電機(jī)及飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)及包括該電機(jī)的飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛飛行器在航空拍攝、空中運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的無人駕駛飛行器大多為固定翼飛行器或者多軸飛行器，固定翼飛行器上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)機(jī)翼，并且在機(jī)翼上設(shè)置螺旋槳，通過電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流推動(dòng)飛行器飛行。多軸飛行器是一種具有兩個(gè)或更多旋翼軸的旋翼飛行器，由于結(jié)構(gòu)和控制均較為簡(jiǎn)單，飛行性能也比較穩(wěn)定，使得多軸飛行器易于小型化，近年應(yīng)用普及速度大大提高。目前，常見的多軸飛行器為二軸、三軸、四軸、五軸、六軸以及八軸飛行器，也有更多軸的多軸飛行器，但使用最為廣泛的是四軸飛行器。
[0003]參見圖1，現(xiàn)有的一種四軸飛行器具有一個(gè)主支架11，在主支架11的中部設(shè)置有控制器12，控制器12內(nèi)設(shè)置有作為動(dòng)力源的電池、控制電路板和電子調(diào)速器等。在主支架11的周向上設(shè)有四根連接支架13，每一根連接支架13的末端均設(shè)置有一根支軸16，支軸16上套裝有旋翼14。另外，每一根連接支架13的末端還設(shè)有電機(jī)15，電機(jī)15工作時(shí)驅(qū)動(dòng)支軸16旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)旋翼14旋轉(zhuǎn)，為飛行器的起飛、懸停、飛行提供動(dòng)力。
[0004]飛行器起飛階段，通過提高電機(jī)15的轉(zhuǎn)速來提高旋翼14的轉(zhuǎn)速，從而為飛行器提供向上的浮力。飛行器降落時(shí)，降低旋翼14的轉(zhuǎn)速以減小飛行器的浮力。在飛行器需要執(zhí)行俯仰飛行或偏航等操作時(shí)，通過控制四個(gè)旋翼14的轉(zhuǎn)速，使得四個(gè)旋翼14的轉(zhuǎn)速不相同或者不對(duì)稱來實(shí)現(xiàn)飛行器主支架11與水平面的傾斜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛行器俯仰飛行或者偏航、橫向運(yùn)動(dòng)等操作。
[0005]因此，要求電機(jī)具有較小的體積和重量、較大的輸出扭矩，并且在飛行器飛行的過程中盡可能減小對(duì)氣流的阻力。電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。定子中的主磁極包括主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組兩部分，鐵心通常用薄的硅鋼片疊壓而成，分為極身和極靴兩部分，勵(lì)磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。極靴寬于極身，這樣既可以調(diào)整氣隙中磁場(chǎng)的分布，減小氣隙磁阻，又便于固定勵(lì)磁繞組。然而，現(xiàn)有電機(jī)的極靴與轉(zhuǎn)子相鄰的表面形成為直面，使得磁面積和所產(chǎn)生的磁通量較小，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)的輸出扭矩較小，并降低飛行器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的主要目的是提供一種具有較大輸出扭矩的電機(jī)。
[0007]本實(shí)用新型的另一目的是提供一種包括上述電機(jī)的飛行器。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述主要目的，本實(shí)用新型所提供的電機(jī)包括外轉(zhuǎn)子和定子;其中，外轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤、導(dǎo)磁片和磁鐵單元，轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)軸固定連接并環(huán)繞轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)磁片和磁鐵單元由外向內(nèi)依次設(shè)置在轉(zhuǎn)盤的內(nèi)側(cè);定子包括電機(jī)座和設(shè)置在電機(jī)座上的主磁極，主磁極包括極身和極靴;轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在電機(jī)座上，極靴與磁鐵單元相鄰設(shè)置，且極靴相鄰于磁鐵單元的表面沿轉(zhuǎn)盤的徑向朝外凸出。其中，極靴相鄰于磁鐵單元的表面可以是全部沿轉(zhuǎn)盤的徑向朝外凸出，也可以是部分沿轉(zhuǎn)盤的徑向朝外凸出；磁鐵單元既可以是單個(gè)磁鐵，也可以是由多個(gè)磁鐵組合而成。
[0009]在以上的技術(shù)方案中，極靴相鄰于磁鐵單元的表面沿轉(zhuǎn)盤的徑向朝外凸出，一方面，這增大了磁面積，使得磁感線通過極靴時(shí)的損耗減少，磁阻變小、磁通量導(dǎo)通上限提高，從而能夠增大電機(jī)的輸出扭矩，提高電機(jī)的輸出效率;另一方面，匹配于極靴形狀的變化，外轉(zhuǎn)子(尤其是轉(zhuǎn)盤)的徑向尺寸也需要相應(yīng)增大，這使得轉(zhuǎn)盤具有更大的旋轉(zhuǎn)半徑，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和離心力變大，促進(jìn)了轉(zhuǎn)盤的陀螺儀效應(yīng)，使電機(jī)在工作過程中保持較好的自平衡性能平衡。
[0010]另外，上述技術(shù)方案的電機(jī)在應(yīng)用于飛行器時(shí)是特別有利的，因?yàn)殡姍C(jī)在體積和重量的增量較小的情況下就可以獲得較大的輸出扭矩，尤其滿足飛行器重量輕、體積小、動(dòng)力高的要求。并且，電機(jī)自平衡性能的提高也進(jìn)一步增加了飛行器的飛行穩(wěn)定性。
[0011]具體地，在通過轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線的剖切面上，極靴截面在轉(zhuǎn)盤徑向上的外輪廓線包括第一直線段和第二直線段，第一直線段和第二直線段之間的夾角為大于60度、小于120度。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，由于極靴(和主磁極)是由薄硅鋼片疊壓而成，因此，上述第一直線段和第二直線段實(shí)際上可能并不是也難以形成嚴(yán)格的直線，而是大致在線性方向上延伸。
[0012]在以上技術(shù)方案中，第一直線段和第二直線段之間的夾角為大于60度、小于120度，一方面，這使得極靴相鄰于磁鐵單元的表面積有效增大，增大電機(jī)的輸出扭矩；另一方面，又可以將電機(jī)的重量和體積增量控制在合理范圍內(nèi)。
[0013]優(yōu)選地，第一直線段和第二直線段之間的夾角為大于80度、小于100度，以在電機(jī)重量、體積和輸出扭矩之間取得更佳的平衡。
[0014]另一種更具體的實(shí)施方式是，第一直線段和所述第二直線段對(duì)稱分布，且其對(duì)稱中心線垂直于轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線。這樣的好處在于，極靴(和主磁極)相對(duì)于水平面具有對(duì)稱分布的規(guī)則形狀，其制備較為簡(jiǎn)單。特別是在外轉(zhuǎn)子(和轉(zhuǎn)盤)形成與極靴相匹配的外凸形狀時(shí)，轉(zhuǎn)盤的質(zhì)心大致位于電機(jī)的中心，從而進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)盤的陀螺儀效應(yīng)，使電機(jī)在工作過程中保持更好的自平衡性能平衡。
[0015]再一種更具體的實(shí)施方式是，極靴截面在轉(zhuǎn)盤徑向上的外輪廓線還包括分別與第一直線段和第二直線段形成光滑連接的圓弧段。容易理解的是，此時(shí)極靴相鄰于磁鐵單元的表面是由上述外輪廓線繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度而形成的三維光滑曲面，從而降低了極靴中的應(yīng)力集中程度，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，并便于主磁極的制造。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的另一【具體實(shí)施方式】，磁鐵單元和導(dǎo)磁片均形成為與極靴相匹配的外凸形狀。在該技術(shù)方案中，由于電機(jī)工作時(shí)磁通主要集中在外凸磁鐵單元半徑最大的地方，且外凸的導(dǎo)磁片能夠進(jìn)一步降低磁阻，因此使得電機(jī)的輸出扭矩進(jìn)一步提高。
[0017]—種更具體的實(shí)施方式是，導(dǎo)磁片由上導(dǎo)磁片和下導(dǎo)磁片組合而成，上導(dǎo)磁片和下導(dǎo)磁片整體上形成與極靴相匹配的外凸形狀。這樣不僅降低了導(dǎo)磁片的制備難度，而且便于導(dǎo)磁片在電機(jī)內(nèi)的組裝。
[0018]另一種更具體的實(shí)施方式是，磁鐵單元包括上磁鐵和下磁鐵，上磁鐵和下磁鐵整體上形成與極靴相匹配的外凸形狀。這樣的好處在于既降低了磁鐵單元的制備難度，又便于磁鐵單元在電機(jī)內(nèi)的組裝。
[0019]再一種更具體的實(shí)施方式是，轉(zhuǎn)盤由上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤組合而成，上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤整體上形成與極靴相匹配的外凸形狀。
[0020]在上述技術(shù)方案中，由于轉(zhuǎn)盤形成與極靴相匹配的外凸形狀，因而減小了在飛行器飛行過程中氣流對(duì)轉(zhuǎn)盤(和飛行器)的阻力，不僅使得飛行器的飛行過程更為平穩(wěn)，而且所需的能耗更低。另外，轉(zhuǎn)盤由上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤組合而成，使得轉(zhuǎn)盤的制備和電機(jī)的裝配更為簡(jiǎn)便。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的再一【具體實(shí)施方式】，在轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向上，磁鐵單元的兩端逐漸增大或減小。這樣的好處在于，由于磁鐵單元的兩端是逐漸增大或減小的，因而磁鐵單元(和轉(zhuǎn)盤)在旋轉(zhuǎn)過程中所受到的作用力的變化也比較平緩，有助于減少電機(jī)工作時(shí)的震動(dòng)。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，本實(shí)用新型還提供了一種飛行器，其包括如上所述的任一種電機(jī)。由于采用了上述電機(jī)，因而本實(shí)用新型的飛行器具有動(dòng)力足、飛行過程平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0023]本實(shí)用新型的飛行器既可以是固定翼飛行器，也可以是多軸飛行器