[发明专利]一种商业小型旋翼无人机用微型无铁芯电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机技术，特别涉及到一种商业小型旋翼无人机用微型无铁芯电动机。

背景技术

稀土永磁无铁芯电机是代表电机行业未来发展方向的一种新型特种电机，采用无铁芯、无刷、无磁阻尼、稀土永磁发电技术，改变了传统电机运用硅钢片与绕线定子结构，结合自主研发的电子智能变频技术，使电机系统效率提高到95％以上。稀上永磁无铁芯电机是一个重大创新，技术上实现了“三大”突破，一是与传统径向磁场结构设计相比，采用了轴向磁场结构设计，大幅度提高功率密度和转矩体积比。二是采用新型绕制工艺、高压精密压铸成型及高分子材料，有效降低绕组铜损。三是不使用硅钢片作为定、转子铁芯材料，消除了磁阻尼及铁损，降低了驱动功率，减少了铁损发热源。

稀土永磁无铁芯电机是一种全新产品，市场正处于培育之中，因此，它在推广与应用方面还存在不少困难和问题：首先是社会认知度不高。大多数用尸对该技术不了解，对产品的工作原理、应用效果、可靠性还持怀疑态度。其次是标准规范滞后。中国在永磁电机方面的标准十分匮乏，稀土永磁无铁芯电机方面更是空白，严重影响了该类型电机的产品选型、性能评估、质量检测等，制约了产品的推广应用。再次是产业化程度还有待提高。目前，小功率的稀土永磁无铁芯电机已批量生产，在小型风力发电、柴油发电、电动工具方面得到了推广使用。但在中、大功率电机上还处于示范阶段。另外是缺乏政策激励。高效节能电机存在初始成本高、信息不对称等市场障碍，需要国家出台相关激励政策撬动市场、培育产业。

综上所述，尽管稀土永磁无铁芯电机是代表电机行业未来发展方向的一种新型特种电机，并具有十分可观的经济效益和社会效益，但由于存在因采用新技术、新工艺、新材料而导致的影响市场启动、产业培育的高成本问题，因而政策依赖性强，推广进程不够理想。显然，如果推出的电机能够以低成本为切入点，走“以价格撬动市场，以市场孕育产业”之路，则无论是对于问题的解决还是对于加快彰显无铁芯电机的经济效益和社会效益而言都是至关重要的。

目前，一种集磁电机已解决了上述问题。

集磁电机包括磁幄和线圈，所述磁幄由两部分永磁块组成，所述一部分永磁块N级全部朝向磁幄内，另一部分永磁块S级全部朝向磁幄内；所述无铁芯线圈通过转轴置于呈径向磁场的磁幄内，转轴处于两部分永磁块的间隔处。其中，当磁幄作为定子、线圈作为转子时，磁幄可采用箱形；当磁幄作为转子、线圈作为定子时，磁幄可采用筒形。

集磁电机的发明要点：利用呈径向磁场的磁幄内置线圈，从而实现电机磁场立体化，能使电机线圈在360°旋转中每度、每匝都沉浸在“匀强”磁场中，然后利用呈径向磁场的磁幄内置线圈，施于外电或外力致使磁幄、线圈依托转轴产生相对运动并做功或发电输出。

采用空心线圈可使产品结构更简单，生产成本更低廉；采用铁心线圈可一举解决高效电动机难于小型化、大型高效电动机结构复杂化的瓶颈问题。

集磁电机涉及的永磁体一般为钕铁硼、铁氧体、胶磁材料，线圈采公知的漆包线。

众所周知，石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，其强度比钢还要高200倍；石墨烯的电阻率只约10^-8Ω·m，比铜或银还小，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更轻巧的电机。

无人机在警视、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业具有广泛的用途。

旋翼无人机通过电动机驱动旋翼提供升力，把无人机举托在空中。无人机其实是一架飞行机器人，具有自动执行工作的机器装置。通常由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使无人机进行飞行。它输入的是电信号，输出的是旋量。无人机使用的驱动装置可以使用电力驱动装置，如果有足够的电力。目前，超能电池已成功开发并进入实用阶段。

显然，如果把石墨烯技术开发和应用于无铁芯集磁电机，不仅或将在无铁芯集磁电机及其相关领域引发革命性突破，而且还可以导致石墨烯无铁芯微型集磁电机在小型旋翼无人机驱动装置方面的广泛应用，并带动价值亿元以上的新兴产业链。

发明内容

本发明的任务是提出一种商业小型旋翼无人机用微型无铁芯电动机，以实现上述目的。

然而，要实现上述目的，首先获取石墨烯薄片与石墨烯导线是最关键的。