CN219740152U - 一种新型玻璃升降器纹波电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型玻璃升降器纹波电机，包括刷架和齿轮盒，所述刷架装入所述齿轮盒内，所述刷架包括两个碳刷，两个碳刷分别置于换向器的两侧，并与所述换向器保持接触，所述碳刷被设置为包括与所述换向器接触的第一表面，与所述第一表面相邻的第二表面，所述第二表面通过一金属导线连接在刷架外侧臂的连接件上，所述第一表面向内开设有竖向的槽口。本实用新型通过调整碳刷结构、增加碳刷换向器绝缘阻抗的方式，解决在极端条件下纹波电机打火严重从而导致的纹波信号不合格的问题，首先，有效降低了杂波的干扰，将能量占比从69％提高到了85％。

Description

一种新型玻璃升降器纹波电机

技术领域

本实用新型涉及一种新型玻璃升降器纹波电机，属于汽车技术领域。

背景技术

汽车纹波电机是一种新型的玻璃升降器电机，纹波电机通过与纹波控制器配合，实现对汽车侧门玻璃的控制，实现打开，关闭，防夹反转等功能。随着纹波技术的开发，纹波电机方案越来越多的被主机厂所认可。

目前纹波电机主要存在大负载条件下，纹波信号不稳定。该问题直接会导致电机在大负载条件下纹波信号出现波动，从而导致防夹功能失效，进而造成产生功能安全隐患。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种新型玻璃升降器纹波电机，解决了大负载条件下，纹波信号不稳定的问题。

技术方案：本实用新型所述的新型玻璃升降器纹波电机，包括刷架和齿轮盒，所述刷架装入所述齿轮盒内，所述刷架包括两个碳刷，两个碳刷分别置于所述换向器的两侧，并与所述换向器保持接触，所述碳刷被设置为包括与所述换向器接触的第一表面，与所述第一表面相邻的第二表面，所述第二表面通过一金属导线连接在刷架外侧臂的连接件上，所述第一表面向内开设有竖向的槽口，该槽口的设置增加了回路的阻抗，降低了碳刷两端的电势差，从而降低了电弧电流。

进一步的，包括：

所述第一表面上设置有与所述换向器周向方向一致的多条并列的螺纹结构，螺纹结构的粗细影响了碳刷表面与换向器的接触面积的大小，对应的螺纹越细，接触的表面积越大，电流在换向过程中的放电现象越不明显。

进一步的，包括：

所述槽口设置在所述第一表面的中间位置，所述槽口的左边缘到第一表面左侧的距离与所述槽口的右边缘到第一表面右侧的距离相等，槽口设置为中间位置的圆弧形，可使得两侧的电势相同，避免两侧放电不一致。

进一步的，包括：

所述第一表面设置为弧形面。

弧形面包括上边沿和与上边沿相对的下边沿，所述上边沿与下边沿长度相同，即所述弧形面的横截面为矩形，而非梯形。

进一步的，包括：

所述第一表面上涂覆有绝缘油脂。

涂覆绝缘油脂增加碳刷与换向器之间的阻抗，正常情况下碳刷与换向器之间为空气，当有静电流过时，会产生静电击穿，在碳刷表面浸油处理，这样相当于在碳刷与换向器之间增加了阻抗，该油脂有较强的抗电离性能。可以有效防止碳刷与换向器之间的电弧产生。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过调整碳刷结构、增加碳刷换向器绝缘阻抗的方式，解决在极端条件下纹波电机打火严重从而导致的纹波信号不合格的问题，首先，有效降低了杂波的干扰，将能量占比从69％提高到了85％；其次，极大的提高纹波电机一次合格率，由数据表明纹波电机改善后可以将纹波电机的良品率从75％提高到99％；最后，有效的提高了生产效率，由于产品合格率的大幅提升，每小时产出的合格电机数量比原来多出10％。

附图说明

图1为纹波电机的结构示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3纹波电机刷架的结构示意图；

图4纹波电流产生原理图，其中图4a为电机结构示意图，图4b为电流方向示意图，图4c为纹波电流示意图；

图5不同碳刷结构以及对应的纹波电流示意图；

图6本实用新型实施例所述的碳刷结构示意图；

图7本实用新型实施例所述碳刷两端电势差示意图；

图8不同电流下的电流波形图，图8a为现有技术中2A下的电流波形图，图8b为现有技术中8A下的电流波形图，图8c为涂油之前8A下的电流波形图，图8d为涂油之后8A下的电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1和2所示，纹波电机主要由几大部分组成：定子100、转子200、刷架300、齿轮盒400、齿轮500、密封圈600等部件，换向器2套设在转子上，碳刷1安装在刷架上，在实际使用过程中，电流通过碳刷、换向器流经电机转子，在永磁体交链下产生反向电动势，并以此产生感应电流从而影响电机的输出电流特性，形成纹波，如图4a、4b和4c所示。

当前纹波信号不稳定的根本原因在于：换向器与碳刷在大负载条件下，转子换向电流过大，从而导致碳刷与换向器之间电弧击穿产生火花，火花将干扰电机回路的纹波电流，从而导致纹波不合格，进而影响纹波质量。

由于该电机在设计上属于直流有刷电机，电机在运行阶段由于受到负载的影响工作电流将会增加，增加的电流会形成强大的电弧放电现象从而影响纹波电流。如图8a和8b为2A电流与8A电流的纹波波形对比。

为了降低大电流条件下的波形影响，考虑采用以下方案进行改进：

(1)考虑改进碳刷的结构：刷架装入齿轮盒内，刷架包括两个碳刷1；两个碳刷1分别置于换向器2的两侧，并与换向器2保持接触，碳刷1被设置为包括与换向器2接触的第一表面11，与第一表面11相邻的第二表面12，第二表面12通过一金属导线连接在刷架外侧臂的连接件上，所述第一表面11向内开设有竖向的槽口111，该槽口111的设置增加了回路的阻抗，降低了碳刷1两端的电势差，从而降低了电弧电流。

槽口111设置在所述第一表面11的中间位置，即槽口111的左边缘C到第一表面11左侧A的距离与槽口111的右边缘D到第一表面右侧B的距离相等，槽口111设置为中间位置的圆弧形，可使得两侧的电势相同，避免两侧放电不一致，电机碳刷上开槽，见图5原来电势差由点A到点B，电势差变成点A到点C，点D到点B，大大降低的A，B两点间的电势差，降低了电弧电流。

(2)增加碳刷与换向器表面的接触面积，将碳刷的第一表面11设置为弧形面，弧形面包括上边沿112和与上边沿112相对的下边沿113，上边沿112与下边沿113长度相同，弧形面的横截面为矩形，而非梯形，即原碳刷为上小下大的锥形设计，上边沿的弧长要小于下表面的弧长，本实施例将碳刷调整为上下截面大小一致，修改成圆柱形如图6所示，这样与换向器更加的贴合了。

增加碳刷的接触面积，这样可以相应的减少单位面积上的电流，可以有效的降低单位面积上的电流密度。实验过程中采取了多种不同的方案来验证降低火花的方式，包括：

(21)将碳刷表面打磨成光滑的平面，使用2000目砂轮打磨碳刷表面，尽可能增加接触面积，测试结果见图5a。电流波形在换向过程中仍然存在波动。

(22)将碳刷表面切割成菱形即保证电机在换向过程中不是直接换向而是有一个过渡，测试结果见图5b。电流在换向过程中仍然存在电弧放电现象。

(23)将碳刷表面开槽结果很好。测试结果见图5c。开槽虽然减小了一定的接触面积但是有效的降低了碳刷两端的电势差，相当于降低了电压，从而也间接的降低了电机打火情况。

(24)将碳刷表面增加细槽从而增加接触表面积。测试结果见图5d。电流在换向过程中仍然存在电弧放电现象，纹波波形并未发生本质变化。

虽然波形没有发生本质变化，但第一表面上设置有与所述换向器周向方向一致的多条并列的螺纹结构，螺纹结构的粗细影响了碳刷表面与换向器的接触面积的大小，对应的螺纹越细，接触的表面积越大，电流在换向过程中的放电现象越不明显。

(3)在第一表面上涂覆有绝缘油脂。增加绝缘油脂增加碳刷与换向器之间的阻抗，正常情况下碳刷与换向器之间为空气，当有静电流过时，会产生静电击穿，在碳刷表面浸油处理，这样相当于在碳刷与换向器之间增加了阻抗，该油脂有较强的抗电离性能。可以有效防止碳刷与换向器之间的电弧产生。更改前后电流波形图见图8c和8d，明显可看出涂油以后的波形图在换向时已经不产生过忽然出现的电弧。

目前该改善电机已经应用于量产，量产数据稳定，纹波质量稳定。在不同负载条件下均可以稳定输出纹波信号，极大的提高了产品一次合格率和产品稳定性。

除上述实施实例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型玻璃升降器纹波电机，其特征在于，包括刷架和齿轮盒，所述刷架装入所述齿轮盒内，所述刷架包括两个碳刷，两个碳刷分别置于换向器的两侧，并与所述换向器保持接触，所述碳刷被设置为包括与所述换向器接触的第一表面，与所述第一表面相邻的第二表面，所述第二表面通过金属导线连接在刷架外侧臂的连接件上，所述第一表面向内开设有竖向的槽口。

2.根据权利要求1所述的新型玻璃升降器纹波电机，其特征在于，所述第一表面上设置有与所述换向器周向方向一致的多条并列的螺纹结构。

3.根据权利要求1所述的新型玻璃升降器纹波电机，其特征在于，所述槽口设置在所述第一表面的中间位置，所述槽口的左边缘到第一表面左侧的距离与所述槽口的右边缘到第一表面右侧的距离相等。

4.根据权利要求1所述的新型玻璃升降器纹波电机，其特征在于，所述第一表面设置为弧形面。

5.根据权利要求4所述的新型玻璃升降器纹波电机，其特征在于，所述弧形面包括上边沿和与上边沿相对的下边沿，所述上边沿与下边沿长度相同，所述弧形面的横截面为矩形。

6.根据权利要求1所述的新型玻璃升降器纹波电机，其特征在于，所述第一表面上涂覆有绝缘油脂。