本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于汽車雨刮器的無刷直流電機(jī)裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的汽車雨刮電機(jī)采用普通直流電機(jī)，普通直流電機(jī)存在電刷和換向器，電刷與換向器之間易產(chǎn)生火花和干擾，影響周圍電子設(shè)備正常工作。汽車雨刮器通常有高速和低速兩種工作狀態(tài)，采用普通直流電機(jī)時(shí)需要改變電刷位置來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，當(dāng)電機(jī)溫度發(fā)生變化時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速往往會(huì)受到很大的影響。

無刷直流電機(jī)取消了電刷與換向器，可以大幅度地減小電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的電磁干擾。無刷直流電機(jī)具有很高的穩(wěn)定性，很容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速運(yùn)行，其受溫度的影響很小。但是，一般普通無刷直流電機(jī)在轉(zhuǎn)子上嵌磁鋼，在定子繞組中埋位置傳感器，這樣當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，定子繞組產(chǎn)生的磁場會(huì)影響位置傳感器，輸出的位置信號(hào)存在較大誤差。

一種新型的無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)可解決上述問題，在普通直流電機(jī)換向器和電刷的位置上安裝磁環(huán)，磁環(huán)上磁鋼的分布與轉(zhuǎn)子磁鋼的位置相對(duì)應(yīng)，在磁環(huán)外放置位置傳感器，位置傳感器遠(yuǎn)離電機(jī)運(yùn)行時(shí)繞組產(chǎn)生的磁場，從而減小了電機(jī)內(nèi)部磁場對(duì)位置傳感器的干擾。

本專利旨在設(shè)計(jì)一種新型的可用于汽車雨刮器的無刷直流電機(jī)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種用于汽車雨刮器的電機(jī)裝置，由于無刷直流電機(jī)將普通直流電機(jī)的機(jī)械換向改為電子換向，擁有很小的電磁干擾，以解決上述背景技術(shù)中普通直流電機(jī)存在的問題。

無刷直流電機(jī)相比于普通直流電機(jī)，其體積更小，重量更輕，性能更穩(wěn)定，使用壽命更長，更適合用于汽車工業(yè)。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一款9槽4極無刷直流電機(jī)裝置，采用集中式繞組，集中式繞組便于制造和降低成本，提高了電機(jī)裝置的批量生產(chǎn)效率，同時(shí)集中式繞組在電機(jī)運(yùn)行時(shí)更易于散熱，可以防止電機(jī)由于內(nèi)部過熱而燒毀。

為了減小電機(jī)裝置的制造成本，電機(jī)內(nèi)部的位置傳感器采用價(jià)格較為低廉的霍爾元件。

本實(shí)用新型在電機(jī)軸上外加一個(gè)磁環(huán)，磁環(huán)上面磁鋼的位置與轉(zhuǎn)子磁鋼相對(duì)應(yīng)，將霍爾元件安裝在磁環(huán)外圍，遠(yuǎn)離定子繞組，從而消除定子繞組對(duì)霍爾元件的干擾。

為了減小成本，本實(shí)用新型在磁環(huán)上僅嵌入位置相對(duì)的兩個(gè)磁鋼。

普通的無刷直流電機(jī)通過方形鍵連接電機(jī)軸和轉(zhuǎn)子。但是由于本無刷直流電機(jī)的電機(jī)軸的直徑較小，采用方形鍵會(huì)影響電機(jī)的性能，故電機(jī)的轉(zhuǎn)子、磁環(huán)均通過圓形鍵與電機(jī)軸相連。

本實(shí)用新型采用定子斜槽可以減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧波，從而減小了電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，以及電機(jī)運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)直接連接減速器，達(dá)到調(diào)整轉(zhuǎn)速、放大轉(zhuǎn)矩的效果，所用減速器的傳動(dòng)比為1:56。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的三相直流無刷電機(jī)裝置的剖面示意圖。

圖2為本實(shí)用新型采用的位置傳感器PCB板。

圖3為本實(shí)用新型磁鋼的三維模型。

圖4為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)經(jīng)過有限元分析得出的轉(zhuǎn)速曲線（包含電機(jī)的啟動(dòng)過程）。

圖5為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)經(jīng)過有限元分析得出的轉(zhuǎn)矩曲線（包含電機(jī)的啟動(dòng)過程）。

附圖標(biāo)記：1.減速器、2.電子換向器、3.磁環(huán)、4.定子、5.轉(zhuǎn)子。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的直流無刷電機(jī)裝置包括減速器1，位置傳感器PCB板2，磁環(huán)3，定子4和轉(zhuǎn)子5五個(gè)核心部分。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)裝置采用電子換向代替了普通直流電機(jī)的機(jī)械換向，使得電機(jī)具有更加可靠的性能、更低的故障率、基本無磨損，電機(jī)使用壽命比有刷電機(jī)使用壽命更長。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電機(jī)裝置，采用了很高的槽滿率，降低了電流密度，使得空載電流變小，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變大，減小了由于電機(jī)過熱以至于燒毀電機(jī)裝置的可能性。電機(jī)定子斜一個(gè)槽，可以極大地削弱電流中的諧波成分，改善了電機(jī)裝置的性能，同時(shí)也減小了齒槽轉(zhuǎn)矩。電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼采用了高性能的釹鐵硼永磁材料，使得電機(jī)裝置在有限的體積下能夠擁有更高的性能。

所述位置傳感器采用霍爾元件，霍爾元件不必埋置于電機(jī)定子線圈中，而是固定在電機(jī)裝置的前端蓋上，霍爾元件的位置可根據(jù)磁場特性調(diào)節(jié)，確保電機(jī)換相位置更準(zhǔn)確，所述霍爾和磁環(huán)在空間上與電機(jī)定轉(zhuǎn)子隔離，因此霍爾元件不受電機(jī)內(nèi)部溫升影響，降低了霍爾輸出信號(hào)溫漂的幾率，確?；魻柟ぷ鞯姆€(wěn)定性和可靠性。同時(shí)霍爾元件不受電機(jī)主磁場畸變的干擾，霍爾元件的輸出信號(hào)更加穩(wěn)定。可以延長霍爾元件的使用壽命，使驅(qū)動(dòng)器的實(shí)時(shí)控制更為靈敏，確保驅(qū)動(dòng)器工作穩(wěn)定可靠，提高了裝置的效率，使系統(tǒng)能量利用率提高。

磁環(huán)如圖3所示，磁鋼的充磁方式為徑向充磁，在磁環(huán)上與轉(zhuǎn)子磁鋼相對(duì)應(yīng)位置嵌入兩個(gè)充磁方向相同的磁鋼。為了減小電機(jī)裝置批量生產(chǎn)時(shí)的成本，磁鋼采用價(jià)格較為低廉的鐵氧體永磁材料。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)經(jīng)有限元分析得出的轉(zhuǎn)速曲線和轉(zhuǎn)矩曲線分別如圖4、圖5所示，由圖4可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在2800r/min，經(jīng)過傳動(dòng)比為1:56的減速器轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)速為50r/min。由圖5可知，電機(jī)轉(zhuǎn)矩為0.52Nm，經(jīng)過減速器轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)矩為29.1Nm，相比于改進(jìn)前的普通直流電機(jī)有更穩(wěn)定的性能。

需要說明的是，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種永磁直流無刷電機(jī)裝置，不但組裝方便，生產(chǎn)成本較低，而且該電機(jī)裝置工作時(shí)噪音有所降低，溫升也有所減小，可以確保驅(qū)動(dòng)器工作穩(wěn)定可靠，電機(jī)裝置的使用壽命得到延長，提高了裝置的效率，同時(shí)位置傳感器PCB板和霍爾元件方便更換，維修方便，避免維修不當(dāng)造成二次損壞，減輕售后壓力。