电机及飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种电机及包括该电机的飞行器。
【背景技术】
[0002]无人驾驶飞行器在航空拍摄、空中运输等领域有广泛的应用。现有的无人驾驶飞行器大多为固定翼飞行器或者多轴飞行器，固定翼飞行器上设置一个或多个机翼，并且在机翼上设置螺旋桨，通过电机带动螺旋桨旋转产生的气流推动飞行器飞行。多轴飞行器是一种具有两个或更多旋翼轴的旋翼飞行器，由于结构和控制均较为简单，飞行性能也比较稳定，使得多轴飞行器易于小型化，近年应用普及速度大大提高。目前，常见的多轴飞行器为二轴、三轴、四轴、五轴、六轴以及八轴飞行器，也有更多轴的多轴飞行器，但使用最为广泛的是四轴飞行器。
[0003]参见图1，现有的一种四轴飞行器具有一个主支架11，在主支架11的中部设置有控制器12，控制器12内设置有作为动力源的电池、控制电路板和电子调速器等。在主支架11的周向上设有四根连接支架13，每一根连接支架13的末端均设置有一根支轴16，支轴16上套装有旋翼14。另外，每一根连接支架13的末端还设有电机15，电机15工作时驱动支轴16旋转，进而带动旋翼14旋转，为飞行器的起飞、悬停、飞行提供动力。
[0004]飞行器起飞阶段，通过提高电机15的转速来提高旋翼14的转速，从而为飞行器提供向上的浮力。飞行器降落时，降低旋翼14的转速以减小飞行器的浮力。在飞行器需要执行俯仰飞行或偏航等操作时，通过控制四个旋翼14的转速，使得四个旋翼14的转速不相同或者不对称来实现飞行器主支架11与水平面的倾斜，进而实现飞行器俯仰飞行或者偏航、横向运动等操作。
[0005]因此，要求电机具有较小的体积和重量、较大的输出扭矩，并且在飞行器飞行的过程中尽可能减小对气流的阻力。电机包括定子和转子，定子的主要作用是产生磁场，转子的主要作用是产生电磁转矩和感应电动势。定子中的主磁极包括主磁极铁心和励磁绕组两部分，铁心通常用薄的硅钢片叠压而成，分为极身和极靴两部分，励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁心上。极靴宽于极身，这样既可以调整气隙中磁场的分布，减小气隙磁阻，又便于固定励磁绕组。然而，现有电机的极靴与转子相邻的表面形成为直面，使得磁面积和所产生的磁通量较小，进而导致电机的输出扭矩较小，并降低飞行器的性能。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种具有较大输出扭矩的电机。
[0007]本实用新型的另一目的是提供一种包括上述电机的飞行器。
[0008]为了实现上述主要目的，本实用新型所提供的电机包括外转子和定子;其中，外转子包括转轴、转盘、导磁片和磁铁单元，转盘和转轴固定连接并环绕转轴，导磁片和磁铁单元由外向内依次设置在转盘的内侧;定子包括电机座和设置在电机座上的主磁极，主磁极包括极身和极靴;转轴可转动地设置在电机座上，极靴与磁铁单元相邻设置，且极靴相邻于磁铁单元的表面沿转盘的径向朝外凸出。其中，极靴相邻于磁铁单元的表面可以是全部沿转盘的径向朝外凸出，也可以是部分沿转盘的径向朝外凸出；磁铁单元既可以是单个磁铁，也可以是由多个磁铁组合而成。
[0009]在以上的技术方案中，极靴相邻于磁铁单元的表面沿转盘的径向朝外凸出，一方面，这增大了磁面积，使得磁感线通过极靴时的损耗减少，磁阻变小、磁通量导通上限提高，从而能够增大电机的输出扭矩，提高电机的输出效率;另一方面，匹配于极靴形状的变化，外转子(尤其是转盘)的径向尺寸也需要相应增大，这使得转盘具有更大的旋转半径，转动惯量和离心力变大，促进了转盘的陀螺仪效应，使电机在工作过程中保持较好的自平衡性能平衡。
[0010]另外，上述技术方案的电机在应用于飞行器时是特别有利的，因为电机在体积和重量的增量较小的情况下就可以获得较大的输出扭矩，尤其满足飞行器重量轻、体积小、动力高的要求。并且，电机自平衡性能的提高也进一步增加了飞行器的飞行稳定性。
[0011]具体地，在通过转轴的旋转轴线的剖切面上，极靴截面在转盘径向上的外轮廓线包括第一直线段和第二直线段，第一直线段和第二直线段之间的夹角为大于60度、小于120度。本领域技术人员容易理解，由于极靴(和主磁极)是由薄硅钢片叠压而成，因此，上述第一直线段和第二直线段实际上可能并不是也难以形成严格的直线，而是大致在线性方向上延伸。
[0012]在以上技术方案中，第一直线段和第二直线段之间的夹角为大于60度、小于120度，一方面，这使得极靴相邻于磁铁单元的表面积有效增大，增大电机的输出扭矩；另一方面，又可以将电机的重量和体积增量控制在合理范围内。
[0013]优选地，第一直线段和第二直线段之间的夹角为大于80度、小于100度，以在电机重量、体积和输出扭矩之间取得更佳的平衡。
[0014]另一种更具体的实施方式是，第一直线段和所述第二直线段对称分布，且其对称中心线垂直于转轴的旋转轴线。这样的好处在于，极靴(和主磁极)相对于水平面具有对称分布的规则形状，其制备较为简单。特别是在外转子(和转盘)形成与极靴相匹配的外凸形状时，转盘的质心大致位于电机的中心，从而进一步提高了转盘的陀螺仪效应，使电机在工作过程中保持更好的自平衡性能平衡。
[0015]再一种更具体的实施方式是，极靴截面在转盘径向上的外轮廓线还包括分别与第一直线段和第二直线段形成光滑连接的圆弧段。容易理解的是，此时极靴相邻于磁铁单元的表面是由上述外轮廓线绕转轴转动一定角度而形成的三维光滑曲面，从而降低了极靴中的应力集中程度，延长了电机的使用寿命，并便于主磁极的制造。
[0016]根据本实用新型的另一【具体实施方式】，磁铁单元和导磁片均形成为与极靴相匹配的外凸形状。在该技术方案中，由于电机工作时磁通主要集中在外凸磁铁单元半径最大的地方，且外凸的导磁片能够进一步降低磁阻，因此使得电机的输出扭矩进一步提高。
[0017]—种更具体的实施方式是，导磁片由上导磁片和下导磁片组合而成，上导磁片和下导磁片整体上形成与极靴相匹配的外凸形状。这样不仅降低了导磁片的制备难度，而且便于导磁片在电机内的组装。
[0018]另一种更具体的实施方式是，磁铁单元包括上磁铁和下磁铁，上磁铁和下磁铁整体上形成与极靴相匹配的外凸形状。这样的好处在于既降低了磁铁单元的制备难度，又便于磁铁单元在电机内的组装。
[0019]再一种更具体的实施方式是，转盘由上转盘和下转盘组合而成，上转盘和下转盘整体上形成与极靴相匹配的外凸形状。
[0020]在上述技术方案中，由于转盘形成与极靴相匹配的外凸形状，因而减小了在飞行器飞行过程中气流对转盘(和飞行器)的阻力，不仅使得飞行器的飞行过程更为平稳，而且所需的能耗更低。另外，转盘由上转盘和下转盘组合而成，使得转盘的制备和电机的装配更为简便。
[0021]根据本实用新型的再一【具体实施方式】，在转轴的旋转方向上，磁铁单元的两端逐渐增大或减小。这样的好处在于，由于磁铁单元的两端是逐渐增大或减小的，因而磁铁单元(和转盘)在旋转过程中所受到的作用力的变化也比较平缓，有助于减少电机工作时的震动。
[0022]为了实现上述的另一目的，本实用新型还提供了一种飞行器，其包括如上所述的任一种电机。由于采用了上述电机，因而本实用新型的飞行器具有动力足、飞行过程平稳的优点。
[0023]本实用新型的飞行器既可以是固定翼飞行器，也可以是多轴飞行器