CN111884395A - 用于无人机的无刷电机及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于无人机的无刷电机及无人机，无刷电机包括定子组件、转子组件、外壳组件和电机盖，转子组件包括环形转子框多个第二磁片，定子组件设置在环形转子框内，第二磁片设置在环形转子框的径向外壁上；外壳组件包括外壳、转轴和多个第三磁片，转子组件和定子组件设置在外壳内，第三磁片设置在外壳朝向转子组件的内壁上，第二磁片与第三磁片一一对应吸引连接；转轴的固定端与外壳连接，外壳上设置有安装开口，安装开口的开口方向与转轴的轴向平行，安装开口与第二磁片、第三磁片相对设置，第二磁片与所述第三磁片穿过安装开口，采用以上结构，实现电机的防堵转的同时，可提高电机的安装效率。

Description

用于无人机的无刷电机及无人机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体是涉及一种用于无人机的无刷电机及无人机。

背景技术

目前市场上的无刷电机一般分为内转子电机和外转子电机，根据应用场景不同选不同的类型的电机。

电机主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，在配置有螺旋桨的用电器中，电机驱动螺旋桨转动，螺旋桨将电机转动功率转化为推进力，无人机上升飞行。但是在电机处于工作状态时，当螺旋桨发生故障，如螺旋桨被故障物缠绕，容易导致电机发生堵转，从而导致电机容易烧坏。为解决上述问题，现有的无刷电机内设置两组可相吸的永磁片完成动力传递，当电机发生堵转时，两组永磁片断开连接，电机上与螺旋桨连接的部分停止转动，电机内转子部分继续转动，从而避免电机烧坏。

由于应用在无人机上的电机的体积较小，在进行无人机安装时，会先分别将两组永磁片安装在电机的外壳与内壳上，然后将内壳安装在外壳内，再进行其他体积较小部件（如：轴承）的安装，最后将电机的外壳锁紧。但是由于两组永磁体相吸，在安装内外壳时，为保证两组永磁片一一对应，需要不断克服两永磁片之前的吸力地调整内外壳的相对位置，否则容易造成内外壳相对位置偏移，进而导致其他部件安装位置不准确，并且不断调整内外壳的相对位置这一过程花费时间较长，影响电机的安装效率。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种防堵转且实现快速安装的用于无人机的无刷电机。

本发明的第二目的是提供一种包括上述无刷电机的无人机。

为了实现上述的第一目的，本发明提供的无刷电机包括定子组件、转子组件、外壳组件和电机盖，定子组件包括铁芯和线圈，铁芯上设置有第一中空部，线圈设置在铁芯上；转子组件包括环形转子框、多个第一磁片和多个第二磁片，铁芯设置在环形转子框内，电机盖与环形转子框连接，电机盖覆盖铁芯，第一磁片设置在环形转子框的径向内壁上，第二磁片设置在环形转子框的径向外壁上；外壳组件包括外壳、转轴和多个第三磁片，转子组件和定子组件设置在外壳内，第三磁片设置在外壳朝向转子组件的径向内壁上，第二磁片与第三磁片一一对应吸引连接；转轴的固定端与外壳连接，外壳上设置有安装开口，安装开口的开口方向与转轴的轴向平行，安装开口与第二磁片、第三磁片相对设置，第二磁片与所述第三磁片穿过所述安装开口。

由上述方案可见，对定子组件的线圈通电，转子组件转动，由于环形转子框外壁上的第二磁片与外壳上的第三磁片的磁片磁性相反，根据磁性异性相吸的原理，转子组件与外壳通过磁片的磁力连接，转子组件的转动带动外壳转动，从而带动转轴转动，转轴连接螺旋桨，实现螺旋桨的转动；当螺旋桨发生故障时，转轴停止转动，此时外壳受到的扭力大于磁力，使得外壳也停止转动，从而转子组件发生打滑现象，依旧处于通电工作状态，但是外壳与转子组件彼此独立，因此在外壳停止转动后，转子组件还处于正常运转状态，从而避免电机烧坏的情况；电机安装时，先将定子组件、转子组件和电机盖组装装好，然后将环形转子框内穿过安装开口设置在外壳内，由于外壳与电机盖之间的安装开口与第二磁片、第三磁片可相对设置，在完成电机其他部件的安装后，最后将第二磁片和第二磁片穿过安装开口后安装在外壳与环形转子框之间，避免克服两个磁片的吸力进行环形转子框与外壳之间的位置调整的同时，避免电机其他部件的安装位置不正确的情况，提高电机的安装效率。

进一步的方案是，环形转子框朝向外壳的侧壁上凸起设置有第一定位框，第一定位框上设置有第一开口和第二开口，第一开口朝向外壳，第二开口的开口方向与安装开口的开口方向相同，第二开口与安装开口连通，第二磁片穿过第二开口，第二磁片设置在第一定位框内。

可见，由于转子组件外设置有外壳，使第二磁片的安装空间较小，在更换环形转子框外壁上的第二磁片时，可从第二开口进行第二磁片的安装与拆卸，提高便捷度。

进一步的方案是，第二磁片与第一定位框的侧壁间隙配合。

可见，第二磁片与第一定位框的侧壁间隙配合，保证第二磁片在第一定位框内的稳固性。

进一步的方案是，沿转轴的轴向，第三磁片的长度大于第二定位框的侧壁的长度。

可见，由于第二磁片与第三磁片相吸，在保证第三磁片的安装稳性的同时，第三磁片的长度大于第二定位框的侧壁的长度，可使第三磁片更加方便拆卸。

进一步的方案是，外壳呈环形，外壳与转轴之间连接有多个连接片，铁芯上设置有第一中空部，转轴位于第一中空部内。

可见，转轴设置在外壳朝向定子组件的侧壁上，转轴位于铁芯的第一中空部内，使电机的体积更小。

进一步的方案是，无刷电机还包括电机盖，电机盖包括盖体和安装轴，安装轴与铁芯连接，安装轴上设置有第二中空部内，转轴位于第二中空部内，盖体遮盖转子组件；盖体上设置有多个散热孔，散热孔呈辐射状设置。

进一步的方案是，外壳朝向转子组件的径向内壁上设置有第二定位框，第二定位框上设置有第三开口和第四开口，第三开口朝向转子组件，第四开口的开口方向与安装开口的开口方向相同，第四开口与安装开口连通，第三磁片穿过第四开口，第三磁片设置在第二定位框内。

可见，由于外壳内设置有转子组件，使第三磁片的安装空间较小，在更换外壳内壁的第三磁片时，可从第四开口进行第三磁片的安装与拆卸，提高便捷度。

进一步的方案是，第二磁片和第三磁片分别呈矩形，第三磁片沿转轴的轴向的长度大于第二磁片沿转轴的轴向的长度，第三磁片的自由端比第二磁片的自由端更靠近安装开口。

可见，第三磁片的长度大于第二磁片的长度的同时，第三磁片比第二磁片更加靠近安装开口，使得第三磁片上形成有更大的可接触范围，使第三磁片更加方便进行更换。

进一步的方案是，沿转轴的轴向，第一定位框的侧壁的长度均大于第二磁片的长度。

可见，第二磁片的整体位于第一定位框内，保证第二磁片的稳固性。

为实现本发明的第二目的，本发明提供的无人机包括上述的无刷电机。

附图说明

图1是本发明无刷电机实施例的结构图。

图2是本发明无刷电机实施例的剖爆炸图。

图3是本发明无刷电机实施例中定子组件和转子组件的结构图。

图4是本发明无刷电机实施例中外壳组件的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的无刷电机通过连接转轴的外壳组件与转子组件通过磁力连接，外壳组件与转子组件之间非刚性连接，当电机发生堵转而导致外壳组件停止转动时，转子组件处于通电转动状态下，电机也不会烧坏的情况，从而起到保护电机的作用。应用在该无刷电机的设备有多种类型，如船只、风扇和无人飞行器等等，设备上还设置有螺旋桨，该无刷电机驱动螺旋桨转动。

参见图1和图2，无刷电机包括定子组件1、转子组件2、外壳组件3和电机盖4，定子组件1包括铁芯11和线圈12，铁芯11上设置有第一中空部13，在本实施例中，铁芯11上设置有多个线圈安装位14，多个线圈安装位14自第一中空部13呈辐射状，一个线圈安装位14上设置有一个线圈12。

转子组件2包括转子盖21、环形转子框22、多个第一磁片23和多个第二磁片24，环形转子框22呈圆环形，定子组件1设置在环形转子框22内。转子盖21与环形转子框22固定连接，转子盖21呈圆形，沿转子盖21的周向，转子盖21朝向环形转子框22的侧壁上设置有多个定位块25，第一磁片23设置在环形转子框22的径向内壁上，两个相邻的定位块之间设置有一个第一磁片23，一个第一磁片23与一个线圈12一一对应设置，相邻的两个定位块25与第一磁片23间隙配合。

参见图3，多个第二磁片24设置在环形转子框22的径向外壁上。在本实施例中，环形转子框22径向外壁上凸起设置有第一定位框26，第一定位框26上设置有第一开口261和第二开口262，第一开口261朝向外壳组件3的外壳31，第二开口262的开口方向与环形转子框22的侧壁延伸方向相同，第二磁片24沿第二开口262设置在第一定位框26内，第二磁片24与第一定位框26的侧壁间隙配合。在本实施例中，第二磁片24呈矩形，第一定位框26的形状和第二磁片24的形状相似。

在本实施例中，转子盖21包括盖板211和连接板212，盖板211呈圆形，连接板212沿盖板211的周向设置，连接板212设置在盖板211朝向环形转子框22的侧壁上。定位块25沿连接板212的周向设置在连接板212上。连接板212上设置有多个散热孔213，散热孔213位于盖板211与定位块25之间，实现定子组件1散热。盖板211朝向定子组件1的侧壁上设置有定位轴27，定位轴27位于铁芯11的第一中空部13内，定位轴27上沿定位轴27的轴向设置有中空部271。

外壳组件3包括外壳31、连接片32，转轴33和多个第三磁片34，外壳31呈圆环形，转子组件2和定子组件1设置在外壳31内，在本实施例中，连接片32分别与外壳31与转轴33连接，连接片32连接在外壳31与转轴33之间。第三磁片34设置在外壳31朝向转子组件2的内壁上，一个第二磁片24和一个第三磁片34对应设置，第二磁片24的磁性和第三磁片34的磁性不同，从第二磁片24和第三磁片34一一对应相吸连接。

转轴33沿外壳31的轴向中心线设置，转轴33设置在外壳组件3朝向定子组件1的一侧上。转轴33位于定位轴27的中空部271内，转轴33与定位轴27之间设置有轴承36。

参见图4，外壳31朝向转子组件2的内壁上设置有第二定位框35，第二定位框35上设置有第三开口351和第四开口352，第三开口351朝向转子组件2，第四开口352的开口方向与外壳31的第三磁片34的侧壁延伸方向相同，第三磁片34沿第四开口352设置在第二定位框35内，第三磁片34和第二定位框35的侧壁间隙配合。

在本实施例中，外壳31上第三磁片34所在的侧壁的延伸方向、环形转子框22上第二磁片24所在的侧壁的延伸方向和转轴33的轴向相互平行。外壳31沿转轴33的轴向上的长度大于环形转子框22沿转轴33的轴向上的长度，第二磁片24和第三磁片34分别呈矩形，第三磁片34沿转轴33的轴向的长度大于第二磁片24沿转轴33的轴向的长度。沿转轴33的轴向，第三磁片34沿转轴33的轴向的长度大于第二磁片24沿转轴33的轴向的长度；第一定位框26的侧壁的长度均大于第二磁片24的长度；第三磁片34的长度大于第二定位框35的侧壁的长度。

电机盖4包括盖体41和安装轴42，安装轴42与铁芯11固定连接，安装轴42上设置有第二中空部421内，定位轴27位于第二中空部421内，盖体41遮盖转子组件2。盖体41上设置有多个散热孔411，散热孔411呈辐射状设置。

在本实施例，外壳31沿转轴33的轴向设置有安装开口5，第二开口262的开口方向和第四开口352的开口方向分别与安装开口5的开口方向相同，第二开口262和第四开口352分别和安装开口5连通。沿转轴33的轴向，第二磁片24、第三磁片34分别和安装开口5相对设置，第三磁片34的自由端比第二磁片24的自由端更靠近安装开口5。

在进行电机的组装时，先将定子组件1、转子组件2和电机盖4进行装置，然后将环形转子框22穿过安装开口5，将定子组件1、转子组件2和电机盖4安装在外壳31内，外壳31上的转轴33穿过安装轴42的第二中空部421，然后进行调整第一定位框26与第二定位框35的相对位置的同时，进行电机内其他小部件（如轴承）的安装，最后将第二磁片24和第三磁片34穿过安装开口5，分别安装在第一定位框26与第二定位框35内。上述的电机组装顺序中在完成其他部件的安装后，才进行第二磁片24与第三磁片34的安装，避免克服两个磁片的吸力进行环形转子框22与外壳31之间的位置调整的同时，避免电机其他部件的安装位置不正确的情况，提高电机的安装效率。

对定子组件1的线圈12通电，转子组件2转动，由于环形转子框22外壁上的第二磁片24与外壳31上的第三磁片34的磁片磁性相反，根据磁性异性相吸的原理，第二磁片24与第三磁片34贴合，转子组件2与外壳31通过磁片的磁力连接，转子组件2的转动带动外壳31转动，从而带动转轴33转动，转轴33可连接螺旋桨，实现螺旋桨的转动；当螺旋桨发生故障时，转轴33停止转动，此时外壳31受到的扭力大于磁力，使得外壳31也停止转动，从而转子组件2发生打滑现象，依旧处于通电工作状态，但是外壳31与转子组件2彼此独立，因此在外壳31停止转动后，转子组件2还处于正常运转状态，从而避免电机烧坏的情况。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于无人机的无刷电机，其特征在于：包括定子组件、转子组件、外壳组件和电机盖，所述定子组件包括铁芯和线圈，所述线圈设置在所述铁芯上；所述转子组件包括环形转子框、多个第一磁片和多个第二磁片，所述铁芯设置在所述环形转子框内，所述电机盖与所述环形转子框连接，所述电机盖覆盖所述铁芯，所述第一磁片设置在所述环形转子框的径向内壁上，所述第二磁片设置在所述环形转子框的径向外壁上；所述外壳组件包括外壳、转轴和多个第三磁片，所述转子组件和所述定子组件设置在所述外壳内，所述第三磁片设置在所述外壳朝向所述转子组件的径向内壁上，所述第二磁片与所述第三磁片一一对应吸引连接；所述转轴的固定端与所述外壳连接，所述外壳上设置有安装开口，所述安装开口的开口方向与所述转轴的轴向平行，所述安装开口与所述第二磁片、所述第三磁片相对设置，所述第二磁片与所述第三磁片穿过所述安装开口。

2.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于：

所述环形转子框朝向所述外壳的侧壁上凸起设置有第一定位框，所述第一定位框上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述外壳，所述第二开口的开口方向与所述安装开口的开口方向相同，所述第二开口与所述安装开口连通，所述第二磁片穿过所述第二开口，所述第二磁片设置在所述第一定位框内。

3.根据权利要求2所述的无刷电机，其特征在于：

所述第二磁片与所述第一定位框的侧壁间隙配合。

4.根据权利要求2所述的无刷电机，其特征在于：

沿所述转轴的轴向，所述第一定位框的侧壁的长度均大于所述第二磁片的长度。

5.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于：

所述外壳呈环形，所述外壳与所述转轴之间连接有多个连接片，所述铁芯上设置有第一中空部，所述转轴位于所述第一中空部内。

6.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于：

所述电机盖包括盖体和安装轴，所述安装轴与所述铁芯连接，所述安装轴上设置有第二中空部，所述转轴位于所述第二中空部内，所述盖体上设置有多个散热孔，所述散热孔呈辐射状设置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的无刷电机，其特征在于：

所述外壳朝向所述转子组件的径向内壁上设置有第二定位框，所述第二定位框上设置有第三开口和第四开口，所述第三开口朝向所述转子组件，所述第四开口的开口方向与所述安装开口的开口方向相同，所述第四开口与所述安装开口连通，所述第三磁片穿过所述第四开口，所述第三磁片设置在所述第二定位框内。

8.根据权利要求7所述的无刷电机，其特征在于：

所述第二磁片和所述第三磁片分别呈矩形，所述第三磁片沿所述转轴的轴向的长度大于所述第二磁片沿所述转轴的轴向的长度，所述第三磁片的自由端比所述第二磁片的自由端更靠近所述安装开口。

9.根据权利要求7所述的无刷电机，其特征在于：

沿所述转轴的轴向，所述第三磁片的长度大于所述第二定位框的侧壁的长度。

10.无人机，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的无刷电机。

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