磁铁7与永磁铁8靠近端极性相异。
[0024]通电状态下，电磁铁7产生与永磁铁8相反的极性，电磁铁7与永磁铁8之间产生吸引力;永磁铁8形状、大小相同，磁场强度按图3逆时针由A到T依次逐渐增强；电路接通后，主轴I在吸引力作用下开始转动，且Fa < Fb……< Ft，当T号永磁铁与电磁铁7重合时，断开电路，主轴I转过一定角度后，使电路再次接通。电路的通断由与编码器11连接的单片机通过预先编好的程序控制。主轴I利用永磁体8与电磁铁7之间的吸引力继续运动。
[0025]以上实施示例说明，该发明有效的实现了:在转子不带电的条件下，对电机输入电能，输出转矩对外做功。且工作可靠，运行稳定，维护方便，便于控制。
[0026]根据本发明实施例，提供了一种直流电机的控制电路，如图4所示，包括:电源10、开关30、控制器50、电路保护元件90、电磁铁70和编码器110，其中，电磁铁70的数量为多个，在图4中，近示出3个，包括电磁铁71、电磁铁72和电磁铁73。
[0027]工作时，闭合开关30，在控制器50和编码器110的控制下使电磁铁7产生磁性，继而与永磁铁8通过相互吸引，产生转矩。在电路保护元件90的作用下，使直流电机持续稳定运行。
[0028]鉴于上述技术问题，本发明提供一种使电动机的转子部分在不带电的情况下，输入电能，输出机械转矩对外做功，且便于控制，工作可靠，运行稳定，维护检修方便的一种无刷直流电机。
[0029]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0030]本发明设计了一种无刷直流电机，包括主轴、第一轴承及支撑架、带轮、底座、机壳、磁铁保持架、电磁铁、永磁铁、轴套、第二轴承及支撑架、编码器。其特征在于，底座上设有机壳，并与机壳固定连接，机壳左右两侧设有轴承及支撑架，主轴位于支撑架上，并利用轴承连接，且轴承与主轴同轴固定连接。主轴上设有磁铁保持架，磁铁保持架上沿周向均匀分成20个凹槽，槽内装有永磁铁，并分别命名为A号到T号永磁铁。磁铁保持架上的永磁铁的排布方式为:20个永磁铁的形状、大小均相同，永磁铁磁场强度由低到高依次排列，且永磁铁依次固定排列于凹槽内。永磁铁结构优选为类长方体。永磁铁的充磁方向一致，均沿盘体径向方向由内向外。机壳内壁沿周向固定装有电磁铁，电磁铁在机壳内壁环绕排布，并使电磁铁与永磁铁异极性平行相对，电磁铁与永磁铁之间留有一定间隙。用轴套将主轴与磁铁保持架固定在一起，保证主轴与磁铁保持架同轴转动，防止磁铁保持架产生侧滑。本发明利用编码器控制电路的通断。装配时，编码器的一端与主轴连接，另一端与机壳相连，以实现准确快速通断。
[0031]电路接通后，由于永磁铁磁场强度由低到高依次增加，在永磁铁与电磁铁之间产生一个磁力梯度，主轴在永磁铁的带动下产生机械转矩，通过编码器使永磁铁在电磁铁的作用下产生运动，从而实现输入电能，输出机械转矩对外做功。其利用编码器控制电磁铁的通断，使转子可以在不带电的条件下对外做功。
[0032]与现有无刷直流电机相比，本发明提供的无刷直流电机的优点为:
1、囊括了现有电机的优点，即:运转稳定，可靠性高，振动噪声小，可以实现高度自动化。本发明磁铁保持架上设有永磁铁，机壳内壁设有电磁铁，编码器与主轴和机壳固定相连，实现输入电能，输出转矩做功。高效区域大，功率和转矩密度高，功率因数大，电机在同步转速下运行时，转子既无铜耗也无铁耗。低电压特性好，转矩过载特性强，启动转矩大，启动电流小。调速范围宽，操作控制方便灵活，响应速度快。
[0033]2、本无刷直流电机解决了传统电机转子部分带电，换向装置复杂，维护检修不方便等问题。减少了发热量和机械损耗，提高了能源利用率。本发明利用永磁铁在转子部分磁场强度依次升高的变化，产生了一个磁力梯度，通过编码器感应转子位置，使永磁铁在电磁铁的作用下产生运动，从而带动主轴转动，实现了在转子不带电的条件下对外输出机械转矩。
[0034]3、本发明结构简单，易于批量生产，维护方便，解决了传统电机结构复杂，维护不方便的难题。
[0035]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使用价值，用很大的实际应用前景。本发明基于寻找一种结构简单，机械损耗小，能源利用率高，易于控制，运转稳定，维护方便的无刷直流电机。本发明克服了传统电机转子部分带电，换向装置复杂，维护不方便等问题。可用于教育教学培训的实验室做动力装置，也可用于工矿企业及电动汽车做动力设备。
【主权项】
1.一种无刷直流电机，其特征在于，包括:主轴(I)，所述主轴(I)上设有磁铁保持架(6)，并通过轴套(9)实现所述有磁铁保持架(6)和所述主轴(I)的同轴固定连接，其中，所述磁铁保持架(6 )上均匀设有多个凹槽，且每个所述凹槽内装有永磁铁(8);机壳(5 )，所述机壳(5)内壁固定装有电磁铁(7);编码器(11)，其中，所述编码器(11)一端与所述主轴(I)固定连接，另一端与所述机壳(5)相连。2.根据权利要求1所述无刷直流电机，其特征在于，所述电磁铁(7)与所示永磁铁(8)不同极性平行相对，且所述电磁铁(7)与所述永磁铁(8)之间的距离为预设距离。3.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，所述永磁铁(8)按照预设方式进行排列，每个所述永磁铁(8)的形状和大小均相同。4.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，所述永磁铁(8)结构为类长方体，且所述永磁铁(8 )的充磁方向为沿盘面径向方向由内向外。5.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于，所述永磁铁(8)的磁场强度由低到高依次排布。6.—种无刷直流电机的控制电路，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述无刷直流电机。
【专利摘要】本发明涉及一种无刷直流电机及其控制电路。本发明包括主轴、第一轴承及支撑架、带轮、底座、机壳、磁铁保持架、电磁铁、永磁铁、轴套、第二轴承及支撑架、编码器。其特征在于，主轴上设有磁铁保持架，磁铁保持架上沿周向分成20个凹槽，槽内固定装有永磁铁，永磁铁结构优选为类长方体。机壳内壁沿周向固定排有电磁铁，电磁铁与永磁铁平行相对，且电磁铁与永磁铁之间留有一定间隙，且使永磁铁与电磁铁不同极性相对。编码器的一端与主轴固定连接，另一端与机壳相连。本发明利用编码器控制电磁铁的通断，使转子可以在不带电的条件下持续稳定的对外做功。本发明解决了传统无刷直流电机转子部分带电，换向装置繁琐，维护检修困难的问题。
【IPC分类】H02K1/30, H02K1/12, H02K29/06
【公开号】CN105529894
【申请号】CN201610006529
【发明人】任志玲, 张广全, 王伟
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月7日