一种冰箱门自动开关装置
阅读说明：本技术 一种冰箱门自动开关装置 (Automatic opening and closing device for refrigerator door ) 是由 熊志生 吴俊锋 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于家电技术领域,具体涉及一种冰箱门自动开关装置。该装置包括磁力顶出机构、上磁力悬浮机构、下磁力悬浮机构、旋转执行机构。磁力顶出机构开门时利用同性磁极相斥原理提供顶出力,关门时利用异性磁极相吸原理提供吸引力。上磁力悬浮机构和下磁力悬浮机构共同给冰箱门体提供向上的磁力作用,减轻机械摩擦阻力,减小旋转执行机构的负担。旋转执行机构驱动冰箱门体相对冰箱箱体旋转,完成冰箱门体的开关。本发明简化整体设计,降低了制造成本,提高了整体可靠性；另外,大幅度的减小了冰箱门体铰链副之间的摩檫力,降低了执行机构的工作噪音,实现了静音化设计,满足冰箱等家电严苛的噪音要求。(The invention belongs to the technical field of household appliances, and particularly relates to an automatic opening and closing device for a refrigerator door. The device comprises a magnetic ejection mechanism, an upper magnetic suspension mechanism, a lower magnetic suspension mechanism and a rotary actuating mechanism. The magnetic ejection mechanism provides ejection force by utilizing the principle that like magnetic poles repel each other when the door is opened, and provides attraction force by utilizing the principle that opposite magnetic poles attract each other when the door is closed. The upper magnetic suspension mechanism and the lower magnetic suspension mechanism provide upward magnetic force for the refrigerator door body together, mechanical friction resistance is reduced, and burden of the rotary actuating mechanism is reduced. The rotary actuating mechanism drives the refrigerator door body to rotate relative to the refrigerator body, and the opening and closing of the refrigerator door body are completed. The invention simplifies the whole design, reduces the manufacturing cost and improves the whole reliability; in addition, friction force between the hinge pairs of the refrigerator door body is greatly reduced, working noise of the actuating mechanism is reduced, a mute design is realized, and the harsh noise requirements of household appliances such as refrigerators are met.)
技术领域
本发明属于家电技术领域，具体涉及一种冰箱门自动开关装置。
背景技术
目前市场上中高档冰箱相对较大，其中的门体、其载荷的重量及门体或抽屉式门体的门封吸力较大，越来越多的用户反馈冰箱门体开启费力。
一般将冰箱门的打开分成三个阶段。第一阶段自动开门开启时主要克服门封吸力、门体锁紧力和门体铰链摩擦力等力，这一阶段需要克服的力最大，通过测量，所需力值至少在60N；第二阶段门体打开过程中主要克服门体铰链的摩擦力，这一阶段需要克服的力最小，经过多项数据测量汇总，此时拉力值在3~5N之间；第三阶段门体自动关闭时，主要克服自动关闭的锁紧力和铰链摩擦力等力。当前用户在打开冷藏门的过程中如用力过大，冰箱门打开过猛，甚至出现冰箱箱体前倾和摇晃；如果用力太小，冰箱门无法打开。目前市场上的开门机构主要是部分开启的电动机构，也就是将门体开到一定角度而后手工打开至最大状态，第三阶段冰箱门关闭还需用户手动关闭。如果将整个开关门过程全部考虑采用旋转机构实现，对驱动电机输出扭矩值要求会很高，同时需要配置一个齿轮机构来实现降速来放大扭矩。当前市场上也有自动开关门装置包括一个顶杆机构和一个旋转机构，对于自动开门过程，通过顶杆机构将冰箱门打开到一定角度，而后旋转机构介入，将冰箱门打开到需要的角度；而对于关门过程，完全依靠旋转执行器机构转动铰链实现整个关门过程。
申请公布号为CN107655255A的中国发明专利申请公开了一种自动开门装置及具有该装置的冰箱，所述顶出机构包括直流电机，直流电机输出端设置有减速部分，所述减速部分包括传动齿轮，传送齿轮与齿条契合，所述齿条与顶出杆的一端连接，顶出杆另一端与冰箱门接触。通过设置齿条和顶出杆，可以在减速部分运动的过程中，传动齿轮带动齿条运动，并且通过齿条带动顶出杆向外运动使得冰箱门脱离冰箱本体吸和力呈打开状态；所述旋转机构包括与冰箱门固定连接的铰链，所述铰链顶部设置有超载保护器，超载保护器另一端与减速电机的输出轴连接，超载保护器与减速电机之间设置有固定板，固定板一端与冰箱本体固定连接。通过设置超载保护器，可以在遇到外界超大力矩下保护机构安全；超过超载保护器允许的力时，超载保护器两端相对旋转，避免因大力造成结构损坏；通过将铰链设置在冰箱门上，固定板设置在冰箱主体上，可以在减速电机运动过程中带动铰链运动实现冰箱门的打开和关闭。当前无论是为了实现冰箱门的开启还是关闭，为了克服开门阻力，顶出机构需要给出一个较大的顶出力，通常需要大于60N以上。对于当前十字冰箱，旋转机构需要克服冰箱门上挡板的阻力、铰链摩擦力和冰箱门锁紧机构的锁紧力，需要一个较大扭矩，至少需要5N·m才能实现。因此，为了实现以上顶出力，顶杆机构需要一套减速电机，齿轮齿条传动机构；而对于旋转机构，考虑整体的安装尺寸和工作噪音等因素，通常选用输出扭矩较小的微型电机，需要一套复杂的齿轮传动机构来实现大传动比达到预定的输出扭矩，给齿轮的选型以及旋转机构整体传动的可靠性和使用寿命都带来了严峻的挑战，同时也带来了组装工艺复杂，实现自动化成本高的问题；另外，由于冰箱等家电都是放置在厨房等一个空间相对封闭的区域，用户对工作噪音/频率等都十分敏感，传动机构较多，结构复杂的旋转机构很难达成客户的期望。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种冰箱门自动开关装置。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种冰箱门自动开关装置，包括磁力顶出机构、上磁力悬浮机构、下磁力悬浮机构、旋转执行机构。
磁力顶出机构由一对磁体构成，其中一个磁体固定在冰箱门体上，记为第一磁体，另一个磁体固定在冰箱箱体上，记为第二磁体，两个磁体位置相对，且两个磁体中至少有一个磁体为电磁铁。磁力顶出机构开门时利用同性磁极相斥原理提供顶出力，关门时利用异性磁极相吸原理提供吸引力，通过改变一个电磁铁的电流方向可以改变磁力的方向。
冰箱门体上部与冰箱箱体上部的铰接处设有上磁力悬浮机构；冰箱门体下部与冰箱箱体下部的铰接处设有下磁力悬浮机构；上磁力悬浮机构和下磁力悬浮机构共同给冰箱门体提供向上的磁力作用，该磁力作用克服冰箱门体的全部或部分的重力，从而减轻机械摩擦阻力，减小旋转执行机构的负担。
旋转执行机构驱动冰箱门体相对冰箱箱体旋转，完成冰箱门体的开关。
优选地，第一磁体为永磁体，第二磁体为电磁体。当电磁铁断电后，永磁铁继续工作，与电磁铁铁心吸合，保证冰箱门体持续的锁紧。
优选地，冰箱门体上部和下部均设有磁力顶出机构，使受力均匀；第一磁体固定在远离门体铰接处的一侧，从而获得较大的力矩。
进一步地，上磁力悬浮机构包括防护套、电磁铁环、永磁铁环；防护套呈圆筒状，电磁铁环固定在防护套内，永磁铁环由滚针轴承连接在防护套内；永磁铁环位于电磁铁环的下方，永磁铁环与电磁铁环之间留有间隙，永磁铁环可相对电磁铁环上下少量浮动；永磁铁环内固定冰箱门体转轴，旋转执行机构的输出轴向下穿过电磁铁环与冰箱门体转轴配合连接。电磁铁环与永磁铁环之间通过磁力作用相互吸引克服冰箱门体的部分重力，从而减轻门体旋转的摩擦阻力，减轻旋转执行机构的负担，同时也减少噪音。
进一步地，下磁力悬浮机构包括防尘套、永磁铁支撑环、蝶形弹簧片、电磁铁支撑座、铁芯；电磁铁支撑座中央固定有铁芯，防尘套固定在电磁铁支撑座上，永磁铁支撑环可旋转设于防尘套内，永磁铁支撑环与防尘套内壁之间连接有滚针轴承，永磁铁支撑环与铁芯之间连接有滚针轴承；永磁铁支撑环可相对电磁铁支撑座上下浮动一段较小的距离；永磁铁支撑环和电磁铁支撑座之间还垫设有蝶形弹簧片，用于减小震动和提供支撑；永磁铁支撑环内固定有冰箱门体转轴。永磁铁支撑环与电磁铁支撑座之间通过磁力作用相互排斥克服冰箱门体的部分重力，从而减轻门体旋转的摩擦阻力，减轻旋转执行机构的负担，同时也减少噪音。
进一步地，旋转执行机构包括壳体、减速电机、蜗杆、蜗轮、输出轴；壳体固定在冰箱箱体上，减速电机固定在壳体内，蜗杆与减速电机动力连接；输出轴可旋转设于壳体内，输出轴上固定有蜗轮；蜗轮与蜗杆啮合；输出轴驱动冰箱门体转轴旋转。
进一步地，蜗杆与减速电机之间还串联有电磁离合器，便于控制减速电机动力的断开与连接，也便于控制减速电机阻力的断开与连接。
进一步地，蜗轮上设有3个在120°内均布的贯穿孔；壳体内还固定有5个在240°内均布的发光二极管和5个在240°内均布的光敏二极管；发光二极管和光敏二极管的位置一一对应；发光二极管发射的光可以穿过贯穿孔照射到对应的光敏二极管处。如果光线照到光敏二级管上，那么对应的光敏二级管上会产生电压信号，电压信号经放大器放大后传输给控制面板，控制面板根据5个光敏二极管的信号状态的组合，可以判断蜗轮的角度（对应冰箱门体的角度）和控制旋转执行机构。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的冰箱门自动开关装置，简化了冰箱门体开关设计中已有的机械顶杆机构和旋转机构的整体设计，降低了制造成本，提高了生产效率和执行机构的整体可靠性；另外，由于采用了电磁顶出结构设计和冰箱门体磁力悬浮机构，大幅度的减小了冰箱门体铰链副之间的摩檫力，降低了执行机构的工作噪音，实现了静音化设计，满足冰箱等家电严苛的噪音要求，易于大规模的推广使用。
附图说明
图1为本发明在冰箱上的安装示意图。
图2为上磁力悬浮机构处的局部示意图。
图3为下磁力悬浮机构处的局部示意图。
图4和5为实施例2中上磁力悬浮机构的结构示意图。
图6和7为实施例2中下磁力悬浮机构的结构示意图。
图8和9为实施例2中旋转执行机构的内部结构示意图。
图中，磁力顶出机构1、上磁力悬浮机构2、下磁力悬浮机构3、旋转执行机构4、第一磁体11、第二磁体12、防护套21、电磁铁环22、永磁铁环23、防尘套31、永磁铁支撑环33、蝶形弹簧片35、电磁铁支撑座36、铁芯37、壳体41、减速电机42、蜗杆43、蜗轮44、输出轴45、电磁离合器46、贯穿孔441。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。
实施例1
一种冰箱门自动开关装置，如图1至3所示，包括磁力顶出机构1、上磁力悬浮机构2、下磁力悬浮机构3、旋转执行机构4。
磁力顶出机构1由一对磁体构成，其中一个磁体固定在冰箱门体上，记为第一磁体11，另一个磁体固定在冰箱箱体上，记为第二磁体12，两个磁体位置相对，且两个磁体中至少有一个磁体为电磁铁。
冰箱门体上部与冰箱箱体上部的铰接处设有上磁力悬浮机构2；冰箱门体下部与冰箱箱体下部的铰接处设有下磁力悬浮机构3；上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3共同给冰箱门体提供向上的磁力作用，该磁力作用克服冰箱门体的全部或部分的重力；旋转执行机构4驱动冰箱门体相对冰箱箱体旋转。
本实施例中，第一磁体11为永磁体，第二磁体12为电磁体。
本实施例中，冰箱门体上部和下部均设有磁力顶出机构1，且第一磁体11固定在远离门体铰接处的一侧。
实施例2
一种冰箱门自动开关装置，如图1至9所示，包括磁力顶出机构1、上磁力悬浮机构2、下磁力悬浮机构3、旋转执行机构4。
磁力顶出机构1由一对磁体构成，其中一个磁体固定在冰箱门体上，记为第一磁体11，另一个磁体固定在冰箱箱体上，记为第二磁体12，两个磁体位置相对，且两个磁体中至少有一个磁体为电磁铁。
冰箱门体上部与冰箱箱体上部的铰接处设有上磁力悬浮机构2；冰箱门体下部与冰箱箱体下部的铰接处设有下磁力悬浮机构3；上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3共同给冰箱门体提供向上的磁力作用，该磁力作用克服冰箱门体的全部或部分的重力；旋转执行机构4驱动冰箱门体相对冰箱箱体旋转。
本实施例中，第一磁体11为永磁体，第二磁体12为电磁体。
本实施例中，冰箱门体上部和下部均设有磁力顶出机构1，且第一磁体11固定在远离门体铰接处的一侧。
本实施例中，上磁力悬浮机构2包括防护套21、电磁铁环22、永磁铁环23；防护套21呈圆筒状，电磁铁环22固定在防护套21内，永磁铁环23由滚针轴承连接在防护套21内；永磁铁环23位于电磁铁环22的下方，永磁铁环23与电磁铁环22之间留有间隙，永磁铁环23可相对电磁铁环22上下浮动；永磁铁环23内固定冰箱门体转轴，旋转执行机构4的输出轴向下穿过电磁铁环22与冰箱门体转轴配合连接。
本实施例中，下磁力悬浮机构3包括防尘套31、永磁铁支撑环33、蝶形弹簧片35、电磁铁支撑座36、铁芯37；电磁铁支撑座36中央固定有铁芯37，防尘套31固定在电磁铁支撑座36上，永磁铁支撑环33可旋转设于防尘套31内，永磁铁支撑环33与防尘套31内壁之间连接有滚针轴承，永磁铁支撑环33与铁芯37之间连接有滚针轴承；永磁铁支撑环33可相对电磁铁支撑座36上下浮动一段距离；永磁铁支撑环33和电磁铁支撑座36之间还垫设有蝶形弹簧片35；永磁铁支撑环33内固定有冰箱门体转轴。
本实施例中，旋转执行机构4包括壳体41、减速电机42、蜗杆43、蜗轮44、输出轴45；壳体41固定在冰箱箱体上，减速电机42固定在壳体41内，蜗杆43套设在减速电机42的输出轴上；输出轴45可旋转设于壳体41内，输出轴45上固定有蜗轮44；蜗轮44与蜗杆43啮合；输出轴45驱动冰箱门体转轴旋转。蜗杆43与减速电机42之间还串联有电磁离合器46。
本实施例中，蜗轮44上设有3个在120°内均布的贯穿孔441；壳体41内还固定有5个在240°内均布的发光二极管和5个在240°内均布的光敏二极管；发光二极管和光敏二极管的位置一一对应；发光二极管发射的光可以穿过贯穿孔441照射到对应的光敏二极管处。
本实施例包括以下多种工作过程。
冰箱门体打开过程：第二磁体12通电，与第一磁体11相互排斥，在小于0.5S的时间内冰箱门体被打开约10~15°；此时，电磁离合器46通电，电磁离合器12两端啮合在一起，减速电机42通电旋转，驱动冰箱门体打开，随着蜗轮44转动，冰箱门体随之转动，光敏二极管的信号状态随之变化，变化至接近冰箱门体完全打开的状态后，切断减速电机42电源，冰箱门体在惯性作用下运动到最大打开位置。在冰箱门体打开的过程中，电磁铁环22和电磁铁支撑座36通电，上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3共同通过磁力作用给冰箱门体提供向上的磁力，从而大幅度减小冰箱门体旋转时的摩擦力。
冰箱门体关闭过程：电磁离合器46通电，电磁离合器12两端啮合在一起，减速电机42通电旋转，驱动冰箱门体旋转，随着蜗轮44转动，冰箱门体也随之转动，光敏二极管的信号状态随之变化，变化至接近冰箱门体完全关闭的状态后，设定0.5S后切断减速电机42和电磁离合器46的电源，同时给磁力顶出机构1供电，第二磁体12与第一磁体11相互吸引，克服冰箱门体关闭的阻力，完成关门动作。在冰箱门体关闭的过程中，电磁铁环22和电磁铁支撑座36通电，上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3共同通过磁力作用给冰箱门体提供向上的磁力，从而大幅度减小冰箱门体旋转时的摩擦力。
当冰箱门体开关过程中遇到阻挡时：旋转执行机构4中减速电机42的输出扭矩过载，超过电磁离合器46的设定负载值，电磁离合器46打滑且电磁离合器46的电流值异常，如果电流值超过正常数值的时间超过2S，切断减速电机42和电磁离合器46的电源，旋转执行机构4停止工作。
自动复位模式：判断光敏二极管的信号状态是否是冰箱门体完全打开或完全关闭的状态，如果不是，执行复位动作，复位开始后的门体位置判断和控制方法与冰箱门体关闭过程时一致。
手动开关门模式：当电源断电，此时电磁离合器46处于断开状态，手动开关门不需要克服减速电机42的阻尼作用。
上述多个过程中，上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3的工作模式为：冰箱门体打开时，上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3不断电；冰箱门体关闭且旋转执行机构4断电时，上磁力悬浮机构2和下磁力悬浮机构3断电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
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