CN102957288B - 驱动装置及其有刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及驱动装置及有刷电机。该有刷电机包括定子和安装到定子的转子；所述转子包括转轴(31)、固定到转轴的换向器(32)和转子铁芯(33)；所述定子包括碳刷(47)及其弹性件(49)；所述碳刷(47)与换向器(32)的轴向形成第一夹角(a)，所述第一夹角(a)为75度至87度；所述弹性件(49)对所述碳刷(47)施加的弹力(F)的方向与换向器的轴向形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角。优选地，所述弹性件(49)对所述碳刷(47)施加的弹力(F)的方向与换向器的轴向基本垂直。本发明的电机具有噪音小的优点。

Description

驱动装置及其有刷电机
技术领域
本发明涉及驱动装置，尤其涉及可双向驱动的驱动装置以及驱动装置的有刷电机。
背景技术
典型的车窗驱动装置包括齿轮箱和电机，齿轮箱具有蜗轮用于和电机轴上安装的蜗杆相啮合以接收电机的输出。电机通常为永磁直流有刷电机，包括定子和转子。转子包括转轴、固定到转轴的转子铁芯、换向器和蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合。定子包括电机外壳、固定到外壳内侧的永磁体、位于外壳一端的碳刷装置等。碳刷装置包括碳刷盒、收容于碳刷盒的碳刷、对碳刷施加弹力使碳刷与换向器的换向片摩擦接触的弹簧等。该驱动装置的一个缺点是转子转动时，碳刷的震动较大，产生较大的噪音。
此外，该驱动装置需要双向驱动，导致转子的转轴向两个方向窜动，容易损坏电机的蜗轮。
发明内容
为降低电机的噪音，本发明提供的有刷电机包括定子和安装到定子的转子；所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器和转子铁芯；所述定子包括碳刷及其弹性件；所述碳刷的长度方向与换向器的轴向形成第一夹角，所述第一夹角为75度至87度；所述弹性件对所述碳刷施加的弹力的方向与换向器的轴向形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角。
作为一种优选方案，所述弹性件对所述碳刷施加的弹力的方向与换向器的轴向基本垂直。
作为一种优选方案，所述碳刷收容于碳刷盒的收容腔内，所述收容腔具有底面用于支承所述碳刷，所述底面相对于换向器的轴向倾斜。
作为一种优选方案，所述碳刷收容于碳刷盒的收容腔内，所述碳刷盒具有朝向收容腔延伸的一弹性臂，所述弹性臂沿换向器的周向对碳刷的近换向器端施加弹力。
作为一种优选方案，所述碳刷与碳刷盒的内壁之间具有一沿换向器的周向上的间隙，所述间隙值与碳刷沿换向器周向上的宽度的比值在4％到10％之间。
作为一种优选方案，所述碳刷盒及其弹性臂一体注塑形成。
作为一种优选方案，所述碳刷的近换向器端的端面相对于换向器的轴向倾斜。
作为一种优选方案，所述碳刷的远换向器端具有受力面用于接受所述弹性件的弹力，所述受力面基本平行于换向器的轴向。
本发明的另一个方面提供一种驱动装置，包括齿轮箱以及安装到齿轮箱的电机；所述齿轮箱包括齿轮箱外壳以及安装到外壳的蜗轮；所述电机包括转轴以及固定到转轴的蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合；所述转轴的两端分别抵顶到第一减振器和第二减振器。
作为一种优选方案，所述电机为有刷电机，电机的定子包括电机外壳、安装到电机外壳内的永磁体、安装到电机外壳一端的碳刷装置；电机的转子包括转轴、固定到转轴的换向器和转子铁芯。
作为一种优选方案，所述碳刷与换向器的轴向形成第一夹角，所述第一夹角为75度至87度；所述弹性件对所述碳刷施加的弹力的方向与换向器的轴向形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角。
作为一种优选方案，所述碳刷与碳刷盒的内壁之间具有一沿换向器的周向上的间隙，所述间隙值与碳刷沿换向器周向上的宽度的比值在4％到10％之间。
作为一种优选方案，所述碳刷盒及其弹性臂一体注塑形成。
本发明提供的电机能够减轻碳刷的振动，降低电机的噪音。本发明提供的驱动装置中，电机转轴的两端抵顶到对应的减振器，用以减小电机换向时引起的轴向冲击，保护蜗轮的齿不被蜗杆撞坏。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
附图中：
图1显示了本发明一个实例提供的驱动装置；
图2显示了图1所示驱动装置的一个剖面；
图3和图4分别显示了图2所示的第一减振器和第二减振器；
图5显示了图1所示驱动装置的电机；
图6显示了图5所示电机的换向器及碳刷装置；
图7显示了图5所示电机的换向器及碳刷；
图8显示了弹性件对碳刷的弹力及其分力；
图9显示了图5所示电机的碳刷盒。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
本发明一实例提供一种车窗驱动装置，可用于向上或向下驱动车窗。本说明书及其权利要求书中，把能够朝两个方向驱动的装置称为双向驱动装置。
参考图1和图2，驱动装置包括齿轮箱20以及安装到齿轮箱的电机30。齿轮箱20包括齿轮箱外壳22、安装到外壳22的蜗轮24、固定到蜗轮24的输出装置等。电机30为永磁直流(PMDC)有刷电机，包括定子和转子。定子包括电机外壳41、安装到电机外壳内的永磁体42、安装到电机外壳41一端的碳刷装置等。转子可转动地安装到定子，包括转轴31、固定到转轴的换向器32、转子铁芯33、蜗杆35等。蜗杆35与蜗轮24啮合，从而带动齿轮箱的输出装置对外输出。
参考图3和图4，转轴31的两端分别抵顶到第一减震器36和第二减振器38。第一减震器36安装到齿轮箱外壳22内，包括保持架36a、橡胶垫36b和止推垫36c。其中，保持架36a用于放置和安装36b和36c。转轴31的靠第一减振器的一端由球身轴承37支撑，该轴承37安装到齿轮箱外壳。第二减振器38安装到定子外壳41内，包括止推垫38a和橡胶垫38b，其中，止推垫38a用于承受轴向推力。转轴31的靠第二减振器的一端由直身轴承39支撑，该轴承39安装到定子外壳41。采用该设计，转轴31以不同的转动方向驱动蜗轮时，其轴向窜动分别被第一减振器36、第二减振器37缓冲，以缓冲在电机换向旋转时的冲击力对蜗轮的损坏。
请参考图5至图7，定子外壳41的开口处安装有密封圈43，用于密封防止电机进水。碳刷装置包括碳刷盒44、收容于碳刷盒44的收容腔内的碳刷47、用于促使碳刷沿着收容腔滑向换向器32的弹性件49等。本实例中，弹性件49为扭簧。碳刷盒44的收容腔具有底面45用于支承碳刷47，底面45相对于换向器的轴向倾斜。碳刷47的长度方向x2与换向器32的轴向x1形成第一夹角a，第一夹角a为75度至87度，优选80度至83度，本实例中为81.5度至82.5度。弹性件49对碳刷47施加的弹力F的方向与换向器的轴向x1形成第二夹角，第二夹角大于第一夹角a。优选地，弹性件49对碳刷47施加的弹力F的方向与换向器的轴向x1基本垂直。碳刷47的近换向器端的端面47a相对于换向器的轴向倾斜。随着碳刷47的磨损，碳刷47与换向器32的接触面积逐渐增大。该设计下，在电机启动时，启动转矩小，而且换向器与碳刷逐渐磨合，换向平稳，减少振动和噪音。碳刷47的远换向器端具有受力面47b用于接受弹性件的弹力，受力面47b基本平行于换向器的轴向。
参考图8，弹力F可分解为分力F1和F2，分力F1沿碳刷47的轴向x2(也是碳刷的移动方向)，分力F2垂直于碳刷47的轴向x2。以防止电机转动时，换向器表面上的车削螺纹痕迹带动碳刷上下振动而引起噪音。
参考图9，碳刷盒44还具有朝向收容腔内部延伸的弹性臂46，弹性臂46沿换向器32的周向对碳刷47的近换向器端施加弹力。该设计可使碳刷的另一侧面贴紧碳刷盒的另一个内侧面，从而防止换向器转动时带动碳刷左右摆动而产生振动和噪音。本实例中，碳刷盒44及其弹性臂46由塑料注塑成一个整体。
另外，沿换向器的周向上，碳刷与碳刷盒的内壁之间的间隙在电机中是个非常重要的因素。为了使碳刷可滑动地收容于碳刷盒内，碳刷与碳刷盒的内壁之间必然存在一定的间隙。一方面，由于间隙的存在，电机在换向时，碳刷必然会晃动，从而在电机运行过程中产生噪音，且间隙值越大，电机所产生的噪音就越大，因此从噪音方面考量，间隙值越小越好。然而，在另一方面，由于碳刷在通电时会发热膨胀，如果间隙过小，则可能导致碳刷卡在碳刷盒内，而使得碳刷不能移动至与换向器正常接触。因此，现有的电机，尤其是双向(可正反转)电机，间隙值的设计显得尤其重要。
本发明中，由于弹性臂46始终抵顶碳刷47，使碳刷47紧贴碳刷盒44的一个内侧面，因而，即使碳刷47与碳刷盒(44)的另一个内侧面之间的间隙值较大，也不会使碳刷晃动而导致噪音的产生。也就是说，本发明的电机中，碳刷47与碳刷盒44的内壁之间的间隙值可以设计得较大，从而完全保证碳刷47在热膨胀时也不会被卡在碳刷盒44内，同时也不会导致噪音的产生。优选地，所述间隙值与碳刷沿换向器周向上的宽度的比值范围在4％至10％之间。在本实施例中，所述碳刷沿换向器周向上的宽度为3.5mm，间隙值在0.14mm-0.35mm之间。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种有刷电机，包括定子和安装到定子的转子；所述转子包括转轴(31)、固定到转轴的换向器(32)和转子铁芯(33)；所述定子包括碳刷(47)及其弹性件(49)；其特征在于：
所述碳刷(47)的长度方向(x2)与换向器(32)的轴向(x1)形成第一夹角(a)，所述第一夹角(a)为75度至87度；
所述弹性件(49)对所述碳刷(47)施加的弹力(F)的方向与换向器的轴向(x1)形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角。
2.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述弹性件(49)对所述碳刷(47)施加的弹力(F)的方向与换向器的轴向基本垂直。
3.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述碳刷(47)收容于碳刷盒(44)的收容腔内，所述收容腔具有底面(45)用于支承所述碳刷(47)，所述底面(45)相对于换向器的轴向倾斜。
4.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述碳刷(47)收容于碳刷盒(44)的收容腔内，所述碳刷盒(44)具有朝向收容腔延伸的一弹性臂(46)，所述弹性臂(46)沿换向器(32)的周向对碳刷(47)施加弹力。
5.根据权利要求4所述的有刷电机，其特征在于，所述碳刷(47)与碳刷盒(44)的内壁之间具有一沿换向器(32)的周向上的间隙，所述间隙值与碳刷(47)沿换向器(32)周向上的宽度的比值在4％到10％之间。
6.根据权利要求4所述的有刷电机，其特征在于，所述碳刷盒(44)及其弹性臂(46)一体注塑形成。
7.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述碳刷(47)的近换向器端的端面(47a)相对于换向器的轴向倾斜。
8.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述碳刷(47)的远换向器端具有受力面(47b)用于接受所述弹性件的弹力，所述受力面(47b)基本平行于换向器的轴向。
9.一种驱动装置，包括齿轮箱(20)以及安装到齿轮箱的电机(30)；所述齿轮箱(20)包括齿轮箱外壳(22)以及安装到外壳的蜗轮(24)；所述电机(30)包括转轴(31)以及固定到转轴的蜗杆(35)，所述蜗杆(35)与蜗轮(24)啮合；其特征在于，所述转轴(31)的两端分别抵顶到第一减震器(36)和第二减振器(38)，所述电机为有刷电机，所述电机的碳刷(47)与换向器(32)的轴向形成第一夹角(a)，所述第一夹角(a)为75度至87度；所述电机的弹性件(49)对所述碳刷(47)施加的弹力(F)的方向与换向器的轴向形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角。
10.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，电机的定子包括电机外壳(41)、安装到电机外壳内的永磁体(42)、安装到电机外壳(41)一端的碳刷装置；电机的转子包括转轴(31)、固定到转轴的换向器(32)和转子铁芯(33)。
11.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，所述碳刷(47)收容于碳刷盒(44)的收容腔内，所述碳刷盒(44)具有朝向收容腔延伸的一弹性臂(46)，所述弹性臂(46)沿换向器(32)的周向对碳刷(47)施加弹力。
12.根据权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述碳刷(47)与碳刷盒(44)的内壁之间具有一沿换向器(32)的周向上的间隙，所述间隙值与碳刷(47)沿换向器(32)周向上的宽度的比值在4％到10％之间。
13.根据权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述碳刷盒(44)及其弹性臂(46)一体注塑形成。
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