CN106787389B - 电机及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机及飞行器，电机包括：安装座；固定在安装座上的定子；相对于定子转动的转子；以及，与转子相连的转动轴；其中，安装座包括支架部和与支架部相连的轴承座，支架部和轴承座分体设置；支架部设有支架本体、位于支架本体上的用于收容轴承座的收容孔；轴承座，呈空心柱状，其包括收容在支架部的收容孔内的下端部、远离支架部的上端部和连接下端部和上端部的连接部；定子包括中空的收容部，收容部的内径小于上端部的外径，定子从下端部套设于轴承座上。本发明提供的电机及飞行器，将安装座的支架部与轴承座分体设置，便于制造且成本低。

Description

电机及飞行器

本分案申请的原案申请号为201410026274.8，申请日为2014年1月21日，发明名称为《电机》。

技术领域

本发明涉及飞行器动力装置技术领域，尤其涉及一种电机及飞行器。

背景技术

随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术的发展，电机得到长足的发展。电机利用电子换向代替传统的机械换向，其凭借性能可靠、永无磨损、故障率低，体积小且效率高等优点，已经由最初的军事领域，逐渐向航空航天领域迅速发展。

飞行器能够垂直起落、稳定悬停和自主巡航等能力，适用于警务监控、新闻摄影、火场指挥、交通管理、地质灾害调查和管线巡航等领域实现空中实时移动监控。目前飞行器的动力以电机驱动螺旋桨的形式实现。既，在电机上搭载螺旋桨，从而将电机的转子的转动转化为对螺旋桨的推力或升力。

相关技术的电机，其包括安装座、固定在安装座上的定子、与安装座转动相连的转动轴和与转动轴相连的转子。如图13所示，所述安装座1’包括支架部2’和自支架部2’的中部向远离支架部2’的方向延伸的轴承座3’。所述支架部2’与轴承座3’一体成型。轴承座3’包括与支架部2’相连的连接部31’和自所述连接部31’向远离支架部2’的方向延伸的上端部32’、自上端部32’向连接部31’贯穿的用于收容所述转动轴的收容部33’和收容在上端部32’内并套设在转动轴外的轴承(未图示)。所述定子包括主体部和贯穿主体部并套设于轴承座3’的外表面的贯穿孔。

上述电机组装时，因为所述支架部与所述轴承座一体成型，不便于制造且成本高。而且，所述定子的贯穿孔只能从轴承座的上端部套设进入轴承座。这样，所述上端部的尺寸必须和贯穿孔的内径匹配。

为满足电机的小型化，所述贯穿孔的内径不能随意扩大，导致收容在轴承座内的所述轴承和所述转动轴的尺寸也受到相应的限制。因此无法实现较大尺寸的轴承和转动轴，导致上端部、轴承座和转动轴的尺寸较小，抗撞击能力弱。

因此，有必要提供一种新的电机克服上述缺点。

发明内容

本发明提供一种电机及飞行器，用于解决现有技术存在的上述或者其他潜在问题。

本发明的一方面提供了一种电机，包括：

安装座；

固定在所述安装座上的定子；

相对于所述定子转动的转子；以及

与所述转子相连的转动轴；

其中，所述安装座包括支架部和与所述支架部相连的轴承座，所述支架部和所述轴承座分体设置；

所述支架部设有支架本体、位于所述支架本体上的用于收容所述轴承座的收容孔；

所述轴承座，呈空心柱状，其包括收容在所述支架部的所述收容孔内的下端部、远离所述支架部的上端部和连接所述下端部和所述上端部的连接部；

所述定子包括中空的收容部，所述收容部的内径小于所述上端部的外径，所述定子从所述下端部套设于所述轴承座上。

进一步的，所述连接部包括连接壁和由所述连接壁围设的收容空间，所述上端部包括设有上收容槽，所述连接壁的内表面自所述连接部向所述上端部方向的投影落在所述上收容槽内，所述连接部的外表面自所述连接部向所述上端部方向的投影落在所述上端部的外表面内。

进一步的，所述上端部还包括自所述连接壁向远离所述收容空间的方向延伸的延伸壁和自所述延伸壁向远离所述连接壁弯折延伸的上壁，所述上收容槽由所述延伸壁和所述上壁共同围设而成。

进一步的，所述转动轴与所述安装座转动相连，所述转动轴包括插入于所述上端部的所述上收容槽内的上轴部和插入于所述连接部的所述收容空间内的下轴部，所述上轴部的外径大于所述下轴部的外径。

进一步的，所述下端部设有下收容槽，所述电机还包括收容在所述上收容槽内的上轴承和收容在所述下收容槽内的下轴承，所述上轴承的外径大于所述下轴承的外径。

进一步的，所述下端部包括自所述连接壁远离所述上端部的一端向靠近所述收容空间的方向延伸的抵接壁和自所述抵接壁向远离所述上端部弯折延伸的安装壁，所述下收容槽由所述抵接壁和所述安装壁共同围设而成。

进一步的，自远离所述连接部一端向靠近所述连接部的一端，所述收容孔的内径逐渐缩小。

进一步的，所述定子包括至少一对线圈引线，所述电机还包括位于所述转子下方并固定在所述安装座和/或所述定子上的保护结构，所述保护结构用以防止所述转子与所述线圈引线直接接触。

进一步的，所述保护结构包括保护本体、贯穿所述保护本体的插入口以及至少一个贯穿所述保护本体的引线孔。

进一步的，所述引线孔到所述插入口中心的距离小于所述转子的内径，并且所述引线孔到所述转动轴的轴线的距离小于所述转子的内径。

进一步的，所述轴承座的一端与所述支架部干涉配合。

进一步的，所述支架部上还设置有位于所述支架本体上并围绕所述收容孔设置的若干减重部。

本发明的另一方面提供了一种飞行器，包括：

螺旋桨；以及

上述的电机，驱动所述螺旋桨。

本发明提供的电机及飞行器，将电机的安装座的支架部与所述轴承座分体设置，便于制造且成本低。

附图说明

图1为本发明的电机的立体分解图，其中省略了定子的线圈。

图2为本发明的电机的立体图。

图3为本发明的电机的安装座的立体图。

图4为本发明的电机的安装座立体分解图。

图5为本发明的电机省略了转子的立体分解图，其中省略了定子的线圈引线。

图6为本发明的电机省略了转子的另一视角的立体分解图，其中省略了定子的线圈引线。

图7为本发明的电机的定子与安装座的立体图，其中省略了定子的线圈。

图8为本发明的电机的剖视图。

图9为本发明的电机的定子的立体图。

图10为本发明的电机的转子的立体分解图。

图11为本发明的电机的保护结构和定子的引线组的组装示意图。

图12为本发明的电机的保护结构包裹定子的引线组的截面示意图。

图13为与本发明相关的电机的安装座的立体分解图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种电机100，该电机100可以用于驱动飞行器的螺旋桨。如图1和图2所示，电机100包括安装座1、固定在安装座1上的定子2、相对于定子2转动的转子4和与转子4相连的转动轴3。

如图3至图4所示，安装座1包括支架部5和与支架部5相连的轴承座6。为便于安装座1的制造且成本低，支架部5和轴承座6分体设置。

支架部5设有支架本体51、位于支架本体51上的用于收容轴承座6的收容孔52和位于支架本体51上并围绕收容孔52设置的若干减重部53。收容孔52位于支架本体51的中部，用于与轴承座6配合相连。收容孔52可以为盲孔，也可以是通孔，只要起到收容轴承座6的作用即可。本实施方式中，收容孔52为通孔。减重部53可以为盲孔、通孔或缺口，只要能够减小支架部5的重量即可。

如图3至图8所示，轴承座6，呈空心柱状，其包括收容在支架部5的收容孔52内的下端部61、远离支架部5的上端部62和连接下端部61和上端部62的连接部63。

连接部63包括连接壁631和由连接壁631围设而成的收容空间632。

上端部62包括自连接壁631向远离收容空间632的方向延伸的延伸壁621、自延伸壁621向远离连接壁631弯折延伸的上壁622，以及由延伸壁621和上壁622共同围设而成的上收容槽623。优选地，延伸壁621可以省略，上壁622自连接壁631呈放射状延伸。

下端部61包括自连接壁63远离上端部62的一端向靠近收容空间632的方向延伸的抵接壁611、自抵接壁611向远离上端部62弯折延伸的安装壁612、以及由抵接壁611和安装壁612共同围设而成的下收容槽613。延伸壁621的延伸方向与抵接壁611的延伸方向相反；上壁622的延伸方向亦与安装壁612的延伸方向相反。

上收容槽623、收容空间632和下收容槽613依次分别相通，用于保证转动轴3插入其中。上收容槽623的内径分别大于收容空间632和下收容槽613的内径；收容空间632的内径大于下收容槽613的内径。换句话说：沿转动轴3的轴向的投影，连接壁631的内表面落在上收容槽623内；下收容槽613的内表面落在收容空间632内；连接部63的连接壁631的外表面自连接部63向上端部62方向的投影落在上端部62的外表面内，即连接部63的外径小于上端部62的外径。

本实施方式中，下端部61的抵接壁611向靠近连接部63的收容空间632延伸，这样，抵接壁611抵接于支架本体51上；安装壁612的外表面与支架部5的收容孔52的内表面干涉配合，从而提高轴承座6和支架部5连接的稳定性。换而言之，安装壁612的外径与收容孔52的内径相适配以紧密、或过盈配合，而连接壁631的外径则大于(或略大于)收容孔52的内径，而使得抵接壁611抵接于支架本体51上，实现定位的作用，防止连接部63穿过收容孔52。

电机100还包括收容在上收容槽623内的上轴承71和收容在下收容槽613内的下轴承72。上收容槽623的内径分别大于收容空间632和下收容槽613的内径，故，上轴承71的外径亦大于下轴承72的外径。本实施方式中选择上轴承71和下轴承72配合的结构使转动轴3与安装座1转动相连。在其他可选择的实施方式中，可以单独使用上轴承71实现转动轴3的固定，或上轴承71和下轴承72都可以省略，转动轴3直接与轴承座6转动配合。

在其他可选择的实施方式中，抵接壁611可以省略，直接利用安装壁612与收容孔52的内表面干涉。这样，收容空间632的内径与下收容槽613的内径相同，从而增加收容在下收容槽613内的下轴承72的尺寸，提高电机100的稳定性。换句话说，下端部61可以省略，连接部63直接插入于支架部5的收容孔52内；或连接部63直接与支架本体51相连，不插入于收容孔52内，譬如焊接或粘连等。

转动轴3与安装座1转动相连，其包括收容在轴承座6的上端部62并插入于上轴承71内的上轴部31、自上轴部31的一端延伸的分别插入于收容空间632和下轴承72内的下轴部32、以及自上轴部31的另一端延伸的穿过转子4的贯穿孔415的连接轴33。上轴部31的外径大于下轴部32的外径；连接轴33用于固定连接飞行器的螺旋桨。

请进一步参阅图9所示，定子2包括线圈骨架21(见图6)和缠绕在线圈骨架21上的若干线圈22(见图6)，具体来说，线圈骨架21包括用于收容轴承座6的中空的收容部211、自收容部211向远离收容部211的方向散射延伸的若干支撑部212和与每个支撑部212的末端相连的外围部213。其中，任意线圈22设有本体部220和自本体部220的两端分别引出的一对线圈引线(未图示)。本实施方式中一对线圈引线包括一个首端线圈引线(未图示)和一个末端线圈引线(未图示)。组装时，线圈22分别缠绕在线圈骨架21的支撑部212上，并依靠线圈骨架21的收容部211和外围部213实现其与线圈骨架21的稳固连接。本实施方式中，定子2设有12个支撑部212，相应地，每个支撑部212上设有一个线圈22，即设有12个线圈22。任意线圈22设有一个首端线圈引线和一个末端线圈引线，故本实施方式的定子2设有12个首端线圈引线和12个末端线圈引线。这些首端线圈引线和末端线圈引线通过三角形或星形接法形成组成3组引线组26。在可选择的实施方式中，为形成3组引线组26，定子2至少包括三个线圈22，从而组成三对线圈引线。

请进一步参阅图10所示，转子4包括上盖41、固定在上盖41的外罩42和与上盖41相连的至少一个磁钢43。上盖41包括盖板411、自盖板411弯折延伸的侧壁412、位于侧壁412上用于固定磁钢43的若干支撑槽413和位于盖板411和/或侧壁412上的若干通风孔414。盖板411设有贯穿其上的用于收容转动轴3的贯穿孔415。本实施方式中，转子4设有若干磁钢43，所有磁钢43都固定在上盖41上并抵接在外罩42内。实际上，磁钢43不限于与上盖41相连。组装时，外罩42的内表面固定在侧壁412的外表面上；若干磁钢43分别固定在相应的支撑槽413上并抵接在外罩42的内表面上。

磁钢43，呈块状或瓦形，其材料可以为钕铁硼稀土永磁材料，但不限于此永磁材料。本实施方式中磁钢43的磁极数为28极，其N、S极间隔设置粘结在外罩42的内侧。外罩42由导磁材料制成。在其他可选择的实施方式中，外罩可以省略，直接利用磁钢与通电的定子的线圈形成的电磁场实现转子的转动；或者支撑槽413亦可省略，磁钢直接贴设在上盖的侧壁的内表面亦是可行的。

需要特别说明的是，在优选的实施方式中，电机100还包括位于转子4下方(转子4临近安装座1的位置)的保护结构8。保护结构8用以防止转子4与定子2的线圈引线(未标示)或者由线圈引线所组成的引线组26直接接触，从而保护线圈引线或者引线组26。本实施方式中，保护结构8包括保护本体81、贯穿保护本体81的插入口82以及至少一个贯穿保护本体81的引线孔83。保护结构8由绝缘和/或耐磨的材料制成。耐磨材料，可防止线圈引线或引线组26磨损；绝缘材料可以防止线圈引线或引线组26被转子4磨损后发生短路的现象。插入口82与支架部5的收容孔52相通，用于收容安装座1的轴承座6和转动轴3的下轴部32。引线孔83到插入口82中心的距离小于转子4的内径，用于保证转子4不与线圈引线或引线组26直接接触；优选地，引线孔83到转动轴3(亦即插入口82中心或转子4的中心)的轴线的距离小于外围部213的内径，以进一步防止外围部213的尖锐棱角或棱边对引线组26的磨损。具体来说，如图6、图8和图11所示，本实施方式中，引线组26或线圈引线包括从本体部220引出的靠近转动轴3的引出部261和自引出部261向远离转动轴3延伸的与外部电源电连接的插入部262。组装时，引出部261位于定子2的下方和保护本体81的上方；而引线孔83到转动轴3的轴线的距离小于转子4的内径，这样引出部261通过引线孔83的限位作用避免与转子4的磁钢43或外围部213等的内表面接触；自定子2至支架部5的方向，插入部262自引线孔83从保护本体81的上方插入至保护本体81的下方。不难理解的是，借助保护本体81的遮挡，插入部262亦不会与转子4接触。另外，组装后，引线组26的引出部261位于定子2和保护本体81之间，充分利用了定子2和保护本体81已有的空间，保证电机100的小型化。本实施方式的引线组26通过采用这种走线方式，可以有效地保护引线组26，间接地保证电机100的稳定性能。

在另一种可选择的实施方式中，引线孔83可以省略，引线组26位于保护本体81和支架本体51之间，譬如引线组26直接经由插入口82进行走线，借助保护本体81的遮挡，引线组26不会与转子4直接接触，从而保护引线组26。

本实施方式中保护结构8分别与安装座1和定子2相连。其实，保护结构8可以仅与安装座1或定子2之一相连即可。当保护结构8仅与定子2相连时，保护结构8可以直接覆盖在引线组26的外表面或直接覆盖在每个线圈引线的外表面，再或者保护结构8固定在定子2的线圈骨架21上并覆盖线圈引线或引线组26。另外，保护结构8还可以与安装座1或定子2一体成型。

另外，保护结构8也可以直接包裹每个线圈引线或由线圈引线所组成的每个引线组26。如图12所示，保护结构8’直接包裹任意引线组26。

电机100还包括分别卡接在转动轴3的下轴部32远离上端部62上的卡簧91和位于卡簧91和下轴承72之间的铜套92。下轴承33、铜套92和卡簧91共同配合，实现转动轴3相对于安装座1固定的同时，亦可实现转动轴31相对于安装座1的转动。

定子2、上轴承71、下轴承72和安装座1的组装过程为：

首先，沿轴承座6的连接部63至上端部62的方向，将定子2的收容部211从轴承座6的下端部61套设于轴承座6的连接部63上，使定子2的收容部211分别抵接于连接部63的外表面和上端部62的延伸壁621的外表面。

其次，将装配有定子2的轴承座6与支架部5相连，使轴承座6的下端部61的抵接壁611抵接于支架本体51上；安装壁612的外表面抵接于支架部5的收容孔52的内表面。

再次，使用治具敲击下端部61的安装壁612。具体为：使用治具敲击安装壁612朝向下收容槽613的内表面，重点敲击安装壁612上远离连接部63的内表面，迫使安装壁611受力膨胀外扩变形，使下收容槽613的内径变大，最终将安装壁612与收容孔52过盈配合固定连接。这样轴承座6的下端部61卡紧于支架部5的收容孔52内，不会松动。其中，治具为可敲打下端部61的任何工具。优选地，自远离轴承座6的连接部63的一端向靠近连接部63的一端，收容孔52的内径逐渐缩小，从而使安装壁612卡紧于收容孔52内。具体地，收容孔52的内表面呈锥形设置。

接着，将上轴承71压入上端部62的上收容槽623内；将下轴承72压入下端部61的下收容槽613内。当然，不难理解的是，本发明还包括安装转动轴3等步骤，在本技术领域人员容易理解的范围内，不作细述。

需要说明的是，在其他实施方式中，可以先将下轴承72压入下端部61的下收容槽613内，然后再用治具敲击下端部61的安装壁612。这里，安装壁612的内表面与下轴承72的外表面相隔一定的距离，即，下收容槽613的内表面与下轴承72的外表面相隔一定的距离，以便于治具伸入下收容槽613内敲击安装壁612。下轴承72可依靠转动轴3、在下收容槽613内涂布胶水或安装壁612未被敲击的部分实现与转动轴3或安装座1的固定连接。为方便拆卸，不易使用安装壁612上被敲击的部分定位下轴承72。另外，上轴承71压入上端部62的步骤没有特别的顺序要求。

本发明的电机，安装座的支架部与轴承座分体设置，定子可以从下端部套设于轴承座上。连接壁的内表面自连接部向上端部方向的投影落在上收容槽内，连接部的外表面自连接部向上端部方向的投影落在上端部的外表面内，在保证上端部的上壁的厚度的前提下上端部可以不受定子的收容部的内径限制，此时，收容部的内径可以小于上端部的外径。相比于现有设计，上收容槽的内径可以设置成大尺寸，进而，对应的上轴承和/或转动轴的上轴部也可以采用大尺寸。从而提高电机的整体抗撞击能力。而且，本发明的电机便于安装且大幅度节约成本，能将现有技术的7元成本降到2元左右。本发明的实施方式电机，其转子是外面的磁钢；定子是里面的线圈，线圈与安装座固定相连。在其他可选择的实施方式中，转子可以是里面的线圈、定子是外面的磁钢，线圈与安装座转动相连；或者线圈在外作为转子，磁钢在内作为定子的结构也是可行的；或者线圈在外作为定子，磁钢在内作为转子的结构亦是可行的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电机，其特征在于，包括：

安装座；

固定在所述安装座上的定子；

相对于所述定子转动的转子；以及

与所述转子相连的转动轴；

其中，所述安装座包括支架部和与所述支架部相连的轴承座，所述支架部和所述轴承座分体设置；

所述支架部设有支架本体、位于所述支架本体上的用于收容所述轴承座的收容孔；

所述轴承座，呈空心柱状，其包括收容在所述支架部的所述收容孔内的下端部、远离所述支架部的上端部和连接所述下端部和所述上端部的连接部；所述上端部的外径大于所述连接部的外径，所述连接部的外径大于所述下端部的外径，所述下端部收容于所述收容孔；

所述定子包括中空的收容部，所述收容部的内径小于所述上端部的外径，所述定子从所述下端部套设于所述轴承座的连接部上；

所述连接部包括连接壁和由所述连接壁围设的收容空间，所述上端部包括设有上收容槽，所述连接壁的内表面自所述连接部向所述上端部方向的投影落在所述上收容槽内；

所述下端部设有下收容槽，所述收容空间的内径大于所述下收容槽的内径；所述电机还包括收容在所述上收容槽内的上轴承和收容在所述下收容槽内的下轴承，所述上轴承的外径大于所述下轴承的外径，所述上轴承和所述下轴承均套设在所述转动轴上；

所述电机还包括分别卡接在所述转动轴的下轴部上、远离所述上端部的卡簧，所述下轴承和卡簧配合，使所述转动轴在轴向上相对于所述安装座固定、且在周向上能够相对于所述安装座转动。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述连接部的外表面自所述连接部向所述上端部方向的投影落在所述上端部的外表面内。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于：所述上端部还包括自所述连接壁向远离所述收容空间的方向延伸的延伸壁和自所述延伸壁向远离所述连接壁弯折延伸的上壁，所述上收容槽由所述延伸壁和所述上壁共同围设而成；

或/及，所述转动轴与所述安装座转动相连，所述转动轴包括插入于所述上端部的所述上收容槽内的上轴部和插入于所述连接部的所述收容空间内的下轴部，所述上轴部的外径大于所述下轴部的外径。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述下端部包括自所述连接壁远离所述上端部的一端向靠近所述收容空间的方向延伸的抵接壁和自所述抵接壁向远离所述上端部弯折延伸的安装壁，所述下收容槽由所述抵接壁和所述安装壁共同围设而成。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于：所述定子包括至少一对线圈引线，所述电机还包括位于所述转子下方并固定在所述安装座和/或所述定子上的保护结构，所述保护结构用以防止所述转子与所述线圈引线直接接触。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于：所述保护结构包括保护本体、贯穿所述保护本体的插入口以及至少一个贯穿所述保护本体的引线孔。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于：所述引线孔到所述插入口中心的距离小于所述转子的内径，并且所述引线孔到所述转动轴的轴线的距离小于所述转子的内径。

8.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于，自远离所述连接部一端向靠近所述连接部的一端，所述收容孔的内径逐渐缩小；

或/及，所述轴承座的一端与所述支架部干涉配合；

或/及，所述支架部上还设置有位于所述支架本体上并围绕所述收容孔设置的若干减重部。

9.一种飞行器，其特征在于，包括：

螺旋桨；以及

权利要求1-8任一项所述的电机，驱动所述螺旋桨。