CN207251339U - 电机的定子组件、电机和无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电机的定子组件、电机和无人机。该定子组件包括两层印制层，所述两层印制层的每一层包括多组导电图案；第一芯板，所述两层印制层印制在所述第一芯板的两侧；所述第一芯板设有多个填有电介质的连接孔；所述两层印制层的每一层的多组导电图案通过所述连接孔与另一层的多组导电图案电连接，以使每一组导电图案形成一条连续线路的导电线圈。本实用新型的电机和无人机包括上述定子组件，本实用新型的定子组件、电机和无人机能够充分利用定子组件的空间，增大磁感线通过的面积，进而增大磁通量。

Description

电机的定子组件、电机和无人机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别涉及一种电机的定子组件、电机和无人机。

背景技术

盘式电机由于体积小、重量轻和运行效率高而逐渐被人们青睐。盘式电机与普通电机的区别主要是线圈固定在盘形的定子上，转子盖在定子上。现有的盘式电机的定子绕线方法主要有两种方法，一种是在定子上直接绕环形线圈，另一种是，如图1所示，在PCB板101(printed circuit board)上印制环形线圈102。对于这两种绕线方式，线圈都是由外而内布设，线圈的面积也由外而内逐渐减小，导致供磁感应线通过的面积减小，磁通量减小；并且上述绕线方式使PCB板的边缘存在许多没有被线圈覆盖的空白区域，导致PCB板有限的空间没有得到充分的利用。由公式Ф＝NBS(S是垂直磁感强度的面积，N为线圈匝数，B为磁感应强度)可知，在线圈匝数N和磁感应强度B一定的情况下，面积S越小，磁通量Ф越小，驱动转子转动的电磁力矩就小，最终使得电机的可控制性能差。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于，为了解决上述问题提供一种能够充分利用PCB板空间增加线圈面积的电机的定子组件。

本实用新型的目的之一在于，为了解决上述问题提供一种电机。

本实用新型的目的之一在于，为了解决上述问题提供一种无人机。

本实用新型提供一种电机的定子组件，包括至少一印制层组，所述印制层组包括：

两层印制层，所述两层印制层的每一层包括多组导电图案；

第一芯板，所述两层印制层印制在所述第一芯板的两侧；所述第一芯板设有多个填有电介质的连接孔；所述两层印制层的每一层的多组导电图案通过所述连接孔与另一层的多组导电图案电连接，以使每一组导电图案形成一条连续线路的导电线圈。

可选的，所述印制层组为多个，所述定子组件进一步包括第二芯板，所述第二芯板设置在二相邻所述印制层组之间，所述第二芯板设有多个填有电介质的连接孔，相邻两印制层通过所述第二芯板上的连接孔电连接，从而形成所述连续线路的多层导电线圈。

可选的，所述连续线路的数量是三条，分别是三相线路。

可选的，所述多组导电图案为三组，每一组导电图案包括多个图案，各组对应的图案依次排布，相邻两图案的走线具有相同的相位差。

可选的，所述定子组件包括线圈部和连接部，所述线圈部为圆环状，所述线圈部包括所述印制层、所述第一芯板和所述第二芯板，所述连续线路的二端设在所述连接部。

可选的，所述线圈部内缘形成一通孔，单个所述图案依次包括向所述通孔延伸的内延段、中间段及向外延伸的外延段，所述内延段和所述外延段反方向延伸并宽度逐渐减小，所述单个所述图案从所述通孔的外缘延伸至所述线圈部的外缘。

可选的，所述多组导电图案沿所述线圈部的周向方向依次间隔排布，且以所述线圈部的通孔为中心呈辐射状分布，同一层印制层上的各组导电图案的图案统一向一个方向倾斜，且各个图案从所述通孔的外缘一直延伸至所述线圈部的外缘。

可选的，同一印制层上的同一组导电图案分为正极图案和负极图案，所述正极图案和所述负极图案沿所述线圈部周向方向依次交替布设；

同一组导电图案的正极图案通过第一芯板上的连接孔与相邻的另一印制层的正极图案电连接，同一组导电图案的负极图案通过第一芯板上的连接孔与所述相邻的另一印制层的负极图案电连接，以形成一条正极连续线路和一条负极连续线路，所述正极连接线路的尾端与所述负极连续线路的尾端电连接，以使正极连续线路和负极连续线路形成一条连续线路；

所述正极连续线路和所述负极连续线路在投影面上相交，以在投影面上形成多个环形导电线圈。

可选的，同一印制层的同一组导电图案的正极图案和负极图案之间形成的是其余组导电图案的正极图案或负极图案，属于不同组的两相邻正极图案或负极图案的走线具有预定的相位差。

可选的，所述两层印制层上的同一组对应的图案在所述第一芯板的轴向方向上的投影是镜像图案。

本实用新型又提供一种电机，包括：

至少一定子组件，所述定子组件为上述所述的定子组件；

至少一转子组件，所述转子组件包括至少一个永磁体；

所述定子组件和所述转子组件沿轴向方向叠加，且各定子组件和各转子组件通过轴枝连接成一体，相邻的定子组件和转子组件在轴向方向上形成气隙，以产生轴向方向的磁感线。

可选的，所述转子组件包括多个永磁体，每个永磁体包括磁极方向相反的S极磁体部分和N极磁体部分，各永磁体按海尔贝克阵列进行排列，且各永磁体之间连续排布或间隔排布。

可选的，所述定子组件的数量为一个，所述转子组件的数量为两个，所述定子组件位于两个转子组件之间，两所述转子组件分别固定在两相对设置的支板上，所述转子组件的永磁体为单面充磁。

可选的，所述定子组件的数量为两个，所述转子组件的数量为一个，两定子组件分别固定在沿轴向相对设置的两支座上，所述转子组件位于所述两定子组件之间，所述转子组件的永磁体为双面充磁或由两个单面充磁的单面永磁体背对背粘接而成。

可选的，所述定子组件的数量为多个，所述转子组件的数量为多个，多个定子组件和多个转子组件沿电机的轴线方向依次交替叠加，位于两定子组件之间的转子组件的永磁体为双面充磁或由两个单面充磁的单面磁体背对背粘接而成。

本实用新型又提供一种无人机，包括机身、云台和设置在所述机身和/或所述云台上的上述电机。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型电机的定子组件至少包括一印制层组，该印制层组包括第一芯板和印制在第一芯板两侧的印制层，各印制层包括多组导电图案，第一芯板设有多个填有电介质的连接孔，两层印制层的各组导电图案通过第一芯板的电介质电连接，以使每一组导电图案形成一条连续线路的导电线圈(每一组导电图案对应一相线圈)。通过双层印制层的图案的互联形成线圈，使得单层印制层印制的图案仅是构成线圈的局部线路，而非整圈线路，进而能够最大化利用第一芯板的布线空间，使图案的布局更加紧凑和合理，在保证线圈数量足够多的情况下，最大化线圈的面积尺寸，由此增大磁通量。

本实用新型的电机通过采用包括上述定子组件，使得该电机的磁通量大，进而提高了电机的可控性和和鲁棒性。

本实用新型的无人机因采用上述电机，磁通量大，电机的可控性能强。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并于说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为传统PCB板的线圈布设示意图。

图2为位于第一芯板其中一侧的A相线圈所对应的印制层的结构示意图。

图3为位于第一芯板另一侧的A相线圈所对应的印制层的结构示意图。

图4为两相邻印制层的图案沿第一芯板轴向方向进行投影在投影面所呈现的线圈示意图。

图5为定子组件的多个印制层组和多个第二芯板层叠的示意图。

图6为位于第一芯板其中一侧的B相线圈所对应的印制层的结构示意图。

图7为位于第一芯板其中一侧的C相线圈所对应的印制层的结构示意图。

图8为位于第一芯板另一侧的B相线圈所对应的印制层的结构示意图。

图9为位于第一芯板另一侧的C相线圈所对应的印制层的结构示意图。

图10为多个印制层组层叠后在投影面所呈现的线圈示意图。

图11为电机的正面示意图。

图12为电机的背面示意图。

图13为电机的轴向剖视图。

图14为转子组件的永磁体的结构示意图。

图15为包括两个转子组件和一个定子组件的电机结构示意图。

图16为包括两个定子组件和一个转子组件的电机结构示意图。

图17为包括多个定子组件和多个转子组件的电机结构示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

在无人机行业，目前使用较为广泛的是径向磁场铁芯无刷电机，该类型电机存在机身结构冗长，质量和体积大，功率密度低；铁芯磁滞和涡流损耗大，运行效率低，齿槽效应引起输出转矩脉动，对伺服驱动的精准控制产生干扰，转子转动惯量大，电枢绕组电感大，机电时间常数大，动态性能差，散热性能差等系列缺陷。

考虑到无人机中采用的径向磁场铁芯无刷电机存在的诸多缺陷，申请人想到用盘式电机替代传统无人机中的径向磁场铁芯无刷电机，但是，如前所述，现有的盘式电机受限于PCB板的布线方式而导致PCB板空间无法得到充分利用，导致线圈面积较小，进而导致磁通量小、电机的可控制性能差的问题。针对现有盘式电机的缺陷，申请人经过巧妙的构思和创新性的劳动，提出一种改善的PCB板布线结构，即提出一种能够充分利用PCB板空间增加线圈面积的电机的定子组件，在此基础上，本实用新型另提出一种由该定子组件组成的电机。该电机可应用到无人机上，提高无人机的可控性。

为了清楚说明本实用新型的电机的定子组件布线结构，在此，先以在定子组件上布设单相线圈为例进行说明，再扩展到在定子组件上布设两相或多相线圈。在实际应用中，在定子组件上布设两相、三相或四相线圈的应用较多，其中又以在定子组件上布设三相线圈的应用更为广泛。

如图2所示，其为位于第一芯板其中一侧的A相线圈所对应的印制层的结构示意图。定子组件10包括一印制层组，该印制层组包括第一芯板110和分别布设于第一芯板110两侧的印制层。每一印制层包括多组导电图案，每一组导电图案对应为一相线圈对应的图案。在图2中仅示出第一芯板110其中一侧的A相线圈所对应的印制层120。

第一芯板110包括线圈部111和连接部112。线圈部111为圆环状，且其内缘形成一供转轴穿过的通孔1111。连接部112从线圈部111向外突出形成一突块，在该突块上可将各相线圈的负极连接在一起形成中性点。此外，也可在该连接部112布设传感器和连接器等部件。

第一芯板110设有多个填有电介质的连接孔，位于第一芯板110两侧的印制层的图案通过第一芯板110的电介质电连接。

第一芯板110的材质可以是树脂复合材料，例如FR-4(环氧树脂玻璃纤维-4)。在制作印制层120时，可先在第一芯板110的两表面覆一层薄铜，再利用化学反应法将非线路部位的铜层腐蚀，便可得到所需的印制层120。

印制层120包括A相线圈所对应的多个图案121，该些图案121沿线圈部111的周向方向依次间隔排布，且以线圈部111的通孔1111为中心呈辐射状分布。单个图案121依次包括向通孔1111方向延伸的内延段1211、中间段1212及向外延伸的外延段1213，内延段1211和外延段1213反方向延伸并宽度逐渐减小。内延段1211和外延段1213的宽度略小于中间段1212的宽度，如此设计可最大化图案121所要构成的线圈的面积。内延段1211和外延段1213远离中间段1212的一端设置有多个穿孔，通过该些穿孔使图案121与第一芯板110上的连接孔相通，且通过连接孔内的电介质与相邻印制层对应的图案进行电连接。各图案121统一向一个方向倾斜，且各个图案121从通孔1111的外缘一直延伸至线圈部111的外缘。

如图3所示，其为位于第一芯板另一侧的A相线圈所对应的印制层的结构示意图。在第一芯板110另一侧布设的印制层130的图案131与上述印制层120的图案121结构形状相似，区别在于图案131和图案121的布设方向不同，即沿第一芯板110的轴向方向进行投影时，投影面上的图案131为图案121的镜像图案。图案131同样也包括向通孔1111方向延伸的内延段1311、中间段1312及向外延伸的外延段1313，内延段1311和外延段1313反方向延伸并宽度逐渐减小。

如图4所示，其为两相邻印制层的图案沿第一芯板轴向方向进行投影在投影面所呈现的线圈示意图。沿第一芯板110的轴向方向进行投影，印制层130的图案131与印制层120的图案121在投影面形成多个连续分布的环形线圈。其中，在投影面上，印制层120的各图案121与印制层13对应的图案131相交，并且各图案121与不相交且相邻的两印制层13相连接。在线路连接方面，印制层120的各图案121的内延段1211的端部与在投影面上不相交且相邻的图案131的内延段1311的端部通过第一芯板110连接孔内的电介质电连接，同样的，各图案121的外延段1213的端部与在投影面上不相交且相邻的图案131的外延段1313的端部通过第一芯板110连接孔内的电介质电连接。同理，印制层130的各图案131的内延段1311的端部与在投影面上不相交且相邻的图案121的内延段1211的端部通过第一芯板110连接孔内的电介质电连接，同样的，各图案131的外延段1313的端部与在投影面上不相交且相邻的图案121的外延段1213的端部通过第一芯板110连接孔内的电介质电连接。相交的图案121和图案131在投影面形成一X型图案，该X型图案与相邻的X型图案在投影面上组成环形导电线圈。

结合图2和图3所示，同一印制层上的图案分为正极图案和负极图案(供正电流i+流过的图案为正极图案，供负电流i-流过的图案为负极图案)，且正极图案和负极图案沿线圈部111的周向方向依次交替布设。正极图案通过第一芯板上的连接孔与相邻印制层的正极图案电连接，负极图案通过第一芯板上的连接孔与相邻印制层的负极图案电连接，由此，形成一条正极连续线路和一条负极连续线路，最终正极连接线路的尾端与负极连续线路的尾端电连接，使正极连续线路和负极连续线路形成一条连续线路，该连续线路的两端延伸至连接部112。如图4所示，A相线圈对应的印制层120上的图案121与印制层130的图案131形成一条A相线圈对应的正极连续线路和一条A相线圈对应的负极连续线路，正极连接线路的尾端与负极连续线路的尾端的电连接形成一条连续线路。正极连续线路和负极连续线路在投影面上相交，以在投影面上形成多个沿线圈部111周向方向布设的环形导电线圈。

如图5所示，其为定子组件的多个印制层组和多个第二芯板层叠的示意图。定子组件10包括沿轴向方向层叠的多个印制层组11和多个第二芯板140，每一印制层组11包括第一芯板110和设于第一芯板110两侧的印制层120和印制层130。第二芯板140布设在相邻两印制层组11之间，用于隔离两相邻的印制层。第二芯板140设有多个填有电介质13的连接孔，相邻两印制层11通过第二芯板140上的连接孔电连接，从而形成连续线路的多层A相线圈。此外，任意两相邻印制层的图案沿第一芯板110轴向方向进行投影后在投影面上互为镜像图案，且任意两相邻印制层的图案通过线路互联形成一层A相环形线圈，如图5所示，十层印制层至少可形成九层A相环形线圈。

多个印制层组11和多个第二芯板140沿定子组件10的轴向方向进行叠加。在布线时，先完成叠层L1、L2对应的印制层120和印制层130的交替走线，以形成如图2和图3所示的图案，再通过第一芯板110上的连接孔内的导电介质13电连接印制层120和印制层130的图案，接着，进行叠层L3、L4上对应印制层120和印制层130的交替走线，然后，通过第二芯板140上的连接孔内的导电介质13电连接由叠层L1、L2形成的印制层组11和由叠层L3、L4形成的印制层组11；依次类推，直至完成叠层L9和L10的走线和线路互联，最后从叠层L10开始，在与叠层L1入口处相位为24°的位置，进行叠层L10至叠层L1的线路互联，便完成一条连续线路的走线过程，并由此形成多层A相线圈。

此外，本实用新型通过激光打孔的方式在第一芯板110和第二芯板140上形成连接孔，如此，第一芯板110和第二芯板140可以变得更薄，例如，第一芯板110(或第二芯板140)的厚度可少于0.1mm。在保证足够磁通量的情况下，第一芯板110的厚度最低可减少至0.07mm。因此，即使定子组件包括如图5所示的九个芯板(包括四个第二芯板140和五个第一芯板110)和十层印制层，其总厚度也才1.0mm，而采用传统的机械盲埋孔的打孔方式，芯板最薄为2.0mm，相较而言，本实用新型的采用层叠式定子组件和激光打孔的方式，能够减少定子组件的厚度。

需说明的是，图4中示出的部分印制层120和印制层130并没有覆盖在第一芯片110上，如此布设仅是为了清楚地图示，在实际制作过程中，印制层120和印制层130是覆盖在第一芯板110上的，因为印制层120和印制层130是通过覆盖在第一芯板110上的铜层腐蚀形成。

以上主要阐述的是形成多层A相线圈采用的图案的布设方式、走线方式和线路互联方式。在实际应用中，绝大多数情况下，定子组件10的第一芯板110上需印制的三相线圈，因此，该定子组件10的第一芯板110还需形成B相线圈和C相线圈。B相线圈和C相线圈可采用A相线圈的形成方式。

具体的，如图6和图7所示，图6为位于第一芯板其中一侧的B相线圈所对应的印制层的结构示意图，图7位于第一芯板其中一侧的C相线圈所对应的印制层的结构示意图，上述印制层120还包括B相线圈所对应的图案122和C相线圈所对应的图案123，B相线圈所对应的图案122、C相线圈所对应的图案123与A相线圈所对应的图案121的形状相似，区别在于图案122、图案123与图案121的走线方向不同，彼此之间存在一定的相位差，例如B相线圈所对应的图案122与A相线圈所对应的图案121的相位差为12°，A相线圈所对应的图案121与C相线圈所对应的图案123的相位差为24°。

可以理解，在此并不限制各相线圈对应图案的相位差，相邻两相线圈的图案的相位差可为其他度数，例如，13°、14°或其他度数。其中，采用相邻两相的图案的相位差为12°的方案可最大化利用定子组件10的第一芯板110(即PCB板)的空间，能够使各相线圈对应的图案布满整个第一芯板110(的线圈部111的空间。

同理，如图8和图9所示，图8为位于第一芯板另一侧的B相线圈所对应的印制层的结构示意图，图9为位于第一芯板另一侧的C相线圈所对应的印制层的结构示意图，上述印制层130还包括B相线圈所对应的图案132和C相线圈所对应的图案133，B相线圈所对应的图案132、C相线圈所对应的图案133与A相线圈所对应的图案131的形状相似，区别在于图案132、图案133与图案131的走线方向不同，彼此之间存在一定的相位差，例如B相线圈所对应的图案132与A相线圈所对应的图案131的相位差为12°，A相线圈所对应的图案131与C相线圈所对应的图案133的相位差为24°。

可以理解，在此并不限制各相线圈对应图案的相位差，相邻两相的图案的相位差可为其他度数，例如，13°、14°或其他度数。其中，采用相邻两相的图案的相位差为12°的方案可最大化利用定子组件10第一芯板110的空间，使各相线圈对应的图案布满整个第一芯板110的线圈部111的空间。

印制层120上B相线圈所对应的图案122和印制层130上B相线圈所对应的图案132在第一芯板110的轴向方向上的投影是镜像图案。类似的，C相线圈所对应的图案123和图案133在第一芯板110的轴向方向上的投影是镜像图案。

在此，需说明的是，为了清楚显示B相线圈所对应的图案122、图案132和C相线圈所对应的图案123、图案133，分别在图6至图9中对应的第一芯板110上仅显示B相线圈所对应的图案122、C相线圈所对应的图案123、B相线圈所对应的图案132、C相线圈所对应的图案133，而省略了其他两相线圈对应的图案，然，在实际制作中，A相线圈所对应的图案121、B相线圈所对应的图案122和C相线圈所对应的图案123均布设在同一印制层120上，A相线圈所对应的图案131、B相线圈所对应的图案132和C相线圈所对应的图案133均布设在同一印制层130上。图案121、图案122和图案123可以是正极图案，图案131、图案132和图案133可以是负极图案，在同一印制层120上，各图案的排列方式可以正极图案排列在一起，负极图案排列在一起，例如，各图案在第一芯板110上的排列顺序依次是图案121、图案122、图案123、图案131、图案132、图案133，或也可以图案131、图案132、图案133、图案121、图案122、图案123。同一印制层的同一相线圈的正极图案和负极图案之间形成的是其余相线圈对应的正极图案或负极图案。即同一印制层120的A相线圈的正极图案121和负极图案131之间形成的是B相线圈和C相线圈的正极图案(即图案122、图案123)或负极图案(即图案132、图案133)，或者是同一印制层120的B相线圈的正极图案122和负极图案132之间形成的是C相线圈的正极图案(即图案123)和A相线圈的负极图案(即图案131)。

印制层120上的B相线圈所对应的图案122、C相线圈所对应的图案123与印制层130上的B相线圈所对应的图案132和C相线圈所对应的图案133线路连接方式与前述的A相线圈所对应的图案121与图案131的线路连接方式一致，在此不再赘述。通过对应图案的线路的互联，再分别形成一条连续线路的B相环形线圈和一条连续线路的C向环形线圈，由此，形成三相连续线路。

包括三相图案的印制层120和包括三相图案的印制层130也可根据图5所示的方式构成多层三相线圈。

按照前述形成多层A相线圈的走线方式和线路互联方式，分别进行B相线圈对应图案和C相线圈对应图案的走线和线路互联，如此，形成如图10所示的多层三相线圈。图10为多个印制层组层叠后在投影面所呈现的线圈示意图。A、B、C三相线圈对应的图案121、122、123、131、132、133在投影面上依次沿线圈部111的周向方向交替排列。A、B、C三相线圈的图案布满整个线圈部111的表面，且线圈部111的边缘区域并没有多余的空白空间，相对于传统的线圈绕线方式，本实用新型采用的布线方式充分利用了线圈部111的空间，并且各线圈的宽度几乎占据线圈部111的整个宽度，最大化线圈的面积。A、B、C三相线圈各自的连续线路的两端对应为各相线圈的正极端和负极端，如图10所示，A相线圈的正极端和负极端分别为正极端121a、负极端131b，B相线圈的正极端和负极端分别为正极端122a、负极端132b，C相线圈的正极端和负极端分为正极端123a、负极端133b。各相线圈的连续线路的两端通过线路引至连接部112上。在连接部112上将A、B、C三相线圈的负极端131b、132b、133b通过线路连接在一起形成中性点。

由此，多层三相线圈便形成了。同理上述多层三相线圈的图案布设方式、线路互联方式同样也适用于不同相数的线圈形成，例如，两相线圈或四相线圈的形成。

本实用新型另提供一种电机，如图11至图13所示，图11为电机的正面示意图，图12为电机的背面示意图，图13为电机的轴向剖视图。电机1包括至少一定子组件10和至少一转子组件20。

该电机1包括凸起部40和圆形部50，凸起部40由圆形部50向外周边突出而形成。该凸起部40上设置有用于检测电机转子组件20转动的角度传感器41和用于与电机控制器连接的连接器42。各相线圈的正极端连接至凸起部40的连接器42上，各相线圈的负极端连接在一起形成中性线。角度传感器41连接到连接器42上，并通过连接器42连接至电机控制器。该角度传感器41可以是线性霍尔(hall)器件。线性霍尔器件直接焊接在PCB上，藉此利用电机的永磁铁漏磁作为电机位置的检测信号,而不需再另外加磁铁来作为线性霍尔器件的检测输入,结构设计更简单、成本更低。此外，角度传感器41可以根据需要更换为磁编码IC，霍尔开关，光栅编码器或其他角度传感器。

如图13所示，电机1包括一个定子组件10和一个转子组件20。定子组件10和转子组件20沿轴向方向布设，且两者相对设置，在轴向方向上形成气隙31。转子组件20固定在支板32上，定子组件10固定在支座33上，一轴枝34(转轴)沿轴向方向依次穿过支板32、转子组件20、定子组件10和支座33上的中心轴孔，将支板32、转子组件20、定子组件10和支座33连接成一体。轴枝34在中心轴孔中做旋转运动，为了支撑轴枝34，降低轴枝34运动过程中的摩擦系数,在中心轴孔中还设有轴承35，该轴承35套设在轴枝34的外周表面。

转子组件20包括至少一个永磁体21。如图14所示，其为转子组件的永磁体的结构示意图。在图14中，转子组件20包括四个永磁体21，每个永磁体21包括磁极方向相反的S极磁体部分211和N极磁体部分212，四个永磁体21按海尔贝克阵列(HALBACH阵列)进行排列，且各永磁体连续排布形成圆形的整片结构。此外，各永磁体还可以彼此相互间隔以分散排布方式布设永磁体的承载基板上(未图示)。

可以理解，转子组件20包含的永磁体个数可依据实际的应用进行变化，例如，转子组件20可包括一个永磁体、两个永磁体、三个永磁体或四个以上的永磁体。

此外，永磁体依据实际应用可双面充磁或单面充磁。

在图13中仅示出电机包括一个定子组件10和一个转子组件20的情形，但并不受限于此，在实际应用中，为达到提升永磁体的利用率，增强电机的输出功率/力矩等方面的设计目标，可将电机的结构进行延伸设计，例如，将电机设计成两个转子组件和一个定子组件的结构，或将电机设计成两个定子组件和一个转子组件的结构，或将电机设计成多个定子组件和多个转子组件的结构。下文将详细说明。

在一实施例中，如图15所示，其为包括两个转子组件和一个定子组件的电机结构示意图。定子组件10和两转子组件20沿轴向方向布设，定子组件10位于两个转子组件20之间，两转子组件20远离定子组件10的一面分别固定在两支板32上。轴枝34(转轴)沿轴向方向依次穿过其中一支板32、转子组件20、定子组件10、转子组件20和另一支板32上的中心轴孔，将两支板32、转子组件20、定子组件10连接成一体。转子组件20靠近定子组件10的一面设置有至少一个永磁体21，即转子组件20单面充磁。各永磁体可按海尔贝克阵列进行连续排列形成如图14所示的整片结构，也可按海尔贝克阵列间隔分散排列。定子组件10与两转子组件20之间在轴向方向上形成两层气隙31，也即是说，本实施例的电机结构可形成两场轴向磁感线。藉此，增加电机的磁通量，增强电机的输出功率/力矩，增强电机的可控性能。

在另一实施例中，如图16所示，其为包括两个定子组件和一个转子组件的电机结构示意图。两定子组件10和转子组件20沿电机的轴向方向布设，转子组件20位于两个定子组件10之间，两定子组件10远离转子组件20的一面分别固定在两支座33上。轴枝34(转轴)沿轴向方向依次穿过其中一支座33、定子组件10、转子组件20、定子组件10和另一支座33上的中心轴孔，将两定子组件10、转子组件20、两支座33连接成一体。转子组件20的永磁体为双面充磁，或转子组件20的永磁体由两个单面充磁的单面永磁体背对背粘接而成，且各永磁体(无论是单面充磁的永磁体还是双面充磁的永磁体)可按海尔贝克阵列进行连续排列形成如图14所示的整片结构，也可按海尔贝克阵列间隔分散排列。两定子组件10与转子组件20之间在轴向方向上形成两层气隙31，也即是说，本实施例的电机结构可形成两场轴向磁感线。藉此，增加电机的磁通量，增强电机的输出功率/力矩，增强电机的可控性能。

在另一实施例中，如图17所示，其为包括多个定子组件和多个转子组件的电机结构示意图。多个定子组件10和多个转子组件20沿电机的轴向方向依次交替叠加，每相邻定子组件10和转子组件20之间形成气隙31。依据各定子组件10和转子组件20的实际的排布顺序，选择单面充磁的定子组件或双面充磁的定子组件。在本实施例中，电机包括两转子组件20和三个定子组件10，其中两定子组件10分别位于两转子组件20的外侧，且分别固定在沿轴向相对设置的两支座33上，另一个定子组件10位于两个转子组件10之间。任一个转子组件位于两定子组件10之间，且任一转子组件20的永磁体均为双面充磁或由两个单面充磁的单面磁体背对背粘接而成。各永磁体可按海尔贝克阵列进行连续排列形成如图14所示的整片结构，也可按海尔贝克阵列间隔分散排列。轴枝34(转轴)沿轴向方向贯穿各定子组件10、各转子组件20和两支座33，将各定子组件10、各转子组件20、两支座33连接成一体。

在本实施例中，两定子组件10分别排列在轴向方向的最顶端和最底端(除支座33外)，但并不受限于此，在其他实施例中，也可是两转子组件20排列在轴向方向的最顶端和最底端，此种情况下，位于最顶端和最底端的转子组件20为单面充磁。

由多个定子组件10和多个转子组件20组成的电机中，可形成多个轴向气隙，藉此，进一步增加电机的磁通量，进而进一步增强电机的输出功率/力矩，增强电机的可控性能。

可以理解，本实用新型的电机可以是电动机，也可以是发电机。

本实用新型另提供一种无人机，包括机身、云台和设置在机身和/或云台上的上述电机1。电机1可设置在机身的旋翼上，用于驱动无人机的螺旋桨运动，也可以设置在云台上，用于调整无人机的拍摄角度。由于定子组件10采用的是前述的布线结构，可充分利用定子组件的第一芯板的面积，增大线圈面积，进而增加电机1的磁通量，并且连接相邻两层印制层的连接孔采用的是HDI孔，由此可减少第一芯板和第二芯板的厚度，进而减小电机的整体厚度，有利于无人机的小型化。

此外，本实用新型的电机也可应用于对电机的小型化和轻薄化要求高的机械臂、机器人和智能机械设备等。

本实用新型电机的定子组件至少包括一印制层组，该印制层组包括第一芯板和印制在第一芯板两侧的印制层，各印制层包括多组导电图案，第一芯板设有多个填有电介质的连接孔，两层印制层的各组导电图案通过第一芯板的电介质电连接，以使每一组导电图案形成一条连续线路的导电线圈(每一组导电图案对应一相线圈)。通过双层印制层的图案的互联形成线圈，使得单层印制层印制的图案仅是构成线圈的局部线路，而非整圈线路，进而能够最大化利用第一芯板的布线空间，使图案的布局更加紧凑和合理，在保证线圈数量足够多的情况下，最大化线圈的面积尺寸，由此增大磁通量。

再者，由于第一芯板(或第二芯板)上的连接孔是通过激光打孔形成的高密度互连孔，因此，承载印制层的第一芯板和用于隔离作用的第二芯板可以变得极为轻薄，进而使得包括多层印制层组的定子组件可以更为轻薄。

本实用新型的电机通过采用包括定子组件的电机，使得该电机的磁通量大，进而提高了电机的可控性和和鲁棒性。并且由于构成定子组件的第一芯板和第二芯板的厚度减小了，电机的厚度也相应减小了。

本实用新型的无人机因采用上述电机，磁通量大，电机的可控性能强。并且在保证电机磁通量的情况下，电机的厚度变小，有利于无人机的小型化和轻薄化。

以上仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (16)

1.一种电机的定子组件，其特征在于，包括至少一印制层组，所述印制层组包括：

两层印制层，所述两层印制层的每一层包括多组导电图案；

第一芯板，所述两层印制层印制在所述第一芯板的两侧；所述第一芯板设有多个填有电介质的连接孔；所述两层印制层的每一层的多组导电图案通过所述连接孔与另一层的多组导电图案电连接，以使每一组导电图案形成一条连续线路的导电线圈。

2.根据权利要求1所述的电机的定子组件，其特征在于，所述印制层组为多个，所述定子组件进一步包括第二芯板，所述第二芯板设置在二相邻所述印制层组之间，所述第二芯板设有多个填有电介质的连接孔，相邻两印制层通过所述第二芯板上的连接孔电连接，从而形成所述连续线路的多层导电线圈。

3.根据权利要求1或2所述的电机的定子组件，其特征在于，所述连续线路的数量是三条，分别是三相线路。

4.根据权利要求3所述的电机的定子组件,其特征在于，所述多组导电图案为三组，每一组导电图案包括多个图案，各组对应的图案依次排布，相邻两图案的走线具有相同的相位差。

5.根据权利要求1所述的电机的定子组件，其特征在于，所述定子组件包括线圈部和连接部，所述线圈部为圆环状，所述线圈部包括所述印制层、所述第一芯板和所述第二芯板，所述连续线路的二端设在所述连接部。

6.根据权利要求5所述的电机的定子组件，其特征在于，所述线圈部内缘形成一通孔，单个所述图案依次包括向所述通孔延伸的内延段、中间段及向外延伸的外延段，所述内延段和所述外延段反方向延伸并宽度逐渐减小，所述单个所述图案从所述通孔的外缘延伸至所述线圈部的外缘。

7.根据权利要求6所述的电机的定子组件，其特征在于，所述多组导电图案沿所述线圈部的周向方向依次间隔排布，且以所述线圈部的通孔为中心呈辐射状分布，同一层印制层上的各组导电图案的图案统一向一个方向倾斜，且各个图案从所述通孔的外缘一直延伸至所述线圈部的外缘。

8.根据权利要求5所述的电机的定子组件，其特征在于，同一印制层上的同一组导电图案分为正极图案和负极图案，所述正极图案和所述负极图案沿所述线圈部周向方向依次交替布设；

同一组导电图案的正极图案通过第一芯板上的连接孔与相邻的另一印制层的正极图案电连接，同一组导电图案的负极图案通过第一芯板上的连接孔与所述相邻的另一印制层的负极图案电连接，以形成一条正极连续线路和一条负极连续线路，所述正极连接线路的尾端与所述负极连续线路的尾端电连接，以使正极连续线路和负极连续线路形成一条连续线路；

所述正极连续线路和所述负极连续线路在投影面上相交，以在投影面上形成多个环形导电线圈。

9.根据权利要求8所述的电机的定子组件，其特征在于，同一印制层的同一组导电图案的正极图案和负极图案之间形成的是其余组导电图案的正极图案或负极图案，属于不同组的两相邻正极图案或负极图案的走线具有预定的相位差。

10.根据权利要求1所述的电机的定子组件，其特征在于，所述两层印制层上的同一组对应的图案在所述第一芯板的轴向方向上的投影是镜像图案。

11.一种电机，其特征在于，包括：

至少一定子组件，所述定子组件为权利要求1至10任一项所述的电机的定子组件；

至少一转子组件，所述转子组件包括至少一个永磁体；

所述定子组件和所述转子组件沿轴向方向叠加，且各定子组件和各转子组件通过轴枝连接成一体，相邻的定子组件和转子组件在轴向方向上形成气隙，以产生轴向方向的磁感线。

12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述转子组件包括多个永磁体，每个永磁体包括磁极方向相反的S极磁体部分和N极磁体部分，各永磁体按海尔贝克阵列进行排列，且各永磁体之间连续排布或间隔排布。

13.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述定子组件的数量为一个，所述转子组件的数量为两个，所述定子组件位于两个转子组件之间，两所述转子组件分别固定在两相对设置的支板上，所述转子组件的永磁体为单面充磁。

14.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述定子组件的数量为两个，所述转子组件的数量为一个，两定子组件分别固定在沿轴向相对设置的两支座上，所述转子组件位于所述两定子组件之间，所述转子组件的永磁体为双面充磁或由两个单面充磁的单面永磁体背对背粘接而成。

15.根据权利要求11所述的电机，其特征在于，所述定子组件的数量为多个，所述转子组件的数量为多个，多个定子组件和多个转子组件沿电机的轴线方向依次交替叠加，位于两定子组件之间的转子组件的永磁体为双面充磁或由两个单面充磁的单面磁体背对背粘接而成。

16.一种无人机，其特征在于，包括机身、云台和设置在所述机身和/或所述云台上的如权利要求11至15任一所述的电机。