专利名称：四极永磁直流刮水电机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种四极永磁直流刮水电机装置。
背景技术：
风窗玻璃电动刮水器(下指刮水器)是指由电动机驱动、能刮刷风窗玻璃外表面 上雨水、霜雪和灰尘等物质的装置。刮水电机装置是指包括电机驱动、减速机构及电机输出 轴往复摆动机构三部分，机壳及减速箱体为上述三部分机构的支承件。刮片安装在电机输 出轴上，用以实现刮片往复摆动，此刮片摆动最大角度叫刮水器刮刷角。目前在国内外，风 窗玻璃电动刮水器一般均采用两极永磁直流刮水电机，特别是单速刮水电机装置中，一般 均采用两极永磁直流电机，其电机输出轴往复摆动机构采用曲柄连杆机构，其主要缺点是 机构体积大、输出制动转矩小、难以实现较大刮刷角度，随着汽车等行业的市场发展要求产 品轻量化、高输出转矩及大刮刷角度的新一代刮水器产品，迫切要求提供创新设计产品，满 足不断发展的市场需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种体积小、高输出转矩及大刮刷角度的四极 永磁直流刮水电机装置。
为解决上述技术问题，本发明是采用以下技术解决方案一种四极永磁直流刮水
电机装置，包括四极永磁直流电机、蜗杆、斜齿轮、连杆、从动连杆，蜗杆设置在四极永磁直
流电机的电枢轴上，斜齿轮与蜗杆啮合连接，斜齿轮上偏离中心轴位置设有连杆销轴，连杆
的一端通过连杆销轴与斜齿轮转动连接，连杆的另一端设有连杆扇形齿轮，连杆扇形齿轮
的旋转中心设有连杆扇形齿轮旋转轴，从动连杆的一端通过连杆扇形齿轮旋转轴与连杆转
动连接，从动连杆的另一端设有与连杆扇形齿轮相啮合的输出轴扇形齿轮。 作为上述技术方案的改进，所述四极永磁直流电机由机壳、磁瓦、电枢铁芯、电枢
绕组、电枢轴、换向器及电刷组成，电枢轴由设置在机壳上的球面轴承、滚动轴承和可调螺
钉轴承的三个轴承支承，磁瓦采用圆筒式磁瓦，该磁瓦由高性能稀土金属材料钕铁硼制成，
环形磁瓦进行分区域四极充磁，磁瓦固定安装在机壳内壁上，电枢铁芯和电枢绕组构成转
子套装在电枢轴上并与磁瓦位置相对应，换向器套装在电枢轴上，电刷安装在换向器外侧。
本发明四极永磁直流刮水电机装置的有益效果是由于采用四极永磁直流电机，
并且磁瓦可以采用圆筒式磁瓦设计，该磁瓦由高性能稀土金属材料钕铁硼制成，环形磁瓦
进行分区域四极充磁，磁力线极性及分布按照设计要求，其厚度约为一般采用的铁氧体磁
瓦的1/3，其主要性能磁感应强度、矫顽力及最大磁能积分别约为一般采用的铁氧体磁瓦
的3、3及10倍，因此采用四极永磁直流电机与一般采用的两极电机比较，体积縮小，性能
提高，前者的输出转矩是后者3倍以上，极大地提高了刮水电机的性能；由于采用连杆和从
动连杆以及通过连杆上设有的连杆扇形齿轮与从动连杆上设有的输出轴扇形齿轮相配合
实现往复旋转摆动，可以选择连杆扇形齿轮和输出轴扇形齿轮的不同参数(模数，齿数)及连杆销轴偏心距，可获得所要求的刮水器刮刷角度，其范围可覆盖0-180° (也可超过 180° )，而一般曲柄连杆机构其能实现的刮刷角度范围为0-125° ，大大提高了刮水器的 刮刷角度。 下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
图1为本发明四极永磁直流刮水电机装置的总体结构示意图； 图2为图1中四极永磁直流电机的磁瓦的磁力线极性及分布图，其中A为S极，B
为N极； 图3为图1中四极永磁直流电机的电枢绕组展开图； 图4为图1中四极永磁直流刮水电机装置处于刮片上摆点时的结构示意图；
图5为图1中四极永磁直流刮水电机装置处于刮片下摆点时的结构示意图。
各附图中的附图标记为1、机壳；2、球面轴承；3、电枢轴；4、电枢绕组；5、电枢铁 芯；6、磁瓦；7、换向器；8、电刷；9、滚动轴承；10、蜗杆；11、斜齿轮；12、可调螺钉轴承；13、 连杆销轴；14、连杆；15、连杆扇形齿轮；16、输出轴扇形齿轮；17、输出轴；18、从动连杆； 19、连杆扇形齿轮旋转轴A、输出轴旋转中心、02、斜齿轮轴旋转中心；Or、连杆销轴旋转中
心；r、连杆销轴偏心距；a 、右端齿与水平线的夹角(刮片在下摆点时)；P 、右端齿与水平
线的夹角(刮片在上摆点时)。
具体实施例方式
如图1所示，本发明四极永磁直流刮水电机装置的一种实施例，包括四极永磁直 流电机、蜗杆10、斜齿轮11、连杆14、从动连杆18，蜗杆10设置在四极永磁直流电机的电枢 轴3上，斜齿轮11与蜗杆10啮合连接，斜齿轮11上偏离中心轴位置设有连杆销轴13，连 杆14的一端通过连杆销轴13与斜齿轮11转动连接，连杆14的另一端设有连杆扇形齿轮 15，连杆扇形齿轮15的旋转中心设有连杆扇形齿轮旋转轴19，从动连杆18的一端通过连杆 扇形齿轮旋转轴19与连杆14转动连接，从动连杆18的另一端设有与连杆扇形齿轮15相 啮合的输出轴扇形齿轮16。所述四极永磁直流电机由机壳1、磁瓦6、电枢铁芯5、电枢绕组 4、电枢轴3、换向器7及电刷8组成，电枢轴3由设置在机壳1上的球面轴承2、滚动轴承9 和可调螺钉轴承12的三个轴承支承，如图2所示，磁瓦6采用圆筒式磁瓦，该磁瓦6由高性 能稀土金属材料钕铁硼制成，环形磁瓦进行分区域四极充磁，磁瓦6固定安装在机壳1内壁 上，电枢铁芯5和电枢绕组4构成转子套装在电枢轴3上并与磁瓦6位置相对应，换向器7 套装在电枢轴3上，电刷8安装在换向器7的外侧。如图3所示，所述电枢绕组4设计为双 组并联，对称绕制，换向器7采用十片，电刷8共两个，并且两个电刷8作互为90°布置。
本发明四极永磁直流刮水电机装置的工作原理是如图1、图4、图5所示，当刮水 电机工作时，设置在电枢轴3上的蜗杆10带动斜齿轮11转动，则固定在斜齿轮11上的连 杆销轴13就绕着斜齿轮轴旋转中心旋转，安装在连杆销轴13上的连杆14也随着进行包括 摆动及转动在内的平面运动，此摆动及转动是连杆扇形齿轮15分别绕着连杆销轴旋转中 心Or及连杆扇形齿轮旋转轴19的转动，由于连杆扇形齿轮15的包括摆动及转动在内的平 面运动，通过从动连杆18带动输出轴扇形齿轮16绕着输出轴旋转中心转动，由于输出
4轴扇形齿轮16和输出轴17固定在一起，因此输出轴17就获得往复旋转，由此，固定在输出 轴17上的刮水器刮杆，就获得往复旋转摆动，实现刮水器在风窗玻璃上的刮刷工作。
图4、图5分别表示刮水器在风窗玻璃上的刮刷工作时刮片的上下两个极端位置。 图4表示刮水器在风窗玻璃上的刮刷工作时刮片摆动的最下边的位置，也是表示刮水器在 不工作时，刮片在风窗玻璃上停留的位置，此时，连杆销轴旋转中心Or正好在输出轴旋转 中心和斜齿轮轴旋转中心02连线的延长线上，此时输出轴扇形齿轮16的右端齿与水平 线的夹角为a。图5表示刮水器在风窗玻璃上的刮刷工作时刮片摆动的最上边的位置，此 时，连杆销轴旋转中心0r正好在输出轴旋转中心和斜齿轮轴旋转中心02连线的中间，输 出轴扇形齿轮16的右端齿与水平线的夹角为13 ，此时斜齿轮11正从图4位置顺时针转了 180° ，相应的，输出轴扇形齿轮16或输出轴17则转动角度Y = a+P，这也是刮水器刮片 在风窗玻璃上的刮刷角度。同理，斜齿轮11继续顺时针转动180° ，即斜齿轮11从图5转 到图4位置，相应的，输出轴扇形齿轮16或输出轴17则转动角度Y = e + a，这也是刮水 器刮片在风窗玻璃上从上到下的刮刷角度，刮水器往复之间的刮刷角度是一样的。
选择连杆扇形齿轮15和输出轴扇形齿轮16的不同参数(模数，齿数)及连杆销 轴偏心距r，可获得所要求的刮水器刮刷角度，其范围可覆盖0-180。(也可超过180。)， 而一般曲柄连杆机构其能实现的刮刷角度范围为0-125° 。为便于制造，在设计时，确定连 杆扇形齿轮15和输出轴扇形齿轮16的参数(模数，齿数等)后，为获得所要求的刮水器刮 刷角度，只改变连杆销轴偏心距r，就能获得满意的结果。
权利要求
一种四极永磁直流刮水电机装置，其特征在于包括四极永磁直流电机、蜗杆(10)、斜齿轮(11)、连杆(14)、从动连杆(18)，蜗杆(10)设置在四极永磁直流电机的电枢轴(3)上，斜齿轮(11)与蜗杆(10)啮合连接，斜齿轮(11)上偏离中心轴位置设有连杆销轴(13)，连杆(14)的一端通过连杆销轴(13)与斜齿轮(11)转动连接，连杆(14)的另一端设有连杆扇形齿轮(15)，连杆扇形齿轮(15)的旋转中心设有连杆扇形齿轮旋转轴(19)，从动连杆(18)的一端通过连杆扇形齿轮旋转轴(19)与连杆(14)转动连接，从动连杆(18)的另一端设有与连杆扇形齿轮(15)相啮合的输出轴扇形齿轮(16)。
2. 根据权利要求1所述的四极永磁直流刮水电机装置，其特征在于所述四极永磁直 流电机由机壳(D、磁瓦(6)、电枢铁芯(5)、电枢绕组(4)、电枢轴(3)、换向器(7)及电刷 (8)组成，电枢轴(3)由设置在机壳(1)上的球面轴承(2)、滚动轴承(9)和可调螺钉轴承 (12)的三个轴承支承，磁瓦(6)采用圆筒式磁瓦，该磁瓦(6)由高性能稀土金属材料钕铁硼 制成，环形磁瓦进行分区域四极充磁，磁瓦(6)固定安装在机壳(1)内壁上，电枢铁芯(5) 和电枢绕组(4)构成转子套装在电枢轴(3)上并与磁瓦(6)位置相对应，换向器(7)套装 在电枢轴(3)上，电刷(8)安装在换向器(7)的外侧。
3. 根据权利要求2所述的四极永磁直流刮水电机装置，其特征在于所述电枢绕组(4) 设计为双组并联，对称绕制，换向器(7)采用十片，电刷(8)共两个，并且两个电刷(8)作互 为90°布置。
全文摘要
本发明公开了一种体积小、高输出转矩及大刮刷角度的四极永磁直流刮水电机装置，它包括四极永磁直流电机、蜗杆(10)、斜齿轮(11)、连杆(14)、从动连杆(18)，斜齿轮(11)与设置电枢轴(3)上的蜗杆(10)啮合连接，斜齿轮(11)上偏离中心轴位置设有连杆销轴(13)，连杆(14)的一端与斜齿轮(11)转动连接，连杆(14)的另一端设有连杆扇形齿轮(15)，连杆扇形齿轮(15)的旋转中心设有连杆扇形齿轮旋转轴(19)，从动连杆(18)的一端通过连杆扇形齿轮旋转轴(19)与连杆(14)转动连接，从动连杆(18)的另一端设有与连杆扇形齿轮(15)相啮合的输出轴扇形齿轮(16)。
文档编号H02K7/06GK101741202SQ200810162129
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者徐正宥, 李万军, 王上胜 申请人:胜华波集团有限公司