本发明属于电机领域，更具体地，涉及多极磁环、其制备方法和包括其的永磁无刷电机。
背景技术：
1、永磁无刷电机广泛应用于航空航天、机器人、工业自动化、医疗工程、汽车工业、军事工业和智能家居等领域。
2、以近些年比较火热的无人机为例，需要作为动力源的永磁无刷电机提供尽可能高的电磁转化效率，且要求永磁无刷电机自身重量足够轻而输出的力矩尽可能大，也就是要求永磁无刷电机具有高效率、高转矩密度的输出特点。
3、通过各种材料工艺和深加工处理尽可能挖掘的永磁材料(磁源)的潜能成为一种提升永磁无刷电机性能的有效手段。
4、现有无人机的动力电机主要采用钕铁硼材料，在设计与应用过程中还存在以下问题：
5、1、采用多极磁环结构(如辐射充磁)，可以使得多极磁环的安装比较简单，但对小尺寸的磁环的充磁夹具，无法产生大的充磁磁场而限制了磁环的磁场强度的提高，使得磁环的磁场强度依然达不到很高，这样的磁环依然需要配套密度较大的铁质磁轭。
6、2、采用烧结钕铁硼材料的瓦片磁铁拼贴多极(大于等于2对磁极)，通过配套磁轭一起，提供比较高的磁源，缺点是瓦片磁铁的拼贴工艺麻烦，不平衡度偏高需要后续平衡工艺解决，且铁质磁轭导致重量增加。
7、3、为了尽可能减轻重量，将铁质磁轭和外壳分开制造，外壳的端部采用铝制材料进行机加工而成并镂空来减重，两者再和多极磁环一起组装成转子，导致生产工艺繁多，会增加生产成本。
8、4、为了降低成本，通常将铝制外壳、底座零件采用压铸铝工艺制成，但压铸的铝件材料力学性能欠佳(屈服强度不高，存在缺陷)，难以做成薄壁结构，整体结构偏“厚实”(压铸铝件因为铝合金密度小，容易产生内部缺陷，材料强度偏低，因而无法获得太薄的零件结构，零件结构偏厚实会增加产品重量，占用体积更多)。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了多极磁环、其制备方法和包括其的永磁无刷电机，其采用烧结钕铁硼的磁体材料，环形磁铁经过初步的充磁来使磁畴获得初步取向，中间再进行退磁，最后再进行强充磁，经过三步来使得剩磁、矫顽力高的烧结钕铁硼磁体材料获得很高的磁性能。
2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了多极磁环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、1)将烧结钕铁硼材料的环形磁铁放入充磁机的第一充磁夹具内，通过对第一充磁夹具的第一充磁线圈施加第一脉冲电流，来对环形磁铁进行不饱和充磁，以让环形磁铁的磁畴按设定方向排列来进行定向；
4、2)对环形磁铁进行消磁，并依然让环形磁铁的磁畴按照步骤1)的设定方向排列来进行定向；
5、3)将步骤2)中消磁后的环形磁铁放入充磁机的第二充磁夹具内，通过对第二充磁夹具的第二充磁线圈施加第二脉冲电流，来对环形磁铁进行饱和充磁或过饱和充磁，从而形成所述多极磁环；
6、其中，所述第二充磁线圈产生的磁路与第一充磁线圈的产生的磁路一致，使得磁畴在步骤3)的充磁方向与步骤1)的排列方向保持一致，以使多极磁环的磁场强度达到设定要求。
7、优选地，所述第二充磁线圈的导线的直径比第一充磁线圈的导线的直径大。
8、优选地，所述环形磁铁的内径为8mm～30mm，外径为10mm～40mm，径向壁厚为0.5mm～3mm。
9、按照本发明的另一个方面，还提供了多极磁环，其特征在于，采用所述的制备方法制备而成。
10、按照本发明的另一个方面，还提供了永磁无刷电机，其特征在于，包括定子模块、转子模块和两个轴承，其中：
11、所述定子模块包括底座和固定安装在所述底座上的电枢组件，所述转子模块包括外壳、转轴和所述的多极磁环，所述外壳固定穿装在所述转轴上，所述多极磁环直接安装在所述外壳的内壁上，所述多极磁环围住所述电枢组件并且所述多极磁环与所述电枢组件之间存在气隙，所述转轴通过两个所述轴承安装在所述底座上。
12、优选地，所述外壳包括主壳体和设置在所述主壳体一端的端盖，所述主壳体整体呈圆柱形并且所述主壳体的外径为12mm～46mm。
13、优选地，所述多极磁环与所述电枢组件之间的气隙为0.05mm～0.2mm。
14、优选地，所述外壳采用2024铝合金经粉末冶金工艺制得；
15、或者，所述外壳采用6061铝合金经粉末注射工艺制得。
16、优选地，两个轴承分别为第一轴承和第二轴承；
17、所述外壳包括主壳体和设置在所述主壳体一端的端盖，所述端盖与所述第一轴承的内圈相抵接，所述多极磁环安装在所述主壳体的内壁上；
18、所述定子模块还包括预紧弹簧、垫片和卡簧，所述转轴穿过所述预紧弹簧，所述预紧弹簧的一端抵在所述底座的凸台上而另一端抵在所述第二轴承的外圈上，并且所述第二轴承为滚珠轴承；
19、所述转轴的一端穿过所述第二轴承的内圈并且在这一端安装所述垫片和卡簧，所述垫片与所述第二轴承的内圈相抵接，所述卡簧将所述垫片压在所述第二轴承的内圈上。
20、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
21、1)本发明提供的一种多极磁环的制备方法，环形磁铁的微观磁畴先经过不饱和充磁工艺让磁畴定向排列，再消磁后进行多极充磁工艺，制备的多极磁环拥有良好的聚磁(内聚磁或外聚磁)效果，磁性能高，且形成的磁场强度达到现有磁片拼贴方案的效果，从而使得使用该多极磁环的永磁无刷电机具有高效率和高转矩密度的特性。
22、2)本发明提供的一种永磁无刷电机，采用聚磁性的多极磁环，多极磁环形成的磁场径向分量分布波形接近完美的正弦波，没有高次谐波分量的影响，因此永磁无刷电机的电磁噪音得到抑制，永磁无刷电机运行平稳。
23、3)本发明提供的一种永磁无刷电机，采用聚磁性的多极磁环，无需套装导磁性的铁质磁轭，通过采用铝合金的粉末冶金或金属粉末注射成型的高强度铝合金一体化工艺，能够制成薄壁且结构复杂的减重镂空结构，减轻了永磁无刷电机的转子组件的整体重量，有利于在重量比较敏感的应用领域使用。电机的转子组件转动惯量也相应减小，因高速运转产生的离心力减小，有利于降低轴承承压载荷，从而降低损耗电流，提高电机效率。高强度铝合金一体化成型工艺，避免了高成本的机加工工艺，使永磁无刷电机产品物美价廉。
24、4)本发明提供的一种永磁无刷电机，采用聚磁性的多极磁环，通过提高加工精度与装配工艺，使得永磁无刷电机的气隙达到0.05～0.2mm的极小范围。由于传统磁石方案的高次谐波分量幅值高且多，降低电机气隙后的电磁噪音、振动非常明显，因而在减小气隙方面不能随心所欲。本发明提供的磁环气隙磁密接近完美的正弦波，通过挖掘现有加工和装配精度的极限，缩小电机气隙，降低了磁阻非常大的空气对磁石磁压的“阻碍”，因而能够明显提高电机的电磁转化效率，提高效率和转矩密度。
1.多极磁环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多极磁环的制备方法，其特征在于，所述第二充磁线圈的导线的直径比第一充磁线圈的导线的直径大。
3.根据权利要求1所述的多极磁环的制备方法，其特征在于，所述环形磁铁的内径为8mm～30mm，外径为10mm～40mm，径向壁厚为0.5mm～3mm。
4.多极磁环，其特征在于，采用权利要求1～3中任一权利要求所述的制备方法制备而成。
5.永磁无刷电机，其特征在于，包括定子模块、转子模块和两个轴承，其中：
6.根据权利要求5所述的永磁无刷电机，其特征在于，所述外壳包括主壳体和设置在所述主壳体一端的端盖，所述主壳体整体呈圆柱形并且所述主壳体的外径为12mm～46mm。
7.根据权利要求5所述的永磁无刷电机，其特征在于，所述多极磁环与所述电枢组件之间的气隙为0.05mm～0.2mm。
8.根据权利要求5所述的永磁无刷电机，其特征在于，所述外壳采用2024铝合金经粉末冶金工艺制得；
9.根据权利要求5所述的永磁无刷电机，其特征在于，两个轴承分别为第一轴承和第二轴承；