CN111756169A - 马达、旋转叶片装置以及无人飞行体 - Google Patents

Abstract

本发明提供马达、旋转叶片装置以及无人飞行体，本发明的一个方式的马达搭载于无人飞行体，其中，马达具有：转子，其能够以中心轴线为中心进行旋转，具有可装卸地安装有螺旋桨的螺旋桨安装部；定子，其与转子隔着间隙在径向上对置；以及自动平衡器，其能够自动地修正转子的动平衡。

Description

马达、旋转叶片装置以及无人飞行体

技术领域

本发明涉及马达、旋转叶片装置以及无人飞行体。

背景技术

公知有具备螺旋桨和使螺旋桨旋转的马达的无人飞行体。例如，在专利文献1中记载了设置有麦克风和扬声器的无人飞行体。

专利文献1：日本特开2019-28436号公报

在上述那样的无人飞行体中，存在螺旋桨可装卸地安装于马达的转子的情况。在该情况下，容易由于螺旋桨的安装精度低等而导致安装有螺旋桨的转子产生不平衡。因此，转子有可能振动，从而导致马达的可靠性降低。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的之一在于，提供具有能够抑制可装卸地安装有螺旋桨的转子的振动的构造的马达、旋转叶片装置以及无人飞行体。

本发明的一个方式的马达搭载于无人飞行体，其中，所述马达具有：转子，其能够以中心轴线为中心进行旋转，具有可装卸地安装有螺旋桨的螺旋桨安装部；定子，其与所述转子隔着间隙在径向上对置；以及自动平衡器，其能够自动地修正所述转子的动平衡。

本发明的一个方式的旋转叶片装置具有上述的马达和所述螺旋桨。

本发明的一个方式的无人飞行体具有上述的旋转叶片装置。

根据本发明的一个方式，在马达、旋转叶片装置以及无人飞行体中，能够抑制可装卸地安装有螺旋桨的转子的振动。

附图说明

图1是示意性地示出本实施方式的无人飞行体的立体图。

图2是示出本实施方式的旋转叶片装置的剖视图。

标号说明

1：旋转叶片装置；2：螺旋桨；10：马达；11：壳体；11a：顶壁部；16：上表面翅片(翅片)；20：转子；21：轴；22：转子主体；30：定子；60：自动平衡器；61：基部；63：可动体；64：收纳部；70：螺旋桨安装部；100：无人飞行体；J：中心轴线。

具体实施方式

在各图中适当示出的Z轴方向是以正侧作为“上侧”、以负侧作为“下侧”的上下方向。在各图中适当示出的中心轴线J与Z轴方向平行，是沿上下方向延伸的假想线。在以下的说明中，将中心轴线J的轴向、即与上下方向平行的方向简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。

在以下的实施方式中，上侧相当于轴向一侧，下侧相当于轴向另一侧。另外，“上下方向”、“上侧”以及“下侧”仅是用于对各部分的配置关系进行说明的名称，实际的配置关系等也可以是这些名称所示的配置关系等以外的配置关系等。

另外，在本说明书中，“沿轴向延伸”除了包含严格地沿轴向延伸的情况之外，也包含沿相对于轴向在不到45°的范围内倾斜的方向延伸的情况。并且，在本说明书中，“沿径向延伸”除了包含严格地沿径向、即与轴向垂直的方向延伸的情况之外，也包含沿相对于径向在不到45°的范围内倾斜的方向延伸的情况。

如图1所示，本实施方式的无人飞行体100具有主体部110、摄像装置120以及旋转叶片装置1。摄像装置120和旋转叶片装置1安装于主体部110。旋转叶片装置1是产生无人飞行体100的推进力的装置。在本实施方式中，旋转叶片装置1设置有多个。例如，旋转叶片装置1设置有4个。

如图2所示，旋转叶片装置1具有马达10、螺旋桨2以及风扇75。在本实施方式中，马达10是内转子型的马达。马达10具有壳体11、轴承保持架40、转子20、定子30、轴承23、24、汇流条保持架50、汇流条51、电路板80、霍尔传感器81以及自动平衡器60。

壳体11在内部收纳有转子20、定子30、轴承23、24、汇流条保持架50、汇流条51、电路板80以及霍尔传感器81。在本实施方式中，壳体11呈以中心轴线J为中心、在下侧开口的圆筒状。

壳体11具有顶壁部11a、筒状部11b、保持部11c、底壁部11d、多个侧面翅片15以及多个上表面翅片16。在本实施方式中，顶壁部11a、筒状部11b、保持部11c、侧面翅片15以及上表面翅片16是同一单个部件的一部分。即，顶壁部11a、筒状部11b、保持部11c、侧面翅片15以及上表面翅片16是一体成型的。底壁部11d是与包含顶壁部11a、筒状部11b、保持部11c、侧面翅片15以及上表面翅片16的单个部件分体的部件，固定于该单个部件。

顶壁部11a位于定子30的上侧，覆盖定子30的上侧。顶壁部11a位于螺旋桨2和风扇75的下侧。在本实施方式中，顶壁部11a与风扇75在轴向上隔着间隙而对置。顶壁部11a呈以中心轴线J为中心的圆环板状。在顶壁部11a的上侧的面上设置有多个上表面翅片16。多个上表面翅片16从顶壁部11a的上表面向上侧突出。上表面翅片16例如呈圆柱状。配置有多个上表面翅片16的区域呈沿周向包围中心轴线J的圆环状。

筒状部11b从顶壁部11a的径向外周缘部向下侧延伸。筒状部11b呈以中心轴线J为中心、在下侧开口的圆筒状。在筒状部11b的内周面固定有定子30。在筒状部11b的外周面沿周向设置有多个侧面翅片15。侧面翅片15例如呈板面朝向周向的板状。虽然省略了图示，但多个侧面翅片15沿着周向在整周范围内等间隔地配置。保持部11c从顶壁部11a的径向内周缘部向上侧突出。在保持部11c的径向内侧保持有轴承23。

底壁部11d固定于筒状部11b的下侧的端部。底壁部11d从筒状部11b的下侧的端部向径向内侧突出。底壁部11d位于定子30的下侧，覆盖定子30的下侧。底壁部11d呈以中心轴线J为中心的圆环板状。底壁部11d的径向外周缘部例如借助螺钉固定于筒状部11b的下侧的端部。底壁部11d的径向内侧的开口部是壳体11的下侧的开口部。

轴承保持架40固定于壳体11的下侧的开口部。更详细地说，轴承保持架40固定于底壁部11d的径向内侧的开口部。轴承保持架40从下侧封闭底壁部11d的径向内侧的开口部。轴承保持架40具有在上侧开口的圆筒状的保持部41。

保持部41具有底部41a和筒部41b。底部41a例如呈以中心轴线J为中心的圆板状。在底部41a设置有沿轴向贯通底部41a的孔部41c。孔部41c例如为以中心轴线J为中心的圆形形状。筒部41b呈以中心轴线J为中心并从底部41a的径向外缘部向上侧延伸的圆筒状。在筒部41b的径向内侧保持有轴承24。

转子20能够以中心轴线J为中心进行旋转。转子20具有轴21、转子主体22以及螺旋桨安装部70。轴21沿着中心轴线J配置。轴21呈以中心轴线J为中心的圆柱状。轴21被轴承23、24支承为能够绕着中心轴线J旋转。轴21的上侧的端部经由壳体11的顶壁部11a的径向内侧和保持部11c的内部而突出到比壳体11靠上侧的位置。轴21的下侧的端部经由设置于轴承保持架40的孔部41c而突出到比壳体11靠下侧的位置。

转子主体22固定于轴21。转子主体22具有固定于轴21的外周面的转子铁芯22a和固定于转子铁芯22a的外周面的转子磁铁22b。

螺旋桨安装部70设置于轴21中的比供转子主体22固定的部分靠上侧的部分。在本实施方式中，螺旋桨安装部70固定于轴21中的从壳体11向上侧突出的前端部。螺旋桨安装部70具有与轴21连结的附属部件71和固定于附属部件71的上侧的连结部件72。

附属部件71具有：圆筒状的轴部71a，其沿着轴21沿轴向延伸；凸缘部71b，其从轴部71a的外周面向径向外侧扩展；以及圆筒状的筒部71c，其固定于凸缘部71b的径向外侧的端部。风扇75固定于筒部71c。风扇75具有从筒部71c的外周面向径向外侧延伸的多个叶片75a。风扇75位于螺旋桨2与顶壁部11a的轴向之间。在本实施方式中，风扇75是在轴向上送风的轴流风扇。

在本实施方式中，附属部件71和风扇75是通过嵌件成型而制作的。轴部71a和凸缘部71b是金属制的单个部件。筒部71c和风扇75是单个树脂部件的一部分。风扇75的外径小于螺旋桨2的外径。通过该结构，能够抑制螺旋桨2与风扇75发生干涉。另外，能够抑制旋转叶片装置1的重量增加。

连接部件72固定于附属部件71的上表面。连结部件72是圆板状的部件，借助螺钉固定于附属部件71。螺旋桨2借助螺钉固定于连结部件72的上表面。由此，螺旋桨2可装卸地安装于螺旋桨安装部70。

螺旋桨2具有沿轴向观察时位于中央部的轮毂2a以及从轮毂2a向径向外侧延伸的2片叶片2b、2c。轮毂2a呈上下表面为平坦面的平板状。轮毂2a具有沿轴向贯通的贯通孔。螺旋桨2借助穿过轮毂2a的贯通孔的螺钉而固定于连结部件72。

定子30与转子20在径向上隔着间隙而对置。在本实施方式中，定子30在转子20的径向外侧包围转子20。定子30具有定子铁芯31、绝缘件34以及多个线圈35。定子铁芯31呈环状，在转子主体22的径向外侧包围转子主体22。定子铁芯31具有铁芯背部32和多个齿33。铁芯背部32呈以中心轴线J为中心的圆环状。齿33从铁芯背部32向径向内侧突出。多个齿33沿周向在整周范围内等间隔地配置。

绝缘件34是使线圈35与定子铁芯31绝缘的部件。绝缘件34安装于多个齿33的每一个。多个线圈35隔着绝缘件34安装于多个齿33的每一个。

虽然省略了图示，但在本实施方式中，线圈35例如是与定子铁芯31和绝缘件34一同树脂模制的。模制树脂的上侧的端面与顶壁部11a的下表面接触。即，线圈35和顶壁部11a通过模制树脂而热连接。在线圈35中产生的热的一部分经由模制树脂和顶壁部11a而传递到上表面翅片16，从上表面翅片16散热。

汇流条保持架50配置于定子40的下侧。汇流条保持架50保持多个汇流条51。汇流条51与从多个线圈35延伸的引出线连接。

电路板80呈沿径向扩展的板状。电路板80配置于定子30的下侧。在本实施方式中，电路板80配置于筒部41b的径向外侧。霍尔传感器81安装于电路板80的上侧的面。霍尔传感器81检测转子磁铁22b的磁场。虽然省略了图示，但霍尔传感器81沿周向设置有多个。

自动平衡器60是能够自动地修正转子20的动平衡的装置。在本实施方式中，自动平衡器60设置于轴21中的比供转子主体22固定的部分靠下侧的部分。更详细地说，自动平衡器60设置于轴21的下侧的端部。自动平衡器60位于壳体11的外部。自动平衡器60位于轴承保持架40的下侧。自动平衡器60与轴承保持架40在轴向上隔着间隙而对置。自动平衡器60具有基部61、盖部62以及可动体63。

基部61设置于轴21中的突出到比壳体11靠下侧的位置的部分。基部61从轴21的下侧的端部向径向外侧扩展。沿轴向观察时，基部61例如为以中心轴线J为中心的圆形形状。基部61的径向外缘部是自动平衡器60的径向外缘部，位于比定子30的径向内缘部靠径向外侧的位置。在本实施方式中，定子30的径向内缘部包含齿33的径向内缘部。

基部61的径向外缘部位于比壳体11的径向外侧的端部靠径向内侧的位置。由此，自动平衡器60的径向外缘部位于比壳体11的径向外侧的端部靠径向内侧的位置。因此，即使设置有自动平衡器60，马达10也不会在径向上大型化。在本实施方式中，壳体11的径向外侧的端部包含侧面翅片15的径向外侧的端部。在本实施方式中，基部61的径向外缘部位于比筒状部11b的内周面靠径向内侧的位置。在本实施方式中，基部61与轴21是一体成型的。

基部61具有收纳可动体63的收纳部64。收纳部64呈以中心轴线J为中心的圆环状。收纳部64设置于基部61的径向外缘部。在本实施方式中，收纳部64是从基部61的下侧的面向上侧凹陷的圆环状的槽。在本实施方式中，收纳部64的径向外缘部位于比定子30的径向内缘部靠径向外侧的位置。在本实施方式中，收纳部64的径向外缘部位于比筒状部11b的内周面靠径向内侧的位置。

盖部62固定于基部61的下侧的面。盖部62呈以中心轴线J为中心的圆环状。盖部62呈板面朝向轴向的板状。盖部62封闭收纳部64的下侧的开口。由此，能够抑制收纳于收纳部64内的可动体63脱落。盖部62从下侧支承可动体63。

可动体63以能够沿周向移动的方式配置于收纳部64的内部。在本实施方式中，可动体63是球体。可动体63的外径与收纳部64的内部的径向上的尺寸和轴向上的尺寸大致相同。只要可动体63能够在收纳部64的内部沿周向移动，则在可动体63与收纳部64的内侧面之间可以设置有间隙，也可以不设置间隙。

在本实施方式中，可动体63设置有多个。可动体63的数量是使得可动体63在收纳部64的内部不会铺满的程度的数量。即，在收纳部64的内部的某个周向位置存在没有设置可动体63的部分。可动体63例如是铁等金属性的。

在像本实施方式那样螺旋桨2可装卸地安装于转子20的情况下，有时由于螺旋桨2的安装误差和螺旋桨2的个体差异等而导致安装有螺旋桨2的转子20产生不平衡。当转子20产生不平衡时，转子20有可能振动，从而导致马达10、旋转叶片装置1以及无人飞行体100的可靠性降低。另外，有可能从马达10、旋转叶片装置1以及无人飞行体100产生噪声。

与此相对，根据本实施方式，设置有能够自动地修正转子20的动平衡的自动平衡器60。因此，即使转子20产生不平衡，也能够通过自动平衡器60来校正转子20的不平衡。因此，根据本实施方式，能够抑制可装卸地安装有螺旋桨2的转子20振动。因此，能够提高马达10、旋转叶片装置1以及无人飞行体100的可靠性。另外，能够抑制从马达10、旋转叶片装置1以及无人飞行体100产生噪声。

具体而言，在安装有螺旋桨2的转子20产生了不平衡的情况下，当转子20以某种程度的转速进行旋转时，收纳于收纳部64内的可动体63会移动到与转子20中的产生不平衡的周向位置隔着中心轴线J而对称的位置。由此，利用可动体63校正了转子20的不平衡。这样，自动平衡器60能够自动地修正转子20的动平衡。

另外，例如，当像本实施方式那样在无人飞行体100搭载有多个旋转叶片装置1的情况下，容易由于从各旋转叶片装置1的转子20产生的振动而导致无人飞行体100整体产生的振动特别大。因此，上述的能够抑制转子20振动的效果对设置有多个旋转叶片装置1的无人飞行体100特别有用。

另外，根据本实施方式，安装有螺旋桨2的螺旋桨安装部70设置于轴21中的比供转子主体22固定的部分靠上侧的部分。并且，自动平衡器60设置于轴21中的比供转子主体22固定的部分靠下侧的部分。即，在本实施方式中，自动平衡器60设置于轴21中的与供螺旋桨2安装的一侧相反的一侧。因此，能够抑制从螺旋桨2向下侧流动的空气被自动平衡器60遮挡。由此，能够将从螺旋桨2向下侧流动的空气输送到壳体11的上表面，能够对壳体11进行冷却。因此，能够适当地使从定子30传递到壳体11的热向马达10的外部释放。

另外，通过将自动平衡器60设置于轴21中的与安装有螺旋桨2的一侧相反的一侧，能够像本实施方式那样在螺旋桨2与壳体11之间确保设置风扇75的空间。因此，通过风扇75也能够向壳体11的上表面输送空气，能够更适当地对壳体11进行冷却。例如，在螺旋桨2的径向内侧的部分，从螺旋桨2向壳体11的上表面输送的空气容易变少，因此通过设置风扇75而能够适当地增加输送到壳体11的上表面的空气的量。

另外，在本实施方式中，在壳体11的上表面、即顶壁部11a的上侧的面上设置有多个上表面翅片16。因此，通过利用螺旋桨2和风扇75向壳体11的上表面输送空气，进一步促进了从上表面翅片16散热。由此，能够更适当地对壳体11进行冷却。

另外，根据本实施方式，收纳部64的径向外缘部位于比定子30的径向内缘部靠径向外侧的位置。因此，能够增大从中心轴线J到收纳于收纳部64内的可动体63的径向上的距离。由此，能够增大由各可动体63对转子20施加的力矩，能够提高基于各可动体63的转子20的平衡调节功能。因此，即使减少可动体63的数量，也能够修正转子20的动平衡。因此，能够降低马达10的质量，并且抑制转子20振动。

另外，根据本实施方式，基部61与轴21是一体成型的。因此，能够相对于轴21位置精度良好地设置自动平衡器60。由此，能够利用自动平衡器60更适当地修正转子20的动平衡，能够进一步抑制转子20振动。

本发明不限于上述的实施方式，也能够采用以下的结构。自动平衡器只要能够自动地修正转子的动平衡即可，没有特别限定。自动平衡器也可以设置于轴中的比供转子主体固定的部分靠轴向一侧即上侧的部分。即，自动平衡器设置于轴中的比供转子主体固定的部分靠轴向一侧并且比螺旋桨安装部靠轴向另一侧的部分。自动平衡器的可动体只要能够在收纳部的内部沿周向移动即可，没有特别限定，也可以不是球体。可动体例如也可以是液体。自动平衡器的基部也可以是与轴分体的部件。收纳可动体的收纳部的径向外缘部也可以位于比定子的径向内缘部靠径向内侧的位置，也可以位于比壳体靠径向外侧的位置。在马达中，除了自动平衡器以外，也可以搭载有常平架。在该情况下，能够利用自动平衡器和常平架而进一步抑制在马达中产生的振动。

螺旋桨安装部只要能够可装卸地安装螺旋桨即可，没有特别限定。螺旋桨安装部也可以是轴的一部分。在该情况下，螺旋桨安装部可装卸地安装于轴。壳体也可以不具备各翅片。螺旋桨只要可装卸地安装于螺旋桨安装部即可，没有特别限定。螺旋桨也可以具有3片以上的叶片。

在上述的实施方式中，马达10采用了内转子型的马达，但不限于此。关于马达的种类，只要是搭载于无人飞行体的马达即可，没有特别限定。即，马达也可以是外转子型的马达。在上述的实施方式中，旋转叶片装置1采用了通过使螺旋桨2旋转而产生上下方向上的推进力的结构，但不限于此。例如，旋转叶片装置也可以是通过使螺旋桨旋转而产生水平方向上的推进力的结构。在该情况下，转子以沿水平方向延伸的中心轴线为中心进行旋转。无人飞行体只要具备旋转叶片装置即可，没有特别限定。搭载于无人飞行体的旋转叶片装置的数量没有特别限定。在无人飞行体上也可以有搭载1个以上并且3个以下的旋转叶片装置，也可以搭载有5个以上的旋转叶片装置。在无人飞行体上也可以不设置摄像装置。无人飞行体的用途没有特别限定。

另外，在本说明书中所说明的各结构能够在互不矛盾的范围内适当地组合。

Claims (9)

1.一种马达，其搭载于无人飞行体，其中，

所述马达具有：

转子，其能够以中心轴线为中心进行旋转，具有可装卸地安装有螺旋桨的螺旋桨安装部；

定子，其与所述转子隔着间隙在径向上对置；以及

自动平衡器，其能够自动地修正所述转子的动平衡。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述转子具有：

轴，其沿着所述中心轴线配置；以及

转子主体，其固定于所述轴，

所述螺旋桨安装部设置于所述轴中的比供所述转子主体固定的部分靠轴向一侧的部分，

所述自动平衡器设置于所述轴中的比供所述转子主体固定的部分靠轴向另一侧的部分。

3.根据权利要求2所述的马达，其中，

所述马达还具有在内部收纳所述转子和所述定子的壳体，

所述定子在所述转子的径向外侧包围所述转子，

所述自动平衡器具有：

基部，其具有以所述中心轴线为中心的圆环状的收纳部；以及

可动体，其以能够沿周向移动的方式配置于所述收纳部的内部，

所述基部设置于所述轴中的比所述壳体向轴向另一侧突出的部分，

所述收纳部的径向外缘部位于比所述定子的径向内缘部靠径向外侧的位置。

4.根据权利要求3所述的马达，其中，

所述基部和所述轴是一体成型的。

5.根据权利要求3或4所述的马达，其中，

所述壳体具有：

顶壁部，其位于所述定子的轴向一侧；以及

多个翅片，它们设置于所述顶壁部的轴向一侧的面。

6.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述转子具有：

轴，其沿着所述中心轴线配置；以及

转子主体，其固定于所述轴，

所述螺旋桨安装部设置于所述轴中的比供所述转子主体固定的部分靠轴向一侧的部分，

所述自动平衡器设置于所述轴中的比供所述转子主体固定的部分靠轴向一侧并且比所述螺旋桨安装部靠轴向另一侧的部分。

7.一种旋转叶片装置，其具有：

权利要求1至6中的任意一项所述的马达；以及

所述螺旋桨。

8.一种无人飞行体，其具有权利要求7所述的旋转叶片装置。

9.根据权利要求8所述的无人飞行体，其中，

所述旋转叶片装置设置有多个。

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