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[摘 要]通过对现有的有刷电机和无刷电机的结构分析，设计出一种能够在不更换电机的情况下，只改变电源的输入就能够改变电机工作方式的有刷无刷一体直流电机。电机采用环形正弦磁场，设计结构更加紧凑，可以满足多种使用要求。
[关键词]环形正弦磁场 有刷无刷一体直流电机
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0061-02
随着微电子技术的发展，越来越多的航模爱好者会选择自己设计制作无人机，也有一些人会自己制作其他模型。在设计制作过程中，选择合适的电机成为一个比较重要的环节。但在不同的模型及其他应用电机环境，会遇到因为工作环境的限制进而对电机的种类具有一定的要求。例如在具有危险气体（易燃易爆）的环境里，不能使用有有刷电机。
本电机巧妙克服了传统电机的弊端，在使用时可以通过改变电机的环形磁场来改变电机的种类，实现有刷电机和无刷电机之间的转变，即有刷无刷一体电机。
1技术依据
1.1磁场分析
结合现有的电机结构和对磁场的分析，设计出如下的环形电机磁场布置结构。
对分布磁场的场强分布进行测量，并使用MATLAB对测得的数据进行分析优化。得到原始的数据如图2。
对磁场进行优化和处理后，得到如下的优化曲线。
通过对磁场的数据处理，发现磁场强度的拟合曲线近似为正弦函数的形式，在此基础啊上，设计完善了电机的结构。
1.2机械结构设计
根据前文的磁场分析，制作出磁场的实际部分。
电机在壳体上形成了均匀的环形正弦交变磁场，在此机构基础上，完善其动力部分。
当电机采取有刷工作方式，动力输出1即转子输出；当电机采用无刷输出，外壳为工作部件。
2研究结果发展前景
通过对现阶段的有刷与无刷电机进行观察，发现不同的品牌和应用的电机结构上有一些差异，但总体结构基本相同。在此通过与现在市面上普遍使用的一种电机进行对比，对本设计的可行性进行分析。
当有刷电机工作时，给直流电机电刷加上直流，则有电流流过线圈，根据电磁力定律，再留导体将会受到电磁力的作用，方向則由左手定则判定。两段导体受到的力形成转矩，于是转子就会逆时针转动。要注意的是直流电机外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，线圈中流过的电流却是交流的，因此产生的转矩方向保持不变。
刷直流电机由电机主体、位置传感器及电子换向开关电路等三个基本部分组成。其中位置传感器的定子和电子换向开关电路相当于一个静止的换向器，与位置传感器旋转着的电刷，一起组成一个没
有机械接触的电子换向装置。
通过分析可以发现，二者的结构设计存在相似之处，同时也有很大的不同。这也导致了二者的使用条件和环境不同。基于环形磁场的有刷无刷一体电机通过对电机内部磁场和地基结构的改变，将二者的结构特点相结合，使用时可以根据使用条件自行选择。
参考文献
[1]GUO feng，SHAO hongjun，ZHANG jiasheng，Motor principle and drag base third edition. Beijing， Beijing university of posts and telecommunications.， 2017.08，17-24.
[2]Turan G，Motor and MATLAB， Beijing， national defense industry press，2017.05，9-15.
[3]FU xinghe，LIN mingyao，XV degan。The third edition of electrical machinery. Beijing， mechanical industry press.，2016.09，63-65。
[4]SUN guanqun，Motor and power electronics technology Beijing， Peking University press，2015.05，26-34.
[5]WANG yong，Motor and control third edition Beijing， Beijing institute of technology press，2016.06，16-24.
[6]Shahin F. Motor and its transmission system： principle， control， modeling and simulation. Beijing， mechanical industry press.，2015.11，98-105
[7]Paul K，Motor principle and drive analysis. Beijing， tsinghua university press.，2015.08，256-269.
作者简介
徐会波（1975—），男（汉族），湖北武汉人，硕士研究生，讲师。研究方向：电子技术、网络应用。
[关键词]环形正弦磁场 有刷无刷一体直流电机
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0061-02
随着微电子技术的发展，越来越多的航模爱好者会选择自己设计制作无人机，也有一些人会自己制作其他模型。在设计制作过程中，选择合适的电机成为一个比较重要的环节。但在不同的模型及其他应用电机环境，会遇到因为工作环境的限制进而对电机的种类具有一定的要求。例如在具有危险气体（易燃易爆）的环境里，不能使用有有刷电机。
本电机巧妙克服了传统电机的弊端，在使用时可以通过改变电机的环形磁场来改变电机的种类，实现有刷电机和无刷电机之间的转变，即有刷无刷一体电机。
1技术依据
1.1磁场分析
结合现有的电机结构和对磁场的分析，设计出如下的环形电机磁场布置结构。
对分布磁场的场强分布进行测量，并使用MATLAB对测得的数据进行分析优化。得到原始的数据如图2。
对磁场进行优化和处理后，得到如下的优化曲线。
通过对磁场的数据处理，发现磁场强度的拟合曲线近似为正弦函数的形式，在此基础啊上，设计完善了电机的结构。
1.2机械结构设计
根据前文的磁场分析，制作出磁场的实际部分。
电机在壳体上形成了均匀的环形正弦交变磁场，在此机构基础上，完善其动力部分。
当电机采取有刷工作方式，动力输出1即转子输出；当电机采用无刷输出，外壳为工作部件。
2研究结果发展前景
通过对现阶段的有刷与无刷电机进行观察，发现不同的品牌和应用的电机结构上有一些差异，但总体结构基本相同。在此通过与现在市面上普遍使用的一种电机进行对比，对本设计的可行性进行分析。
当有刷电机工作时，给直流电机电刷加上直流，则有电流流过线圈，根据电磁力定律，再留导体将会受到电磁力的作用，方向則由左手定则判定。两段导体受到的力形成转矩，于是转子就会逆时针转动。要注意的是直流电机外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，线圈中流过的电流却是交流的，因此产生的转矩方向保持不变。
刷直流电机由电机主体、位置传感器及电子换向开关电路等三个基本部分组成。其中位置传感器的定子和电子换向开关电路相当于一个静止的换向器，与位置传感器旋转着的电刷，一起组成一个没
有机械接触的电子换向装置。
通过分析可以发现，二者的结构设计存在相似之处，同时也有很大的不同。这也导致了二者的使用条件和环境不同。基于环形磁场的有刷无刷一体电机通过对电机内部磁场和地基结构的改变，将二者的结构特点相结合，使用时可以根据使用条件自行选择。
参考文献
[1]GUO feng，SHAO hongjun，ZHANG jiasheng，Motor principle and drag base third edition. Beijing， Beijing university of posts and telecommunications.， 2017.08，17-24.
[2]Turan G，Motor and MATLAB， Beijing， national defense industry press，2017.05，9-15.
[3]FU xinghe，LIN mingyao，XV degan。The third edition of electrical machinery. Beijing， mechanical industry press.，2016.09，63-65。
[4]SUN guanqun，Motor and power electronics technology Beijing， Peking University press，2015.05，26-34.
[5]WANG yong，Motor and control third edition Beijing， Beijing institute of technology press，2016.06，16-24.
[6]Shahin F. Motor and its transmission system： principle， control， modeling and simulation. Beijing， mechanical industry press.，2015.11，98-105
[7]Paul K，Motor principle and drive analysis. Beijing， tsinghua university press.，2015.08，256-269.
作者简介
徐会波（1975—），男（汉族），湖北武汉人，硕士研究生，讲师。研究方向：电子技术、网络应用。