1.电动机

电动车窗一般使用直流电动机,如图1所示，每车窗安装有一只电动机通过开关控制其电流方向,从而实现车窗的升降。另外，为了防止电动机过载，在电路或电动机内装有一个或多个热敏电路开关，用来控制电流，当车窗玻璃上升到极限位置或由于结冰而使车窗玻璃不能自由移动时，即使操纵控制开关，热敏开关也会自动断路，避免电动机通电时间过长而烧坏。

2.电动玻璃升降器

车窗玻璃升降器组成结构为传动机构、升降机构、动力机构以及支承机构。根据各个不同的机构可以将升降机分为不同的类型。当前市场上根据不同的升降机构可以分为叉臂式升降器、软轴式升降器和轮绳式升降器三类。

3.开关

开关由主控开关、分控开关等组成。电动车窗控制系统中的主控开关，用于驾驶员对电动车窗系统进行总的操纵，一般安装在左前车门把手上或变速杆附近;分控开关安装在每个车门的中间或车门把手上，用于乘客对车窗进行操纵。

1.整体分析

电动机作为一个依靠电动机为动力源来经常调整玻璃升降位置的组件，玻璃升降用的电机的可靠性、耐久性以及安全性是至关重要的。目前车窗电机市场上广泛应用的为直流电机，直流电机又分为有刷直流电机和无刷直流电机。

直流电机已经有非常久的发展历史了，该技术已经非常成熟，图2是车窗电动机的专利申请趋势图，可以看到电动车窗用电机的专利申请从2014年开始在逐渐下降，虽然截止到本报告的检索时，2017年的申请的一些专利还未公开，但可以预测2017年电动车窗的电动机专利的申请量会低于2016年的申请量。总而言之，说明在电动车窗用电机的整体技术上，其新技术的产生在逐渐下降，该领域需要寻找新的创新突破点。

2.技术分析

下表是电动车窗用驱动电动机排名前十的技术分类，按国际专利分类号进行的分类，排名第一的是H02K7/116关于电动机的齿轮传动箱相关的技术；排名第二的是H02K 11/00关于电动机屏蔽设备的技术；排名第三的是H02K5/22关于电动机机壳上附件的技术；排名第四的是H02K7/10是电动机与离合器、制动器、传动机构、滑轮、机械起动器相连的结构相关的技术；排名第五的是H02K5/14关于电刷支架的技术；排名第六的是H02K13/00与汇流条连接相关的技术；排名第七的是E05F15/16与车门开闭相关的技术；排名第八的是H02K5/04是关于电动机机壳形状的技术；排名第九的是F16H1/16与电动机相连的蜗杆和涡轮的技术；排名第十的是H02K5/10是与电动机机壳防护相关的技术。

3.主要申请人分析

下图3是电动车窗电动机专利申请量排名前十的申请人，排名第一的申请人是ROBERT BOSCH，即博世集团，博世是一家德国公司，世界500强排名150，博世集团是全球第一大汽车技术供应商，博世的业务范围涵盖了汽油系统、柴油系统、汽车底盘控制系统、汽车电子驱动、起动机与发电机、电动工具、家用电器、传动与控制技术、热力技术和安防系统等。

排名第二是ASMO，即阿斯莫公司，阿斯莫是一家日本企业，是日本电装株式会社的子公司，主要生产汽车刮水器系统、洗涤器系统、冷却风扇电机、空调电机及摇窗电机等产品。

排名第三的是MITSUBA，即日本三叶株式会社，又称美姿把株式会社，主要生产雨刷电动机、车窗电动机、启动电机等。

排名第四的DENSO，即日本电装株式会社，电装公司是一家面向大型汽车制造商，提供汽车技术、系统及零部件的供应商。

排名第五的是BROSE，即博泽公司，博泽是一家大型德国汽车配件公司，主要生产玻璃升降器、车门系统、门锁模块、电子制动系统（EBS）电机、变速器执行电机、空调鼓风机和冷却风扇总成等产品。

排名第六的是MITSUBISHI，即日本三菱电机株式会社，属于日本三菱集团的子公司，从属汽车马达配件的研发和生产。

排名第七的是JOHNSON ELECTRIC，即德昌电机，是一家总部位于香港的大型跨国集团公司，从事微电机和集成电机系统相关产业。

排名第八的是SIEMENS, 即德国西门子股份公司，全球电子电气工程领域的领先企业。

排名第九的是NIDEC，即日本电产株式会社，生产各种精密小电动机。

排名第十的是MABUCHI，即日本万宝至马达株式会社，又马渊马达株式会社，是一家专业从事微型马达研发、生产与销售的大型日资企业，其产品广泛应用于汽车、照相机、影像、音响、家电、通讯设备、办公事务机器、电动玩具等消费产品中。

4.地域分析

下图4是电动车窗驱动电动机专利公开国全球排名前十的国家，可以看出，该领域的专利主要分布在日本、美国、德国、中国和韩国这几个国家，这些国家也是汽车生产和消费的主要国。公开国中排名第一的是日本，从上面关于申请人的分析也可以知道，该领域主要的申请人也集中在日本，排名前十的申请人中，有6家是日本企业，所以日本在该领域处于绝对领先的地位。

5.有刷直流电机和无刷直流电机分析

5.1有刷电机

有刷式直流电机已经有很多年的使用历史了，其技术也非常成熟。它的主要工作原理是用一个石墨电刷作为导电介质连接到转子的换向片上，并且必须安装弹簧来不断地与换向片摩擦，而石墨电刷的另一端则安装在电机外壳上。当电机开始转动时，不同绕组的转子线圈就这样开始不停地与电刷连接和断开，这样转子绕组产生的磁场相对于定子外壳是不变的，且通过定子磁场的定向，从而产生扭矩，驱动电机不断运转。当换向片与刷子旋转接触断开时，这些一组一组的转子线圈段也将会断开，而线圈生成的高回扫电压会在刷子和换向片之间产生高压火花。这些火花会带来很多像电噪声、老化等负面问题。一般的石墨碳刷都是很软的，不断地摩擦后，日积月累会有很多的磨损，过一段时间必须要更换。这在大规模和长久使用时，需要定期维护，增加了成本和维护时间，严重降低了效率。

上述的诸多缺陷导致了它的不足，但有刷式直流电机也有非常突出的优点，就是它的成本比较低，应用的年代比较久，各种配套齐全，成熟。近年来，由于广泛采用永久磁性材料制成的定子，它生成的定子磁通可以产生线性非常好的速度/扭矩曲线，使之在工业伺服系统中，尤其是像皮带轮传送系统中的齿轮马达，应用非常成功。 有刷直流电机有如下优缺点。

优点：

(1) 多年来的应用，技术比较成熟；

(2) 线圈的温升容易控制；

(3) 变速时比较平稳，很难感觉到有振动；

(4) 价格便宜，所以也被较多厂家选用； 

同时也存在以下缺点：

(1) 电机的碳刷非常容易磨损，过一段时间后必须更换，在应用中要经常维护。 

(2) 运行电流大，电机磁钢易退磁，降低了电机的使用寿命。 

(3) 电刷和换向片之间产生高压火花。这些火花会带来很多像电噪声、老化等问题。

(4) 日积月累会有很多的磨损，过一段时间必须要更换。

5.2 无刷直流电机(BLDC)

无刷直流电机(BLDC)克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。无刷直流电机的实质是直流电源输入，采用电子逆变器将直流电转换为交流电，有转子位置反馈的三相交流永磁同步电机。

无刷直流电机(BLDC)一直以来都是国内外直流电机广泛应用的一个新兴领域，特别是近年来稀土永磁体的发展而带来的更高使用效率，更小体积，为它的更广泛的应用打下了坚实的基础。采用电子换向线路代替由换向器和电刷组成的机械式的换向结构，避免了换向片的机械磨损，从而拥有更长的寿命，更低的噪声，这是无刷直流电机的一大特色。位置传感器和电子开关控制线路这几部分构成了无刷直流电机的基本组成元件。无刷直流电机一方面和交流电动机一样结构简单，没有电刷，一方面又有一般直流电机调速方便的优点。

相比较而言，无刷直流电机有如下优点：

(1) 没有会磨损的碳刷，性能可靠、无打火，故障率低，寿命比有刷电机提高了好几倍；

(2) 低噪音，同时空载电流小，能耗也比较低； 

(3) 综合运行效率高； 

(4) 如采用永磁体转子，可以做到体积更小；

(5) 无级调速，调速范围较宽；

(6) 可以有更高的工作转速； 

(7) 启动转距大，过载能力强，运行平稳；

同时也存在以下缺点：

(1) 由于存在诸多天生的因素，低速起动时可能有轻微振动；

(2) 驱动控制电路的要求高导致增加成本；

(3) 共振现象容易生成。无刷电机的运行频率是一个固有振动频率，如果运行时与运行平台的振动频率相同或接近时比较容易形成共振现象，但现在已经有较多的方法可以将共振现象减小了。

5.3有刷直流电机无刷直流电机申请趋势

如下图5所示，是电动车窗电动机有刷直流电机和无刷直流电机的申请趋势图(截止本文的检索日，2017年申请的专利还有部分没有公开)，因为有刷直流电机的技术已经非常成熟，虽然其申请量远大于无刷直流电机，从2005年开始有刷直流电机的申请量逐步下降，虽然在2010-2012有过小幅度上升，但是其申请量的整体趋势还是下降的，尤其到了2012年以后申请量的下降幅度也增大许多。

相比较而言，无刷直流电机的专利申请量的总体趋势却一直是上升的，这是因为随着如电力电子技术、计算机技术和稀土永磁体技术等新技术的产生和进步，将这些新技术用在无刷直流电机上，使得最近几年无刷直流电机也得到了进一步的发展，到了2016年，无刷直流电机的申请量已经和有刷直流电机的专利申请量差不多持平了。

5.4无刷直流电机主要申请人分析

图6是电动车窗用无刷直流电动机的申请人排名，排名第一的MITSUBA，即日本三叶株式会社，相比其他公司业务综合的公司如博世公司、日本电装，该公司业务比较集中，主要生产雨刷电动机、车窗电动机、启动电机等，属于电动车车窗电动机领域的领先企业，可以看做该领域的方向标性企业，该公司在电动车窗用无刷直流电动机的专利申请远高于其他企业。

其他业务比较集中于电动车窗驱动电动机的企业的专利申请量排名，相比于其专利申请总量的排名(图3)也都有上升，如JOHNSON ELETRIC(德昌电机)排名第四，其在总量排名中为第七，NIDEC(日本电产)排名第七，其在总量排名中为九。说明业务专一的企业相比业务综合的企业更注重电动车窗的无刷直流电动机的研发和生产。

在电动车窗驱动电动机领域，涉及的电动机分为有刷直流电动机和无刷直流电动机，其中有刷直流电动机技术已经非常成熟，能产生的新技术越来越少，且有刷直流电机存在电刷磨损、火花及噪音等问题，而解决该问题的方式之一，即采用无刷直流电机。

目前在电动车窗的驱动电动机领域，主要的企业都已经增加其在无刷直流电动机的专利布局，可以预测，随着电力电子技术、计算机技术和稀土永磁体技术等相关技术的发展，在该领域，无刷直流电机的申请量将会超过有刷直流电机的申请量，随着更多企业的进入，价格的降低和无刷直流电机的明显优势，无刷直流电机也会慢慢占据更多的有刷直流电机的市场份额。

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转载自：超凡知识产权

本文作者：赵 李