浅谈管状电机创新结构分析

浅谈管状电机创新结构分析

刘仁伟王小倩张泳源

浙江联大科技有限公司浙江省湖州市313009

摘要:本文主要探讨了管状电机结构创新的相关问题。文章首先对管状电机的发展及其内涵进行了简单的阐述；然后从制动结构、减速器结构以及定位结构三个方面分析了管状电机的创新结构；最后从齿轮材料以及加工处理技术两个方面分析了管状电机创新结构实现的要点。从而为管状电机的创新设计与发展，及其结构的优化提供有益的思路。

关键词：管状电机；结构；创新

前言

在近些年，我国管状电机的研发与生产得到了迅速的发展，产量不断提高并且远销海外。虽然管状电机的生产制造势头良好，但是不少管状电机在使用的过程中仍然存在一定的问题，如减速器噪声大、出现走位、制动力小等。之所以会出现这些问题，其中一个重要的原因在于传统的产品在结构的设计上存在一定的缺陷。由此可见，创新管状电机的结构，对于其性能的提升意义重大。

一、管状电机的概述

管状电机最早产生于欧洲，最初主要是作为百叶窗的驱动。由于其独特的结构和突出的优点，很快就在欧洲和美洲传播开来，成为办公室、大型超市、家庭，以及宾馆等场所中重要的升降驱动装置。在二十世纪九十年代，管状电机在我国的应用也逐步得到推广，电动卷帘窗、电动防火帘、电动车库门等驱动系统当中管状电机都是不可或缺的重要构件。并且，随着我国经济社会的不断发展，对于管状电机的需求也在不断扩大，对于其性能标准的要求也在不断提高。管状电机是一种单相电容异步电动机，在结构上其定子绕组主要由主、副两相绕组构成，二者的相轴夹角为九十度，其中副相外接电容。在给两相绕组通电之后，接入电容的副绕组电流会出现滞后主绕组九十度电角度的电流。从而使主、副两相绕组形成的磁场合成椭圆磁场，在磁场驱动下使转子旋转。管状电机通常有四根外接线，棕、黑、蓝为电源控制线，通过这三根电源控制与火线、零线连接的不同组合，以及控制开关的开闭实现管状电机的正转、逆转，满足升降驱动的要求。

二、管状电机的创新结构及其特点

结构的创新与改进对于管状电机性能的提升意义重大，随着对于设计与研发的重视不断提高，在电机结构上出现了不少创新设计，使得管状电机的结构得到了优化。管状电机的结构创新主要从以下几个方面入手：

2.1管状电机的制动结构创新

经过创新结构的管状电机主要采用两极旁磁制动，其正反转的转速为每分钟2800转，其工作的方式是短时间歇工作制，连续工作的时间最长为四分钟。在结构上，该管状电机定子绕组的主绕组与副绕组的匝数相同。并且，考虑到在某些场合需要频繁起动、短时工作，使管状电机和容易出现过热，其绝缘漆、漆包线等绝缘材料使用F绝缘等级，在定子绕组内埋装热保护器，以达到保护的作用。除了定子绕组外，在制动结构上也进行调整，使用内置式旁磁制动结构。这种结构采用的是电磁失电弹簧张力制动，在管状电机转动后会产生电磁力，使制动磁极、鼠笼转子进行转动，磁力吸合磁靴使得制动滑块能够克服弹簧张力，从而与制动磁极吸合使弹簧处在压缩状态。而在定子失电的情况下，由于电磁吸力消失，在弹簧张力作用下，制动滑块会向外移动，从而与刹车摩擦片紧密接触，达到制动的目的。该制动结构不但成本低、结构简单，而且安全性和可靠性高，可以有效防止提升重物过程中出现物体坠落。此外，该结构中，制动磁极采用圆盘状，使用了多个独立磁靴，其定子在铁心长度要较鼠笼式转子长，具体多一个制动磁极的距离。而在多出来的这一区域，鼠笼转子与定子叠压在一起，制动滑块和鼠笼转子中间安装制动弹簧，且在子中心套进电机轴。从而提供制动张力实现电机刹车制动。

2.2管状电机的减速器结构创新

管状电机有着多种不同的应用场合，而在不同的场合下，其与管状电机的要求存在较大的差异。针对承载力、传动比要求高，要求体积小和结构紧凑的应用场合，管状电机的结构创新可以选择高速比三级行星齿轮减速结构。为了满足高速比的传动需求，需要将三级行星轮系传动比进行合理的分配，以太阳轮作为每级行星齿系的主动轮，通过内齿圈进行固定，从动为行星架装置，达到减速传动的效果。与传统的技术相比，该结构在行星轮轴、行星架的配合上设计出滑槽配合的新型式，通过在行星架设计三条均匀分布的径向滑槽，并将行星轮轴的圆柱头设计成扁形形状，从而保证行星轮轴的径向运转可以进行自由浮动，有效避免了啮合间隙的产生，起到了降噪减震的效果。通过两个自由度和一个约束向心滑槽来代替以往的两个约束一个自由度的圆柱孔结构，使尺寸误差得到补偿，实现对于偏心的校正，使间隙得以自动消除，避免出现径向跳动的问题，确保了运转的精度。

2.3管状电机的定位结构创新

该结构的管状电机是对于传统的单丝杆设计的创新与优化，具有容易调节行程、隐蔽性好等诸多优点，可以有效解决单丝杆设计存在的功能缺陷。经过创新，采用机械双向旋转行程定位记忆开关，开关的主骨架在构成上包括长支架、支架座，以及端盖，三者进行依次套接，在端盖、支架座的预留安装孔将长支架两端固定。此外，在主骨架的中间安装齿轮长杆，而主骨架的两侧位置则分别安装开关触动块、左右旋丝杆和旋丝母、微动开关，以及锥形弹簧，在支架座的外圆凹圆环部位安装外信号输入内齿圈，置于支架座的预设安装孔则安装调节蜗杆机构，以及调节蜗轮。采用机械双向旋转行程定位记忆开关的管状电机，在使用时可以通调节蜗杆方便地进行行程下限、上限的设置，通过对两个丝母相对纵向距离的调节，街能够达到对卷帘上下位置的精准控制。

三、管状电机创新结构实现的要点分析

为了达到管状电机创新结构的目的，除了需要在重要的结构上进行优化设计以外，还需要对于相关的关键技术进行优化与控制。

3.1齿轮材料的创新应用

在管状电机当中，齿轮是最为重要的构件之一，对于电机性能的实现有着直接的影响。选择合适的材料用于齿轮的制作，可以在最大限度上提升齿轮的性能，从而满足管状电机结构创新的要求。在高速比三级行星齿轮减速结构中，一级减速机构的行星齿轮可以使用强度大、韧性高、回弹力好的热塑性聚酯弹性体。该材料不但可以在高温保持良好的机械性能，而且在低温也能维持弹性，并且不会受到化学品的腐蚀，是一种理想的材料。选用该材料制造齿轮，还可以将减速器的噪声控制在最小的范围内。

3.2加工处理技术的创新应用

齿轮的加工对于减少噪声，提高管状电机的性能也有重要的影响，需要通过更加先进的加工工艺来提升齿轮的啮合状态与精度。为此，可以使用塑料微注塑成型技术来确保在制造过程中注塑齿轮的尺寸精度。微注塑成型是一种重要的加工处理技术，其主要是通过注射热塑性材料来进行微型零件的制造与生产。应用微注塑成型技术，不但可以保障制造出来的齿轮在表面质量上能够达到高标准，而且在精度上也可以得到巨大的提升。更重要的是，微注塑成型技术还可以进行批量化生产，是一种极具实用性的加工处理工艺。在齿轮的加工制作中，通过微注塑成型技术不但可以提高成形件的质量，还能提高生产效率，降低生产成本。

结语

总而言之，管状电机的结构较为复杂，其零部件的数量多达九十种。将这些零部件合理地组合起来，需要有一个合理的结构作为基础。通过对管状电机的关键结构进行创新，使用更加有效的制造工艺，以优化管状电机的性能，从而解决其在使用过程中出现的诸多缺陷，提高管状电机的质量。

参考文献

[1]周锦添,赖萍.管状电机低噪声微型三级行星齿轮减速器的研发[J].微特电机,2016,44(2):20-23

[2]周锦添.管状电机的改进设计与转速分析[J].微特电机,2016,44(6):13-16

[3]刘鸣涛,朱昊霁,王星龙,欧阳慧.窗帘用管状电动机新型结构实例解析[J].日用电器,2018,155(11):139-142