56)的轴向上端设有一体的4号轮(58)，它与齿条杠杆(16)之齿条(16a)相啮合。这样，驱动负载用电机(18)的驱动力，经过1号轮(52)、行星齿轮机构(20)、2～4号轮(54)、(56)和(58)被传递到齿条杠杆(16)处。
此外，1号轮(52)和行星齿轮机构(20)的支轴(86a)，2号轮(54)的支轴(86.b)，3号轮(56)和4号轮(58)的支轴(86c)均与驱动负载用电机(18)之转子支轴(46)平行伸展，以相互平行的状态紧固在支架(12)上。
齿条杠杆(16)通过贯穿支架(12)的插通孔(88)伸展到外部，而伸出部分的尖端则可与例如洗衣机之排水阀等类型的操作对象相联接。
在支架(12)的上侧区域内，装设有驱动负载用电机和离合动作用电机的供电开关机构(90)，该开关机构的开关齿轮(92)与4号轮(58))相啮合。，在开关齿轮(92)的上方固定有凸轮构件(94)，其周围装配有第一开关(96)和第二开关(98)。第一开关(96)由第一可动式接点板(96a)和第一固定式接点板(96b)构成；而第二开关(98)则由第二可动式接点板(98a)和第二固定式接点板(98b)所构成的。第一可动式接点(96a)上的弯曲部分(96c)和第二可动式接点板(98a)上的弯曲部分(98c)，均可与凸轮构件(94)的外圆周面滑动接触。当操作对象处在起始位置时，无论第一或第二可动式接点板(96a)和(98a)中的任何一个，均与凸轮构件(94)之直径较大的部分相接触而处在ON状态。当操作对象被驱动位移至中间工作位置时，第一可动式接点板(96a)的弯曲部分(96c)进入凸轮构件(94)之直径较小的部位内，第一开关(96)处于OFF状态，第二开关(98)则处于ON的状态。而当操作对象被驱动位移至工作位置时，第二可动式接点板(98a)进入凸轮构件(94)之直径较小的部位内，使第二开关(98)转变为OFF状态。
第一固定式接点板(96b)是连接在供电接线柱(100a)上的；第二固定式接点板(98b)则连接在供电接线柱(100c)上。第一和第二可动式接点板(96a)、(98a)则相互连接在一起并被连接到驱动负载用电动机(18)的某一供电接线柱，而驱动负载用电机(18)的另一个供电接线柱，则被连接到供电接线柱(100b)上。因此，与上述之操作对象所处之位置相对应，第一和第二开关(96)和(98)机械性地处于ON/OFF的状态下，这样便可以同步控制驱动负载用电机(18)供电的ON/OFF状态。开关齿轮(92)的支轴(86b)与驱动负载用电机(18)的转子支轴(46)平行延伸。
在支架(12)的下侧区域内，配置有行星齿轮机构的调速机构(102)，其调速齿轮(104)与行星齿轮机构(20)的外套(62)的外齿齿轮(68)相啮合，调速齿轮(104)轴向上端设有一体的托板(106)，托板的2个部位的圆孔(112)设置由定位销子(108)紧固的滑动件(110)。在离心力作用下各个滑动件(110)沿径向向外扩展并与滑动筒(114)之圆周面形成的滑动面(116)滑动相接，即可用来调节速度。此外，在托板(106)的下面还有一个已成为一体的止动片(118)。调速齿轮(104)的支轴(86e)与驱动负载用电机(18)之转子支轴(46)呈平行伸展状态。
在支架(12)的下侧区域内，配备有屏极电机(24)。电机内装有由带矩形中央孔(132)的线圈骨架(130)、线圈(120)构成的定子(122)，定子处的磁极形成部(124)的对向位置间配置有一个带有永久磁铁(126)并可单轴旋转的转子(128)。定子(122)是由一对分割开的板状体(134)构成的，在其直板部位(134a)的矩形方向的一个端部制成一突出部位(134b)，并对准线圈骨架(130)之中心孔(132)互相叠加插入形成铁心部(136)。
上述板状体(134)之矩形方向的另一端，分别具有一个方向相对的圆弧状开口部位(134c)，与磁极形成部(124)是一体的，两个圆弧状开口部位(134c))相互配合而组成一个圆形框体，形成一个容纳转子的区域。此外，该圆弧状开口部位(134c)还由缺口部位(138)沿圆周方向分割为两部分形成两个凸状磁极部(140)，当给线圈(120)通入电流时，受到通过铁心部(136)和直板部(134a)之磁束的作用而出现磁极。
另外，转子(128)是由一厚壁之圆筒状的永久磁铁(126)所构成，并在其外圆周面上沿圆周方向交互设定有若干个磁极。转子(128)由转子支轴(146)支撑于支架主体(26)和隔离构件(28)之间的中心孔(144)使其定位。为了防止转子(128)在起动时发生逆转，在转子(128)的外圆周面上，增设了一个凸出部位(145)，相对于该凸出部位，又设置有一个可摆动的止动销(147)，可以单向制止转子(128)的旋转，从而组成了一个防止反转的机构(参阅图6)在构成转子(128)之永久磁铁(126)的径向外侧，装配有一感应环(148)，采用磁性材料制成，在该感应环(148)底板部的中心轴上，有一沿轴向伸向外部凸出的输出齿轮(150)。当由磁感应在永久磁铁(126)上产生的旋转力被传递到感应环(148)上的时候，即可使感应环(148)和永久磁铁(126)按同一方向进行旋转。
此外，在屏极电机(24)的近旁，设置有一个传递轮(152)和同轴的传递齿轮(152a)和传递小齿轮(152b)，传递齿轮(152a)与输出齿轮(150)相啮合，而传递小齿轮(152b)则同时与呈扇形的摆动齿轮(22)的圆弧状的齿轮(22a)相啮合。在摆动齿轮(22)之旋转中心轴的外圆周面上，有一个与轴成直角方向伸向外面的止动片(22b)，由于受到止动片(22b)的止推，线圈弹簧(154)赋予摆动齿轮向其旋转方向之一个方面的复位力(图6中是向右旋转)，止动片(118)止动于调速齿轮(104)，并进一步作用到与调速齿轮(104)相啮合之外齿齿轮(68)上，从而使与其结合在一起之外套(62)的旋转受到阻止。而在摆动齿轮(22)上，有一个凸起的止动部(22c)，当摆动齿轮(22)向着抵销线圈弹簧(154)之复位力的方向转动时，其上面的止动部(22c)即对止动片(118)起到了止动作用。此外，当摆动齿轮(22)处在其起始位置时，止动部(22c)不会影响调速齿轮(104)的转动。
总之，在本实施例中，当摆动齿轮(22)上的止动部(22c)对调速齿轮(104)上的止动片(118)处于止动状态时，可以阻止行星齿轮机构(20)中外套(62)的旋转，使离合器处于一种结合的状态下；当摆动齿轮(22c)对调速齿轮(104)上的止动片(118)未处于止动状态时，则可容许组成行星齿轮机构(20)的外套(62)进行旋转，离合器则处于分离状态。
传递齿轮(152)和摆动齿轮(22)的支轴(86f)、(86g)与屏极电机(24)的转子支轴(146)保持一种平行延伸的状态。
下面根据附图6～8对具有上述结构的齿轮传动电机(10)的动作进行说明。首先来看图7所显示的是齿轮传动电机(10)的电路图，当电源(157)未接通时，也就是第一三端双向开关(156)和第二三端双向开关(158)中的任何一个都处于OFF状态下，这时操作对象处在其起始位置上，第一开关(96)和第二开关(98)中的任何一个均处于ON状态。当接收到从调控器(160)处发出的信号之后，第一三端双向开关(156)转变为ON状态，并开始通过供电接线柱(100a)和(100b)向驱动负载用电机(18)和屏极电机(24)供电。
当感应环(148)按照转子(128)相同的方向进行旋转时，将驱动输出齿轮(150)进行旋转，这种转动通过传递轮(152)的传递而到达摆动齿轮(22)，其止动部件(22c)对设置在调速齿轮(104)上的止动片(118)发挥出作用，即可阻止调速齿轮(104)的转动，进而阻止行星齿轮机构(20)的外套(62)的转动。这时，电机离合器处于结合状态，驱动负载用电机(18)的旋转力，则可以通过1号轮(52)、行星齿轮机构(20)、2～4号轮(54)、(56)、(58)而被传递到齿条杠杆(16)处，这样就可以驱动操作对象发生位移，从其起始位置移动到工作位置上去。
当操作对象被驱动位移至中间工作位置时，如图8所示，第一开关(96)处在OFF状态下。在这种状态下，由于第一三端双向开关(156)为ON状态，而第二三端双向开关则处在OFF状态，因而驱动负载用电机(18)未得到供电，而屏极电机(24)则处于供电状态下，可以使其旋转力赋予摆动齿轮(22)，这时通过摆动齿轮(22)上的止动部件(22c)的作用，对于装配在调速齿轮(104)上的止动片(118)，即可以维持一种止动状态。其结果是可以使离合器维持在结合状态下，这时由驱动负载用电机(18)之磁力所产生之确定转子(36)位置的作用力(止动扭矩)，通过行星齿轮机构(20)的传递而作用到齿条杠杆(16)上，因而可以阻止操作对象返回其原来之起始位置的动作。
当操作对象处在工作位置上的时候，第二可动式接点板(98a)的弯曲部位(98c)进入凸轮构件(94)之直径较小的部位处，使第二开关(98)处于OFF状态，这时不再向驱动负载用电机(18)供电，而屏极电机(24)仍处在供电状态下，与上面所述将操作对象保持在中间工作位置时的情况相同，操作对象依靠自身固有的复位力应该能返归到其起始位置上去。但是，由于屏极电机(24)处在供电状态下，其所产生的旋转力将会传递给摆动齿轮(22)，从而使得摆动齿轮(22)上的止动部件(22c)能够保持住对调速齿轮(104)上止动片(118)的止动状态。其结果是离合器的结合状态得以维持，由驱动负载用电机(18)的磁力所产生之决定转子(36)位置的作用力(止动扭矩)通过行星齿轮机构(20)的传递而作用到齿条杠杆(16)上，因而可以阻止操作对象向其原来的起始位置返回的动作。
在经过了规定的时间之后，第一三端双向开关(156)转为OFF状态，驱动负载用电机(18)和屏极电机(24)中的任何一个都脱离了供电状态，摆动齿轮(22)再也得不到由屏极电机(24)传递来的转动力，因而无法抗拒线圈弹簧(154)之复位力的作用，开始向其原始位置转动。这时，摆动齿轮(22)上的止动部件(22c)与调速齿轮(104)上的止动片(118)脱离了接触，容许调速齿轮(104)及外套(62)进行旋转。其结果是离合器变为分离状态，这时由驱动负载用电机(18)之磁力产生之决定转子(36)位置的作用力(止动扭矩)将不能传递到齿条杠杆(16)上，操作对象依靠自身具有之复位力，开始执行由工作位置返回其原来之起始位置的动作。在操作对象执行由工作位置返回其原来的起始位置之动作的过程中，4号轮(58)、3号轮(56)、2号轮(54)以及装配于构成行星齿轮机构之行星齿轮部件(64)上的连接齿轮(84)，虽然都向反方向发生转动，但由于外套(62)处于容许转动的状态下，1号小齿轮(52a)(恒星齿轮)不进行反方向旋转，外套(62)的转动可以传递到调速齿轮(104)处，使其发生旋转。由于调速齿轮(104)发生旋转，带动了与其装配成一体之托板(106)亦进行转动，驱使各个滑动部件(110)的定位销(108)转动，由于离心力的作用使得各滑动部件(110)开始沿径向向外扩展，并与在隔离构件(28)上一体化的滑动接触筒(114)的滑动接触面(116)滑动接触，因而可以调节操作对象执行返回动作时的移动速度。
不难看出，按照本实施例的形态，在其电路中装有第一和第二开关(96)和(98)，由于可以在不同的时间分别使第一和第二开关(96)、(98)处于ON/OFF的状态下，所以在将操作对象由其原来的起始位置驱动位移至工作位置的过程当中，亦可驱使其移动至某一中间位置上并可将其稳定地保持在该位置上。
在上述的实施例中，是采用齿条杠杆(16)来作为输出构件的，但除了齿条杠杆之外，亦可采用其它的例如钢丝绳卷扬轮等方式。
权利要求1，内装离合器机构的齿轮传动电动机，由支架、电机、齿轮减速及传动机构所组成，其特征在于支架中设有驱动负载用电机及其减速齿轮系列，减速齿轮系列由传动连接的行星齿轮机构和中间齿轮构成，行星齿轮机构设有受阻于切换构件的、与行星齿轮相啮合的、旋转的外套而成为电机离合器，输出构件传动连接于减速齿轮系列并驱动具有自复位力的被操作对象，支架中设置的离合动作用电机传动连接于电机离合器的切换构件，支架中设有驱动负载用电机和离合动作用电机的传动连接于中间齿轮的并与输出构件机械位置相对应的供电开关机构。
2，根据权利要求1所述的齿轮传动电动机，其特征在于所述的输出构件是与中间齿轮啮合传动的齿条杠杆。
3，根据权利要求1所述的齿轮传动电动机，其特征在于所述的驱动负载用电机和离合器动作用电机，均是交流同步电机。
4，根据权利要求3所述的齿轮传动电动机，其特征在于所述的离合动作用电机是一种屏极电机，这种电机有一个由板状磁性材料制成的定子，定子上装绕有线圈，在该定子处有一由若干磁极形成部包围的由永久磁铁构成的转子，传递旋转力的感应环套装在转子表面并与其相对旋转运动。
5，根据权利要求1所述的齿轮传动电动机，其特征在于所述的行星齿轮机构，其恒星齿轮与驱动负载用电机的输出轴相啮合，行星齿轮机构的支架轴支撑有各行星齿轮，在支架的中心轴上装设有一输出用的连接齿轮和带有内齿的外套，外套的内齿与行星齿轮相啮合。
6，根据权利要求1或5所述的齿轮传动电动机，其特征在于所述的行星齿轮机构，其外套的外齿齿轮啮合有摩擦式调速机构。
专利摘要本实用新型属于控制装置，尤其是涉及一种内装离合器机构的齿轮传动电动机。本装置的减速齿轮系列由行星齿轮机构和中间齿轮构成，行星齿轮机构设有受阻于切换构件的、与行星齿轮相啮合的、旋转的外套而成为电机离合器，输出构件连接于减速齿轮系列并驱动具有自复位力的被操作对象，离合动作用电机传动连接于电机离合器的切换构件，支架中设有驱动负载用电机和离合动作用电机的传动连接于中间齿轮的并与输出构件机械位置相对应的供电开关机构。由于单独设置了一台离合器动作用电机，用来驱动切换构件使其具有较大的冲程，可以切实稳定地使离合器完成结合或分离的动作。同时，本齿轮传动电机中，无需乎再采用由磁滞特性和导磁率优良的金属制造关键部件，部件的成本亦得到了相应的控制。
文档编号H02K7/116GK2534722SQ02209518
公开日2003年2月5日 申请日期2002年4月10日 优先权日2002年4月10日
发明者吴世镇 申请人:吴世镇