CN101978580B - 风挡刮水器电机 - Google Patents

Abstract

一种电机(10)，包括：磁轭，该磁轭内周表面连接有四磁极磁体；变速箱(15)，该变速箱连接至磁轭的开口部并且容纳有减速齿轮机构，电刷架(30)形成于变速箱的中心，该电刷架设置于变速箱的开口部(15a)内，并且具有连接至电枢轴(21)的换向器(23)穿过的通孔(31)；以及第一电刷(36)、第二电刷(35)和第三电刷(37)，该三个电刷分别设置于三个电刷容纳部(32，33，34)中，从而能够进出三个电刷容纳部，该三个电刷容纳部形成为将电刷架(30)的通孔(31)夹在中间。第二电刷(35)设置于相对于第一电刷(36)在旋转方向上偏移90度的位置，第三电刷(37)设置于与由第一电刷(36)和第二电刷(35)形成的包括角相反的包括角内。

Description

风挡刮水器电机

技术领域

本发明涉及电机，例如用于擦拭如汽车的挡风玻璃的擦拭表面的刮水器装置中使用的风挡刮水器电机。

背景技术

作为这种类型的风挡刮水器电机，已知某种电机通过将电机磁极（励磁部分）的数目设置为四个或更多的磁极，以获得多极性，使得磁轭的磁饱和度下降，扭矩随着操作点的提高而增大，从而可以减小电机的尺寸（参见例如专利文献1）。

专利文献1：日本专利申请特开No.2007-143278（图2和图3）。

发明内容

例如，当四磁极电机用作风挡刮水器电机时，至少设置一对在旋转方向上相互间隔90度的电刷。此外，当刮水器的驱动速度可以转换时，需要在旋转方向上以预定角度从所述一对电刷偏移的另一电刷。因此，在传统的四磁极电机中，电刷设置于圆形的电刷架内，如文献1中所记载的。

然而，当电刷架具有圆形形状时，变速箱的开口部和/或配备有电刷架的磁轭的开口部也需要具有圆形形状，因此，整个风挡刮水器电机就不能变小变薄。

相应地，本发明用于解决上述问题，本发明的首要目的是提供一种通过形成尽可能小的电刷架而减小整体尺寸和重量的风挡刮水器电机。

本发明的风挡刮水器电机包括：磁轭，该磁轭可旋转地支撑电枢轴；四磁极磁体，该四磁极磁体固定于所述磁轭的内表面；电枢铁芯，该电枢铁芯具有多个线圈缠绕部（通常也称之为“齿”）并且固定于所述电枢轴，每个所述线圈缠绕部沿旋转方向设置；换向器，该换向器具有多个换向条并且固定于所述电枢轴，每个所述换向条沿所述旋转方向设置；绕组，该绕组围绕所述电枢铁芯的线圈缠绕部缠绕并且与每一个所述换向条电连接；连接件，该连接件与电势将要相同的所述换向条电连接；第一电刷，该第一电刷与所述换向条滑动接触；第二电刷，该第二电刷从所述第一电刷偏移90度并且为所述绕组供应驱动电流；和电刷架，该电刷架容纳所述第一电刷和所述第二电刷。所述电刷架包括：一对相对设置的扁平部；和连接在所述一对扁平部之间的一对连接部，并且所述第一电刷和所述第二电刷设置于所述一对连接部的一侧上。

在本发明的风挡刮水器电机中，所述一对连接部的另一侧上设置有第三电刷。

在本发明的风挡刮水器电机中，所述一对连接部的一侧上设置有第三电刷。

在本发明的风挡刮水器电机中，所述第二电刷是低速驱动电刷，所述第三电刷是高速驱动电刷。

本发明的风挡刮水器电机包括：磁轭，该磁轭可旋转地支撑电枢轴；四磁极磁体，该四磁极磁体固定于所述磁轭的内表面；电枢铁芯，该电枢铁芯具有多个线圈缠绕部并且固定于所述电枢轴，每个所述线圈缠绕部沿旋转方向设置；换向器，该换向器具有多个换向条并且固定于所述电枢轴，每个所述换向条沿所述旋转方向设置；绕组，该绕组围绕所述电枢铁芯的线圈缠绕部缠绕并且与每一个所述换向条电连接；第一电刷，该第一电刷与所述换向条滑动接触；第二电刷，该第二电刷从所述第一电刷偏移90度并且为所述绕组供应驱动电流；和电刷架，该电刷架容纳所述第一电刷和所述第二电刷。所述电刷架包括：一对相对设置的扁平部；和连接在所述一对扁平部之间的一对连接部，并且所述第一电刷和所述第二电刷设置于所述一对连接部的一侧上。

在本发明的风挡刮水器电机中，在所述一对连接部的另一侧上设置有第一相对电刷和第二相对电刷，所述第一相对电刷与所述第一电刷间隔180度设置，所述第二相对电刷与所述第二电刷间隔180度并与所述第一相对电刷间隔90度设置。

在本发明的风挡刮水器电机中，所述第一电刷和第二电刷设置于所述一对连接部的一侧上，所述第三电刷设置于所述一对连接部的另一侧上，第三相对电刷与所述第三电刷间隔180度设置。

在本发明的风挡刮水器电机中，连接件与电势将要相同的所述换向条电连接。

根据本发明，在四磁极电机中，所述第一电刷和第二电刷在所述电刷架内的所述一对连接部的一侧上相互偏移90度，因此所述电刷架可以形成为椭圆形，尺寸也可以变小，因此，整个风挡刮水器电机可以通过减小尺寸而变小变轻。

根据本发明，所述第三电刷设置于电刷架内的所述一对连接部的一侧或另一侧，因此，所述第三电刷可以设置于椭圆形并且尺寸变小的电刷架内。还有，所述第二电刷是低速驱动电刷，所述第三电刷是高速驱动电刷，因此，旋转速度可以转换为低速驱动和高速驱动的整个风挡刮水器电机可以变小变轻。

附图说明

图1是说明根据本发明的第一种实施方式的风挡刮水器电机的侧视图；

图2是风挡刮水器电机的平面图；

图3A是风挡刮水器电机的剖视图；

图3B是风挡刮水器电机内设置的电枢中的绕组图；

图4是风挡刮水器电机内的变速箱的前视图；

图5是连接于变速箱的磁轭的主要部分的剖视图；

图6是说明磁极、电刷架和设置于变速箱的开口部中的电刷之间的关系的解释图表；

图7是根据本发明的第二种实施方式的风挡刮水器电机中的变速箱的前视图；

图8是根据本发明的第三种实施方式的风挡刮水器电机中的变速箱的前视图；和

图9是根据本发明的第四种实施方式的风挡刮水器电机中的变速箱的前视图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的第一种实施方式。

如图1至5所示，风挡刮水器电机（电机）10包括：底部的基本圆柱形的磁轭（电机磁轭）11，该磁轭11容纳有电枢20；变速箱15，在该变速箱15上固定有磁轭11中的开口部11a周缘中的凸缘部11b，该凸缘部11b通过螺钉19A与用作电刷架容纳部的开口部15a中的凸缘部15b固定连接，并且在该变速箱15中设置有用于减小电枢20的电枢轴21的旋转速度的减速机构（减速机构单元）26；和变速箱盖18，该变速箱盖18通过螺钉19B固定，从而封闭变速箱15内的减速机构容纳部15c的开口部15d。

如图3A和图5所示，N极受磁的磁体12n1和12n2和S极受磁的磁体12s1和12s2通过粘合剂等交替地粘附在磁轭11的内周表面11c上，从而使它们总共为四个磁体，并且在磁轭11的内周表面11c上设置有圆柱形磁体容纳部11d。此外，如图3A所示，电枢轴21通过安装于磁轭11的底部圆柱形部分11e上的轴承13、安装于变速箱15的圆柱形部分15e的轴承16和其它部件可旋转地支撑。如图2和图3A所示，在电枢轴21的末端侧形成有一对扭转方向相反的蜗杆22和22’。

在与电枢轴21中的四磁极磁体12n1、12n2、12s1、12s2相对的位置连接有电枢20。电枢20固定于电枢轴21的底端，电枢20配置有：电枢铁芯20a，该电枢铁芯20a具有均沿旋转方向设置的十八个线圈缠绕部20a1-20a18（通常也称之为“齿”）；和电枢线圈（绕组）20b，该电枢线圈20b具有十八个线圈部20b1-20b18，该十八个线圈部20b1-20b18缠绕电枢铁芯20a的线圈缠绕部20a1-20a18。如图3B所示，当电枢线圈20b的线圈部20b1-20b18中的每一个通过预定次数重叠缠绕而朝向电枢轴21的旋转方向移动时，电枢线圈20b的线圈部20b1-20b18中的每一个重复地以预定间隔从电枢铁芯20a的一个线圈缠绕部缠绕至电枢铁芯20a的另一个线圈缠绕部，因此，线圈绕着每个线圈缠绕部缠绕并且与后面将要描述的每个换向条23a电连接。

此外，如图3A和图4所示，在与电枢轴21内的磁轭11的开口部11a和变速箱15的开口部15a相对的位置固定有换向器23。如图3B所示，换向器23包括换向器主体23c和与电枢铁芯20a的线圈缠绕部20a1-20a18数目相同的换向条23a1-23a18，每个沿旋转方向设置的换向条23a1-23a18与电枢线圈20b电连接。进一步地，换向条23a1-23a18通过用作连接件的均衡连接器27的多个连接线27a1-27a9相互电连接，使得通过每个连接线相互电连接的换向条的电势相等。

如图1至图5所示，输出轴17的上部17a从变速箱15的顶壁的基本中心部分向外伸出。输出齿轮24连接至输出轴17的下部17b。输出齿轮24与一对蜗轮25和25的每个小直径齿轮25a啮合。此外，所述一对蜗轮25和25的每个大直径齿轮25b与设置于电枢轴21内的一对蜗杆22和22’啮合。这些对蜗杆22和22’、输出齿轮24和所述一对蜗轮25和25设置于变速箱15的减速机构容纳部15c内，从而构成减速机构26。需要说明的是，输出轴17的上部17a通过连接机构连接至刮水器臂的刮水器轴（它们的说明被省略），并且当操作风挡刮水器电机10时，刮水器臂在预定角度的区域内摆动，以擦拭挡风玻璃。

如图3A和图4所示，三个电刷35、36和37通过电刷架30连接在与变速箱15的开口部15a内的换向器23相对的位置，从而与换向器23的换向条23a接触。如图4和图5所示，磁轭11的开口部11a为椭圆形并且由一对彼此相对的扁平部11f1和11f2；和在所述一对扁平部11f1和11f2之间连接的一对圆弧部11g1和11g2形成。在磁轭11内，开口连接部11h和底部圆柱形部分11e整体形成，从而在具有椭圆形状的开口部11a和具有圆柱形状的磁体容纳部11d之间连续连接。在另一侧的变速箱15的开口部15a为椭圆形并且由一对水平长凸缘侧扁平部15f1和15f2；和一对圆弧部15g1和15g2形成。通过在磁轭11的开口部11a和磁体容纳部11d之间设置开口连接部11h，磁轭11的开口部11a和形状比磁体容纳部11d大的变速箱15的开口部15a可以互相连接作为圆柱形的磁体容纳部11d，在磁体容纳部11d上设置有具有小直径的四磁极磁体。通过这种方式，除了可以减小和减轻磁轭之外，还可以减小和减轻风挡刮水器电机。

此外，如图1和图2所示，在从所述一对凸缘侧扁平部15f1和15f2连续形成的一对开口部侧扁平部15i和15i上形成有三角形肋15h，每个三角形肋15h从开口部15a的凸缘部15b平行地延伸至电枢轴21的轴中心。肋15h的形状使得当肋15h远离所述一对开口部侧扁平部15i和15i上的凸缘部15b时，肋15h的高度逐渐变小。通过这种方式，除了提高变速箱15的强度外，还由于处于共振频率难以相互匹配的状态，改善了操作噪音和振动。在本发明中，一共形成六个肋15h，使得三个肋形成于所述一对开口部侧扁平部15i和15i的每一个上。然而，肋15h的数量或长度可以根据风挡刮水器电机的设置改变。此外，通过设置肋15h使得肋15h不要超过凸缘部15b的高度，可以改善布局效果。

在水平长椭圆形变速箱15的开口部15a内设置有椭圆形的电刷架30，该椭圆形的电刷架30配置有：一对扁平部30a1和30a2；和在所述一对扁平部30a1和30a2之间连接的一对圆弧部（连接部）30b1和30b2，并且电刷架30通过螺钉39固定于变速箱15。在椭圆形的电刷架30的中心形成有电枢轴21内的换向器23穿过的圆形通孔31。此外，连接容纳三个电刷35、36和37以使三个电刷35、36和37自由出入的三个电刷箱（电刷容纳部）32、33和34，以将通孔31设置在电刷架30中。

如图4和图6所示，第一电刷箱32和第二电刷箱33中的每一个设置于椭圆形电刷架30的四个角落的一侧的两个角落，即在所述一对圆弧部30b1和30b2的一侧，第三电刷箱34设置于椭圆形电刷架30的四个角落的另一侧的两个角落之间，即在所述一对圆弧部30b1和30b2的另一侧。也就是说，第一电刷箱32设置于相对于第二电刷箱33的右角位置（在旋转方向上绕着电枢轴21转动90度的位置），第三电刷箱34设置于与由第一电刷箱32和第二电刷箱33形成的包括角θ（θ=90°）相反的包括角θ’（θ’=90°）内。

此外，如图4和图6所示，极性为阳（阳极）的低速驱动电刷（第二电刷）35设置于第一电刷箱32内，极性为阴（阴极）的普通电刷（第一电刷）36设置于第二电刷箱33内，极性为阳（阳极）的高速驱动电刷（第三电刷）37设置于第三电刷箱34内，这些电刷设置为可以自由地滑移。电刷35、36和37中的每一个都与未图示的电机控制电路电连接，并且可以转换为低速驱动和高速驱动两段操作速度。

根据上述实施方式的风挡刮水器电机10，在该四磁极电机中，电势将要相同的换向条23a通过均衡连接器27相互电连接，普通电刷36和低速驱动电刷35设置于在电刷架30内的所述一对圆弧部30b1和30b2的一侧相互偏移90度的位置，因此，设置有自由出入的电刷35和36的电刷架30可以形成为椭圆形，从而可以减小尺寸，因此，整个风挡刮水器电机10可以通过减小尺寸而变小变轻。

也就是说，如图4和图6所示，电刷架30形成为椭圆形，普通电刷36和低速驱动电刷35都设置于椭圆形电刷架30的四个角落的一侧的两个角落，因此，用作容纳电刷架30的变速箱15的电刷架容纳部的开口部15a可以形成为水平长椭圆形，并且可以尽可能地减小尺寸，因此，整个风挡刮水器电机10可以进一步通过减小尺寸而变小变轻。

此外，高速驱动电刷37设置于与由普通电刷36和低速驱动电刷35形成的90度的包括角相反的90度的包括角内，即在椭圆形电刷架30中的所述一对圆弧部30b1和30b2的另一侧，因此，高速驱动电刷37可以设置于通过椭圆形形状减小尺寸的电刷架30内，因此，旋转速度可以转换为低速驱动和高速驱动的整个风挡刮水器电机10可以变小变轻。需要说明的是，在本实施方式中，高速驱动电刷37设置于椭圆形电刷架30的所述一对圆弧部30b1和30b2的另一侧。然而，本布局并不仅限于此，高速驱动电刷37也可以设置于椭圆形电刷架30的所述一对圆弧部30b1和30b2的一侧，即由普通电刷36和低速驱动电刷35形成的90度的包括角内。

另外，即使变小变轻的并且使用普通电刷36、低速驱动电刷35和高速驱动电刷37的风挡刮水器电机10中实现了多极，旋转速度也可以确定地转换为低速驱动和高速驱动。

图7是根据本发明的第二种实施方式的风挡刮水器电机中的变速箱的前视图。需要说明的是，将使用相同的标记描述与上述第一实施方式的部件相同的部件。

在第二种实施方式中，设置有电枢20，在该电枢20中电势相同（相对）的多个换向条23a通过均衡连接器27相互电连接，电刷架30形成为椭圆形，第一电刷36和第二电刷35都设置于椭圆形电刷架30的四个角落的一侧的两个角落，使得用作容纳电刷架30的变速箱15的电刷架容纳部的开口部15a形成为水平长椭圆形，并且可以尽可能地减小尺寸，因此，整个风挡刮水器电机10可以进一步通过减小尺寸而变小变轻。需要说明的是，在第二种实施方式中没有电刷用作高速驱动电刷。然而，通过提供用于控制风挡刮水器电机10的驱动速度的控制电路或用于转换电枢20的旋转方向的控制电路，可以提供可以变小变轻的带有控制电路的刮水器装置。

图8是根据本发明的第三种实施方式的风挡刮水器电机中的变速箱的前视图。需要说明的是，将使用相同的标记描述与上述第一实施方式的部件相同的部件。

在第三种实施方式中，电刷架30为椭圆形，第一电刷36和第二电刷35都设置于椭圆形电刷架30的四个角落的一侧的两个角落，通过旋转180度而与第一电刷36相对的第四电刷（第一相对电刷）36’设置于第四电刷箱33’中，通过旋转180度而与第二电刷35相对的第五电刷（第二相对电刷）35’设置于第五电刷箱32’中，第四电刷和第五电刷设置于电刷架30的另一侧的两个角落，使得用作容纳电刷架30的变速箱15中的电刷架容纳部的开口部15a形成为水平长椭圆形，并且可以尽可能地减小尺寸，因此，整个风挡刮水器电机10可以进一步通过减小尺寸而变小变轻。

图9是根据本发明的第四种实施方式的风挡刮水器电机中的变速箱的前视图。需要说明的是，将使用相同的标记描述与上述第一实施方式的部件相同的部件。

在第四种实施方式中，电刷架30为椭圆形，第一电刷36和第二电刷35都设置于椭圆形电刷架30的四个角落的一侧的两个角落，第三电刷37设置于椭圆形电刷架30的四个角落的另一侧的两个角落之间。另外，通过旋转180度而与第一电刷36相对的第四电刷（第一相对电刷）36’设置于第四电刷箱33’中，通过旋转180度而与第二电刷35相对的第五电刷（第二相对电刷）35’设置于第五电刷箱32’中，第四电刷和第五电刷设置于电刷架30的另一侧的两个角落，通过旋转180度而与第三电刷37相对的第六电刷（第三相对电刷）37’设置于第六电刷箱34’中，第六电刷设置于电刷架30的一侧的两个角落之间，使得用作容纳电刷架30的变速箱15的电刷架容纳部的开口部15a形成为水平长椭圆形，并且可以尽可能地减小尺寸，因此，整个风挡刮水器电机10可以进一步通过减小尺寸而变小变轻。

需要说明的是，根据上述实施方式，电刷架设置于用作变速箱的电刷架容纳部的开口部中。然而，电刷架还可以设置于磁轭的开口部中，或者电刷架还可以穿过变速箱的开口部和磁轭的开口部设置。

工业实用性

本发明可以应用于变小变轻的风挡刮水器电机的制造。

Claims (2)

1.一种风挡刮水器电机，该风挡刮水器电机具有减速机构和用于驱动所述减速机构的电机，所述减速机构具有用于驱动车辆中刮水器装置的输出轴、与所述输出轴连接的输出齿轮和变速箱，所述变速箱具有减速机构容纳部，所述输出轴容纳在该减速机构容纳部中，其中所述输出轴具有从所述变速箱的顶壁的基本中心部分向外伸出的上部，所述电机包括：

底部的圆柱形的磁轭，该磁轭具有底部圆柱形部分；

四个磁体，该四个磁体设置在所述磁轭的内表面上，所述四个磁体设置有交替的磁极；

电枢，该电枢容纳在所述磁轭中并且被所述磁体环绕，所述电枢包括：

电枢轴，该电枢轴通过安装于所述磁轭的底部圆柱形部分上的轴承和安装于变速箱的圆柱形部分的轴承可旋转地支撑；

电枢铁芯，该电枢铁芯固定于所述电枢轴，并且该电枢铁芯具有十八个线圈缠绕部；

换向器，该换向器固定于所述电枢轴，并且该换向器具有十八个换向条；和

绕组，该绕组具有十八个线圈部，每个所述线圈部围绕所述电枢铁芯的相应的线圈缠绕部缠绕，所述绕组的每个所述线圈部的两个接线端与彼此相邻的两个相应的换向条电连接；

均衡连接器，该均衡连接器包括9个连接线，每个所述连接线与所述换向器的两个相应的换向条电连接；以及

电刷组件，该电刷组件包括：

设置为与所述换向器的所述换向条滑动接触的第一电刷、第二电刷和第三电刷，所述第二电刷从所述第一电刷偏移90度，所述第三电刷从所述第一电刷和第二电刷中的每一个偏移大于90度的角度，所述第一电刷为普通电刷，所述第二电刷为低速驱动电刷，并且所述第三电刷为高速驱动电刷；和

形成为椭圆形的电刷架，该电刷架具有第一圆弧部和第二圆弧部，以及通过所述第一圆弧部和第二圆弧部彼此连接的第一扁平部和第二扁平部，所述第一电刷和第二电刷设置在所述第一圆弧部上，所述第三电刷设置在所述第二圆弧部上，其中：

所述减速机构的所述变速箱具有形成为椭圆形的第一开口部，所述电机的所述电刷架容纳在该第一开口部中，

所述电机的所述磁轭具有形成为椭圆形的第二开口部，该第二开口部连接到所述减速机构的所述第一开口部，

所述减速机构的所述变速箱的所述第一开口部具有与所述电刷组件的所述电刷架的第一扁平部平行的第三扁平部，并且

所述减速机构的所述变速箱的所述第一开口部的所述第三扁平部形成有多个三角形肋。

2.根据权利要求1所述的风挡刮水器电机，其中：

所述电机的所述磁轭具有圆柱形磁体容纳部，并且

开口连接部设置在所述磁轭的所述第二开口部和所述磁轭的所述磁体容纳部之间。

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