CN111971878A

CN111971878A - 旋转翼装置

Info

Publication number: CN111971878A
Application number: CN201980022513.3A
Authority: CN
Inventors: 小笠原大介; 梶川哲; 牧野祐辅
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-11-20
Also published as: WO2019189442A1; US20200412204A1

Abstract

本发明的旋转翼装置具备：马达，其具有马达主体和输出部，该马达主体具有绕中心轴旋转的转子，该输出部与转子连结且从马达主体向轴向一方侧突出；以及螺旋桨，其固定于输出部的轴向一方侧的端部，螺旋桨在与马达主体的朝向轴向一方侧的面对置的径向内侧的部分，具有在与轴向正交的方向上扩展的平坦部，在平坦部与马达主体之间，具有固定于输出部的风扇，风扇的至少一片叶片经由缝隙而与螺旋桨在轴向上对置。

Description

旋转翼装置

技术领域

本发明涉及一种旋转翼装置。

背景技术

一直以来，公知在具备螺旋桨和驱动螺旋桨的马达的装置中，冷却作为发热源的马达的构造。例如专利文献1中公开了在外转子型马达中使空气从开口部向内部流通的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开公报特开2012-196114号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在旋转翼装置中，为了避免与马达干涉，螺旋桨的中心轴附近呈无扭曲且不会引起风的平坦面。因此，由螺旋桨产生的风几乎不会吹到马达，很少利于马达的冷却。

本发明的一个方案的目的之一在于，提供一种将螺旋桨的风用于冷却来提高冷却效率的旋转翼装置。

用于解决课题的方案

根据本发明的一个方案，提供一种旋转翼装置，具备：马达，其具有马达主体和输出部，该马达主体具有绕中心轴旋转的转子，该输出部与上述转子连结且从上述马达主体向轴向一方侧突出；以及螺旋桨，其固定于上述输出部的轴向一方侧的端部，上述螺旋桨在与上述马达主体的朝向轴向一方侧的面对置的径向内侧的部分，具有在与轴向正交的方向上扩展的平坦部，在上述平坦部与上述马达主体之间，具有固定于上述输出部的风扇，上述风扇的至少一片叶片经由缝隙而与上述螺旋桨在轴向上对置。

发明的效果如下。

根据本发明的方案，提供一种将螺旋桨的风用于冷却来提高冷却效率的旋转翼装置。

附图说明

图1是示出实施方式的旋转翼装置的立体图。

图2是实施方式的旋转翼装置的剖视图。

图3是示出实施方式的旋转翼装置中的动作时的气流分布的图。

图4是为了比较而示出旋转翼装置中省略了风扇的结构的动作时的气流分布的图。

图5是示出变形例的旋转翼装置的图。

图6是示出变形例的旋转翼装置中的动作时的气流分布的图。

具体实施方式

以下，使用附图来说明本发明的实施方式。

图1是示出本实施方式的旋转翼装置的立体图。图2是本实施方式的旋转翼装置的剖视图。

以下的说明中，将图1及图2所示的中心轴J的延伸方向作为上下方向。将中心轴J的轴向一方侧简单地称作“上侧”，并将轴向另一方侧简单地称作“下侧”。此外，上下方向仅是为了说明而使用的名称，不对实际的位置关系、方向加以限定。并且，将与中心轴J平行的方向简单地称作“轴向”，将以中心轴J为中心的径向简单地称作“径向”，并将以中心轴J为中心的周向简单地称作“周向”。

本说明书中，沿轴向延伸除了包括严格地沿轴向延伸的情况之外，还包括沿以小于45°的范围相对于轴向倾斜的方向延伸的情况。沿径向延伸除了包括严格地沿径向即垂直于轴向的方向延伸的情况之外，还包括沿以小于45°的范围相对于径向倾斜的方向延伸的情况。

如图1所示，旋转翼装置1具备马达10、螺旋桨2、以及风扇75。马达10具有马达主体10A和与马达主体10A的旋转轴21连结的输出部70。螺旋桨2固定于输出部70的上端。风扇75固定于输出部70的侧面。如图2所示，马达主体10A具备壳体11、轴承支架40、轴承23、24、转子20、以及定子30。

壳体11呈具有顶壁部11a并向下侧开口的圆筒状。顶壁部11a与螺旋桨2在轴向上对置。当沿轴向观察时，壳体11在顶壁部11a的中央部具有保持轴承23的筒状部11b。轴承23配置于筒状部11b的内侧。筒状部11b比壳体11的顶壁部11a更向上侧突出。

壳体11具有从侧面向径向外侧呈放射状地延伸的多个板状的侧面翅片15。各个侧面翅片15在上下方向上从壳体11的侧面的上端部延伸至下端部。顶壁部11a具有从顶壁部11a的上表面向上侧突出的多个柱状的上表面翅片16。上表面翅片16配置在沿周向包围筒状部11b的圆环状的区域内。

轴承支架40固定于壳体11的下侧的开口部。轴承支架40具有向上侧开口的圆筒状的支架筒部41。轴承支架40在支架筒部41处保持轴承24。在由壳体11和轴承支架40包围的内部空间，收纳有转子20、定子30、母线支架50、以及电路基板80。

转子20具有旋转轴21和转子主体22。旋转轴21沿中心轴J配置。旋转轴21呈以中心轴J为中心的圆柱状。旋转轴21由轴承23、24支撑为能够绕中心轴J旋转。旋转轴21的上侧的端部经由设于壳体11的顶壁部11a的孔向壳体11的外部突出。转子主体22具有固定于旋转轴21的外周面的转子铁芯22a和固定于转子铁芯22a的外周面的转子磁体22b。

定子30经由缝隙而与转子20在径向上对置。定子30具有定子铁芯31、绝缘子34、以及多个线圈35。定子铁芯31呈在转子主体22的径向外侧包围转子主体22的环状。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沿周向绕一圈等间隔地配置。

绝缘子34是将线圈35与定子铁芯31绝缘的部件。绝缘子34分别装配于多个齿33。多个线圈35经由绝缘子34分别装配于多个齿33。在本实施方式的情况下，线圈35与定子铁芯31及绝缘子34一起树脂模制来形成。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与顶壁部11a通过模制树脂而热连接。在线圈35产生的热量的一部分经由树脂模制件及顶壁部11a传递到上表面翅片16，并从上表面翅片16散热。

母线支架50配置于定子30的下侧。母线支架50保持多个母线51。母线51与从多个线圈35延伸的引出线连接。电路基板80是沿径向扩展的板状。电路基板80配置于定子30的下侧。在本实施方式中，电路基板80配置于支架筒部41的径向外侧。电路基板80具有多个霍尔传感器81。霍尔传感器81检测转子磁体22b的磁场。

输出部70固定于从壳体11向上侧突出的旋转轴21的前端部。输出部70具有与旋转轴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具有在轴向上沿旋转轴21延伸的圆筒状的轴部71a、从轴部71a的外周面起沿径向扩展的凸缘部71b、以及固定于凸缘部71b的径向外侧的端部的圆筒状的筒部71c。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。在本实施方式中，风扇75是沿轴向送风的轴流风扇。

在本实施方式中，通过镶嵌成形来制成附属部件71和风扇75。轴部71a及凸缘部71b是金属制的单一部件。筒部71c和风扇75是单一树脂部件的一部分。

风扇75的外径比螺旋桨2的外径小。通过该结构，能够抑制螺旋桨2与风扇75干涉。并且，能够抑制旋转翼装置1的重量增加。

连结部件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，螺栓紧固于附属部件71。螺旋桨2固定于连结部件72的上表面。

螺旋桨2具有当沿轴向观察时位于中央部的毂部2a和从毂部2a向径向外侧延伸的两片叶片2b、2c。毂部2a是上下表面为平坦面的平板状。即，螺旋桨2在与马达主体10A的上表面对置的径向内侧的部分，具有在与轴向正交的方向上扩展的平坦部2d。在本实施方式中，平坦部2d是指螺旋桨2中几乎不会产生轴向气流的部分，且是相对于螺旋桨2的旋转方向几乎不倾斜的部分。毂部2a具有沿轴向贯通的贯通孔。螺旋桨2利用通过毂部2a的贯通孔的螺栓来固定于连结部件72。

在本实施方式中，风扇75的至少一片叶片75a经由间隙而与螺旋桨2的平坦部2d在轴向上对置。通过该结构，能够提高马达10的冷却效率。此处，图3是示出本实施方式的旋转翼装置1中的动作时的气流分布的图。图4是为了比较而示出旋转翼装置1中省略了风扇75的结构的动作时的气流分布的图。

首先，如图4所示，当在螺旋桨2与马达10之间未设置风扇75时，由螺旋桨2产生的气流大部分在远离马达10的位置通过。在壳体11的附近，在壳体11的侧面产生较弱的气流，但在壳体11的上表面几乎不产生气流。这是因为：位于壳体11的上侧的螺旋桨2的毂部2a是平板状，即使螺旋桨2旋转，在毂部2a的部分中也不会产生向下的气流。

相对于此，在具备风扇75的旋转翼装置1中，如图3所示，在风扇75的周边，产生向下的气流，并且风吹到壳体11的上表面。另外，与图4的结构相比，由螺旋桨2产生的气流在更接近壳体11的位置处通过。由此，在壳体11的侧面，流速变大，从而能够高效地冷却马达10。

如上所述，螺旋桨2的气流在壳体11的附近通过是因为，风扇75的叶片75a配置于与螺旋桨2的平坦部2d在轴向上隔开间隔地对置的位置。根据该结构，当风扇75旋转而产生向下的气流时，叶片75a与平坦部2d之间的空间的压力降低。因在该叶片75a与平坦部2d之间产生的负压，螺旋桨2的叶片2b、2c的下表面侧的空气被吸引到中心轴J侧。其结果，由螺旋桨2产生的气流被吸引到壳体11侧，在壳体11的侧面，气流的流速变大。

在本实施方式的旋转翼装置1中，通过在螺旋桨2的下侧配置风扇75，来使壳体11周边的风的流动变化，从而容易冷却马达10。因此，不需要向壳体11引导风的部件等，不使构造变得复杂就能提高冷却效率。

本实施方式的马达10是具有位于转子20的径向外侧的定子30的内转子型马达。一般而言，在内转子型马达中，由于难以使空气在收纳定子的壳体的内部流通，所以与外转子型马达相比，难以冷却定子。相对于此，在本实施方式中，向离作为发热源的定子30较近的壳体11的侧面吸引螺旋桨2的气流，能够提高流速。因此，在内转子型马达10中也得到较高的冷却效率。

并且，在本实施方式的马达10中，转子20及定子30由壳体11覆盖。由此，提高马达10的防水性及防尘性，并且利用来自螺旋桨2的气流，容易冷却马达10。

再者，在本实施方式中，由于在壳体11的侧面具有侧面翅片15，所以因风扇75的作用而被吸引到壳体11侧的螺旋桨2的气流吹到侧面翅片15。另外，由于在壳体11的上表面具有上表面翅片16，所以由风扇75产生的气流吹到上表面翅片16。由此，得到更高的冷却效率。

在本实施方式中，风扇75的外径比螺旋桨2的平坦部2d的外径大。由此，螺旋桨2的气流与风扇75的气流合成，能够在壳体11的上表面及侧面的较大的范围内提高流速。

此外，在风扇75与螺旋桨2的轴向距离较近的情况下，风扇75的叶片75a与螺旋桨2的叶片2b、2c变得容易干涉，从而也可以使风扇75的外径比平坦部2d的外径小。根据本实施方式，即使在缩小了风扇75的情况下，也能利用将螺旋桨2的气流吸引到中心轴J侧的作用来抑制冷却效率的降低。通过使风扇75的外径比螺旋桨2的平坦部2d的外径小，能够防止螺旋桨2与风扇75干涉。

在本实施方式中，螺旋桨2的平坦部2d的外径比马达主体10A的外径小。另外，平坦部2d的外径比壳体11的除侧面翅片15之外的筒状部的外径小。由此，当沿轴向观察时，马达主体10A与螺旋桨2的叶片2b、2c重叠的区域变大。因此，螺旋桨2的气流容易吹到马达主体10A，从而容易得到较高的冷却效率。

另一方面，在具备小型马达10的旋转翼装置1中，有时螺旋桨2的平坦部2d的外径比马达主体10A的外径大。即使在该情况下，在本实施方式中，由于螺旋桨2的气流因风扇75的作用而被吸引到中心轴J侧，所以螺旋桨2的气流容易吹到马达10，得到较高的冷却效果。并且，通过使螺旋桨2的平坦部2d的外径比马达主体10A的外径大，能够防止螺旋桨2与马达主体10A干涉。

(变形例)

图5是示出变形例的旋转翼装置100的图。

本变形例是具备离心风扇来代替上述实施方式的轴流风扇的结构。风扇的形状以外的结构与上述实施方式的旋转翼装置1通用。

旋转翼装置100具备马达10、螺旋桨2、以及风扇175。风扇175固定于马达10的输出部70。风扇175具有从输出部70的筒部71c向径向外侧呈放射状地延伸的多个叶片175a。叶片175a是沿径向延伸的平板状。叶片175a的板面与轴向平行。由此，能够与风扇175的旋转方向无关而高效地冷却马达10。

即使是在螺旋桨2与马达主体10A之间具备离心风扇的结构中，也得到与上述实施方式相同的作用效果。图6是示出变形例的旋转翼装置100中的动作时的气流分布的图。

如图6所示，由于风扇175是离心风扇，所以若使旋转翼装置100工作，则由风扇175产生的气流朝向径向外侧流动。而且，从风扇175流到外侧的风与螺旋桨2的气流合流，之后沿壳体11的侧面流向下侧。其结果，与图4所示的结构相比，由螺旋桨2产生的气流在更接近壳体11的位置处通过。由此，在壳体11的侧面，流速变大，从而能够高效地冷却马达10。

在变形例中，风扇175的叶片175a也与螺旋桨2的平坦部2d在轴向上隔开间隔地对置。虽然风扇175不产生轴向气流，但在壳体11与平坦部2d之间产生朝向径向外侧的气流。由此，在风扇175的上部及下部中，压力降低。因叶片175a与平坦部2d之间的负压，螺旋桨2的叶片2b、2c的下表面侧的空气被吸引到中心轴J侧。其结果，由螺旋桨2产生的气流被吸引到壳体11侧。

在本实施方式的旋转翼装置100中，利用由风扇175产生的径向气流，向径向外侧排出上表面翅片16的热量。并且，壳体11的侧面附近的流速因风扇175的作用而变大，由此从侧面翅片15进行的散热性也变高。

在变形例中，风扇175的外径也比螺旋桨2的平坦部2d的外径大，但在风扇175与螺旋桨2的轴向距离较近的情况下，也可以使风扇175的外径比平坦部2d的外径小。

在上述实施方式中，对具备内转子型马达10的旋转翼装置1进行了说明，但也可以对外转子型马达采用上述的结构，并用于旋转翼装置。

符号的说明

1、100—旋转翼装置，2—螺旋桨，75a、175a—叶片，2d—平坦部，10—马达，10A—马达主体，11—壳体，11a—顶壁部，15—侧面翅片，16—上表面翅片，20—转子，30—定子，70—输出部，75、175—风扇，J—中心轴。

Claims

1.一种旋转翼装置，其特征在于，具备：

马达，其具有马达主体和输出部，该马达主体具有绕中心轴旋转的转子，该输出部与上述转子连结且从上述马达主体向轴向一方侧突出；以及

螺旋桨，其固定于上述输出部的轴向一方侧的端部，

上述螺旋桨在与上述马达主体的朝向轴向一方侧的面对置的径向内侧的部分，具有在与轴向正交的方向上扩展的平坦部，

在上述平坦部与上述马达主体之间，具有固定于上述输出部的风扇，

上述风扇的至少一片叶片经由缝隙而与上述螺旋桨在轴向上对置。

2.根据权利要求1所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述马达主体具有位于上述转子的径向外侧的定子。

3.根据权利要求2所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述马达主体具有覆盖上述定子的外周面的至少一部分的壳体。

4.根据权利要求3所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述壳体具有从外周面向径向外侧突出的多个侧面翅片。

5.根据权利要求3或4所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述壳体具有与上述螺旋桨在轴向上对置的顶壁部，

上述顶壁部具有从与上述螺旋桨对置的面向轴向一方侧突出的多个上表面翅片。

6.根据权利要求1至5任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述风扇的外径比上述螺旋桨的外径小。

7.根据权利要求1至6任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述风扇的外径比上述平坦部的外径大。

8.根据权利要求1至6任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述风扇的外径比上述平坦部的外径小。

9.根据权利要求1至8任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述平坦部的外径比上述马达主体的外径小。

10.根据权利要求1至8任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述平坦部的外径比上述马达主体的外径大。

11.根据权利要求1至10任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述风扇是轴流风扇。

12.根据权利要求1至10任一项中所述的旋转翼装置，其特征在于，

上述风扇是离心风扇。