阅读说明：本技术 一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法 (Permanent magnet brushless direct current motor for vehicle window and control method thereof ) 是由 陈自伟 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法,其无刷直流电机包括电动机、减速箱以及控制模块,减速箱包括箱体、设置于箱体中部的斜齿轮以及设置于斜齿轮上方的盖板,斜齿轮上设置有同心的从动齿轮,从动齿轮穿过箱体底部至外侧；电动机包括壳体、设置于壳体内侧的铁芯绕组以及设置于铁芯绕组内的转子；转子上设置有蜗杆轴,蜗杆轴伸入减速箱并使用紧定螺钉装配,斜齿轮与蜗杆轴螺纹啮合连接；蜗杆轴与转子之间还连接有电磁吸合器；转子上还设置有霍尔磁环和霍尔传感器；控制模块包括盒体、设置于盒体内的控制电路板,控制电路板上设置有分流器以及微处理器；本发明采用无刷直流电机具有噪音小、寿命长等优点。(The invention provides a permanent magnet brushless direct current motor for a vehicle window and a control method thereof, wherein the brushless direct current motor comprises a motor, a reduction box and a control module, the reduction box comprises a box body, a helical gear arranged in the middle of the box body and a cover plate arranged above the helical gear, the helical gear is provided with a concentric driven gear, and the driven gear penetrates through the bottom of the box body to the outer side; the motor comprises a shell, an iron core winding arranged on the inner side of the shell and a rotor arranged in the iron core winding; a worm shaft is arranged on the rotor, the worm shaft extends into the reduction gearbox and is assembled by using a set screw, and the helical gear is in threaded engagement with the worm shaft; an electromagnetic actuator is connected between the worm shaft and the rotor; the rotor is also provided with a Hall magnetic ring and a Hall sensor; the control module comprises a box body and a control circuit board arranged in the box body, and a shunt and a microprocessor are arranged on the control circuit board; the brushless direct current motor adopted by the invention has the advantages of low noise, long service life and the like.)

一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车部件技术领域，具体涉及一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法。

背景技术

现在的汽车行业中，汽车车窗玻璃电动升降已成为标配。汽车车窗用电机就是驱动玻璃升降器的动力源。电机性能的好坏和可控性决定着汽车车窗玻璃升降工作的稳定性和安全性。目前汽车车窗用电机基本都是永磁直流有刷电机，有刷电机存在着许多弊端，由于有电刷换向器的存在可能产生电火花，寿命短，同时这种有刷电机体积大、重量大而且效率很低，一般只有20％-40％之间。同时，汽车电动式车窗替代手摇车窗，提高了乘员舒适性，也带来一些副作用。电动车窗夹伤人员时有见于报道。电动车窗带有防夹功能已成为未来趋势。针对这些缺陷，本申请提出一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法，从而解决现有车窗玻璃采用有刷电机存在的寿命短、效率低等缺点，同时进一步解决车窗玻璃采用电机时容易夹伤人员的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种车窗用永磁无刷直流电机，包括电动机、减速箱以及控制模块，所述减速箱包括箱体、设置于箱体中部的斜齿轮以及设置于斜齿轮上方的盖板，所述斜齿轮上设置有同心的从动齿轮，所述从动齿轮穿过箱体底部至外侧；所述电动机包括壳体、设置于壳体内侧的铁芯绕组以及设置于铁芯绕组内的转子；所述转子上设置有蜗杆轴，所述蜗杆轴伸入减速箱并使用紧定螺钉装配，所述斜齿轮与蜗杆轴螺纹啮合连接；所述蜗杆轴与转子之间还连接有电磁吸合器；所述转子上还设置有霍尔磁环和霍尔传感器；所述控制模块包括盒体、设置于盒体内的控制电路板，所述控制电路板上设置有分流器以及微处理器，所述微处理器分别与分流器、霍尔传感器、电动机以及电磁吸合器电性连接，所述分流器与电动机电性连接。

优选的，所述箱体与壳体之间通过紧固件固定连接；所述盒体嵌设于箱体内且通过紧固件固定连接。

优选的，所述霍尔传感器设有三个，各霍尔传感器之间的位置角度差为120°；每个所述霍尔传感器的磁感应面与所述霍尔磁环的磁场方向垂直。

优选的，所述电磁吸合器包括底座、设置于底座中部的电磁线圈、设置于电磁线圈中部的铁芯、设置于蜗杆轴端部的衔铁以及设置于转子上的轴套，所述轴套与底座固定连接，所述衔铁与铁芯活动连接。

优选的，所述衔铁与蜗杆轴之间还设置有柔性联轴器。

优选的，所述微处理器根据车窗升降信号控制电动机动作，所述车窗升降信号由按键开关或者网络总线的方式输入至所述控制模块内。

一种车窗用永磁无刷直流电机的控制方法，包括：

在接收到外部的车窗升降信号后，驱动电磁吸合器和电动机工作，并实时接收霍尔传感器的霍尔脉冲信号和分流器的电流信号；

根据霍尔脉冲信号处理得到车窗玻璃的实时位置，判断电流信号是否大于实时位置预设的阈值，若是，则判断实时位置是否位于车窗的上止点或下止点；

若是，则生成第一停止指令，电动机和电磁吸合器根据第一停止指令停止工作；若否，则生成第二停止指令，电磁吸合器根据第二停止指令在预设的时间内停止工作。

优选的，所述实时位置预设的阈值的获取包括：

将车窗玻璃运行区域分为多个工作区间，并对车窗玻璃做n次循环升降实验，n≥100；

在车窗玻璃升降过程中，记录电动机的工作电流值，构建工作电流值与车窗玻璃位置的关系曲线；

根据关系曲线获取实时位置预设的阈值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种车窗用永磁无刷直流电机及其控制方法，采用无刷直流电机，由于采用无刷(没换向器和碳刷)非接触结构和铁芯设采用磁阻设计理念，提高电机扭矩、效率、噪音小、寿命长，整车更舒适、寿命更长；结构简单，制造工艺简单，大大减低报废率和制造成本；同时在无刷的基础上，加入了电磁吸合器，可以自动断开电动机的转子与螺杆轴之间传动，从而实现防夹功能；并且，针对实时位置进行阈值的预设，提升了整体防夹功能的使用效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的车窗用永磁无刷直流电机的主视图；

图2是本发明实施例提供的车窗用永磁无刷直流电机的侧视图；

图3是本发明实施例提供的图2中A-A剖面图；

图4是本发明实施例提供的电磁吸合器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的车窗用永磁无刷直流电机的控制方法流程图；

图中标记为：

1.减速箱，11.箱体，12.斜齿轮，13.盖板，14.从动齿轮，2.电动机，21.壳体，22.铁芯绕组，23.转子，24.螺杆轴，25.紧定螺钉，26.霍尔磁环，27.霍尔传感器，3.控制模块，31.盒体，32.控制电路板，4.电磁吸合器，41.底座，42.电磁线圈，43.铁芯，44.衔铁，45.轴套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-3所示，一种车窗用永磁无刷直流电机，包括电动机2、减速箱1以及控制模块3。

减速箱1包括箱体11、设置于箱体11中部的斜齿轮12以及设置于斜齿轮12上方的盖板13，斜齿轮12上设置有同心的从动齿轮14，从动齿轮14穿过箱体11底部至外侧。

电动机2包括壳体21、设置于壳体21内侧的铁芯绕组22以及设置于铁芯绕组22内的转子23；转子23上设置有蜗杆轴24，蜗杆轴24伸入减速箱1并使用紧定螺钉25装配，斜齿轮12与蜗杆轴24螺纹啮合连接；蜗杆轴24与转子23之间还连接有电磁吸合器4；转子23上还设置有霍尔磁环26和霍尔传感器27；霍尔传感器27设有三个，各霍尔传感器27之间的位置角度差为120°；每个霍尔传感器27的磁感应面与霍尔磁环26的磁场方向垂直。

控制模块3包括盒体31、设置于盒体31内的控制电路板32，控制电路板32上设置有分流器以及微处理器，微处理器分别与分流器、霍尔传感器27、电动机2以及电磁吸合器4电性连接，分流器与电动机2电性连接；微处理器根据车窗升降信号控制电动机动作，车窗升降信号由按键开关或者网络总线的方式输入至控制模块3内。

箱体11与壳体21之间通过紧固件固定连接；盒体31嵌设于箱体11内且通过紧固件固定连接。

如图4所示，电磁吸合器4包括底座41、设置于底座41中部的电磁线圈42、设置于电磁线圈42中部的铁芯43、设置于蜗杆轴24端部的衔铁44以及设置于转子23上的轴套45，轴套45与底座41固定连接，衔铁44与铁芯43活动连接；衔铁44与蜗杆轴24之间还设置有柔性联轴器。

在工作时，通过控制模块3驱动电动机2和电磁吸合器4进行工作，电动机2的转子通过电磁吸合器4将动力传递至螺杆轴24，蜗杆轴24驱动斜齿轮12，斜齿轮12带动从动齿轮14旋转，从动齿轮14驱动车窗玻璃进行动作；在工作过程中，通过霍尔传感器27对霍尔磁环26进行检测，从而计算出电动机2的行程，进一步可以计算出车窗玻璃的位置。

实施例二

如图4所示，一种车窗用永磁无刷直流电机的控制方法，包括：

在接收到外部的车窗升降信号后，驱动电磁吸合器和电动机工作，并实时接收霍尔传感器的霍尔脉冲信号和分流器的电流信号；

根据霍尔脉冲信号处理得到车窗玻璃的实时位置，判断电流信号是否大于实时位置预设的阈值，若是，则判断实时位置是否位于车窗的上止点或下止点；

若是，则生成第一停止指令，电动机和电磁吸合器根据第一停止指令停止工作；若否，则生成第二停止指令，电磁吸合器根据第二停止指令在预设的时间内停止工作。

其中，实时位置预设的阈值的获取包括：

将车窗玻璃运行区域分为多个工作区间，并对车窗玻璃做n次循环升降实验，n≥100；

在车窗玻璃升降过程中，记录电动机的工作电流值，构建工作电流值与车窗玻璃位置的关系曲线；

根据关系曲线获取实时位置预设的阈值。

在工作时，仅当车窗玻璃需要动作时，电磁吸合器才工作；当车窗玻璃到达上止点或下止点，电磁吸合器和电动机均关闭；当车窗玻璃在中途遇到障碍物时，电动机继续工作，但是电磁吸合器不工作，此时螺杆轴失去动力，车窗玻璃可以实现自由活动，当到达预设的时间(通常为2-8s)后，电磁吸合器重新工作；使得电动机的工作更有连续性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。