CN114944731B - 电机及飞行设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电机及飞行设备。电机包括定子、转子以及散热装置。转子套设于定子外，转子设有用于容纳定子的容纳空间；转子具有相对的第一端及第二端，容纳空间在第一端形成第一开口。散热装置设置于容纳空间内并位于定子靠近第一开口的一侧；散热装置包括安装件、第一风扇和第二风扇，安装件环绕设置在第一风扇之外，第一风扇通过安装件连接于转子，第二风扇穿设于第一风扇且与第一风扇连接，第一风扇和第二风扇转动时引导的气流流动的方向相同。上述电机的第一风扇和第二风扇分别对电机内不同区域进行散热，提高了电机的散热效率。

Description

电机及飞行设备

技术领域

本申请涉及飞行设备技术领域，特别涉及一种电机及飞行设备。

背景技术

随着社会的进步，飞行设备越来越普及，采用飞行设备(例如无人机)运送物品或者作为人们的空中交通工具(例如载人飞机)的方式也越来越普及。

载人飞行器驱动电机属于外转子电机，电机结构使用强制风冷的设计时，一般采用风扇散热，现有的电机结构中的风扇对电机结构的部分部件统一散热，难以照顾到电机内部有更大或者更小散热需求的结构。

发明内容

本申请实施例提供一种电机，本申请实施例还提供一种具有上述电机的飞行设备。

第一方面，本申请实施例提供一种电机，包括定子、转子以及散热装置。转子套设于定子外，转子设有用于容纳定子的容纳空间；转子具有相对的第一端及第二端，容纳空间在第一端形成第一开口。散热装置设置于容纳空间内并位于定子靠近第一开口的一侧；散热装置包括安装件、第一风扇和第二风扇，安装件环绕设置在第一风扇之外，第一风扇通过安装件连接于转子，第二风扇穿设于第一风扇且与第一风扇连接，第一风扇和第二风扇转动时引导的气流流动的方向相同。

第二方面，本申请实施例还提供一种飞行设备，包括机体以及上述任意一种电机，电机连接于机体。

相对于现有技术，本申请实施例提供的电机中，转子转动时通过安装件带动第一风扇转动，第一风扇带动第二风扇同步转动，第一风扇和第二风扇可以根据电机的不同区域的散热需求对该区域进行单独散热，进一步提高电机的散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的电机的剖面结构示意图。

图2是图1所示电机的定子的结构示意图。

图3是图1所示电机的散热装置的结构示意图。

图4是图1所示电机的散热装置的另一种实施方式的结构示意图。

图5是图1所示电机的端盖的结构示意图。

图6是图1中A部分的放大图。

图7是图1中B部分的放大图。

图8是本申请一实施例提供的飞行设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种电机100，电机100用于安装在飞行设备200(如图8所示)中，其用于驱动飞行设备200的飞行部件转动以为飞行设备200提供在空中行驶的动力。本说明书对电机100的具体类型不作限制，例如，电机100可以为直流电动机、异步电动机或者同步电动机，在本说明书中，电机100为同步电动机中的外转子电机。

电机100包括定子10、转子30以及散热装置50。转子30套设于定子10外，散热装置50设置于转子30内，且位于定子10的一侧。电机100使用时，转子30相对于定子10转动时能够带动散热装置50中的扇叶转动，使散热装置50能够对定子10以及转子30的内部进行散热，提高电机100的工作可靠性以及增加电机100的使用寿命。

转子30具有沿其轴向相对的第一端32和第二端34，转子30还设有用于容纳定子10的容纳空间36，容纳空间36沿自第一端32至第二端34的方向贯穿转子30，并在第一端32形成第一开口321，在第二端34形成第二开口341，从而使得转子30大致呈两端贯通的回转体状。转子30的内壁上设有多个磁极(图中未标出)，多个磁极沿转子30的内壁周向等间距分布。

定子10设置于容纳空间36内且与转子30同轴设置。定子10具有电枢，电枢上均匀缠绕有电枢绕组14。转子30转动，内外磁隙气隙速度差获得能量发电，转子30上的磁极转动，定子10上的电枢绕组14不动，响应额定发电指标。

请同时参阅图1和图2，在本说明书中，电机100还包括转轴90、定子座12、散热片121以及编码器(图中未示出)。转轴90穿设于定子10内且与定子10通过轴承可转动地连接，转轴90与转子30同轴设置且与转子30止转连接，二者可同步地相对于定子10转动。若电机100应用于飞行设备200，则转轴90可以传动连接于飞行设备200的飞行部件(例如螺旋桨)，以驱动飞行部件转动以为飞行设备200提供升力。定子座12固定连接于定子10的一侧且位于电枢绕组14内，散热片121连接于定子座12，散热片121的数量设置有多个，多个散热片121沿定子10的周向等间距分布。编码器连接于转轴90，编码器是一种用于与计算机相连的数控机械，主要用途是速度测量与定位。

请同时参阅图1和图3，散热装置50设置于容纳空间36内且位于定子10朝向第一开口321的一侧，其用于对定子10以及转子30的内部进行散热。在一些实施例中，散热装置50可以作为电机100的其中一个端盖。在本实施例中，散热装置50包括安装件52、第一风扇54以及第二风扇56。安装件52连接于第一端32的端面，安装件52和第一端32的端面之间可以通过第一螺栓521进行连接，还可以通过焊接连接。进一步地，在本实施例中，安装件52大致呈与转子30同轴的环状，且安装件52环绕于第一风扇54外。

第一风扇54连接于安装件52，以通过安装件52与转子30实现止转连接。第一风扇54包括第一安装环541以及第一扇叶543，第一安装环541同轴设置于安装件52内。第一扇叶543连接于安装件52和第一安装环541之间，第一扇叶543的数量设置有多个，多个第一扇叶543沿第一安装环541的周向等间距分布。

第二风扇56穿设于第一风扇54，第二风扇56和第一风扇54转动时引导的气流流动的方向相同。第二风扇56包括第二安装环561以及第二扇叶563，第二安装环561同轴设置于第一安装环541内且连接于电机100的转轴90。第二扇叶563连接于第一安装环541和第二安装环561之间，第二扇叶563的数量设置有多个，多个第一扇叶543沿第一安装环541的周向等间距分布。

第一风扇54和第二风扇56用于对电机100的不同部件进行分别散热，本说明书对第一风扇54和第二风扇56在电机100内的具体安装位置和二者的具体尺寸不作限制，二者的具体位置和尺寸可以根据其安装位置处电机100的各部件的散热需求进行调整。

例如，在本实施例中，第一风扇54在转子30的轴向上与电枢绕组14相对间隔设置，第一风扇54在转子30的轴向上的投影覆盖于电枢绕组14在转子30的轴向上的投影，或者与电枢绕组14在转子30的轴向上的投影大部分重合，从而用于对电枢绕组14区域进行散热。第一风扇54的外径取值可以大致等同于电枢绕组14在定子10的上的位置处的直径，第一风扇54的内径(第一安装环541的外径)取值可以大致等同于定子座12的直径，第一风扇54转动时可以有针对性地对电枢绕组14进行散热。

第二风扇56在转子30的轴向上与定子座12相对间隔设置，第二风扇56在转子30的轴向上的投影覆盖于定子座12在转子30的轴向上的投影，或者与定子座12在转子30的轴向上的投影大部分重合，从而用于对定子座12区域进行散热。第二风扇56的外径(第一安装环541的内径)取值可以大致等同于定子座12的直径，第二风扇56的内径(第二安装环561的外径)取值可以大致等同于转轴90的外径，第二风扇56转动时可以有针对性地对定子座12区域进行散热。

转子30转动时，通过安装件52带动第一风扇54转动，第一风扇54通过第一安装环541带动第二风扇56同步转动，第一风扇54和第二风扇56分别对电枢绕组14区域和定子座12区域进行散热，能够提高散热效率。安装件52、第一安装环541以及第二安装环561提高了第一风扇54和第二风扇56安装的稳定性以及结构强度。

本说明书对散热装置50的风扇的数量不作限制，例如，在另一些实施例中，散热装置50还可以包括第三风扇58、第四风扇59，此时第一风扇54和第二风扇56的径向尺寸可作调整以安装第三风扇58和第四风扇59。第三风扇58、第四风扇59均与第一风扇54同轴，第三风扇58可以穿设于第二风扇56内(如图4所示)，也可以设置于第一风扇54和第二风扇56之间；第四风扇59可以穿设于第三风扇58内(如图4所示)，也可以设置于第一风扇54和第二风扇56之间或者第二风扇56和第三风扇58之间。第一风扇54、第二风扇56、第三风扇58以及第四风扇59分别对电机100的不同区域单独散热，进一步提高散热装置50的散热效果。

为了使电机100尽可能达到最佳的散热效果，第一风扇54和第二风扇56可以设置成不同的参数特征以适应不同部件冷却要求。其中，参数特征包括以下特征的至少一个：通风面积、扇叶形状、扇叶数量、扇叶间隔距离。

若第一风扇54和第二风扇56所针对的部件的冷却需求相同，则设置第一风扇54和第二风扇56的通风面积相同，具体是通过调整第一扇叶543和第二扇叶563的形状、数量以使第一风扇54和第二风扇56的通风面积相同。例如，可以设置第一扇叶543的数量多于第二扇叶563，相邻的第一扇叶543之间的距离小于相邻的第二扇叶563之间的距离，或者通过改变第一扇叶543或者第二扇叶563的形状以使第一风扇54和第二风扇56的通风面积相同。其中，第一风扇54和第二风扇56的通风面积可以在二者工作于相同转数下的风量或者风力大小进行衡量，例如，在设计时，可以单独将第一风扇以预定转数转动，得到第一风力值，再将第二风扇以相同转数转动，得到第二风力值，即可衡量二者的通风面积。

若第一风扇54针对的部件的冷却需求大于第二风扇56所针对的部件的冷却需求，则可以设置第一扇叶543形状、数量以及间距等参数使得第一风扇54的通风面积大于第二风扇56；也可以设置第二扇叶563形状、数量以及间距等参数使得第二风扇56的通风面积小于第一风扇54。例如，设置第一扇叶543的数量和形状均等同于第二扇叶563，由于第一扇叶543和第二扇叶563均等间距排布，所以此时相邻的第一扇叶543之间的间距大于相邻的第二扇叶563之间的距离，从而达到第一风扇54的通风面积大于第二风扇56的通风面积的目的。

在一些实施例中，还可以设置第一扇叶543的形状改变第一风扇54的通风面积，例如将第一扇叶543的叶面设置成沿周向倾斜或者采用扭转的扇叶，第二扇叶563的叶面沿径向大致沿着直线延伸，呈平直的板状，此时第一风扇54的通风面积也可以调整至大于第二风扇56的通风面积。第一风扇54和第二风扇56的各参数特征根据不同部位的冷却需求调整，进一步提高了电机100的冷却效率。

若散热装置50还包括第三风扇58和第四风扇59，则第一风扇54、第二风扇56、第三风扇58以及第四风扇59的参数特征均可以根据各自针对的散热区域进行调整设置。

请同时参阅图1和图5，在本实施例中，电机100还包括设置于第二端34的端盖70。端盖70连接于第二端34，也即端盖70位于定子10背离散热装置50的一侧。端盖70包括安装框架72、固定部74以及肋条76。安装框架72通过第二螺栓721连接于第二端34的端面，其大致呈环形状。固定部74穿设于安装框架72，且可转动地连接于转轴90。肋条76连接于安装框架72和固定部74之间，肋条76设置有多个，多个肋条76沿安装框架72的周向等间距分布。端盖70的镂空设计一方面增加了结构强度，另一方面减轻了重量，同时便于散热装置50工作时的气流流通。

请同时参阅图1和图6，电机100的转子30在生产过程中，由于各种因数的影响(如材料不均匀铸件的气孔或缩孔，零件重量的误差及加工误差等)会引起转子30重量上的不平衡，因此转子30在装配完成后要校平衡。为了减小各种误差的影响，电机100还包括第一动平衡体381，第一动平衡体381设置于转子30，其用于调整转子30的动平衡。本说明书对第一动平衡体381的具体类型不作限制，例如，第一动平衡体381可以为金属配重块，也可以为平衡泥，为了提高配重的精准和便捷性，本说明书中第一动平衡体381采用平衡泥，平衡泥便于把控配重的精度，且成本低，易于装配。

为了减小第一动平衡体381遭受冷热冲击导致松动脱落后掉入定子10和转子30之间影响电机100运作的风险，转子30上开设有用于容纳第一动平衡体381的第一容纳槽38，第一动平衡体381位于第一容纳槽38内，减小了第一动平衡体381受环境因素影响而导致老化脱落的可能性。第一容纳槽38开设于第一端32的端面，第一容纳槽38沿转子30的轴向延伸，第一容纳槽38的开口位于第一端32的端面，第一容纳槽38的开口大致呈沿转子30周向延伸的弧形(参考图3所示让位槽523的形状)。

第一容纳槽38的数量具体可以根据电机100所需第一动平衡体381的数量设置，在本实施例中，第一容纳槽38的数量设置有多个，多个第一容纳槽38沿转子30的周向等间距分布。安装件52连接于第一端32，且盖设在第一容纳槽38上，为了便于向第一容纳槽38内添置第一动平衡体381，安装件52开设有多个与第一容纳槽38槽口形状相同且位置对应的让位槽523(如图3所示)，让位槽523连通第一容纳槽38和外界。

请同时参阅图1、图5和图7，在一些实施例中，电机100还包括第二动平衡体71，第二动平衡体71设置于端盖70，其用于调整转子30的动平衡。本说明书对第二动平衡体71的具体类型不作限制，例如，第二动平衡体71可以为金属配重块，也可以为平衡泥，为了提高配重的精准和便捷性，本说明书中第二动平衡体71采用平衡泥，平衡泥便于把控配重的精度，且成本低，易于装配。

为了减小第二动平衡体71受环境因素影响而导致老化脱落的可能性，端盖70的固定部74背离定子10的一侧开设有第二容纳槽741，第二动平衡体71容置于第二容纳槽741内。第二容纳槽741沿转子30的轴向延伸，第二容纳槽741的开口位于固定部74背离定子10的表面。第二容纳槽741的数量具体可以根据电机100所需第二动平衡体71的数量设置，在本实施例中，第二容纳槽741的数量设置有多个，多个第二容纳槽741沿固定部74的周向等间距分布。

请同时参阅图1和图6，在本说明书中，电机100还包括第一防护网323，第一防护网323安装于转子30的第一端32，且覆盖第一开口321。第一防护网323通过散热装置50的安装件52(如图3所示)连接于第二端34的端面，且位于散热装置50背离定子10的一侧。第一防护网323遮盖第一开口321且覆盖在散热装置50外，减小了外界杂质从第一开口321进入容纳空间36影响散热装置50、转子30以及定子10等部件的可能性，提高电机100的工作稳定性。

第一防护网323覆盖第一容纳槽38的开口，即使第一动平衡体381遭受冷热冲击，松动脱落，也会被第一防护网323遮挡，而不会掉落至电机100的内部导致转子30和定子10剐蹭而烧毁损坏，进一步提高了电机100的稳定性和使用寿命。在一些实施例中，第一防护网323和第一端32的端面之间设有第一密封圈3232，第一密封圈3232环绕于第一容纳槽38的开口，第一密封圈3232在第一防护网323和第一端32的端面的挤压下发生弹性形变，进一步降低了第一动平衡体381掉落至电机100内的可能性。

请同时参阅图1和图7，电机100还包括第二防护网343，第二防护网343安装于电机100的第二端34，且覆盖第二开口341。第二防护网343通过端盖70的安装框架72和固定部74(如图5所示)连接于第二端34，且位于端盖70背离定子10的一侧。第二防护网343遮盖第二开口341且覆盖在端盖70外，减小了外界杂质从第二开口341进入容纳空间36影响转子30以及定子10等部件的可能性，进一步提高电机100的工作稳定性。

第二防护网343覆盖第二容纳槽741的开口，即使第二动平衡体71遭受冷热冲击，松动脱落，也会被第二防护网343遮挡，而不会掉落至电机100的内部导致转子30和定子10剐蹭而烧毁损坏，进一步提高了电机100的稳定性和使用寿命。在一些实施例中，第二防护网343和固定部74之间设有第二密封圈3432，第二密封圈3432环绕于第二容纳槽741的开口，第二密封圈3432在第二防护网343和固定部74的挤压下发生弹性形变，进一步降低了第二动平衡体71掉落至电机100内的可能性。

本申请提供的电机100中，转子30转动时通过安装件52带动第一风扇54转动，第一风扇54通过第一安装环541带动第二风扇56同步转动，第一风扇54和第二风扇56分别对电枢绕组14区域和定子座12区域进行散热，提高散热效率。第一动平衡体381位于第一容纳槽38内，第二动平衡体71容置于第二容纳槽741内，减小了第一动平衡体381和第二动平衡体71受环境因素影响而导致老化脱落的可能性。第一防护网323覆盖第一容纳槽38的开口，第二防护网343覆盖第二容纳槽741的开口，即使第一动平衡体381和第二动平衡体71遭受冷热冲击，松动脱落，也会被第一防护网323和第二防护网343遮挡而不会掉落至电机100的内部，导致转子30和定子10剐蹭而烧毁损坏，进一步提高了电机100的稳定性和使用寿命。

请参阅图1和图8，基于上述的电机100，本申请还提供一种飞行设备200，该飞行设备200包括机体201、飞行部件203以及上述任意一种电机100。飞行部件203连接于机体201，其可以包括机臂以及连接于机臂的螺旋桨。电机100可以设置于机臂上，并传动连接于螺旋桨，用于驱使螺旋桨转动以为飞行设备200提供升力。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子，所述定子的电枢上设有电枢绕组；

定子座，连接于所述定子的一侧且位于所述电枢绕组内；

转子，套设于所述定子外，所述转子设有用于容纳所述定子的容纳空间；所述转子具有相对的第一端及第二端，所述容纳空间在所述第一端形成第一开口；以及

散热装置，设置于所述容纳空间内并位于所述定子靠近所述第一开口的一侧；所述散热装置包括安装件、第一风扇和第二风扇，所述安装件环绕设置在所述第一风扇之外，所述第一风扇包括第一安装环以及第一扇叶，所述第一安装环设置于所述安装件内并通过所述安装件连接于所述转子，所述第一扇叶连接于所述安装件和所述第一安装环之间，所述第一扇叶在所述转子的轴向上与所述电枢绕组相对间隔设置，所述第一风扇用于对所述电枢绕组的所在区域进行散热；所述第二风扇穿设于所述第一风扇且与所述第一风扇连接，所述第二风扇包括第二安装环以及第二扇叶，所述第二安装环和所述第一安装环同轴且同心设置，所述第二扇叶固定连接于所述第一安装环和所述第二安装环之间，所述第二安装环固定于所述电机的输出轴，所述第二风扇在所述转子的轴向上与所述定子座相对间隔设置，所述第二风扇用于对所述定子座的所在区域进行散热；所述第一风扇和所述第二风扇转动时引导的气流流动的方向相同。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在，所述转子具有端面，所述电机还包括第一防护网，所述第一防护网连接于所述第一端的端面，且覆盖所述第一开口，所述第一防护网位于所述散热装置背离所述定子的一侧。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在，所述电机还包括第一动平衡体，所述转子设有第一容纳槽，所述第一动平衡体位于所述第一容纳槽内。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述第一容纳槽设置于所述第一端的端面，所述第一容纳槽沿所述转子的轴向延伸，所述第一防护网覆盖所述第一容纳槽的开口。

5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机还包括端盖和第二防护网，所述容纳空间在所述第二端形成第二开口，所述端盖连接于所述转子且位于所述定子背离所述散热装置的一侧，所述第二防护网盖设于所述第二开口。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述电机还包括第二动平衡体，所述电机设有第二容纳槽，所述第二容纳槽沿所述转子的轴向延伸，所述第二动平衡体位于所述第二容纳槽内，所述第二容纳槽设置于所述端盖背离所述定子的一侧，所述第二防护网覆盖所述第二容纳槽的开口。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一风扇和所述第二风扇的参数特征不同，所述参数特征包括以下特征的至少一个：通风面积、扇叶形状、扇叶数量、扇叶间隔距离。

8.一种飞行设备，其特征在于，包括：

机体；以及

如权利要求1～7中任一所述的电机，所述电机连接于所述机体。

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