[發(fā)明專利]一種商業(yè)小型旋翼無人機(jī)用微型無鐵芯電動(dòng)機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610538930.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN107591981A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李揚(yáng)遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李揚(yáng)遠(yuǎn)
• 主分類號(hào): H02K23/58
• 分類號(hào): H02K23/58;H02K1/06;H02K3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)技術(shù)，特別涉及到一種商業(yè)小型旋翼無人機(jī)用微型無鐵芯電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

稀土永磁無鐵芯電機(jī)是代表電機(jī)行業(yè)未來發(fā)展方向的一種新型特種電機(jī)，采用無鐵芯、無刷、無磁阻尼、稀土永磁發(fā)電技術(shù)，改變了傳統(tǒng)電機(jī)運(yùn)用硅鋼片與繞線定子結(jié)構(gòu)，結(jié)合自主研發(fā)的電子智能變頻技術(shù)，使電機(jī)系統(tǒng)效率提高到95％以上。稀上永磁無鐵芯電機(jī)是一個(gè)重大創(chuàng)新，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了“三大”突破，一是與傳統(tǒng)徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，采用了軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅度提高功率密度和轉(zhuǎn)矩體積比。二是采用新型繞制工藝、高壓精密壓鑄成型及高分子材料，有效降低繞組銅損。三是不使用硅鋼片作為定、轉(zhuǎn)子鐵芯材料，消除了磁阻尼及鐵損，降低了驅(qū)動(dòng)功率，減少了鐵損發(fā)熱源。

稀土永磁無鐵芯電機(jī)是一種全新產(chǎn)品，市場(chǎng)正處于培育之中，因此，它在推廣與應(yīng)用方面還存在不少困難和問題：首先是社會(huì)認(rèn)知度不高。大多數(shù)用尸對(duì)該技術(shù)不了解，對(duì)產(chǎn)品的工作原理、應(yīng)用效果、可靠性還持懷疑態(tài)度。其次是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后。中國(guó)在永磁電機(jī)方面的標(biāo)準(zhǔn)十分匱乏，稀土永磁無鐵芯電機(jī)方面更是空白，嚴(yán)重影響了該類型電機(jī)的產(chǎn)品選型、性能評(píng)估、質(zhì)量檢測(cè)等，制約了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。再次是產(chǎn)業(yè)化程度還有待提高。目前，小功率的稀土永磁無鐵芯電機(jī)已批量生產(chǎn)，在小型風(fēng)力發(fā)電、柴油發(fā)電、電動(dòng)工具方面得到了推廣使用。但在中、大功率電機(jī)上還處于示范階段。另外是缺乏政策激勵(lì)。高效節(jié)能電機(jī)存在初始成本高、信息不對(duì)稱等市場(chǎng)障礙，需要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)激勵(lì)政策撬動(dòng)市場(chǎng)、培育產(chǎn)業(yè)。

綜上所述，盡管稀土永磁無鐵芯電機(jī)是代表電機(jī)行業(yè)未來發(fā)展方向的一種新型特種電機(jī)，并具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但由于存在因采用新技術(shù)、新工藝、新材料而導(dǎo)致的影響市場(chǎng)啟動(dòng)、產(chǎn)業(yè)培育的高成本問題，因而政策依賴性強(qiáng)，推廣進(jìn)程不夠理想。顯然，如果推出的電機(jī)能夠以低成本為切入點(diǎn)，走“以價(jià)格撬動(dòng)市場(chǎng)，以市場(chǎng)孕育產(chǎn)業(yè)”之路，則無論是對(duì)于問題的解決還是對(duì)于加快彰顯無鐵芯電機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益而言都是至關(guān)重要的。

目前，一種集磁電機(jī)已解決了上述問題。

集磁電機(jī)包括磁幄和線圈，所述磁幄由兩部分永磁塊組成，所述一部分永磁塊N級(jí)全部朝向磁幄內(nèi)，另一部分永磁塊S級(jí)全部朝向磁幄內(nèi)；所述無鐵芯線圈通過轉(zhuǎn)軸置于呈徑向磁場(chǎng)的磁幄內(nèi)，轉(zhuǎn)軸處于兩部分永磁塊的間隔處。其中，當(dāng)磁幄作為定子、線圈作為轉(zhuǎn)子時(shí)，磁幄可采用箱形；當(dāng)磁幄作為轉(zhuǎn)子、線圈作為定子時(shí)，磁幄可采用筒形。

集磁電機(jī)的發(fā)明要點(diǎn)：利用呈徑向磁場(chǎng)的磁幄內(nèi)置線圈，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁場(chǎng)立體化，能使電機(jī)線圈在360°旋轉(zhuǎn)中每度、每匝都沉浸在“勻強(qiáng)”磁場(chǎng)中，然后利用呈徑向磁場(chǎng)的磁幄內(nèi)置線圈，施于外電或外力致使磁幄、線圈依托轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并做功或發(fā)電輸出。

采用空心線圈可使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本更低廉；采用鐵心線圈可一舉解決高效電動(dòng)機(jī)難于小型化、大型高效電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的瓶頸問題。

集磁電機(jī)涉及的永磁體一般為釹鐵硼、鐵氧體、膠磁材料，線圈采公知的漆包線。

眾所周知，石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，其強(qiáng)度比鋼還要高200倍；石墨烯的電阻率只約10^-8Ω·m，比銅或銀還小，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展更輕巧的電機(jī)。

無人機(jī)在警視、城市管理、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險(xiǎn)救災(zāi)、視頻拍攝等行業(yè)具有廣泛的用途。

旋翼無人機(jī)通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼提供升力，把無人機(jī)舉托在空中。無人機(jī)其實(shí)是一架飛行機(jī)器人，具有自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使無人機(jī)進(jìn)行飛行。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是旋量。無人機(jī)使用的驅(qū)動(dòng)裝置可以使用電力驅(qū)動(dòng)裝置，如果有足夠的電力。目前，超能電池已成功開發(fā)并進(jìn)入實(shí)用階段。

顯然，如果把石墨烯技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用于無鐵芯集磁電機(jī)，不僅或?qū)⒃跓o鐵芯集磁電機(jī)及其相關(guān)領(lǐng)域引發(fā)革命性突破，而且還可以導(dǎo)致石墨烯無鐵芯微型集磁電機(jī)在小型旋翼無人機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置方面的廣泛應(yīng)用，并帶動(dòng)價(jià)值億元以上的新興產(chǎn)業(yè)鏈。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是提出一種商業(yè)小型旋翼無人機(jī)用微型無鐵芯電動(dòng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)上述目的。

然而，要實(shí)現(xiàn)上述目的，首先獲取石墨烯薄片與石墨烯導(dǎo)線是最關(guān)鍵的。