ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С РЕДУКТОРОМ Российский патент 2014 года по МПК H02K9/28 H02K9/22 H02K5/14 H02K7/116 H02K11/00 

Настоящее изобретение относится к электродвигателю с редуктором.

В устройстве стеклоочистителя, устанавливаемом на автомобиле, используется электродвигатель с редуктором в качестве привода для периодических поворотов рычага стеклоочистителя. Этот электродвигатель с редуктором имеет щетки и якорь, и редуктор для уменьшения скорости вращения по отношению к скорости якоря электродвигателя. Редуктор снабжен устройством управления, регулирующим частоту вращения якоря, тем самым регулируя положение и скорость перемещения рычага стеклоочистителя. Кроме того, устройство управления имеет множество полевых транзисторов в качестве коммутирующих элементов. Электрический ток, подаваемый от источника питания к электродвигателю, регулируется при помощи замыкания и размыкания этих полевых транзисторов.

Эти полевые транзисторы генерируют тепло из-за потерь при переключении, происходящем в процессе замыкания и размыкания, и сильно нагреваются в случае частых переключений. Тепло, выделяемое полевыми транзисторами, передается вместе с теплом от электродвигателя на плату управления. По этой причине на крышке редуктора устанавливается теплоотводящий элемент (радиатор) вблизи полевых транзисторов, расположенных на плате управления устройства управления, и тепло, генерируемое этими полевыми транзисторами, рассеивается с помощью этого теплоотводящего элемента в окружающее пространство.

Однако, например, когда электродвигатель работает непрерывно длительное время, полевыми транзисторами и обмотками электродвигателя вырабатывается значительное количество тепла. Это тепло передается на плату управления, и есть риск, что температура платы управления может превысить максимальное установленное значение (в случае длительного режима работы). Для того чтобы решить эту проблему, на плате управления устанавливается схема измерения температуры, и когда схема измерения температуры определяет, что температура платы управления превышает заранее установленное значение, схема контроля температуры отключает подачу электрического тока от источника питания через полевые транзисторы к электродвигателю. Благодаря функции отключения электрического тока предотвращается выход из строя платы управления (см. например, патентную заявку Японии №20007-097352).

Как описано выше, полевые транзисторы и обмотки электродвигателя представляют собой основные источники тепла, передаваемого на плату управления. Однако, для того чтобы уменьшить габариты электродвигателей, применяемых в устройстве стеклоочистителя, в последние годы применялся многополюсный электродвигатель, имеющий четыре или большее число магнитных полюсов, причем щетки электродвигателя также могут быть источником тепла, передаваемого на плату управления. В этом многополюсном электродвигателе расстояние между щеткой на стороне заземления и щеткой на стороне подачи электропитания, расположенной в держателе щетки, в отдельных случаях является очень малым. В результате, когда щетки на стороне заземления и стороне подачи электропитания распложены очень близко друг к другу, температура крышки из синтетической смолы, расположенной вблизи от щеток и монтируемой на корпусе редуктора, повышается из-за тепла, генерируемого щетками. По этой причине увеличивается перепад температуры между крышкой и редуктором, включая плату управления, и температура платы управления повышается не только из-за тепла, выделяемого полевыми транзисторами и обмотками электродвигателя, но и из-за тепла, выделяемого щетками электродвигателя.

Кроме того, поскольку тепло, выделяемое щетками электродвигателя, передается дополнительно на плату управления, температура платы управления еще больше повышается, и температура схемы измерения температуры достигнет заранее установленного значения, в результате чего возникнет проблема запуска электродвигателя с редуктором на длительный период времени.

Соответственно предмет данного изобретения - разработать электродвигатель с редуктором, способный эффективно рассеивать тепло, вырабатываемое щетками электродвигателя, и уменьшить количество тепла, передаваемое на плату управления от щеток.

Для того чтобы решить указанные выше проблемы, электродвигатель с редуктором, соответствующий данному изобретению, включает в себя: ярмо, имеющее нижнюю поверхность, электромагнит, образованный по меньшей мере четырьмя полюсами, в котором различные магнитные полюса поочередно расположены на внутренней периферийной поверхности ярма; якорь, включающий в себя вал якоря, который имеет один конец, вращающийся и опирающийся на нижнюю часть ярма, коллектор, который закреплен на валу якоря, и сердечник, который прикреплен к валу якоря и вокруг которого намотана обмотка, причем якорь вращается относительно внутренней поверхности электромагнита; по меньшей мере две щетки, скользящие по коллектору и касающиеся его; держатели щеток, на которых смонтированы по меньшей мере две щетки; корпус редуктора, выполненный с проемом внизу и образованный монтажным узлом редуктора с червячной передачей, входящий в зацепление с червяком червячной передачи, выполненным на конце вала якоря; и крышку корпуса редуктора, закрывающую проем в корпусе редуктора, в которой первый теплоотводящий элемент смонтирован на корпусе редуктора, и по меньшей мере две вышеупомянутые щетки электродвигателя находятся вблизи первого теплоотводящего элемента.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может передаваться к первому теплоотводящему элементу, сформированному в корпусе редуктора, и рассеиваться.

Плата управления, на которой смонтировано множество полевых транзисторов, прикрепляется к крышке корпуса редуктора, а второй теплоотводящий элемент, с помощью которого рассеивается тепло, генерируемое множеством полевых транзисторов, сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора вблизи от множества полевых транзисторов.

С помощью этой конфигурации тепло, генерируемое полевыми транзисторами, и тепло, передаваемое от первого теплоотводящего элемента, может рассеиваться от второго теплоотводящего элемента.

Теплопроводящий элемент расположен между первым теплоотводящим элементом и щетками электродвигателя.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может рассеиваться от первого теплоотводящего элемента через теплопроводящий элемент.

Теплоотводящий элемент полевых транзисторов расположен между вторым теплоотводящим элементом и полевыми транзисторами.

С помощью этой конфигурации тепло, генерируемое полевыми транзисторами, может рассеиваться от второго теплоотводящего элемента через теплоотводящий элемент транзисторов.

Первый теплоотводящий элемент образован в форме эллипса в корпусе редуктора, с поочередно расположенными двумя плоскими поверхностями и двумя изогнутыми поверхностями, а первый теплоотводящий элемент образован на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может передаваться к первому теплоотводящему элементу, расположенному на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей корпуса зубчатой передачи, и рассеиваться.

Электродвигатель с редуктором, согласно данному изобретению, включает в себя:

ярмо с нижней поверхностью; магнит, имеющий по меньшей мере четыре полюса, причем два различных магнитных полюса поочередно располагаются на внутренней периферийной поверхности ярма; якорь, имеющий вал якоря и расположенный на внутренней стороне четырехполюсного магнита, причем вал якоря имеет один конец, опирающийся на нижнюю часть ярма с возможностью вращения; коллектор, закрепленный на валу якоря и образованный множеством сегментов, и сердечник, который прикреплен к валу якоря и вокруг которого намотана обмотка, причем якорь при вращении располагается напротив внутренней поверхности магнита; якорь, включающий в себя обмотку из провода, намотанную вокруг сердечника якоря, и множество соединительных элементов, с помощью которых пары сегментов, находящиеся друг против друга, электрически соединяются друг с другом; блок держателя щеток, включающий в себя по меньшей мере две щетки, находящиеся в скользящем контакте с коллектором и расположенные таким образом, чтобы они находились на расстоянии примерно на 90º друг от друга по отношению к центру вращения вала якоря и держателям щеток, которыми крепятся щетки; и корпус редуктора, включающий в себя монтажный узел, в который вставляется редукторный механизм, соединенный с проемом в ярме и входящий в зацепление с червяком червячной передачи, сформированным на валу якоря; и крышку корпуса редуктора, на которой смонтирована плата управления для регулирования скорости вращения якоря, причем крышка корпуса редуктора закрывает проем корпуса редуктора; первый теплоотводящий элемент, сформированный в корпусе редуктора, и по меньшей мере две щетки, расположенные рядом с первым теплоотводящим элементом.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками, может передаваться к первому теплоотводящему элементу, сформированному в корпусе редуктора, и рассеиваться.

Множество полевых транзисторов смонтированы на плате управления, а второй теплоотводящий элемент, через который рассеивается тепло, выделяемое множеством полевых транзисторов, сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора рядом с множеством полевых транзисторов.

С помощью этой конфигурации тепло, генерируемое полевыми транзисторами, и тепло, передаваемое от первого теплоотводящего элемента, может рассеиваться от второго теплоотводящего элемента.

Теплопроводящий элемент расположен между первым теплоотводящим элементом и щетками электродвигателя.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может рассеиваться от первого теплоотводящего элемента через теплопроводящий элемент.

Теплоотводящий элемент полевых транзисторов расположен между вторым теплоотводящим элементом и полевыми транзисторами.

С помощью этой конфигурации тепло, генерируемое полевыми транзисторами, может рассеиваться от второго теплоотводящего элемента через теплоотводящий элемент полевых транзисторов.

Первый теплоотводящий элемент образован в форме эллипса в корпусе редуктора и имеет две плоские поверхности и две изогнутые поверхности, расположенные поочередно, причем первый теплоотводящий элемент сформирован на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может передаваться к первому теплоотводящему элементу, расположенному на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей корпуса редуктора, и рассеиваться.

Электродвигатель с редуктором, согласно данному изобретению, включает в себя: ярмо с нижней поверхностью; магнит, состоящий по меньшей мере из четырех полюсов, так что различные магнитные полюса поочередно располагаются на внутренней периферийной поверхности ярма; якорь, имеющий вал якоря, у которого один конец опирается на нижнюю часть ярма с возможностью вращения; коллектор, закрепленный на валу якоря и образованный множеством сегментов; и сердечник, который прикреплен к валу якоря и вокруг которого намотана обмотка из провода, причем якорь при вращении оказывается напротив внутренней поверхности электромагнита; по меньшей мере две щетки, находящиеся в скользящем контакте с коллектором; держатели щеток, на которых смонтированы по меньшей мере две щетки; корпус редуктора, включающий в себя монтажный узел, в который встраивается механизм редуктора, входящий в зацепление с червяком червячной передачи, сформированным на валу якоря; причем корпус редуктора образован нижней поверхностью и проемом; и крышка корпуса зубчатой передачи, закрывающая проем корпуса редуктора; два электропроводящих элемента, сформированных таким образом, что они выдаются вперед по направлению к корпусу зубчатой передачи и электрически соединены со щетками, которые крепятся к крышке корпуса редуктора, соединительная клеммная колодка для щеток, к которой электрически присоединяются два электропроводящих элемента, сформированных в держателях щеток, и первый теплоотводящий элемент, сформированный в корпусе редуктора таким образом, что он отделен от соединительной клеммной колодки щеток.

С помощью этой конфигурации тепло, вырабатываемое щетками электродвигателя, может передаваться к первому теплоотводящему элементу в корпусе редуктора и рассеиваться.

плата управления, на которой смонтированы множество полевых транзисторов, прикреплена к крышке корпуса редуктора, и второй теплоотводящий элемент, от которого рассеивается тепло, генерируемое множеством полевых транзисторов, сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора около множества полевых транзисторов.

С помощью этой конфигурации тепло, генерируемое полевыми транзисторами, и тепло, передаваемое от первого теплоотводящего элемента, может рассеиваться от второго теплоотводящего элемента.

Теплопроводящий элемент расположен между первым теплоотводящим элементом и щетками электродвигателя.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками, может рассеиваться от первого теплоотводящего элемента через теплопроводящий элемент.

Теплоотводящий элемент полевых транзисторов расположен между вторым теплоотводящим элементом и полевыми транзисторами.

С помощью этой конфигурации тепло, генерируемое полевыми транзисторами, может рассеиваться от второго теплоотводящего элемента через теплоотводящий элемент полевых транзисторов.

Первый теплоотводящий элемент имеет форму эллипса и образован в корпусе редуктора; он имеет две плоские поверхности и две изогнутые поверхности, расположенные поочередно, причем первый теплоотводящий элемент сформирован на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей.

С помощью этой конфигурации тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может передаваться к первому теплоотводящему элементу, расположенному на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей корпуса редуктора, и рассеиваться.

Согласно данному изобретению, тепло, выделяемое щетками электродвигателя, может рассеиваться от первого теплоотводящего элемента, расположенного на корпусе редуктора. Следовательно, уменьшается количество тепла, передаваемого на плату управления, и снижается вероятность того, что температура схемы измерения температуры достигнет заранее установленного значения, что позволяет включать электродвигатель стеклоочистителя на длительное время.

На фиг.1 показан электродвигатель с редуктором согласно одному варианту осуществления данного изобретения, причем дан его вид со стороны крышки корпуса редуктора.

На фиг.2А дан вид электродвигателя с редуктором, когда крышка корпуса редуктора снята с корпуса, как показано на фиг.1.

На фиг.2В дан вид в состоянии, когда якорь удален из ярма, на виде в разрезе ярма вдоль оси А-А фиг.2А.

На фиг.3А приведены более подробно вид в разрезе и общий вид электродвигателя с редуктором, показанного на фиг.1.

На фиг.3В приведен общий вид крышки корпуса редуктора.

На фиг.3С приведен детальный вид обмоток якоря.

На фиг.4А дан вид в состоянии, когда электродвигатель удален из блока электродвигателя с редуктором.

На фиг.4В дан вид ярма электродвигателя.

На фиг.5А дан общий вид держателя щеток электродвигателя, выполненный со стороны соединительной клеммной колодки щеток.

На фиг.5В дан общий вид держателя щеток электродвигателя, выполненный со стороны держателя щеток.

На фиг.6 дан вид электродвигателя с редуктором согласно варианту осуществления данного изобретения, выполненный со стороны наружного конца выходного вала.

На фиг.7 дан общий вид в состоянии, когда электродвигатель удален из блока электродвигателя с редуктором, согласно варианту осуществления данного изобретения, и

На фиг.8 дан вид электродвигателя с редуктором в состоянии, когда плата управления смонтирована на нем, как показано на фиг.2А.

Электродвигатель 1 стеклоочистителя, выполненный как электродвигатель с редуктором, согласно данному изобретению, как показано на фиг.1 и 2А, представляет собой сочетание блока электродвигателя 10, предназначенного для обеспечения вращения с помощью электрического тока, и редуктора 25, предназначенного для уменьшения скорости вращения вала блока электродвигателя и передачи уменьшенной скорости вращения на выходной вал 24.

Как показано на фиг.1, 2А и 2В, блок электродвигателя включает в себя ярмо 13, имеющее цилиндрическую форму с нижней частью основания, к внутренней кольцевой поверхности которого прикреплены по меньшей мере четыре магнита 11, к одной торцевой поверхности которого прикреплен корпус редуктора 26, и вал 12 с подшипниками, прикрепленный к другой торцевой поверхности.

Кроме того, как показано на фиг.2А и 3А, блок электродвигателя 10 включает в себя вал якоря 14, имеющий один конец, опирающийся на подшипниковый узел 12 с возможностью вращения и имеющий червяк 14а червячной передачи, сформированный на его конце, коллектор 15, прикрепленный к валу якоря 14, сердечник якоря 16, находящийся рядом с коллектором 15 и прикрепленный к валу якоря 14, и проволочную обмотку 17, намотанную вокруг сердечника якоря 16, в котором якорь 18 вращается относительно внутренней поверхности множества магнитов 11. Кроме того, как показано на фиг.5А и 5В, блок электродвигателя 10 содержит блок держателей щеток 19, включающий в себя ряд щеток 20 и 20, находящихся в скользящем контакте с коллектором 15 при вращении якоря 18, и держатели щеток 21 и 12, удерживающие соответственно щетки 20 и 20.

Редуктор 25 включает в себя червячную передачу 25а, предназначенную для уменьшения скорости вращения блока электродвигателя 10, и корпус редуктора 26, имеющий нижнюю монтажную часть 26f, в которой расположена червячная передача 25f. Кроме того, редуктор 25 включает в себя дополнительно крышку 29 корпуса редуктора, закрывающую проем в монтажной части 26f, и монтажную часть 26d блока держателя щеток, в которой расположен блок держателей щеток 19. Червячная передача 25а включает в себя выходной вал 24, предназначенный для уменьшения скорости вращения якоря 18 блока электродвигателя 10 и передачи уменьшенной скорости вращения, а также монтажный узел держателей щеток 26d, имеющий цилиндрическую форму и интегрально отлитый вместе с корпусом редуктора 26. Корпус редуктора 26 и крышка 29 корпуса редуктора соединены друг с другом при помощи множества винтов 40.

Колесо червячной передачи 25а, входящее в состав редуктора 25, изготовлено из синтетической смолы, такой как полиацеталь, в форме диска и имеет внешнюю периферийную поверхность, образующую зубчатое зацепление с червяком 14а на валу якоря 14. Выходной вал 24 интегрально смонтирован на оси вращения блока червячной передачи 25а. Благодаря этому, когда якорь 18 вращается колесо червячной передачи 25а, входящее в зацепление с червяком 14а, вращается с пониженной скоростью, тем самым снижая скорость вращения якоря 18 и передавая пониженную скорость вращения на выходной вал 24.

Вблизи от выходного вала 24 основного торца червячной передачи 25а смонтирован кольцевой магнит 25с таким образом, что его центр вращения совпадает с центром вращения выходного вала 24. Кроме того, кольцевой магнит 25с поляризован таким образом, так что он имеет N полюсов в одном диапазоне, расположенных на расстоянии 90º друг от друга вдоль окружности и S полюсов в другом диапазоне на расстоянии 270º друг от друга вдоль окружности. Вблизи кольцевого магнита 25с на плате управления 29с имеются два датчика Холла 29d и 29d в виде интегральных схем, предназначенные для определения абсолютного положения, как будет описано ниже. Интегральные датчики Холла 29d и 29d для определения абсолютного положения предназначены для обнаружения включения магнитного полюса, происходящего при вращении кольцевого магнита в результате вращения выходного вала 24. Кроме того, на основе сигнала, генерируемого двумя датчиками Холла, предназначенными для определения абсолютного положения и соответственно включения магнитного полюса, происходящего от кольцевого магнита 25с, происходит определение направления перемещения и текущего положения стеклоочистителя, смонтированного на конце выходного вала 24 электродвигателя с редуктором.

Далее со ссылками на фиг.2А, 3А, 6 и 7 будет описана конструкция системы теплоотвода корпуса редуктора в соответствии с данным изобретением.

Ярмо 13 интегрально изготовлено с помощью механического пресса из пластины в виде цилиндра с нижним основанием, и имеет блок крепления магнитов 13а, в котором множество магнитов 11 крепятся на его внутренней периферийной поверхности, а крепежный блок 13d ярма интегрально соединяется с крепежными элементами 13 магнитов, сформированными в ярме 13. Кроме того, в крепежном блоке 13d ярма две изогнутые части 13b и две части плоских поверхностей 13с расположены поочередно и соединяются друг с другом, так что они образуют форму эллипса, если смотреть в осевом направлении. На торце ярма 13 сформирована крепежная деталь 13е в виде фланца, и корпус редуктора 26, который будет описан более подробно ниже, прикрепляется к крепежной детали 13е, имеющей форму фланца. Соединительная деталь 13d ярма сформирована таким образом, что диаметр дуги постепенно увеличивается, начиная от крепежной детали 13а магнита в сторону торцевой поверхности ярма. На внутренней периферийной поверхности крепежной детали 13а магнита крепятся четыре магнита 11 с помощью клея или аналогичного способа, так что два полюса N и два полюса S, являющиеся различными магнитными полюсами, поочередно оказываются друг напротив друга, т.е. те же самые полюса оказываются друг против друга.

Вал якоря 14 имеет один конец, опирающийся с возможностью вращения на подшипниковый блок 12 ярма 13, и вал якоря 14 оказывается расположенным напротив внутренней поверхности четырех магнитов 11. Вал якоря 14 имеет другой конец, образованный червяком 14а червячной передачи и выполненный в виде спирали с помощью фасонной прокатки. К валу якоря 14 крепится кольцевой магнит 14b цилиндрической формы. На кольцевом магните 14b находятся полюса N и S, расположенные поочередно на расстоянии 30º друг от друга, т.е. всего в результате поляризации сформировано 12 магнитных полюсов. На плате управления 29с, которая будет описана более подробно ниже, установлены два датчика Холла 29b и 29b в виде интегральных схем на местах напротив кольцевого магнита 14b, предназначенные для определения направления вращения. Интегральные датчики Холла 29b и 29b для определения направления вращения обнаруживают переключение магнитных полюсов, происходящее из-за кольцевого магнита 14b в результате вращения якоря 18, и каждый датчик Холла 29b и 29b генерирует сигнал вращения, когда его фаза сдвигается на 90º по отношению к другой фазе. Направление вращения якоря 18 определяется на основе сигналов вращения, у которых фазы сдвинуты на 90º относительно друг друга.

Как показано на фиг.3А и 4А, коллектор 15 включает в себя изоляционную цилиндрическую часть 15 а, имеющую форму цилиндра и изготовленную из изоляционного материала, такого как термоусадочная смола, и множество сегментов 15и, расположенных на заранее заданных расстояниях вдоль окружности внешней периферийной поверхности изоляционной цилиндрической части 15а и изготовленных из электропроводящего материала, такого как медь. Коллектор 15 крепится к валу якоря 14 таким образом, что внутренняя периферийная поверхность изоляционной цилиндрической части 15а оказывается в контакте с внешней периферийной поверхностью вала якоря 14. На одном конце внешней периферийной поверхности каждого сегмента 15b сформирована соединительная деталь 15с обмотки, которая соединяется с обмоткой 17а.

Сердечник якоря 16 сформирован в форме цилиндра путем набивки слоев заранее определенного числа листов сердечника, которые штампуются с помощью пресса, причем сердечник якоря 16 включает в себя деталь крепления вала, к которой крепится вал якоря 14, и 18 зубцов, выдающихся в радиальном направлении из детали крепления вала.

Как показано на фиг.3А и 3С, обмотка 17а, изготовленная из медного провода, намотана вокруг сердечника якоря 16. Один конец обмотки 17а крепится к соединительной детали 15 с обмотки одного из сегментов 15b, и обмотка 17а наматывается внахлест между заранее определенными зубцами несколько раз. Кроме того, после того как обмотка 17а намотана многослойно между заранее определенными зубцами, другой конец обмотки 17а крепится к детали крепления обмотки 15 с другого сегмента 15b. Затем соединительная линия (линия подачи электрического тока) 17b соединяется с одним сегментом 15b, направленным в сторону другого сегмента 15b. Таким образом обмотка 17а наматывается вокруг сердечника якоря 16 путем повторения наматывания обмотки 17а вокруг каждого зубца. Благодаря этому, когда электропитание подается на щетки 20 и 20, электрический ток протекает через обмотку 17А, и якорь 18 вращается, приводя в движение электродвигатель 1 стеклоочистителя.

Когда используется четырехполюсный магнит, обычно требуются четыре щетки. Однако в данном изобретении за счет взаимного соединения обращенных друг к другу сегментов с помощью соединительной линии (линии подачи электрического тока) 17b электрический ток, протекающий через сегмент от одной щетки 20, протекает также через расположенный напротив него сегмент, протекая через соединительную линию 17b. Благодаря этому количество щеток может быть уменьшено с четырех до двух.

Как показано на фиг.5А и 5В, блок держателей щеток 19 включает в себя деталь основания 19с, в котором две изогнутые детали 19а и две плоские поверхности 19b поочередно стыкуются, образуя форму эллипса.

Деталь основания 19с сформирована деталью проема 19с1, сквозь которое проходит вал якоря 14, и деталью крепления проема 19с2, в которую вставляется винт 41, тем самым скрепляя между собой блок держателей щеток 19 и корпус редуктора 26. Причем держатели щеток 21 и 21, изготовленные из металла, такого как латунь, крепятся к детали основания 19с, и две щетки 20 и 20 выдаются наружу из держателей щеток 21 и 21, с тем чтобы их можно было перемещать ближе к коллектору 15 или убирать дальше от коллектора 15. Как показано на фиг.4А и 5В, в данном изобретении, две щетки 20 и 20 располагаются вокруг центра вращения О якоря 18 на расстоянии примерно 90º.

Держатели щеток 21 расположены вблизи от одной из двух плоских поверхностей 19b детали основания 19с. Фиксирующие захваты 21а держателя щетки 21 вставлены в фиксирующую деталь 19с3 держателя щетки, сформированную в детали основания 19с, а фиксирующие захваты 21а складываются на задней поверхности детали основания 19с, так что держатель щетки 21 крепится к детали основания 19с.

Кроме того, блок держателей щеток 19 включает в себя направляющую перегородку 19d держателя щеток и соединительную клеммную колодку 19е щеток, причем соединительная перегородка 19d держателя щетки имеет форму, примерно такую же, как внешняя форма (эллипс) детали основания 19с, и расположена таким образом, что она выступает под прямым углом из детали основания 19с. Кроме того, соединительная клеммная колодка 19е щетки выступает из детали основания 19с в направлении, противоположном направляющей перегородке 19d держателя щетки, и расположена под прямым углом относительно детали основания 19с.

Кроме того, соединительная клеммная колодка 19е держателя щетки находится в положении, направленном в сторону щеток 20, т.е. на другой плоской поверхности 19b, в стороне, противоположной одной из плоских поверхностей 19b, где расположены щетки 20 и 20. Это препятствует передаче тепла, выделяемого щетками 20, к соединительной клеммной колодке 19е щеток и к плате управления 29с, электрически соединенной с соединительной клеммной колодкой 19е щеток.

На детали основания 19с смонтированы дроссельные обмотки 22, 22, служащие для в качестве элементов предотвращения помех, и один конец каждой из дроссельных обмоток 22, 22 и соответственно одна из щеток 20 и 20 электрически соединены через с помощью соответствующего гибкого проводника 20а, 20а. К другому концу каждой дроссельной обмотки 22 электрически подключен розеточный разъем 23 щетки, и розеточный разъем 23 щетки электрически соединен со штырьковым разъемом 29g, расположенном на крышке 29 корпуса редуктора. Розеточный разъем 23 щетки имеет кончик, который встроен в соединительную клеммную колодку 19е щетки и выдается из соединительной клеммной колодки 19е щетки, так что его можно электрически соединять со штырьковым разъемом 29g крышки 29 корпуса редуктора. Когда блок держателей щеток 19 монтируется на монтажной части 26d держателя щетки, направляющая перегородка 19d держателя щетки примыкает к внутренней перегородкой 26d1 монтажной части 26d держателя щетки. Кроме того, блок держателя щеток 19 направляется к нижней части 26d2 монтажной детали 26d держателя щетки. Затем блок держателя щеток 19 и корпус редуктора 26 скрепляются вместе с помощью винта 41, проходящего сквозь фиксирующее отверстие 19с2, образованное в детали основания 19с.

Как показано на фиг.2А, 3А и 4В, корпус редуктора 26 образован путем литья в форму из металла, такого как алюминий. Причем корпус редуктора 26 сформирован с крепежной деталью 26а ярма, и крепежная деталь 26а ярма и фланцеобразная крепежная деталь 13е ярма 13 примыкают друг к другу, причем ярмо 13 монтируется на корпусе редуктора 26 с помощью множества винтов 42.

Крепежная деталь 26а ярма выполнена в форме эллипса с помощью двух изогнутых поверхностей 26b и двух плоских поверхностей 26с, которые поочередно соединены, чтобы соответствовать форме фланцеобразной крепежной детали 13е. В корпусе редуктора 26 монтажная часть 26d держателя щетки интегрально изготовлена с крепежной деталью 26а ярма, и блок держателя щеток 19 вставляется в монтажную часть 26d держателя щетки. На нижней части 26d2 монтажной части 26d держателя щетки сформированы соединительные детали 26е, каждая из которых примыкает к фиксирующему захвату 21а держателя щетки 21, так что они выступают из нижней части 26d2. Тепло, выделяемое щетками 20 и 20, передается от фиксирующих захватов 21а держателей щеток 21 через соединительные детали 26е к корпусу редуктора 26 и рассеиваются от корпуса редуктора 26 в окружающее пространство.

Кроме того, в корпусе редуктора 26 сформирована монтажная часть 26f редуктора, в которой находится червячная передача 25а, таким образом, что монтажная часть 26f располагается рядом с монтажной частью 26d держателя щетки. В корпусе 26 редуктора сформирован поддерживающий блок 26g выходного вала, предназначенный в качестве опоры выходного вала и расположенный в направлении, противоположном отверстию в монтажной части 26f.

Кроме того, в монтажной части 26f имеется проем для крышки 26h соединительной части. После того как описанный выше блок 19 держателя щеток вставлен в монтажную часть 26d держателя щеток, два штырьковых разъема 29g, которые выступают из нижней поверхности крышки 29 корпуса редуктора в сторону монтажной части 26f редуктора и проходят сквозь соединительную деталь 26h крышки для электрического соединения с розеточными разъемами 23 щеток блока 19 держателей щеток, расположенного в монтажной части 26f.

Выходной вал 24, выступающий из опорного узла 26g выходного вала, крепится к фиксирующему узлу (зубчатой шайбе) 27 выходного вала, и на конце выходного вала 24 сформирована крепежная деталь 24а стеклоочистителя, соединяя тем самым механически компоненты, образующие стеклоочиститель (здесь не показаны).

Как показано на фиг.6 и 7, первые теплоотводящие элементы 26i, предназначенные для рассеивания теплоты, вырабатываемой электрическими элементами, т.е. контактным сопротивлением между щетками 20 и 20 и коллектором 15, теплоты трения, образуемой механическими факторами, а именно в результате скольжения щеток 20 и 20 по коллектору 15, и второй теплоотводящий элемент 26j, предназначенный для рассеивания тепла, генерируемого полевыми транзисторами 29е, смонтированными на плате управления, который будет описан ниже, и третий теплоотводящий элемент 26k, сформированы на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора 26, расположенной на задней поверхности монтажной части 26f.

Щетки 20 и 20 расположены вблизи внешней периферийной поверхности одной из двух плоских поверхностей 26 с монтажного узла 26d держателя щеток, и первые теплоотводящие элементы 26i выступают из этой поверхности и расположены друг от друга параллельно с заранее определенными интервалами. Первые теплоотводящие элементы 26i сформированы таким образом, чтобы они располагались параллельно продольному направлению вала якоря 14.

Как показано на фиг.7, в данном изобретении, поскольку две щетки 20 и 20, которые расположены таким образом, чтобы расстояние между ними составляло примерно 90º, находятся вблизи первых теплоотводящих элементов 26i, то тепло, выделяемое щетками 20 и 20, передается к первым теплоотводящим элементам 26i и рассеивается в окружающее пространство. Кроме того, поскольку щетки 20 и 20 расположены вдали от платы управления 29 с относительно первых теплоотводящих элементов 26i, маловероятно, что оно будет передаваться к плате управления 29с.

Кроме того, как показано на фиг.5а, между основанием 19с и соединительной частью 26е держателя щеток корпуса редуктора 26 наносится гелевый теплопроводящий состав 28. Тепло, вырабатываемое щетками 20 и 20, легко передается через этот теплопроводящий состав 28 к первым теплоотводящим элементам 26i.

В проеме корпуса редуктора 26 расположена крышка 29 корпуса редуктора, имеющая форму с днищем и изготовленная из изоляционного материала. Проем в торцевой части корпуса редуктора 26 и крышка 29 корпуса редуктора стыкуются друг с другом, причем крышка 29 корпуса редуктора крепится к корпусу редуктора 26 множеством винтов 40.

Как показано на фиг.3А, 3В и 4А, крышка 29 корпуса редуктора включает в себя соединительный элемент 29а, причем соединительный элемент 29а содержит ряд разъемов 29f. Один конец каждого из этого множества разъемов 29f электрически соединен с соединительной клеммной колодкой (не показана), расположенной в автомобиле, а другой конец каждого из этих разъемов 29f электрически соединяется с платой управления 29с. Кроме того, соединительные разъемы имеют промежуточные части, которые встроены в крышку 29 корпуса редуктора.

Кроме того, из нижней части 29h крышки 29 корпуса редуктора выступают два штырьковых разъема 29g, и они электрически соединяются с розеточными разъемами 23 щеток, расположенными в блоке 19 держателей щеток. Благодаря этой конфигурации электропитание, поступающее от источника питания автомобиля, подается к блоку электродвигателя 10 через ряд разъемов 29f, на плату управления 29 с, к штырьковым разъемам 29g, к розеточным разъемам 23 щеток, к гибким проводникам 20а и к щеткам 20 и 20.

Как показано на фиг.8, плата управления 29с смонтирована на нижней части 29h крышки 29 корпуса редуктора с помощью множества винтов, и находится внутри монтажной части 26f.

На поверхности платы управления 29с, направленной в сторону нижней части 29h крышки корпуса редуктора, установлены интегральные датчики Холла 29b и 29b для определения вращения и датчики Холла 29d и 29d для определения абсолютного положения. Датчики Холла для определения вращения 29b и 29b расположены вблизи кольцевого магнита 14b, расположенного на валу 14 якоря 18 и предназначены для определения состояния вращения якоря 18. Датчики Холла 29d и 29d для определения абсолютного положения расположены вблизи кольцевого магнита 25с, установленного в червячной передаче 25а и предназначены для определения состояния вращения выходного вала 24 электродвигателя 1 стеклоочистителя, смонтированного на червячной передаче 25а.

Кроме того, на основе информации о состоянии вращения якоря 18 блока электродвигателя 10 и состояния вращения выходного вала 24 электродвигателя стеклоочистителя 1 плата управления 29с регулирует скорость вращения якоря 18 блока электродвигателя 10.

Плата управления 29с имеет множество полевых транзисторов 29е для управления электрическим током, протекающим через блок электродвигателя 10 с помощью операций включения и выключения полевых транзисторов 29е и для регулирования вращения якоря 18 блока электродвигателя 10 в направлении вперед и назад. Кроме того, на плате управления 29с расположена схема измерения температуры, не показанная на чертеже, с помощью которой определяется температура платы управления 29с.

Когда к электродвигателю 1 стеклоочистителя прикладывается нагрузка и температура платы управления 29с, замеренная схемой измерения температуры, становится равной или большей заранее установленного значения, на основании сигнала от схемы измерения температуры, указывающей на то, что температура достигла или превысила заранее установленное значение, плата управления 29с вызывает снижение скорости вращения и даже приводит к останову вращения якоря 18, обеспечивая тем самым защиту платы управления 29с электродвигателя стеклоочистителя с помощью схемы измерения температуры.

Кроме того, на поверхности монтажной части 29f редуктора, вблизи полевых транзисторов 29е сформирован узел теплоотвода 26m полевых транзисторов. Узел теплоотвода 26m полевых транзисторов выступает за пределы нижней поверхности монтажной части 26f в сторону проема и сформирован рядом с задней поверхностью платы управления 29с, на которой смонтированы полевые транзисторы 29е. На узле теплоотвода 26m полевых транзисторов находится элемент теплоотвода 30 полевых транзисторов, изготовленный из гелевого состава, имеющего высокую теплопроводность, так что он заполняет зазор между платой управления 29с и узлом теплоотвода 26m полевых транзисторов. Тепло, генерируемое полевыми транзисторами 29е, передается через плату управления 29с и элемент теплоотвода 30 полевых транзисторов к узлу теплоотвода 26m полевых транзисторов и рассеивается с помощью второго теплоотвода 26j и третьего теплоотвода 26k, сформированного на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора 26 в пространство, окружающее корпус редуктора. Благодаря этому повышение температуры платы управления 29 с, вызванное нагревом полевых транзисторов, может быть предотвращено. По этой причине электродвигатель стеклоочистителя 1 может оставаться во включенном состоянии длительное время.

Кроме того, между червячной передачей 25а, расположенной в монтажной части 26f, и платой управления 29с находится крышка 31 платы управления, изготовленная из изоляционного материала и смонтированная на крышке 29. Крышка 31 платы управления расположена между червячной передачей 25а и платой управления 29с и закреплена таким образом, чтобы густая смазка, которая наносится на механизм редуктора 25, не попадала на плату управления 29с.

Когда устройство стеклоочистителя находится в работе длительное время, щетки 20 и 20, блок электродвигателя 10 и полевые транзисторы 29е генерируют тепло, что может препятствовать продолжительной непрерывной работе устройства стеклоочистителя. По этой причине в данном изобретении второй теплоотвод 26j и третий теплоотвод 26k дополнительно сформированы рядом с первыми теплоотводами 26i на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора 26, так что они выдаются во внешнем направлении (на стороне, противоположной крышке 29 корпуса редуктора). Множество полевых транзисторов 29е расположены рядом со вторым теплоотводом 26j и третьим теплоотводом 26k поперек платы управления 29с. Благодаря этому тепло, генерируемое полевыми транзисторами 29е, рассеивается через плату управления 29с от второго теплоотвода 26j и третьего теплоотвода 26k в пространство, окружающее корпус редуктора 26.

Как описано выше, в приведенном здесь варианте осуществления изобретения указан случай, когда данное изобретение применяется в отношении электродвигателя стеклоочистителя, имеющего соединительные линии. Однако предполагается, что данное изобретение не будет ограничено описанным здесь вариантом его осуществления и может применяться в отношении электродвигателя с редуктором в общем случае, а именно в отношении электродвигателя, имеющего щетки, расположенные в корпусе редуктора, имеющего форму эллипса, и конструкции, в которой теплоотвод расположен на внутренней периферийной поверхности корпуса редуктора вблизи от щеток.

Электродвигатель с редуктором применяется в качестве привода стеклоочистителя, установленного на транспортном средстве, таком как автомобиль, и используемого для удаления дождевой воды и других частиц, прилипающих к лобовому стеклу, путем поворота рычага стеклоочистителя.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. В предлагаемом электродвигателе с редуктором в монтажном узле (26d) держателей щеток корпуса редуктора (26) поочередно расположены две плоские поверхности (19b) и две изогнутые поверхности (26b) таким образом, чтобы они образовывали эллипс. При этом одна из двух плоских поверхностей сформирована с первыми теплоотводящими элементами (26i), а две щетки (20) и (20) электродвигателя смонтированы вблизи от первых теплоотводящих элементов (26i) на блоке (19) держателей щеток (20), встроенном в монтажный узел 19 щеток, расположенный в монтажном узле (26d) держателей щеток (20). Причем, согласно данному изобретению, первый теплоотводящий элемент сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора, расположенной на задней поверхности монтажной части, а две вышеупомянутые щетки расположены вдали от платы управления и вблизи от первого теплоотводящего элемента, так что тепло, выделяемое щетками, передается к первому теплоотводящему элементу. Технический результат - обеспечение эффективного рассеивания тепла, вырабатываемого щетками, и тем самым уменьшение количество тепла, передаваемого от щеток на плату управления в электродвигателе с редуктором, что исключает проблему запуска такого электродвигателя на длительный период времени. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Электродвигатель с редуктором, включающий в себя:
ярмо, имеющее нижнюю поверхность;
магнит, образованный, по меньшей мере, четырьмя магнитными полюсами, попеременно расположенными на внутренней периферийной поверхности ярма;
якорь, включающий в себя вал, имеющий один конец, опирающийся на нижнюю часть ярма с возможностью вращения, коллектор, который закреплен на валу якоря, и сердечник, закрепленный на валу якоря, вокруг которого намотана проволочная обмотка, причем якорь установлен с возможностью вращения относительно внутренней стороны магнита;
по меньшей мере, две щетки, контактирующие с поверхностью коллектора;
держатели щеток, на которых установлены по меньшей мере две щетки;
корпус редуктора, имеющий внизу проем и расположенный в монтажном узле редуктора, в котором расположена червячная передача, связанная с валом якоря, и
крышку корпуса редуктора, закрывающую проем в корпусе редуктора, отличающийся тем, что
первый теплоотводящий элемент сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора, расположенной на задней поверхности монтажной части,
две вышеупомянутые щетки расположены вдали от платы управления и вблизи от первого теплоотводящего элемента, так, что тепло, выделяемое щетками, передается к первому теплоотводящему элементу.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что плата управления, на которой смонтированы множество полевых транзисторов, закреплена на крышке корпуса редуктора, а второй теплоотводящий элемент, рассеивающий тепло, генерируемое множеством полевых транзисторов, расположен на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора, вблизи от множества полевых транзисторов.

3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что теплопроводящий элемент расположен между первым теплоотводящим элементом и щетками.

4. Электродвигатель по п.2, отличающийся тем, что теплоотводящий элемент полевых транзисторов расположен между вторым теплоотводящим элементом и полевыми транзисторами.

5. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что первый теплоотводящий элемент имеет форму эллипса в корпусе редуктора, имеющем поочередно расположенные две плоские поверхности и две изогнутые поверхности, а первый теплоотводящий элемент установлен на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей.

6. Электродвигатель с редуктором, включающий в себя:
ярмо с нижней поверхностью;
магнит, имеющий, по меньшей мере, четыре полюса, причем два различных магнитных полюса поочередно расположены на внутренней периферийной поверхности ярма;
якорь, вал которого расположен на внутренней стороне четырехполюсного магнита и имеет один конец, опирающийся на нижнюю часть ярма с возможностью вращения,
коллектор, закрепленный на валу якоря и содержащий множество сегментов,
сердечник, закрепленный на валу якоря, вокруг которого намотана обмотка из провода, причем якорь расположен на внутренней стороне магнита с возможностью вращения;
якорь, включающий в себя обмотку из провода, намотанную вокруг сердечника якоря, и множество соединительных элементов, с помощью которых два сегмента, расположенные напротив друг друга, электрически соединяются между собой;
блок держателя щеток, включающий в себя, по меньшей мере, две щетки, находящиеся контакте с коллектором и расположенные таким образом, что они сдвинуты примерно на 90° друг от друга относительно центра вращения вала якоря и держателей щеток, и
корпус редуктора, включающий в себя монтажную часть, в которой расположен механизм редуктора, соединенный с проемом ярма и имеющий зацепление с червяком червячной передачи, расположенным на валу якоря; и
крышку корпуса редуктора, на которой смонтирована плата управления, предназначенная для регулирования вращения вала, причем крышка корпуса редуктора закрывает проем корпуса редуктора;
отличающийся тем, что
первый теплоотводящий элемент сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора, расположенной на задней поверхности монтажной части, и, по меньшей мере, две щетки расположены вдали от платы управления и вблизи от первого теплоотводящего элемента, так, что тепло, выделяемое щетками, передается к первому теплоотводящему элементу.

7. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что на плате управления установлены несколько полевых транзисторов, при этом второй теплоотводящий элемент, рассеивающий тепло, генерируемое полевыми транзисторами, расположен на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора вблизи от множества полевых транзисторов.

8. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что теплопроводящий элемент расположен между первым теплоотводящим элементом и щетками.

9. Электродвигатель по п.7, отличающийся тем, что теплоотводящий элемент полевых транзисторов расположен между вторым теплоотводящим элементом и полевыми транзисторами.

10. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что первый теплоотводящий элемент имеет форму эллипса в корпусе редуктора, имеющем поочередно расположенные две плоские поверхности и две изогнутые поверхности, причем первый теплоотводящий элемент расположен на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей.

11. Электродвигатель с редуктором, включающий в себя:
ярмо с нижней поверхностью;
магнит, имеющий, по меньшей мере, четыре полюса, причем два различных магнитных полюса поочередно расположены на внутренней периферийной поверхности ярма;
якорь, имеющий вал, один конец которого опирается на нижнюю часть ярма с возможностью вращения,
коллектор, закрепленный на валу якоря и образованный множеством сегментов, и сердечник, который креплен на валу якоря и вокруг которого намотана обмотка из провода, причем якорь расположен на внутренней стороне магнита с возможностью вращения;
по меньшей мере, две щетки, находящиеся в контакте с коллектором;
держатели щеток, на которых установлены, по меньшей мере, две щетки;
корпус редуктора, включающий в себя монтажную часть, в которой расположен механизм редуктора, и имеющий зацепление с червяком червячной передачи, расположенным на валу якоря, причем корпус редуктора имеет форму с нижней поверхностью и проемом;
крышку корпуса редуктора, закрывающую проем корпуса редуктора,
плату управления, смонтированную на нижней части крышки корпуса редуктора,
отличающийся тем, что
два электропроводящих элемента, установлены таким образом, что они выступают в сторону корпуса редуктора и электрически соединены со щетками, прикрепленными к крышке корпуса редуктора;
два электропроводящих элемента электрически соединены с соединительной клеммной колодкой щеток, расположенных в держателях щеток,
первый теплоотводящий элемент отделен от соединительной клеммной колодки щеток и сформирован на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора, расположенной на задней поверхности монтажной части, а
щетки расположены вдали от платы управления и вблизи от первого теплоотводящего элемента, так, что тепло, выделяемое щетками, передается к первому теплоотводящему элементу.

12. Электродвигатель по п.11, отличающийся тем, что плата управления, на которой смонтированы несколько полевых транзисторов, закреплена на крышке корпуса редуктора, а второй теплоотводящий элемент, рассеивающий тепло, генерируемое множеством полевых транзисторов, расположен на внешней периферийной поверхности корпуса редуктора рядом с полевыми транзисторами.

13. Электродвигатель по п.11, отличающийся тем, что теплопроводящий элемент расположен между первым теплоотводящим элементом и щетками.

14. Электродвигатель по п.12, отличающийся тем, что теплоотводящий элемент полевых транзисторов расположен между вторым теплоотводящим элементом и полевыми транзисторами.

15. Электродвигатель по п.11, отличающийся тем, что первый теплоотводящий элемент имеет форму эллипса в корпусе редуктора, имеющем поочередно расположенные две плоские поверхности и две изогнутые поверхности, причем первый теплоотводящий элемент расположен на одной плоской поверхности из двух плоских поверхностей.