電機及飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電機及包括該電機的飛行器。
【背景技術】
[0002]無人駕駛飛行器在航空拍攝、空中運輸等領域有廣泛的應用。現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，固定翼飛行器上設置一個或多個機翼，并且在機翼上設置螺旋槳，通過電機帶動螺旋槳旋轉產生的氣流推動飛行器飛行。多軸飛行器是一種具有兩個或更多旋翼軸的旋翼飛行器，由于結構和控制均較為簡單，飛行性能也比較穩定，使得多軸飛行器易于小型化，近年應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，現有的一種四軸飛行器具有一個主支架11，在主支架11的中部設置有控制器12，控制器12內設置有作為動力源的電池、控制電路板和電子調速器等。在主支架11的周向上設有四根連接支架13，每一根連接支架13的末端均設置有一根支軸16，支軸16上套裝有旋翼14。另外，每一根連接支架13的末端還設有電機15，電機15工作時驅動支軸16旋轉，進而帶動旋翼14旋轉，為飛行器的起飛、懸停、飛行提供動力。
[0004]飛行器起飛階段，通過提高電機15的轉速來提高旋翼14的轉速，從而為飛行器提供向上的浮力。飛行器降落時，降低旋翼14的轉速以減小飛行器的浮力。在飛行器需要執行俯仰飛行或偏航等操作時，通過控制四個旋翼14的轉速，使得四個旋翼14的轉速不相同或者不對稱來實現飛行器主支架11與水平面的傾斜，進而實現飛行器俯仰飛行或者偏航、橫向運動等操作。
[0005]因此，要求電機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氣流的阻力。電機包括定子和轉子，定子的主要作用是產生磁場，轉子的主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢。定子中的主磁極包括主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分，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，這樣既可以調整氣隙中磁場的分布，減小氣隙磁阻，又便于固定勵磁繞組。然而，現有電機的極靴與轉子相鄰的表面形成為直面，使得磁面積和所產生的磁通量較小，進而導致電機的輸出扭矩較小，并降低飛行器的性能。

【發明內容】

[0006]針對現有技術的不足，本實用新型的主要目的是提供一種具有較大輸出扭矩的電機。
[0007]本實用新型的另一目的是提供一種包括上述電機的飛行器。
[0008]為了實現上述主要目的，本實用新型所提供的電機包括外轉子和定子;其中，外轉子包括轉軸、轉盤、導磁片和磁鐵單元，轉盤和轉軸固定連接并環繞轉軸，導磁片和磁鐵單元由外向內依次設置在轉盤的內側;定子包括電機座和設置在電機座上的主磁極，主磁極包括極身和極靴;轉軸可轉動地設置在電機座上，極靴與磁鐵單元相鄰設置，且極靴相鄰于磁鐵單元的表面沿轉盤的徑向朝外凸出。其中，極靴相鄰于磁鐵單元的表面可以是全部沿轉盤的徑向朝外凸出，也可以是部分沿轉盤的徑向朝外凸出；磁鐵單元既可以是單個磁鐵，也可以是由多個磁鐵組合而成。
[0009]在以上的技術方案中，極靴相鄰于磁鐵單元的表面沿轉盤的徑向朝外凸出，一方面，這增大了磁面積，使得磁感線通過極靴時的損耗減少，磁阻變小、磁通量導通上限提高，從而能夠增大電機的輸出扭矩，提高電機的輸出效率;另一方面，匹配于極靴形狀的變化，外轉子(尤其是轉盤)的徑向尺寸也需要相應增大，這使得轉盤具有更大的旋轉半徑，轉動慣量和離心力變大，促進了轉盤的陀螺儀效應，使電機在工作過程中保持較好的自平衡性能平衡。
[0010]另外，上述技術方案的電機在應用于飛行器時是特別有利的，因為電機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、動力高的要求。并且，電機自平衡性能的提高也進一步增加了飛行器的飛行穩定性。
[0011]具體地，在通過轉軸的旋轉軸線的剖切面上，極靴截面在轉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。本領域技術人員容易理解，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際上可能并不是也難以形成嚴格的直線，而是大致在線性方向上延伸。
[0012]在以上技術方案中，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，增大電機的輸出扭矩；另一方面，又可以將電機的重量和體積增量控制在合理范圍內。
[0013]優選地，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]另一種更具體的實施方式是，第一直線段和所述第二直線段對稱分布，且其對稱中心線垂直于轉軸的旋轉軸線。這樣的好處在于，極靴(和主磁極)相對于水平面具有對稱分布的規則形狀，其制備較為簡單。特別是在外轉子(和轉盤)形成與極靴相匹配的外凸形狀時，轉盤的質心大致位于電機的中心，從而進一步提高了轉盤的陀螺儀效應，使電機在工作過程中保持更好的自平衡性能平衡。
[0015]再一種更具體的實施方式是，極靴截面在轉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，此時極靴相鄰于磁鐵單元的表面是由上述外輪廓線繞轉軸轉動一定角度而形成的三維光滑曲面，從而降低了極靴中的應力集中程度，延長了電機的使用壽命，并便于主磁極的制造。
[0016]根據本實用新型的另一【具體實施方式】，磁鐵單元和導磁片均形成為與極靴相匹配的外凸形狀。在該技術方案中，由于電機工作時磁通主要集中在外凸磁鐵單元半徑最大的地方，且外凸的導磁片能夠進一步降低磁阻，因此使得電機的輸出扭矩進一步提高。
[0017]—種更具體的實施方式是，導磁片由上導磁片和下導磁片組合而成，上導磁片和下導磁片整體上形成與極靴相匹配的外凸形狀。這樣不僅降低了導磁片的制備難度，而且便于導磁片在電機內的組裝。
[0018]另一種更具體的實施方式是，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內的組裝。
[0019]再一種更具體的實施方式是，轉盤由上轉盤和下轉盤組合而成，上轉盤和下轉盤整體上形成與極靴相匹配的外凸形狀。
[0020]在上述技術方案中，由于轉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轉盤(和飛行器)的阻力，不僅使得飛行器的飛行過程更為平穩，而且所需的能耗更低。另外，轉盤由上轉盤和下轉盤組合而成，使得轉盤的制備和電機的裝配更為簡便。
[0021]根據本實用新型的再一【具體實施方式】，在轉軸的旋轉方向上，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(和轉盤)在旋轉過程中所受到的作用力的變化也比較平緩，有助于減少電機工作時的震動。
[0022]為了實現上述的另一目的，本實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。由于采用了上述電機，因而本實用新型的飛行器具有動力足、飛行過程平穩的優點。
[0023]本實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