CN201813268U

CN201813268U - 低电磁骚扰直流电机

Info

Publication number: CN201813268U
Application number: CN2010205567059U
Authority: CN
Inventors: 徐正宥; 王上胜; 刘忆
Original assignee: Zhejiang Shenghuabo Electrical Applicance Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Shenghuabo Electrical Applicance Co Ltd
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-10-08

Abstract

本实用新型公开了一种低电磁骚扰直流电机，包括减速箱组件(21)、电机本体组件(22)、线路板组件(23)，所述线路板组件(23)的电刷的工作面具有倒角结构，且该电刷位置与线路板组件的电路底板(12)中心相比而呈偏心排布；所述线路板组件包括高速电容电感组件、低速电容电感组件，在高速电容(2)、低速电容(7)上再分别并联若干电容并进行接地处理，从而达到对电磁进行过滤、减少电磁骚扰的效果。本实用新型减少了直流电机电磁骚扰，明显提高电机产品的质量，特别可作为汽车雨刮电机使用，以在工作时降低对汽车上其它设备产生干扰。

Description

低电磁骚扰直流电机

技术领域

本发明涉及一种直流电机，特别是涉及一种汽车上使用的直流(雨刮)电机。

背景技术

随着汽车电器设备的不断增加，在提升汽车性能的同时，各汽车电器系统间的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，简称EMC)也成了日益突出的问题。按照国标GB/T 4365-1995的规定，电磁兼容性EMC的定义为：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。即设备或系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能，不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁干扰发射，导致或遭受不允许的降级，也不会使同一电磁环境中的其它设备，因受其电磁骚扰发射而导致或遭受不允许的降级。电磁兼容性作为汽车电器可靠性参数日益受到重视。

目前，汽车上感性设备众多，所用电机数量也很多，有雨刮电机等感性负载，这些感性负载在工作时会对其它的设备产生干扰。如汽车雨刮电机等感性负载，在工作切换(换向)或开关时会产生瞬变电压而对电路产生干扰，其大多以高幅值负脉冲及随后的低幅值正向脉冲出现，最高峰值可达-300V，持续时间达300ms左右，这种瞬变脉冲具有浪涌特性，同时具有丰富的谐波，可能干扰电子控制模块正常工作，导致电子器件的逻辑错误或敏感器件的损坏。

电磁干扰的传播有两种基本方式：传导和辐射。由上述分析可知，传导按其耦合机理可分为电阻性耦合、电容性耦合与电感性耦合；辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射，进而对周围设备形成干扰。因此，对于汽车电器抗干扰措施可以采取的方式为：一方面要减少骚扰发生及切断骚扰传播通路，采用选择滤波器，抑制干扰信号的传递；另一方面要提高电器设备的抵抗干扰能力，选择抗干扰能力较强的元器件，同时要对汽车电路中的敏感设备与器件进行相对有效的屏蔽保护。在汽车电器工程实践中要改善电磁兼容性采取的系统方法为：减少骚扰发生、滤波、屏蔽、搭铁和布线。电路和分系统的电磁兼容设计的步骤包括：元器件选择、电路选择、滤波技术应用、电路布局和系统布局规划。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的不足，而提供一种能对电磁进行过滤、减少电磁骚扰的低电磁骚扰直流电机。

本发明目的通过如下技术方案实现：一种低电磁骚扰直流电机，包括减速箱组件、电机本体组件、线路板组件，所述线路板组件的电刷的工作面具有倒角结构，且该电刷位置与线路板组件的电路底板中心相比而呈偏心排布；所述线路板组件包括高速电容电感组件、低速电容电感组件，在高速、低速电容上再分别并联若干电容并进行接地处理，从而达到对电磁进行过滤、减少电磁骚扰的效果。

采用本发明后，采用倒角偏心的电刷结构及其真空浸吸油的工艺，在线路板组件中采用电感电容(L-3C)电磁过滤的1个电感串联和若干(3个不同电容量)电容并联并接地的设计处理，减少直流电机电磁骚扰，明显提高电机产品的质量，特别可作为汽车雨刮电机使用，以在工作时降低对汽车上其它设备产生干扰。

附图说明

下面结合附图与实施方式对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明低电磁骚扰直流电机的结构示意图。

图2为本发明的电刷结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为图2的仰视图。

图5为本发明的电刷及刷握在电路底板上的安装示意图。

图6为本发明的线路板组件及其安装的结构示意图。

图7为本发明的电机接线原理图。

具体实施方式

参照附图可知，本发明低电磁骚扰直流电机，包括减速箱组件21、电机本体组件22(包含机壳)、线路板组件23，所述线路板组件23的电刷(由低速电刷5、高速电刷6、公用电刷15组成)的工作面具有倒角结构，且该电刷(及刷握)位置与线路板组件23的电路底板12中心相比而呈偏心排布；所述线路板组件23包括高速电容2(C1)电感1(L1)组件、低速电容7(C4)电感10(L2)组件，在高速电容2(C1)、低速电容7(C4)上再分别并联若干电容(即C2、C3为一组；C5、C6为另一组)并进行接地处理，从而达到对电磁进行过滤、减少电磁骚扰的效果。也就是说，与高速电容值相比，在高速电容2(C1)上再并联居中值的电容3(C2)、再并联居低值的电容4(C3)；与低速电容值相比，在低速电容7(C4)上再并联居中值的电容8(C5)、再并联居低值的电容9(C6)。电路底板12为印制式电路底板。

如图2至图5所示，本发明的电刷的基本尺寸(宽×高×长)分别为A×B×C，其工作面具有倒角结构(即电刷工作面具有圆弧R，该圆弧R的中心与电刷宽度的中心线偏移距离为E)，其工作面与垂直平面的夹角为γ。放置电刷的刷握铆合固定在电路底板上，刷握孔中心与电路底板中心偏移距离也为E，即电刷及刷握位置与线路板组件23的电路底板12中心相比而呈偏心排布。电刷采用倒角偏心的结构设计及真空浸吸油的工艺(即采用不绝缘低摩擦系数油脂，通过真空浸吸油设备对电刷进行真空浸吸油，达到电刷工作时低磨擦、低磨损、低火花)，达到电刷工作时低磨损、低火花，降低电机的传导和幅射发射的电磁骚扰。

如图6、图7所示，所述线路板组件23由低速电刷5、高速电刷6、公用电刷15、低速电容2、3、4(C1、C2、C3)、低速电感1(L1)、高速电容7、8、9(C4、C5、C6)、高速电感10(L2)、保护器11(S，根据需要可选用)以及电路底板12、刷握16组成，电路底板12通过若干螺钉14装在减速箱组件21的箱体上，低速电刷5、高速电刷6、公用电刷15均与电机本体组件22的换向器13接触安装。该电机接线原理图由电机本体、线路板组件、刮水器开关及汽车电源等组成，电机本体内的M为电枢(其铁芯与绕组固定在蜗杆电枢轴上)，R为回位定位器(分别安装在减速箱组件的箱盖及斜齿轮上)，S为保护器，L1为低速电感、L2为高速电感，C1、C2、C3均为低速电容，C4、C5、C6均为高速电容，有关保护器、电感、电容均安装在电路底板12上，所述低速电感1(L1)与低速线路串联、高速电感10(L2)与高速线路串联，一组电容2、3、4(C1、C2、C3)经并联后再与低速线路电联接，另一组电容7、8、9(C4、C5、C6)经并联后再与高速线路电联接，并对上述电容均进行接地处理。图7中所示高速、低速、回位、电源(+)与接地(-)等为电机输出插头的接线，刮水器开关控制电机高速、低速、回位等工作。将所述低速电感1(L1)、电容2(C1)、电容3(C2)、电容4(C3)及低速电刷5按照图6所示位置安装在电路底板12的低速部件区域，然后将所述高速电感10(L2)、电容7(C4)、电容8(C5)、电容9(C6)及高速电刷6按照图6所示位置安装在电路底板12的高速部件区域。当电机工作时，换向器13按图6所示方向旋转，有关电刷在弹簧压力作用下，紧贴换向器表面，达到电枢电流换向目的，即：当低速电刷5与公用电刷15接通电源时，电机低速运转；当高速电刷6与公用电刷15接通电源时，电机高速运转。

作为感性负载的汽车雨刮电机，当电机工作时，换向器和电枢绕组一起旋转，电刷在弹簧压力作用下，紧贴换向器表面，达到电枢电流换向目的，但在工作切换时会产生瞬变电压，这种瞬变脉冲具有浪涌特性，同时具有丰富的谐波，可能干扰其它设备正常工作，由于电刷采用倒角偏心安装设计，使电刷在刷握中产生侧压力的分力，该侧压力对电刷产生摩擦力阻尼，阻止电刷在换向器上跳动，减少火花，改善瞬变脉冲。另在设计制造时，保证换向器表面对电枢轴旋转中心的跳动不大于0.008，及换向器表面粗糙度R_a值不大于0.4μm，更有助于减少火花，改善瞬变脉冲。

本发明在汽车雨刮电机特定的条件下，根据允许的结构和空间条件下进行滤波技术应用、元器件选择、电路选择、电路布局和系统布局规划，确定在电路中采用L-3C(即电机高、低速每个电路上选用1个电感L对应3个不同电容量的电容的联接)过滤的电感串联和电容并联并接地的设计处理，减少电磁骚扰，达到最佳效果。

以下采用公式计算方法初选电感电容值，滤波器构成元器件电感L、电容C值的确定，要满足电路对噪声频率插入损耗要求，可按下式近似计算：L＝Z/(2π×fc)，C＝1/(2π×fc×Z)

其中：Z为噪声扼流圈阻抗、滤波器输入或输出阻抗，fc为无线电频率；电感L、电容C值计算只能是近似的。

上述公式中，波长按国家标准GB 18655-2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》规定：长波LW为0.15-0.30MHz；中波MW为0.53-2.0MHz；短波SW为5.9-6.2MHz；甚高波VHW为(30-54)，(70-87)，(87-108)MHz；超高波UHW为(144-172)，(420-512)，(800-1000)MHz。取其各段中间值，确定各波段的fc计算值：长波LW为0.225MHz；中波MW为1.27MHz；短波SW为6.05MHz；甚高波VHW为72.7MHz；超高波UHW为508MHz。

最后由传导和辐射的骚扰特性测试优化确定。电磁干扰的传播有两种基本方式：传导和辐射。采用上述公式计算方法初选电感电容值，作为参考值，采用多个不同容量的电感L及3个不同电容量的电容，根据测量仪器测量《关于电源输入端宽带传导骚扰限值》和《零部件宽带辐射骚扰限值》，进行多次测量和比较，确定最佳电感L及3个不同电容量的(即相比而言分别为居高值、居中值和居低值)电容值。

采用该项发明技术，电机低电磁骚扰达到国标GB 18655-2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》中“关于电源输入端宽带传导骚扰限极四级的要求及关于零部件辐射限极三级的要求”。本发明可应用于汽车上配套的各种永磁式直流电机中，特别是各种型号的雨刮电机。

Claims

1.一种低电磁骚扰直流电机，包括减速箱组件(21)、电机本体组件(22)、线路板组件(23)，其特征在于：所述线路板组件(23)的电刷的工作面具有倒角结构，且该电刷位置与线路板组件(23)的电路底板(12)中心相比而呈偏心排布；所述线路板组件(23)包括高速电容电感组件、低速电容电感组件，在高速电容(2)、低速电容(7)上再分别并联若干电容并进行接地处理，从而达到对电磁进行过滤、减少电磁骚扰的效果。

2.根据权利要求1所述的低电磁骚扰直流电机，其特征在于：在高速电容(2)上再并联居中值的电容(3)、再并联居低值的电容(4)；在低速电容(7)上再并联居中值的电容(8)、再并联居低值的电容(9)。

3.根据权利要求1所述的低电磁骚扰直流电机，其特征在于：所述电刷工作面具有圆弧(R)，该圆弧(R)的中心与电刷宽度的中心线偏移距离为E，放置电刷的刷握固定在电路底板上，刷握孔中心与电路底板中心偏移距离也为E。

4.根据权利要求2所述的低电磁骚扰直流电机，其特征在于：所述线路板组件(23)的电刷由低速电刷(5)、高速电刷(6)、公用电刷(15)组成，所述线路板组件(23)由低速电刷(5)、高速电刷(6)、公用电刷(15)、低速电容(2、3、4)、低速电感(1)、高速电容(7、8、9)、高速电感(10)以及电路底板(12)、刷握(16)组成，电路底板(12)通过若干螺钉(14)装在减速箱组件(21)的箱体上，低速电刷(5)、高速电刷(6)、公用电刷(15)均与电机本体组件(22)的换向器(13)接触安装。

5.根据权利要求2或4所述的低电磁骚扰直流电机，其特征在于：所述低速电感(L1)与低速线路串联、高速电感(L2)与高速线路串联，一组电容(C1、C2、C3)经并联后再与低速线路电联接，另一组电容(C4、C5、C6)经并联后再与高速线路电联接，并对上述电容均进行接地处理。

6.根据权利要求5所述的低电磁骚扰直流电机，其特征在于：所述低速电感(1)、电容(2)、电容(3)、电容(4)及低速电刷(5)安装在电路底板(12)的低速部件区域，所述高速电感(10)、电容(7)、电容(8)、电容(9)及高速电刷(6)安装在电路底板(12)的高速部件区域。