电刷、电刷板系统和车辆电机系统的制作方法

1.本实用新型涉及电机领域。具体而言，在第一方面，本实用新型涉及用于车辆电机的电刷。在第二方面本实用新型涉及包括该电刷的电刷板系统。在第三方面，本实用新型涉及包括该电刷板系统的车辆电机系统，例如用于车窗调节。


背景技术：

2.目前大多数车辆的车窗电机系统采用有刷电机，其包括电刷和与之电连接的接线腿。此外，为了实现防夹功能，广泛使用了电流纹波(current ripple)技术，因为成本较低。但是，这种技术难以在变化的电压、温度和扭矩下获得稳定的电流纹波信号。
3.存在若干方法来获得稳定的电流纹波信号。例如，cn208608861u公开了一种提升电流纹波性能的电刷，其前端设有开口凹槽。cn106374688a也公开了一种提升电流纹波性能的电刷，其包括纹波凹槽部分。虽然上述方法能够提高电机系统的电流纹波性能，但同时增大电机系统的空气噪声(air borne noise)。
4.仍然存在同时改善电机系统的噪声性能和电流纹波性能(特别是在电刷与换向器开始接触的阶段)的需要。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型的目的是改善电机系统的噪声性能，同时获得稳定的电流纹波信号。在第一方面，本实用新型提出一种电刷，包括电刷本体和与之电连接的接线腿。电刷本体与电机的换向器接触的端部构造为凹曲面，在该凹曲面中间设置有大致竖直延伸贯穿端部的凹槽。根据本实用新型，凹曲面上设置了突肋，其沿着凹曲面大致水平延伸并被凹槽中断，并且厚度沿延伸方向从两边到中心逐渐减小。
6.根据一个实施例，突肋厚度沿延伸方向从两边朝向凹槽以线性方式逐渐减小，使得突肋被构造为v形，v形两边形成钝角。根据该实施例，突肋的v形两边的顶面均是平坦的。
7.根据另一实施例，突肋厚度沿延伸方向从两边朝向凹槽以曲线方式逐渐减小，使得突肋被构造为弧形。
8.本实用新型的构思是通过设置突肋减小电刷与换向器之间的接触面积，以降低开始时由于电刷与换向器之间的摩擦而产生的空气噪声。同时，由于凹槽的存在和突肋的构造，能够获得稳定的电流纹波信号。
9.根据实施例，突肋在竖直方向上居中定位在凹曲面上。
10.根据实施例，突肋关于凹槽对称布置。
11.根据优选实施例，突肋的底面相对于凹曲面的切线倾斜，倾斜角例如为5度。更优选的，突肋的底面两侧均与凹曲面平滑过渡。更优选的，减少突肋的宽度，以减少与换向器表面的接触面积，由此降低噪音。合适的是，突肋的宽度为电刷的长度的1/8—1/4。以此布置，随着突肋磨损，电刷与换向器之间的接触面积逐渐增大，使噪声平稳变化。
12.凹槽宽度由电机噪音和纹波的实验结果确定。优选的，凹槽宽度大于等于与之匹
配的换向器片之间的槽宽，小于电刷宽度的1/4。在此范围下，在改善电机系统的噪声性能的同时，仍能获得稳定的电流纹波信号。
13.在第二方面，本实用新型提出一种车辆电机系统，包括上述的电刷。
14.在第三方面，本实用新型提出一种车辆电机系统，包括换向器和上述的电刷板系统。在电刷工作期间，每个突肋与换向器之间均存在两个点接触。
15.与之前构造的电刷相比，本实用新型的电刷与换向器之间的接触面积小，降低开始时由于电刷与换向器之间的摩擦而产生的空气噪声，同时仍然提高电流纹波性能。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例的电刷的示意性透视图；
17.图2a是图1的电刷的示意性正视图；
18.图2b是根据一个实施例的图2a的t-t的剖面图；
19.图2c是根据另一实施例的图2a的t-t的剖面图；
20.图2d是图2a的圆圈部分的放大图；和
21.图3是图1的电刷与换向器的示意性图。
22.以上附图并不一定按比例绘制。附图中。相似的附图标记表示相似的部件。
23.附图标记列表
24.1 电刷
25.10 电刷本体
26.20 接线腿
27.30 突肋
28.40 凹槽
29.a 夹角
30.a 倾斜角
31.w1 凹槽的宽度
32.d 凹槽的深度
33.w2 突肋的宽度
34.r1 突肋的曲率半径
35.r2 过渡部的曲率半径
36.w3 电刷的长度
37.l 电刷的宽度
具体实施方式
38.下面详细描述本实用新型的实施例。为了便于描述，以下使用了方向性术语，其参照的是附图中的朝向。可以理解的是，实际使用时的朝向可以是不同的。
39.图1和图2a分别示出了本实用新型实施例的电刷1的透视图和正视图。如图所示，电刷1包括电刷本体10和与之电连接的接线腿20。电刷本体10与换向器接触的一端构造为凹曲面，其曲率半径略大于换向器半径，在该凹曲面中间设置了大致竖直延伸贯穿端部的凹槽40。凹曲面上还设置了突肋30，其沿着凹曲面大致水平延伸，厚度沿延伸方向从两边到
中心逐渐减小，并且被凹槽40中断。
40.如图1所示，突肋30在竖直方向上居中定位在凹曲面上，并且关于凹槽40对称布置(也参见图2b和图2c)。
41.图2b和图2c示出了根据不同实施例的图2a的截面k-k的剖面视图。在图2b中，突肋30的厚度以线性方式沿延伸方向从两边朝向凹槽减小，由此突肋30被构造为v形，v形两边形成钝角夹角a，该夹角被选择成确保换向器在旋转时不会撞击电刷的侧壁。在图2c中，突肋30的厚度以曲线方式沿延伸方向从两边朝向凹槽减小，由此突肋30被构造为弧形，曲率半径为r1。此外，凹槽宽度为w1，深度为d。w1取决于电机噪音和纹波的实验结果，最小为换向器片之间的槽宽，但小于电刷宽度l的1/4。凹槽深度d取决于电刷整个寿命周期的磨损量。
42.图2d示出了图2a的圆圈部分的放大图。如图所示，突肋30的宽度w2为1/8～1/4的电刷长度w3，且v形两边的顶面均是平坦的。而且，突肋30的底面相对于凹曲面的切线倾斜，倾斜角a为5度。此外，突肋30的底面两边与凹曲面平滑过渡，具有曲率半径r2。
43.图3显示了图1的电刷与换向器接触的示意图。如图所示，在电刷1与换向器接触时，突肋30与换向器之间存在两个线接触。此布置能够获得稳定的电流纹波信号，特别是在电刷与换向器开始接触的阶段。而由于凹槽的存在，在突肋磨损后，电刷与换向器表面形成在两处面接触，仍能够获得稳定的电流纹波信号。从而，在整个寿命周期内始终存在稳定的纹波信号。
44.在一些情形中，在本实用新型中公开的特征可以与其它特征无关地使用。另一方面，当有必要时，可以组合在本实用新型中公开的特征以提供各种组合。
45.本实用新型中使用的措辞和表述都是说明性的而非限制性的，因此使用这些措辞和表述并不意图将图示和描述的特性的任何等同物排除在本实用新型的范围之外。在权利要求书的范围内可能存在各种修改、变型和替代例。权利要求书意图涵盖所有此类等同物。


技术特征：
1.一种电刷，包括电刷本体和与之电连接的接线腿，电刷本体与电机的换向器接触的端部构造为凹曲面，在该凹曲面中间设置有大致竖直延伸贯穿端部的凹槽，其特征在于，凹曲面上设置了突肋，其沿着凹曲面大致水平延伸并被凹槽中断，并且厚度沿延伸方向从两边到中心逐渐减小。2.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，突肋厚度沿延伸方向从两边朝向凹槽以线性方式逐渐减小，使得突肋被构造为v形，v形两边形成钝角。3.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，突肋厚度沿延伸方向从两边朝向凹槽以曲线方式逐渐减小，使得突肋被构造为弧形。4.根据权利要求2所述的电刷，其特征在于，突肋的v形两边的顶面均是平坦的。5.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，突肋在竖直方向上居中定位在凹曲面上。6.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，突肋关于凹槽对称布置。7.根据权利要求1-6中任一项所述的电刷，其特征在于，突肋的底面相对于凹曲面的切线倾斜。8.根据权利要求7所述的电刷，其特征在于，倾斜角为5度。9.根据权利要求7所述的电刷，其特征在于，突肋的底面在两侧均与凹曲面平滑过渡。10.根据权利要求1-6中任一项所述的电刷，其特征在于，突肋的宽度为电刷的长度的1/8—1/4。11.根据权利要求1-6中任一项所述的电刷，其特征在于，凹槽的宽度大于等于换向器片之间的槽宽，小于电刷宽度的1/4。12.一种电刷板系统，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的电刷。13.一种车辆电机系统，包括换向器，其特征在于，所述车辆电机系统还包括根据权利要求12所述的电刷板系统，其中在电刷工作期间，突肋与换向器之间存在两个线接触。

技术总结
本实用新型涉及电刷、电刷板系统和车辆电机系统。电刷包括电刷本体和与之电连接的接线腿。电刷本体与电机的换向器接触的一端构造为凹曲面，在该凹曲面中间设置有大致竖直延伸贯穿端部的凹槽。凹曲面上设置了突肋，其沿着凹曲面大致水平延伸并被凹槽中断，并且厚度沿延伸方向从两边到中心逐渐减小。电刷板系统包括上述的电刷。车辆电机系统包括上述的电刷板系统。本实用新型能够改善电机系统的噪声性能，同时提高电机系统的电流纹波性能。同时提高电机系统的电流纹波性能。同时提高电机系统的电流纹波性能。


技术研发人员：刘志斌 周勇 吴国献 陶柳青 谢光耀 宫臣
受保护的技术使用者：太仓博泽驱动系统有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/10/21