CN116566157A - 马达及航空器 - Google Patents

Abstract

本发明提供马达及航空器，该马达具有转子和定子，定子具有定子铁芯和线圈，定子铁芯具有铁芯背部和齿，线圈具有配置于齿的导电部件，导电部件具有卷绕于齿的绕组部和从绕组部延伸的端部，端部的轴向的位置在从绕组部的轴向的一侧的端到另一侧的端的范围内。

Description

马达及航空器

技术领域

本发明涉及马达及航空器。

背景技术

现有的马达具备定子。定子具有配置于定子铁芯的线圈。线圈通过在定子铁芯卷绕导线而形成(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-145853号公报

发明内容

以往，导线中的卷绕于定子铁芯的部分的端部沿与马达的中心轴平行的轴向引出。由此，线圈的轴向的宽度变大。其结果，需要增大马达的尺寸。

本发明的目的在于抑制马达的轴向的宽度变大。

本发明的示例性的马达包括以中心轴为中心旋转的转子和相对于转子在径向上对置配置的定子。定子具有：定子铁芯，其具有以中心轴为中心的环状的铁芯背部胡从铁芯背部沿径向延伸的齿；以及线圈，其配置于定子铁芯的至少一部分。线圈具有配置于齿的导电部件。导电部件具有卷绕于齿的环状的绕组部和从绕组部延伸的端部。端部的轴向的位置在从绕组部的轴向一侧的端到另一侧的端的范围内。

另外，本发明的示例性的航空器具备上述马达和通过马达的驱动力旋转的螺旋桨。

根据本发明的示例性的马达及航空器，能够抑制马达的轴向的宽度变大。

附图说明

图1是实施方式的航空器的概略图。

图2是实施方式的马达的剖视图。

图3是实施方式的定子的立体图。

图4是实施方式的定子铁芯的立体图。

图5是变形例的马达的剖视图。

图6是从径向内方观察实施方式的线圈的示意图。

图7是从箭头A方向观察图6所示的线圈的图。

图8是从图7所示的线圈省略了上层部的图。

图9是从箭头B方向观察图6所示的线圈的图。

图10是从径向内方观察变形例的线圈的示意图。

图11是表示实施方式的跨接线的示意图。

图中：

1—转子，2—定子，3—定子铁芯，4—线圈，4A—第一线圈，4B—第二线圈，31—铁芯背部，32—齿，40—导电部件，41—绕组部，42—端部，43—跨接线，100—马达，400—导线，401、402—端，410—最下层部，420—上层部，421—始端部，422—终端部，1000—航空器，1002—螺旋桨，CA—中心轴。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的示例性的实施方式进行说明。

在本说明书中，将马达100的中心轴CA延伸的方向简称为“轴向”，将轴向的一方定义为上方，将轴向的另一方定义为下方。但是，该上下的定义并不限定马达100的使用时的朝向及位置关系。

另外，在本说明书中，将以中心轴CA为中心的径向简称为“径向”，将径向中的接近中心轴CA的方向简称为“径向内方”，将远离中心轴CA的方向简称为“径向外方”。并且，将以中心轴CA为中心的周向简称为“周向”。

＜1.航空器的概要＞

图1是本实施方式的航空器1000的概略图。

本实施方式的航空器1000具备马达100。航空器1000以马达100为驱动源。马达100从电池1001接受电力供给。另外，航空器1000具备螺旋桨1002。螺旋桨1002通过马达100的驱动力旋转。

另外，马达100的用途没有特别限定。马达100的用途也可以不是航空器1000的驱动源。

＜2.马达的结构＞

图2是本实施方式的马达100的剖视图。图3是本实施方式的定子2的立体图。图4是本实施方式的定子铁芯3的立体图。图5是变形例的马达100的剖视图。

＜2-1.实施方式的马达＞

在本实施方式(参照图2～图4)中，马达100具备转子1和定子2。另外，马达100具备轴10。轴10沿着上下延伸的中心轴CA配置。轴10被保持为能够以中心轴CA为中心旋转。转子1以中心轴CA为中心旋转。定子2相对于转子1在径向上对置配置。定子2使转子1旋转。

转子1具有转子铁芯11和磁铁12。转子铁芯11为沿轴向延伸的圆筒状。转子铁芯11是将多个电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠体。磁铁12固定于转子铁芯11的径向内侧面。磁铁12是圆环状的永久磁铁。磁铁12在周向上交替地具有N极和S极。磁铁12也可以构成为，将多个磁铁片沿周向排列，且将该多个磁铁片固定于转子铁芯11的径向内侧面。

转子1固定于旋转部件110。旋转部件110例如为有盖筒状。即，旋转部件110具有上表面部111和筒部112。上表面部111是以中心轴CA为中心的圆盘状。上表面部111具有沿着中心轴CA向下方以筒状延伸的轴固定部113。

在轴固定部113的径向内方配置有轴10。轴10的径向外侧面固定于轴固定部113的径向内侧面。由此，轴10及旋转部件110一起旋转。

筒部112为筒状，从上表面部111的径向外方的端部向下方延伸。转子1配置于筒部112的径向内方。具体而言，转子铁芯11的径向外侧面固定于筒部112的径向内侧面。由此，旋转部件110与转子1一起旋转。

螺旋桨1002(参照图1)固定于旋转部件110。例如，旋转部件110在上表面部111具有螺旋桨保持部(未图示)。螺旋桨1002经由紧固部件紧固于上表面部111的螺旋桨保持部。

定子2具有定子铁芯3。定子铁芯3是以沿上下延伸的中心轴CA为中心的环状体，且是将多个电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠体。定子2配置在转子1的径向内方。即，定子铁芯3配置在转子1的径向内方，且在径向上与磁铁12对置。

定子铁芯3具有铁芯背部31。铁芯背部31是以中心轴CA为中心的环状。铁芯背部31从轴向观察形成为圆环状。另外，定子铁芯3具有齿32。齿32从铁芯背部31沿径向延伸。具体而言，齿32的个数为多个。多个齿32分别从铁芯背部31向径向外方延伸，且在周向上相互隔开间隔地配置。

定子2保持于定子保持架120。定子保持架120具有基座部121。基座部121是以中心轴CA为中心的圆盘状。基座部121构成马达100的底面部。

定子保持架120具有轴承保持部122。轴承保持部122沿中心轴CA向上方以筒状延伸。在轴承保持部122的径向内方配置有轴10。另外，在轴承保持部122的径向内方配置有轴承123。轴承123的径向外侧面固定于轴承保持部122的径向内侧面。轴承123可旋转地保持轴10。

另外，作为变形例，虽未图示，但也可以使旋转部件110相对于轴10旋转。例如，轴10相对于定子保持架120固定，轴承123的外圈固定于轴固定部113。

另外，定子2具有线圈4。线圈4配置在定子铁芯3的至少一部分。具体地说，线圈4由后述的导电部件40构成。另外，定子铁芯3的至少一部分被绝缘体(未图示)覆盖。绝缘体是使用了树脂等的绝缘部件。并且，线圈4通过隔着绝缘体在定子铁芯3卷绕导电部件40而形成。在图3中，示意性地图示线圈4。

＜2-2.变形例的马达＞

在变形例(参照图5)中，马达100具备与定子2连接的基板300。换言之，定子2具有基板300。基板300与线圈4连接。在基板300安装有控制向线圈4的电力供给的电子部件。

基板300的形状没有特别限定。例如，基板300形成为以中心轴CA为中心的圆环状。基板300配置在定子2的下方。换言之，基板300与线圈4的下端在轴向上隔开间隔地配置。另外，虽未图示，但基板300也可以配置在定子2的上方。在该情况下，基板300与线圈4的上端在轴向上隔开间隔地配置。

另外，在图2所示的实施方式中，相当于变形例的基板300的基板配置在马达100的外侧。实施方式的基板也可以配置在定子保持架120的下方。

＜3.线圈的结构＞

图6是从径向内方观察本实施方式的线圈4的示意图。在图6中，通过图示齿32，使线圈4与齿32的位置关系明确。图7是从箭头A方向(上方)观察图6所示的线圈4的图。图8是从图7所示的线圈4省略了上层部420的图。图9是从箭头B方向(周向)观察图6所示的线圈4的图。图10是从径向内方观察变形例的线圈的示意图。

＜3-1.线圈结构的概要＞

线圈4具有导电部件40。导电部件40配置于齿32。即，线圈4具有配置于齿32的导电部件40。在此，导电部件40分别配置于多个齿32。配置于各齿32的导电部件40分别成为线圈4。由此，在定子铁芯3配置有多个线圈4。即，定子2具有多个线圈4。多个线圈4沿周向排列。

例如，在制造定子2时，另外形成空芯状的线圈4。形成线圈4并将其配置于定子铁芯3的工序例如能够分成第一～第三工序。第一工序是在芯材(未图示)卷绕导电部件40，形成环状的线圈4。第二工序是从芯材取下线圈4，形成空芯状的线圈4。第三工序是将空芯状的线圈4插入齿32。由此，成为导电部件40卷绕于齿32的状态。即，得到在定子铁芯3配置有线圈4的定子2。

另外，定子2具有多个相的线圈4。相数没有特别限定。例如，多个相的线圈4被分类为U相的线圈4、V相的线圈4以及W相的线圈4这三个。定子2的各相的线圈4各具有两个以上。各相的线圈4的个数相同。

＜3-2.导电部件的构造＞

导电部件40是导线400。例如，导线400的构成材料是铜。然而，本发明不限于此。导线400的构成材料也可以是铝，也可以是其他材料。在导线400的构成材料为铝的情况下，与为铜的情况相比，能够使由导电部件40构成的线圈4轻量化。即，能够使马达100轻量化。

在此，导电部件40由多根导线400构成。由此，在形成线圈4的工序中，能够容易地增加作为线圈4而卷绕的导线400的根数。另外，构成导电部件40的多根导线400的前端按照相与未图示的基板连接。导电部件40也可以通过卷绕一根导线400而形成。即，导电部件40也可以是单线。

另外，导电部件40是将多根导线400相互平行地沿一方向排列的部件。换言之，导电部件40是形成为上述一方向的宽度比导线400的直径大，且与上述一方向正交的另一方向的宽度(换言之，导电部件40的厚度)与导线400的直径相同(包含大致相同)的部件。再换言之，导电部件40是平型的部件。

＜3-3.卷绕部及端部＞

导电部件40具有绕组部41。绕组部41是以环状卷绕于齿32的部分。另外，从径向观察，齿32为以轴向为长边方向的矩形(包括大致矩形)。即，从径向观察，绕组部41是以轴向为长边方向的环状体。从径向观察作为绕组部41的环状体的形状为沿着齿32的外周的形状。

另外，导电部件40具有端部42。端部42是从绕组部41延伸的部分。换言之，端部42是导电部件40中的从绕组部41突出的部分。再换言之，端部42是导电部件40中的未卷绕于齿32的部分。

导电部件40中的相对于齿32的卷绕开始的部分为从绕组部41突出的状态。而且，导电部件40中的相对于齿32的卷绕结束的部分为从绕组部41突出的状态。导电部件40具有相对于齿32的卷绕开始的部分及相对于齿32的卷绕结束的部分分别作为端部42。

端部42中的相对于齿32的卷绕开始的部分相当于“始端部”，相对于齿32的卷绕结束的部分相当于“终端部”。在以下的说明中，在需要区分端部42的卷绕开始和卷绕结束的情况下，对相对于齿32的卷绕开始的部分标注符号421并称为始端部421，对相对于齿32的卷绕结束的部分标注符号422并称为终端部422。即，端部42包括始端部421和终端部422。

另外，在形成线圈4的工序中，导电部件40从芯材侧朝向其相反侧以层状卷绕。换言之，导电部件40从芯材侧朝向其相反侧卷绕几层。因此，在绕组部41卷绕于齿32的状态下，从齿32侧朝向其相反侧，导电部件40以层状重叠。

即，绕组部41由配置在最靠近齿32的最下层的最下层部410和配置在最下层部410上的上层部420构成。换言之，绕组部41由相对于齿32卷绕了两层以上的导电部件40构成。再换言之，绕组部41是在与构成导电部件40的多根导线400的排列方向正交的方向上将导电部件40以层状重叠的部分。在该结构中，能够增大线圈4的匝数。另外，导电部件40是平型的部件，在与构成导电部件40的多根导线400的排列方向正交的方向上以层状重叠，因此能够抑制线圈4的轴向的宽度变大。

另外，最下层部410是构成绕组部41的导电部件40中的位于齿32的正上方的导电部件40，且是与齿32对置的导电部件40。即，最下层部410构成绕组部41的最下层。在形成线圈4的工序中，作为第一层最初卷绕的导电部件40为最下层部410。

而且，绕组部41具有多个上层部420。多个上层部420重叠配置在最下层部410上。换言之，绕组部41由相对于齿32卷绕三层以上的导电部件40构成。在该结构中，线圈4的匝数进一步增大。

导电部件40中的相对于芯材的卷绕开始的部分位于绕组部41的最下层，相对于芯材的卷绕结束的部分位于绕组部41的最上层。换言之，始端部421从绕组部41中的最靠近齿32的内侧延伸，终端部422从绕组部41中的最远离齿32的外侧延伸。再换言之，始端部421从最下层部410延伸，终端部422从多个上层部420中的位于最上方的上层部420延伸。

＜3-4-1.实施方式的端部位置＞

端部42配置在从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402之间。端部42不比绕组部41的上方侧的端401向上方突出地在径向及周向等与轴向不同的方向上延伸，且不比绕组部41的下方侧的端部的端402向下方突出地在径向及周向等与轴向不同的方向上延伸。换言之，端部42的轴向的位置处于从绕组部41的上方侧(轴向的一侧)的端401到下方侧(轴向的另一侧)的端402的范围内。再换言之，始端部421和终端部422各自的轴向位置处于从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402的范围内。

在端部42的轴向的位置处于从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402的范围内的结构中，不需要扩大马达100的轴向的宽度。其结果，能够抑制马达100的轴向的宽度变大。即，能够实现马达100的小型化。另外，例如，在端部42的轴向的位置偏离从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402的范围的情况下，为了确保导电部件40的配线空间，需要扩大马达100的轴向的宽度，因此马达100大型化。

在将基板300配置在定子2的下方的变形例(参照图5)的结构中，即使在轴向上不扩大定子2的下方空间，也能够抑制导电部件40和基板300接触。

另外，始端部421和终端部422相对于齿32配置在轴向的同侧。例如，始端部421和终端部422配置在齿32的上方侧。然而，本发明不限于此。始端部421和终端部422也可以配置在齿32的下方侧。

通过将始端部421和终端部422相对于齿32配置在轴向的同侧，容易对导电部件40进行配线。另外，不需要在轴向的一侧及另一侧这双方确保后述的跨接线43的配线空间，只要仅在轴向的一侧确保即可，因此能够容易地减小马达100的尺寸。

在此，在本实施方式(参照图6)中，终端部422从绕组部41的轴向的端延伸。具体而言，终端部422从绕组部41的上方侧的端401延伸。虽然未图示，但在始端部421和终端部422配置在齿32的下方侧的结构中，终端部422从绕组部41的下方侧的端402延伸。

在终端部422从绕组部41的轴向的端(在实施方式中为绕组部41的上方侧的端401)延伸的结构中，在进行将从绕组部41延伸的终端部422向周向相邻的线圈4引出等配线作业时，能够抑制在周向上相邻的其他线圈4的绕组部41在配线作业时成为妨碍。由此，导电部件40的配线作业变得容易。

＜3-4-2.变形例的端部位置＞

在变形例(参照图10)中，终端部422从绕组部41的周向的端延伸。即，在变形例中，终端部422从在周向上相邻的一对线圈4的周向之间延伸。在变形例中，与实施方式相比，其他线圈4成为妨碍，导电部件40的配线作业容易变得困难。但是，在变形例中，也可以将终端部422不配置在轴向的端，因此能够减小线圈4的轴向的宽度。

＜4.跨接线的位置＞

图11是表示实施方式的跨接线43的示意图。在图11中，为了方便，仅图示两个线圈4以及将它们相连的跨接线43。

在本实施方式中，同一相的线圈4在周向上连续配置预定数量。例如，预定数量为2，各相的线圈4在周向上两个两个地交替配置。即，包含U相的两个线圈4的线圈组、包含V相的两个线圈4的线圈组、以及包含W相的两个线圈4的线圈组沿周向交替排列。因此，同一相的两个线圈4在周向上彼此相邻。

在以下的说明中，将同一相且在周向上相邻的一方的线圈4及另一方的线圈4分别称为第一线圈4A及第二线圈4B。即，各相的线圈4包括第一线圈4A和第二线圈4B。第一线圈4A和第二线圈4B是任意的两个线圈4。另外，在卷绕第一线圈4A和第二线圈4B的各导电部件40的工序中，按照第一线圈4A及第二线圈4B的顺序卷绕导电部件40。

定子2具有将构成第一线圈4A的导电部件40的端部42和构成第二线圈4B的导电部件40的端部42相连的跨接线43。在此，跨接线43的轴向的位置在从绕组部41的上方侧(轴向的一侧)的端401到下方侧(轴向的另一侧)的端402的范围内。即，跨接线43不比绕组部41的上方侧的端401向上方突出地从第一线圈4A向第二线圈4B延伸。另外，跨接线43不比绕组部41的下方侧的端402向下方突出地从第一线圈4A向第二线圈4B延伸。

在跨接线43的轴向的位置处于从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402的范围内的结构中，不需要在轴向上扩大跨接线43的配线空间。由此，能够容易地抑制马达100的轴向的宽度变大。

在将基板300配置在定子2的下方的变形例(参照图5)的结构中，即使在轴向上不扩大定子2的下方空间，也能够抑制导电部件40和基板300接触。

在此，跨接线43将第一线圈4A及第二线圈4B各自的导电部件40中的一方的始端部421和另一方的终端部422相连。另外，始端部421及终端部422各自的轴向的位置均在从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402的范围内。由此，能够容易使跨接线43的轴向的位置落在从绕组部41的上方侧的端401到下方侧的端402的范围内。

另外，跨接线43是与构成线圈4的导电部件40相同的部件。换言之，导电部件40从最初就具有成为跨接线43的部分。再换言之，导电部件40具有绕组部41、端部42以及成为跨接线43的部分。

由此，同一相的各线圈4由一体连接的导电部件40构成。因此，在先卷绕成为第一线圈4A的导电部件40，然后卷绕成为第二线圈4B的导电部件40的情况下，跨接线43将构成第一线圈4A的导电部件40的终端部422和构成第二线圈4B的导电部件40的始端部421相连。

作为变形例，虽未图示，但跨接线43也可以是与构成线圈4的导电部件40不同的部件。在该变形例中，例如，也可以在形成第一线圈4A和第二线圈4B之后，用跨接线43将构成第一线圈4A的导电部件40的端部42和构成第二线圈4B的导电部件40的端部42相连。

＜5.其它＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明。另外，本发明的范围不限定于上述的实施方式。本发明可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变更来实施。另外，上述的实施方式可以适当地任意组合。

本发明例如能够作为航空器等的驱动源来利用。

Claims (11)

1.一种马达，其特征在于，具有：

转子，其以中心轴为中心旋转；以及

定子，其相对于所述转子在径向上对置配置，

所述定子包括：

定子铁芯，其具有以所述中心轴为中心的环状的铁芯背部以及从所述铁芯背部沿径向延伸的齿；以及

线圈，其配置于所述定子铁芯的至少一部分，

所述线圈具有配置于所述齿的导电部件，

所述导电部件包括：

卷绕于所述齿的环状的绕组部；以及

从所述绕组部延伸的端部，

所述端部的轴向的位置在从所述绕组部的轴向的一侧的端到另一侧的端的范围内。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

所述定子具有多个相的所述线圈，

各相的所述线圈包括第一线圈和第二线圈，

所述定子具有将构成所述第一线圈的所述导电部件的所述端部和构成所述第二线圈的所述导电部件的所述端部相连的跨接线，

所述跨接线的轴向的位置在所述范围内。

3.根据权利要求2所述的马达，其特征在于，

所述端部包括始端部和终端部，

所述始端部从所述绕组部中的最靠近所述齿的内侧延伸，

所述终端部从所述绕组部中的距离最远离所述齿的外侧延伸，

所述跨接线将所述第一线圈及所述第二线圈各自的所述导电部件中的一方的所述始端部和另一方的所述终端部相连。

4.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，

所述终端部从所述绕组部的轴向的端延伸。

5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

所述始端部及所述终端部相对于所述齿配置于轴向的同侧。

6.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，

所述终端部从所述绕组部的周向的端延伸。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的马达，其特征在于，

所述绕组部由最下层部和上层部构成，

所述最下层部配置于最靠近所述齿的最下层，

所述上层部配置于所述最下层部上。

8.根据权利要求7所述的马达，其特征在于，

所述绕组部具有多个所述上层部，

多个所述上层部重叠配置于所述最下层部上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的马达，其特征在于，

所述导电部件由多根导线构成。

10.根据权利要求9所述的马达，其特征在于，

所述导电部件是将多根所述导线相互平行地沿一方向排列的部件，

所述绕组部是将所述导电部件在与构成所述导电部件的多根所述导线的排列方向正交的方向上以层状重叠的部分。

11.一种航空器，其特征在于，具备：

权利要求1～10中任一项所述的马达；以及

通过所述马达的驱动力旋转的螺旋桨。