CN103078429A

CN103078429A - 一种无刷直流电机

Info

Publication number: CN103078429A
Application number: CN2012105314222A
Authority: CN
Inventors: 张广义; 汪建新; 白羽; 孙丽娜; 樊文军
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种本发明涉及一种无刷直流电机，属于动力装置领域。本发明包括机壳、主轴，主轴上设有磁铁固定架，磁铁固定架沿周向按排或按列均匀的分布有孔，孔内设有永磁体；靠近主轴轴套端的机壳端面上均布有电磁铁，旋转编码器一端与主轴固定连接，另一端与机壳固定相连。所述电磁铁与机壳两侧筋板垂直，旋转编码器与主轴和机壳固定相连，实现输入电能，输出转矩对外做功。其利用永磁铁在转子部分的排布及永磁铁磁能积的变化，产生一个磁力梯度，通过旋转编码盘使其在电磁铁的作用下产生运动，从而使转动轴转动，并输出转矩，对外做功。其利用旋转编码器感应转子位置，控制电磁铁电路的通断，使转子不带电的条件下对外输出转矩。

Description

一种无刷直流电机

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机，属于动力装置领域。

背景技术

目前，公知的直流电机是通过换向器和电刷装置使线圈中的电流不断变化，电枢在电磁力的作用下转动。但此类电机的整个转动部分都处于带电状态；且需要换向器及电刷装置不断滑动，改变电枢线圈中的电流，非常繁琐，易出现电火花、磨损严重、维护不便等问题。

公知的无刷直流电动机其本质是交流电机，它以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，通过传感器感应转子位置，实现转动。但此种电机结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种目的在于提供一种使电动机的转子部分不带电，工作可靠、维护方便的一种无刷直流电机。

技术解决方案：

本发明涉及一种无刷直流电机，包括机壳、主轴，其特征在于，主轴上设有磁铁固定架，磁铁固定架上沿周向按排或按列均匀的分布有孔，孔内设有永磁体；靠近主轴轴套端的机壳端面上均布有电磁铁，旋转编码器一端与主轴固定连接，另一端与机壳固定相连。

电磁铁与机壳两侧筋板垂直。

磁铁固定架上的永磁体的排列方式为：永磁体形状、长度均相同，永磁体一组或多组排列，永磁体与磁铁固定架端面平齐，永磁体磁场强度依次由低到高一组或多组排列。

磁铁固定架上的永磁体的排列方式为：永磁体形状、高度不同，永磁体依次由低到高一组或多组排列，永磁体性能相同。

与现有的盘形凸轮相比本发明的优点在于：

1.囊括了现有电机的优点，即：①运转稳定，可靠性高，可以实现高速自动化。本发明轴上设永磁体，机壳端面上均布有电磁铁，旋转编码器与主轴和机壳固定相连，实现输入电能，输出转矩对外做功。②响应快速，操作控制方便。

2.采用本发明所用无刷直流电机克服了传统电机转子部分带电、换向装置复杂、维护不便等问题。减少发热量，提高了能源利用率。本发明其利用永磁铁在转子部分的排布及永磁铁磁能积的变化，产生一个磁力梯度，通过旋转编码器感应转子位置，使其在电磁铁的作用下产生运动，从而使转动轴转动，在转子不带电的条件下对外输出转矩。

3.本发明结构简单，维护方便。解决了传统电机结构复杂、维护不便的问题。

4.本发明由于主轴部分不带电，对于潮湿或液体环境下工作具有极强的实用价值。去掉机壳，主轴部分可用于管状输送装置内部，用来输送石油、天然气，污水等。有很大的应用前景。本发明基于寻求一种结构简单，能源利用率高、运转稳定的直流电机。本发明克服了传统电机转子部分带电、换向装置复杂、维护不便等问题。可用于配备学校实验室，作动力装置，也可配备工厂，做动力设备。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明电路结构示意图；

图3为本发明转子部分示意图；

图4为本发明永磁体磁场强度不同形状形同单组排布受力示意图；

图5为本发明永磁体磁场强度相同形状不同单组排布示意图；

图6为本发明永磁体磁场强度相同形状不同多组排布示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1，本发明包括主轴1、带轮2、平键3、安装轴承的第一轴承保持架4、底座支架5、磁铁固定架6、永磁体7、机壳8、安装轴承的第二轴承保持架9、旋转编码器10、轴套11、电磁铁12组成。整个电动机水平放置，机壳8设置于底座支架5上方，并与底座支架5固定相连；带轮2与主轴1同轴，平键安装在主轴1与带轮2形成的键槽中，带轮2与主轴1通过平键3连接，且带轮2绕主轴1同步转动；安装轴承的第一轴承保持架4、安装轴承的第二轴承保持架9分别安装在主轴1的两端，并与主轴1同轴，安装轴承的第一轴承保持架4、安装轴承的第二轴承保持架9分别嵌入到机壳8中，并与机壳8固定连接；主轴1穿过磁铁固定架6中心孔，并使磁铁固定架6套装在主轴1，磁铁固定架6与主轴1同轴且固定连接；磁铁固定架6一端紧靠轴肩，另一端与轴套11紧靠；永磁体7分别装入沿磁铁固定架6圆周均匀分布的孔中，并使永磁体7相对磁铁固定架6的圆形端面高度一致；机壳8上固定安装有电磁铁12，且电磁铁12轴线在壳体8上沿平面内，且与机壳8两侧筋板垂直，与磁铁固定架6上永磁体7相对，旋转编码器10一端与主轴1固定连接，另一端与机壳8固定相连。

永磁体7形状、长度相同，永磁体7磁场强度周向由低到高一组排列。

使用时，按照图2电路连接电路，确保电路连接良好，并且开关闭合，使电磁铁12处于通电状态。确保安装时电磁铁12与永磁体7靠近端极性相异。

工作过程

通电状态下，电磁铁12产生与永磁铁7相反的极性，电磁铁12与永磁体7之间产生吸引力；永磁体7形状、长度相同，磁场强度按图3箭头反方向由A到P依次逐渐均匀增强。电路连通后，主轴1在吸引力作用下开始转动，电路的通断由与旋转编码器10连接的单片机通过现有程序控制。P号永磁铁7与电磁铁12轴线重合时，使电路断开；主轴1转过一定角度后，使电路再次连通。主轴1利用永磁体7与电磁铁12之间的吸引力继续运动。

两组电磁铁12与电源并联，由同一组旋转编码器10及单片机控制，两组电磁铁12独立工作。

实施例2

本实施例1中的其它部件不变，将磁铁固定架6与永磁体7替换为图4结构，永磁体7高低交错一端靠近电磁铁。

永磁体7形状相同、长度不同，永磁体7由低到高依次一组排列。

使用时，按照原理图2连接电路，确保电路连接良好，并且开关闭合,装置处于通电状态，确保安装时电磁铁12与永磁体7靠近端极性相异。

工作过程

通电状态下，电磁铁12产生与永磁铁7相反的极性，电磁铁12与永磁体7之间产生吸引力；永磁体7形状相同，长度不同，使永磁体7相对磁铁固定架6端面逐渐均匀增长。电路连通后，主轴1在吸引力作用下开始转动，电路的通断由与旋转编码器10连接的单片机通过现有程序控制。P号永磁铁7与电磁铁12轴线重合时，使电路断开；主轴1转过一定角度后，使电路再次连通。利用永磁体7与电磁铁12之间的吸引力继续运动。主轴1利用永磁体7与电磁铁12之间的吸引力继续运动。

实施例3

本实施例1中的其它部件不变，将图1中磁铁固定架6与永磁体7替换为图5结构，永磁体7高低交错一端靠近电磁铁。

永磁体7形状、长度不同，永磁体7由低到高依次多组排列。将永磁体7以主轴1为中心，以主轴1中心线与永磁铁7中心线的距离为半径，均匀排布四组。

使用时，按照图2电路图连接电路，确保电路连接良好，并且开关闭合，电磁铁12处于通电状态，确保安装时电磁铁12与图5结构永磁体7高低交错一端极性相异。

工作过程

通电状态下，电磁铁12产生与永磁铁7相反的极性，电磁铁12与永磁体7之间产生吸引力；永磁体7形状相同，长度不同，使永磁体7沿磁铁固定架6周向排列四组，每组内部长度逐渐均匀增长。电路连通后，主轴1在吸引力作用下开始转动，电路的通断由与旋转编码器10连接的单片机通过现有程序控制。当主轴1旋转到最长的四个永磁体7与电磁铁12轴线重合时，使电路断开；主轴1转过一定角度后，使电路再次连通。主轴1利用永磁体7与电磁铁12之间的吸引力继续运动，以此循环进行。

多组电磁铁12与电源并联，由同一组旋转编码器10及单片机控制；多组电磁铁12独立工作。

实施实例4

本实施例1中的其它部件不变，永磁体7形状、长度相同，磁场强度由低到高多组排列。

永磁体7沿磁铁固定架6周向排列四组，每组内部磁场强度逐渐均匀增强。

使用时，按照图2电路图连接电路，确保电路连接良好，并且开关闭合，装置开始处于通电状态，确保安装时电磁铁12与图6结构靠近端极性相异。

工作过程

通电状态下，电磁铁12产生与永磁铁7相反的极性，电磁铁12与永磁体7之间产生吸引力；沿图6箭头相反方向，四组永磁体7组内磁场强度均匀逐渐增强。电路连通后，主轴1在吸引力作用下开始转动，由与旋转编码器10连接的单片机通过现有程序控制电路的通断。当主轴1旋转到磁场强度最强的四个永磁铁7与电磁铁12轴线重合时，使电路断开；主轴1转过一定角度后，使电路再次连通，主轴1利用永磁体7与电磁铁12之间的吸引力继续运动，以此循环进行。

Claims

1.一种无刷直流电机，包括机壳（8）、主轴（1），其特征在于，主轴（1）上设有磁铁固定架（6），磁铁固定架（6）沿周向按排或按列均匀的分布有孔，孔内设有永磁体（7）；靠近主轴（1）轴套（11）端的机壳端面上均布有电磁铁（12），旋转编码器（10）一端与主轴（1）固定连接，另一端与机壳（8）固定相连。

2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，电磁铁（12）与机壳（8）两侧筋板垂直。

3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，磁铁固定架（6）上的永磁体（7）的排列方式为：永磁体（7）形状、长度均相同，永磁体（7）一组或多组排列，永磁体（7）与磁铁固定架（6）端面平齐。

4.根据权利要求3所述的一种无刷直流电机，其特征在于，永磁体（7）磁场强度由低到高依次一组或多组排列。

5.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机，其特征在于，磁铁固定架（6）上的永磁体（7）的排列方式为：永磁体（7）形状相同，长度不同，永磁体（7）由低到高依次一组或多组排列。

6.根据权利要求5所述的一种无刷直流电机，其特征在于，永磁体（7）磁场强度相同。