專利名稱：卷簾驅動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及卷簾驅動裝置，尤其涉及其中的電機控制器。所述卷簾可以是窗 簾、門簾、百葉窗、投影用的屏幕等。
背景技術：
卷簾驅動裝置通常包括電機、齒輪箱以及卷軸，電機通過齒輪箱驅動卷軸，實現卷 簾向上收卷或者向下舒展。卷簾的已舒展的部分的重量對卷軸施加有力矩，已舒展的部分 越重，就能產生越大得力矩，該力矩會作用到電機，并直接影響到電機的性能，這種影響主 要體現在兩方面。第一方面，電機將完全舒展的卷簾收卷起來的過程中，電機最初處于最大 負載的情況，電機需要費力地克服懸掛到卷軸上的卷簾的重力；接著，在卷簾不斷收卷的過 程中，負載不斷地減小，當卷簾完全收卷起來時負載達到最小。也就是說，當卷簾幾乎完全 舒展時，電機是最慢的；當卷簾幾乎完全收卷起來時，電機是最快的。另一方面，當電機使卷 簾舒展開的過程中，電機最初的負載很小，因為卷簾幾乎都收卷到卷軸且能夠快速地轉動 起來；接著，隨著卷簾的舒展，卷簾的重力將幫助電機來驅動卷軸，甚至可能會導致電機不 能控制卷軸的速度。也就是說，在收卷卷簾和舒展開卷簾的過程中，卷軸的速度具有很大的 不同，收卷卷簾的所花的時間肯定比舒展卷簾所花的時間長。另一個問題是，卷簾的重量配合卷軸的直徑，能夠對驅動裝置產生不可忽視的力 矩。卷簾位于較低的位置時，已斷電的電機可能沒有足夠的自鎖力將卷簾維持在想要的位 置。例如，將卷簾舒展了 80%后而關閉電機時，已經舒展的部分的重量會對卷軸產生力矩， 促使卷軸滾動從而繼續舒展卷簾，這種情況稱為反向驅動(back drive)，也就是說電機被 負載驅動，而不是電機驅動負載。這是因為舒展的卷簾對卷軸施加的力矩大于電機的保持 力矢巨(holding torque)。卷簾驅動裝置的趨勢是小型化。因此，越來越多的卷簾驅動裝置使用較小的電機， 以及使用較為簡單的齒輪箱甚至不用齒輪箱(也就是由電機直驅卷軸)，從而導致上述兩 個問題變得越來越突出，因為這種設計下電機具有更小的保持力矩。現有的解決方案是使用較大型的電機通過復雜的齒輪箱來驅動卷軸，或者使用高 速的電機和高速比的齒輪箱，或者使用復雜的抗反向驅動的離合器或者機械制動系統。還 有一種方案是使用電子控制器給電機施加一個保持電流，以增加電機的保持力矩。也就是 說，窗簾靜止時，電機繼續運行在堵轉的狀態下。所有這些解決方案都比較復雜，占用空較 大，并具有較高的能耗。因此，需要一種結構簡單、較低能耗的卷簾驅動裝置。 發明內容本實用新型提供一種卷簾驅動裝置，包括直流電機及其控制器，所述直流電機具 有第一供電端子和第二供電端子，所述控制器包括串接的向上繼電器和向上開關，所述向 上繼電器具有第一接觸器和第二接觸器，所述向上開關用于激活所述向上繼電器以控制電機向上收卷卷簾；串接的向下繼電器和向下開關，所述向下繼電器具有第三接觸器和第四 接觸器，所述向下開關用于激活所述向下繼電器以控制電機向下舒展卷簾；停止開關，用于 斷開所述向上繼電器和向下繼電器，所述停止開關斷開后，所述電機的第一供電端子和第 二供電端子分別通過所述第一接觸器和第三接觸器實現短路。優選地，所述停止開關斷開后，所述第一供電端子和第二供電端子分別通過所述 第一接觸器和第三接觸器接地。優選地，所述第一接觸器、第三接觸器都具有兩個切換觸點；所述向上繼電器被激 活后，所述第一接觸器將所述電機的第一供電端子連接到電源第一極，所述第三接觸器將 所述電機的第二供電端子連接到電源第二極。優選地，所述向下繼電器被激活后，所述第三接觸器將所述電機的第二供電端子 連接到電源第一極，所述第一接觸器將所述電機的第一供電端子連接到電源第二極。優選地，所述向上繼電器和向下繼電器都通過所述停止開關連接到電源第二極。優選地，所述第二接觸器具有兩個切換觸點；所述向下繼電器通過串接向下開關、 第二接觸器連接到電源第一極；所述向上繼電器被激活后，所述第二接觸器將所述向上繼 電器連通到電源第一極，并斷開向下開關與電源第一極之間連接。優選地，所述第四接觸器具有兩個切換觸點；所述向上繼電器通過串接向上開關、 第四接觸器連接到電源第一極；所述向下繼電器被激活后，所述第四接觸器將所述向下繼 電器連接到電源第一極，并斷開所述向上開關與電源第一極之間的連接。優選地，所述電源第一極為正極，電源第二極為負極。優選地，所述向下繼電器被激活后，電機的第二供電端子通過串接第三接觸器、第 二二極管以及第四接觸器連接到電源第一極；所述第二二極管的正極連接所述第四接觸 器，負極連接所述第三接觸器。優選地，所述第二二極管的負極還通過串接的第一電阻器和第二電阻器連接到電 源第二極，所述第三接觸器連接到所述第一電阻器和第二電阻器之間。優選地，還包括串聯所述向下繼電器和所述停止開關的第一二極管，所述第一二 極管的正極連接所述向下繼電器，負極連接所述停止開關。優選地，所述停止開關為常閉開關，所述向上開關和所述向下開關為常開開關。本實用新型的實施例提供的卷簾驅動裝置具有增大的保持力矩，因此能夠使用小 型的電機，使得卷簾驅動裝置的體積較小，從而能夠把卷簾驅動裝置安裝到卷軸內，節省了 空間，且具有美觀的效果。為了能更進一步了解本實用新型的特征以及技術內容，請參閱以下有關本實用新 型的詳細說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限制。
附圖中圖1是一種卷簾的示意圖；圖2是本實用新型一個實施例中電機控制器在電機關閉模式下的示意圖；圖3是本實用新型一個實施例中電機控制器在向上收卷模式下的示意圖；圖4是本實用新型一個實施例中電機控制器在向下舒展模式下的示意圖，這是小負載的情況；圖5是本實用新型一個實施例中電機控制器在向下舒展模式下的示意圖，這是大 負載的情況。
具體實施方式
以下結合附圖，通過對本實用新型的具體實施例進行詳細描述，將使本實用新型 的技術方案及其他有益效果顯而易見。圖1所示的卷簾裝置10包括可轉動的卷軸12，例如，卷軸12通過支架16可轉動 地安裝到墻壁。卷簾14安裝到卷軸12，并能夠隨著卷軸12的轉動而收卷到卷軸，或者從卷 軸上舒展下來。本實用新型的卷簾14指可彎曲的能夠收卷到卷軸以及從卷軸舒展下來的 物品，例如百葉窗、窗簾、投影機的屏幕等。卷簾裝置10還包括驅動裝置用來驅動卷軸12 以收卷卷簾14或者舒展卷簾14。優選的驅動裝置是電機18，可結合齒輪箱或者不結合齒 輪箱。驅動裝置優選安裝到卷軸12內，例如固定到支架16并伸入到卷軸12的一端。優選 地，連接電機18與控制板22的電線20也經過支架16。用于控制電機的控制器可以裝設到 卷軸12內，以得到卷軸的保護；但是，優選地，控制器裝設到遠離電機的控制板22中，以便 于用戶操作。這種設計下電機18與控制板22之間只需要兩根電線。圖2是一種優選的電機控制器處于停止狀態(OFF)的電路圖。控制器24通過控 制電機18來控制卷軸12的轉動，從而實現向上收卷卷簾、向下舒展卷簾或者將卷簾停止在 想要的位置。控制器24的電路包括兩個繼電器26和28，這兩個繼電器由向上開關30、向 下開關32以及停止開關34控制。每個繼電器都具有兩個切換觸點，例如雙刀雙擲(DPDT) 繼電器。每個開關都是瞬間按鈕開關(momentary push button switch)。向上開關30和 向下開關32都具有常開觸點，而停止開關34具有常閉觸點。通過改變施加到電機端子36、 38的直流電壓的極性，就能實現卷簾的向上運動和向下運動。在停止模式中，電機端子36 和電機端子38是短路在一起的。本實施例中控制器和電機都使用直流電源。在圖2中，正極電源線40表示在圖的 上方，而負極電源線42表示在圖的下方，負極電源線42接地。電機18的第一供電端子36 連接到第一接觸器44的公共端子，第一接觸器44也稱為第一繼電器26(也稱為向上繼電 器26)的第一接觸器。而電機的第二供電端子38連接到第三接觸器46的公共端，第三接 觸器46也稱為第二繼電器28(也稱為向下繼電器)的第一接觸器。在這種停止(OFF)狀 態或者空閑狀態中，電機端子36和38分別通過第一接觸器44、第三接觸器46連接到負極 電源線42 (也就是接地)。也就是說，電機端子36和38形成了短路，從而增加了電機的保 持力矩。電機端子36和38短路之后，要轉動電機的轉軸將變得比較困難，因為該電機相當 于裝載有大負載的發電機。圖2的左邊部分，向上繼電器26和向下繼電器28通過若干接觸器和開關連接在 正極電源線40和負極電源線42 (地面)之間。向上繼電器26可以通過向上開關30以及 第四接觸器50連接到正極電源線40，第四接觸器50也稱為第二繼電器28的第二接觸器。 向上繼電器26還可以直接通過第二接觸器48連接到正極電源線40，第二接觸器48也稱為 向上繼電器26的第二接觸器。向下繼電器28通過向下開關32以及第二接觸器48連接到 正極電源線40，還可以直接通過第四接觸器50連接到正極電源線40。向上繼電器26和向下繼電器28都通過停止開關34接地(也就是連接到負極電源線42)。第一二極管52串 接在向下繼電器28與停止開關34之間，以防止停止按鈕34被按下時，電流通過第二接觸 器48、向上繼電器26、向下繼電器28、第二二極管54、第一電阻器56及第二電阻器58連接 到負極電源線42而導致向上繼電器26被釋放、向下繼電器28倍激活。向上繼電器26運 行時，電機的第一供電端子36直接通過第一接觸器44連接到正極電源線40。向下繼電器 28運行時，電機的第二供電端子38可通過第三接觸器46以及分壓電路連接到正極電源線 40，該分壓電路包括第一電阻器56、第二電阻器58、第二二極管54以及第四接觸器50。在關閉狀態中，電機的端子被短路在一起，卷軸22和卷簾14被靜磁摩擦力 (static magnetic friction)鎖定在當前位置，如果驅動裝置使用了齒輪箱，那么，該靜磁 摩擦力還被齒輪箱的傳動比(gear ratio)放大。如果卷簾14由于自身重量或者其他原因 而準備往下滑，感應電動勢將會產生一個向上的再生力(regenerative force)，這種反向 的力能夠將卷簾保持在平衡狀態而不需要耗費電源的能量。圖3是控制器24在向上狀態的電路與電流的示意圖。向上開關30被按下時，電 流流過第四接觸器50和向上開關30，給向上繼電器26供電，而繼電器26通過停止開關34 接地。這會改變第一接觸器44和第二接觸器48的狀態。在這種狀態下，第二接觸器48將 向上繼電器26直接連接到正極電源線40，繞過了向上開關30，并允許釋放向上開關30時 向上繼電器26保持在激活狀態(active)。第一接觸器44將電機端子36連接到正極電源 線40，電流從正極電源線40經過第一接觸器44流到電機的第一供電端子36，接著流過電 機以及電機的第二供電端子38，然后通過第三接觸器46流到地面(電流方向參考圖中箭 頭)。就這樣，電機將一直向上運行，直到停止按鈕34被按下為止。停止按鈕34被按下時， 向上繼電器26將退出(drop out)，控制器24被切換到停止狀態。在向上繼電器26處于激 活的時候，如果向下開關32被按下，向下繼電器28不會被激活，因為第二接觸器48隔斷了 向下繼電器28與正極電源線40，從而防止了向上繼電器26和向下繼電器28同時運行。圖4是控制器24在小負載的情況下的向下狀態時的電路和電流的示意圖。向下 開關32被按下時，電流從正極電源線40通過第二接觸器48、向下開關32給向下繼電器28 供電，而繼電器28通過停止開關34接地。這樣，繼電器28控制了第三接觸器46以及第四 接觸器50。這種狀態下，第四接觸器50直接將向下繼電器28連接到正極電源線40，繞過 了向下開關32，所以，即使向下開關32被釋放了，向下繼電器28依然能夠保持激活。電機 的第二供電端子38經過第三接觸器46、分壓電路的第一電阻器56連接到正極電源線40， 電流從正極電源線40通過第四接觸器50、第二二極管54、第一電阻器56、第三接觸器46流 到電機的第二供電端子38，然后經過電機18、電機的第一供電端子36、第一接觸器44流到 負極電源線42。這樣，電機就向下運行了，直到停止按鈕34被按下為止。停止按鈕34被按 下時，向下繼電器28被將被釋放，控制器24切換到停止狀態。向下繼電器28處于激活時， 如果向上開關30被按下，向上繼電器26是不會被激活的，因為第四接觸器50隔斷了向上 開關30與正極電源線40，從而防止了向上繼電器和向下繼電器同時運行。在這種設計中， 電流流過分壓電路的第二電阻器時會有一部分損失。但是，該第二電阻器導致的電流損失， 以及電機供電電路中的第一電阻器56導致的電流損失，剛好與向下運行的小負載配合，從 而得到更加匹配的向上速度和向下速度。圖5是控制器24在電機具有大負載的情況下的電路與電流示意圖。所謂的大負載，是指施加到卷軸的負載能夠驅動電機，或者使電機超速。電機最初以向下模式運 行。隨著卷簾不斷地被舒展，負載將逐漸增大。當負載準備反驅電機18時，電機18就開 始轉變成發電機。向下繼電器28繼續保持激活，第二二極管54防止電機的電流退出向 下繼電器28。因為電機的電壓差發生了變化，電機開始以發電機的方式運行，流經電機的 電流發生換向，電機的端子36、38通過第二電阻器58連接在一起，使得電機以回饋制動 (regenerativebraking)的模式運行，電機輸出的電壓都施加到該第二電阻器58，從而降 低了電機的向下的速度。也就是說，被舒展的卷簾施加的力舉不斷增大，電機的回饋制動也 不斷增大，從而能夠降低電機的向下的速度。當停止開關34被按下時，向下繼電器28退出， 不再激活第三接觸器46，并直接短路電機的端子36和38 (短路電機的輸出)，從而快速地 停止電機18以及將控制器返回到停止狀態。本實用新型的控制器能夠改善電機的保持力矩，從而能夠使用小型而高效的直流 電機來驅動卷軸。使用小型電機的一個優點是卷軸驅動裝置可以安裝到卷軸內，節省了空 間并顯得更加美觀。以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技術方案和 技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于本實用新型的 權利要求的保護范圍。
權利要求一種卷簾驅動裝置，包括直流電機及其控制器，所述直流電機具有第一供電端子(36)和第二供電端子(38)，其特征在于，所述控制器包括串接的向上繼電器(26)和向上開關(30)，所述向上繼電器具有第一接觸器(44)和第二接觸器(48)，所述向上開關用于激活所述向上繼電器以控制電機向上收卷卷簾；串接的向下繼電器(28)和向下開關(32)，所述向下繼電器具有第三接觸器(46)和第四接觸器(50)，所述向下開關用于激活所述向下繼電器以控制電機向下舒展卷簾；停止開關(34)，用于斷開所述向上繼電器和向下繼電器，所述停止開關(34)斷開后，所述電機的第一供電端子(36)和第二供電端子(38)分別通過所述第一接觸器(44)和第三接觸器(46)實現短路。
2.根據權利要求1所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述停止開關(34)斷開后，所 述第一供電端子(36)和第二供電端子(38)分別通過所述第一接觸器(44)和第三接觸器 (46)接地。
3.根據權利要求1或2所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述第一接觸器和第三接觸 器都具有兩個切換觸點；所述向上繼電器(26)被激活后，所述第一接觸器(44)將所述電機 的第一供電端子(36)連接到電源第一極(40)，所述第三接觸器(46)將所述電機的第二供 電端子(38)連接到電源第二極(42)。
4.根據權利要求3所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述向下繼電器(28)被激活后， 所述第三接觸器(46)將所述電機的第二供電端子(38)連接到電源第一極(40)，所述第一 接觸器(44)將所述電機的第一供電端子(36)連接到電源第二極(42)。
5.根據權利要求4所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述向上繼電器(26)和向下繼 電器(28)都通過所述停止開關(34)連接到電源第二極。
6.根據權利要求5所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述第二接觸器具有兩個切換 觸點；所述向下繼電器(28)通過串接向下開關(32)、第二接觸器(48)連接到電源第一極； 所述向上繼電器(26)被激活后，所述第二接觸器將所述向上繼電器(26)連通到電源第一 極，并斷開向下開關(32)與電源第一極之間連接。
7.根據權利要求6所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述第四接觸器具有兩個切換 觸點；所述向上繼電器(26)通過串接向上開關(30)、第四接觸器(50)連接到電源第一極； 所述向下繼電器(28)被激活后，所述第四接觸器將所述向下繼電器(28)連接到電源第一 極，并斷開所述向上開關(30)與電源第一極之間的連接。
8.根據權利要求4至7中任意一項所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述電源第一極 為正極，電源第二極為負極。
9.根據權利要求8所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述向下繼電器(28)被激活 后，電機的第二供電端子(38)通過串接第三接觸器(46)、第二二極管(54)以及第四接觸器 (50)連接到電源第一極(40)；所述第二二極管(54)的正極連接所述第四接觸器，負極連接 所述第三接觸器。
10.根據權利要求9所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述第二二極管(54)的負極還 通過串接的第一電阻器(56)和第二電阻器(58)連接到電源第二極(42)，所述第三接觸器 (46)連接到所述第一電阻器和第二電阻器之間。
11.根據權利要求8所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，還包括串聯所述向下繼電器(28)和所述停止開關(34)的第一二極管(52)，所述第一二極管(52)的正極連接所述向下 繼電器，負極連接所述停止開關。
12.根據權利要求9至11中任意一項所述的卷簾驅動裝置，其特征在于，所述停止開關 (34)為常閉開關，所述向上開關(30)和所述向下開關(32)為常開開關。
專利摘要本實用新型涉及一種卷簾驅動裝置，包括直流電機及其控制器，所述直流電機具有第一端子(36)和第二端子(38)，其特征在于，所述控制器包括串接的向上繼電器(26)和向上開關(30)，所述向上繼電器具有第一接觸器(44)和第二接觸器(48)；串接的向下繼電器(28)和向下開關(32)，所述向下繼電器具有第三接觸器(46)和第四接觸器(50)；停止開關(34)，用于斷開所述向上繼電器和向下繼電器，所述停止開關(34)斷開后，所述電機的第一端子(36)和第二端子(38)分別通過所述第一接觸器(44)和第三接觸器(46)實現短路。這種卷簾驅動裝置具有增大的保持力矩，因此能夠使用小型的電機，節省了空間，且具有美觀的效果。
文檔編號H02P1/22GK201650087SQ20092026231
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者葉紹聰 申請人:德昌電機(深圳)有限公司