CN206698089U - 电机、动力装置及无人飞行器 - Google Patents

电机、动力装置及无人飞行器 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，所述定子的高度大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米，且所述定子的外直径大于或等于14毫米且小于或等于16毫米。本实用新型还涉及动力装置及无人飞行器。

Description

电机、动力装置及无人飞行器
技术领域
本发明涉及一种电机、具有所述电机的动力装置及具有所述动力装置的无人飞行器。
背景技术
目前，无刷电机广泛的应用于旋翼飞行器领域，无刷电机作为旋翼飞行器的螺旋桨的驱动件为所述旋翼飞行器提供飞行动力。然而，现有的电机的选择大都是依据用户的经验，比较粗略，很难保证所述无刷电机在大功率运转时具有较高的效率，动态性能较差。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种动态性能较好的电机、动力装置及无人飞行器。
一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，所述定子的高度大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米，且所述定子的外直径大于或等于14毫米且小于或等于16毫米。
进一步的，所述定子的高度为3.8毫米，所述定子的外直径为15毫米。
进一步的，所述转子包括磁轭及设置于所述磁轭内的多个磁体，所述磁轭罩设在所述定子外；多个所述磁体固定于所述磁轭的内壁上；
每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度大于或等于0.6毫米且小于或等于1.0毫米；
每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度大于或等于2.2毫米且小于或等于2.8毫米。
进一步的，每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度为0.8毫米；
每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度为2.5毫米。
进一步的，所述定子包括铁芯及设置于所述铁芯上的线圈；
所述铁芯包括套设部及设置于所述套设部上的支撑部，所述线圈绕设于所述支撑部上；
所述支撑部的宽度或者平均宽度大于或等于0.65毫米且小于或等于1.05毫米。
进一步的，所述支撑部的宽度或者平均宽度为0.85毫米。
进一步的，所述线圈由除去漆皮后直径为0.35毫米的导线绕设15匝形成；
或者，所述线圈由两股除去漆皮后直径为0.3毫米的导线绕设20匝形成。
一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，所述定子的高度大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米，所述定子的外直径大于或等于14毫米且小于或等于16毫米；
所述定子包括铁芯及设置于所述铁芯上的线圈；所述铁芯包括套设部及设置于所述套设部上的支撑部，所述线圈绕设于所述支撑部上；所述支撑部的宽度或者平均宽度大于或等于0.65毫米且小于或等于0.95毫米；
所述转子包括磁轭及设置于所述磁轭内的多个磁体，所述磁轭罩设在所述定子外；多个所述磁体固定于所述磁轭的内壁上；每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度大于或等于0.6毫米且小于或等于1.0毫米；每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度大于或等于2.2毫米且小于或等于2.8毫米。
一种动力装置，其包括螺旋桨及如上所述的电机，所述螺旋桨与所述电机相连接，所述电机能够驱动所述螺旋桨转动。
进一步的，所述螺旋桨的转矩系数大于或等于4.3*10-9[牛·米/(弧度/分)2]且小于或等于6*10-9[牛·米/(弧度/分)2]。
一种无人飞行器，其包括机身及如上所述的动力装置，所述动力装置设置于所述机身上，其为所述无人飞行器提供飞行动力。
采用本发明的电机、动力装置及无人飞行器，通过优化所述定子的尺寸，使所述电机应用于螺旋桨时，能够在具备较大运转功率的同时，具有较高的效率，所述电机具有较好的动态性能。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的无人飞行器的立体示意图。
图2是图1中的电机的立体纵剖示意图。
图3图2中的电机的分解示意图。
图4是图3中的电机的另一立体纵剖示意图。
图5是图4中的电机的横剖示意图。
主要元件符号说明
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的无人飞行器500，其用于搭载负载，如相机、摄影机等。所述无人飞行器500包括机身510及设置于所述机身510上的动力装置(图未示)。所述动力装置包括电机100及螺旋桨200，所述螺旋桨200设置于所述电机100上。所述电机100用于驱动所述螺旋桨200转动，从而带动所述无人飞行器500飞行。本实施方式中，所述电机100的数量为四个，四个所述电机100分别设置在所述机身510上；可以理解，在其他实施方式中，所述电机100的数量可以根据实际需要改变。
请参阅图2至图5，本实施方式中，所述电机100为无刷电机。所述电机100包括基座10、固定连接于所述基座10的定子30、可转动的连接于所述基座10的转子50及设置于所述转子50上的转轴组件90。
所述基座10包括座体11及设置于所述座体11上的固定部12。所述座体11基本呈圆盘状，所述固定部12基本呈圆筒状，所述座体11的中心轴与所述固定部12的中心轴大致重合。所述固定部12凸出于所述座体11朝向所述定子30的一表面。所述固定部12用于固定所述定子30。所述固定部12开设有贯穿所述固定部12的收容孔121，所述收容孔121贯穿所述座体11。所述收容孔121用于收容部分所述转轴组件90。
所述定子30设置于所述基座10的固定部12上。所述定子30包括铁芯32以及绕在所述铁芯32上的线圈(图未示)。所述铁芯32包括套设部321及形成于所述套设部321的外周面上的支撑部323。所述套设部321基本呈圆筒状，其套设在所述固定部12上。本实施方式中，所述套设部321沿其轴向的高度h大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米。所述套设部321的高度h可以为2.8毫米至4.8毫米之间的任意值，例如，所述套设部321的高度h可以为2.8毫米、3.3毫米、3.8毫米、4.3毫米、4.8毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，所述套设部321沿其轴向的高度h为3.8毫米。
本实施方式中，所述支撑部323的数量为九个，九个所述支撑部323设置于所述套设部321的外周壁上，并沿所述套设部321的周向间隔排列。可以理解，所述支撑部323的数量并不限于本实施方式，在其他实施方式中，所述支撑部323的数量可以根据实际需要改变。所述支撑部323大致呈板状，其一侧固定于所述套设部321的外周，另一侧沿所述套设部321的径向朝远离所述套设部321的方向延伸。所述支撑部323的宽度从靠近所述套设部321的一侧到远离所述套设部321的一侧逐渐增大。
本实施方式中，所述支撑部323的平均宽度t大于或等于0.65毫米且小于或等于1.05毫米。所述支撑部323的平均宽度t可以为0.65毫米至1.05毫米之间的任意值，例如，所述支撑部323的平均宽度t为0.65毫米、0.75毫米、0.85毫米、0.95毫米、1.05毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，所述支撑部323的平均宽度t为0.85毫米。
可以理解，在其他实施方式中，所述支撑部323可以为矩形板状，其厚度t从靠近所述套设部321的一侧到远离所述套设部321的一侧均相等，所述支撑部323的平均宽度t大于或等于0.65毫米且小于或等于1.05毫米。所述支撑部323的平均宽度t可以为0.65毫米至1.05毫米之间的任意值，例如，所述支撑部323的平均宽度t为0.65毫米、0.75毫米、0.85毫米、0.95毫米、1.05毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。
可以理解的是，所述支撑部323的数量可以为多个，例如，五个，六个，七个，八个，十个，十一个，十二个……等等。
所述支撑部323用于支撑所述线圈。所述线圈可以为多个，每个所述线圈绕设在一个所述支撑部323上。所述线圈的匝数可以为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20等，导线的直径可以根据需求来设计。本实施方式中，用于绕设形成所述线圈的导线的除去漆皮后直径为0.35毫米，其绕设匝数为15匝。
可以理解，在其他实施方式中，所述线圈可以由其他规格的导线绕设对应的匝数而形成，例如，所述线圈可以为多股线绕设形成，如所述线圈可以利用两股除去漆皮后直径为0.3毫米的导线绕设20匝形成。
每个所述支撑部323远离所述套设部321的末端形成有一个止挡部325。每个所述止挡部325的尺寸大于对应的所述支撑部323末端的尺寸，以防止对应的所述线圈脱离对应的所述支撑部323。所述止挡部325背离对应的所述支撑部323的表面为部分圆柱面。
所述止挡部325、所述支撑部323、所述套设部321以及所述线圈所构成的所述定子30大致呈圆柱状。
所述定子30的外直径D大于或等于14毫米且小于或等于16毫米。所述定子30的外直径D可以为14毫米至16毫米之间的任意值，例如14毫米、15毫米、16毫米，或者上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，所述定子30的外直径D为15毫米。
所述定子30沿其轴向的高度H大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米。所述定子30沿其轴向的高度H可以为2.8毫米至4.8毫米之间的任意值，例如，所述定子30沿其轴向的高度H可以为2.8毫米、3.3毫米、3.8毫米、4.3毫米、4.8毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，所述定子30沿其轴向的高度H为3.8毫米。
本实施方式中，所述定子30沿其轴向的高度H等于所述套设部321沿其轴向的高度h；可以理解，在其他实施方式中，所述定子30沿其轴向的高度H可以大于或者小于所述套设部321沿其轴向的高度h。
请再次参阅图3至图5，所述转子50罩设在所述定子30的外周，其包括磁轭52及设置于所述磁轭52上的磁体54。
所述磁轭52大致呈有底壁的圆柱筒状，其能够相对于所述铁芯32转动。所述磁轭52包括周壁521及设置在所述周壁521的一端的底壁523，所述底壁523盖设于所述周壁521远离所述座体11的一端。
所述周壁521基本呈圆筒状，其用于收容所述磁体54。所述底壁523开设有通孔5231，所述通孔5231用于收容部分所述转轴组件90。
本实施方式中，所述磁体54基本呈弧形片状，其数量为十一个，十一个所述磁体54固定在所述磁轭52的周壁521的内侧，并沿所述周壁521的周向间隔设置。
可以理解，在其他实施方式中，所述磁体54可以为其他形状，如巨型片状；所述磁体54的数量并不限于本实施方式，所述磁体54的数量可以为多个，如八个、十个、十二个、十四个、十六个等。
所述磁体54沿所述磁轭52的直径方向的厚度T或平均厚度T大于或等于0.6毫米且小于或等于1.0毫米。所述磁体54的厚度T或平均厚度可以为0.6毫米至1.0毫米之间的任意值，例如，所述磁体54的厚度T或平均厚度T可以为0.6毫米、0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米、1.0毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，所述磁体54沿所述磁轭52的直径方向的厚度T或平均厚度T为0.8毫米。
所述磁体54沿所述磁轭52的圆周方向的宽度b或平均宽度b大于或等于2.2毫米且小于或等于2.8毫米。所述磁体54的宽度b或平均宽度b可以为2.2毫米至2.8毫米之间的任意值，例如，所述磁体54的宽度b或平均宽度b可以为2.2毫米、2.4毫米、2.6毫米、2.8毫米，或者为上述任意两个数值所界定的数值范围内的任意值。本实施例中，所述磁体54沿所述磁轭52的圆周方向的宽度b或平均宽度b为2.5毫米。
所述转轴组件90包括转轴92以及设置于所述转轴92上的轴承94。所述转轴92大致呈圆柱杆状，其一端固定地插设于所述底壁523的通孔5231，另一端可转动地穿设于所述基座10的固定部12中。当所述电机100通电运转时，所述转子50带动所述转轴组件90相对所述定子30及所述基座10转动。本实施方式中，所述轴承94的数量为两个，两个所述轴承94彼此间隔的设置于所述转轴92上，并收容于所述固定部12的收容孔121中。
组装时，首先，将所述线圈绕设于所述铁芯32上，将所述铁芯32固定地设置于所述固定部12上。之后，将所述磁体54设置于所述磁轭52上，再将所述转轴组件90的转轴92的一端插设于所述转子50的底壁523上。最后，将所述转轴组件90的转轴92的另一端及所述轴承94收容于所述固定部12内，使所述磁轭52转动的罩设于所述定子30的外周。
请参阅表1，表1示出了使用发明提供的所述电机100在不同的定子高度、不同的定子外直径、不同的磁体宽度以及不同的支撑部宽度的情况下，所述电机100的扭矩、电机效率及电机转速的变化情况。
自表1中可以看出，发明提供的电机100的运行效率较高，平均效率达到了87％以上，最高效率达到90％以上。
本发明提供的电机100，其应用于所述无人飞行器500的螺旋桨200上，所述螺旋桨200固定地连接于所述电机100的转轴92一端。当所述电机100通电运转时，所述电机100的转子50通过所述转轴92带动所述螺旋桨200转动，从而驱动所述无人飞行器500飞行。
优选地，所述螺旋桨200的扭矩系数大于或等于4.3*10-9[牛·米/(弧度/分)2]且小于或等于6*10-9[牛·米/(弧度/分)2]。其中，所述螺旋桨200的扭矩系数为：
扭矩系数＝扭矩/(转速2)
采用本发明的电机、动力装置及无人飞行器，通过优化所述定子的尺寸，使所述电机应用于螺旋桨时，能够在具备较大运转功率的同时，具有较高的效率，所述电机具有较好的动态性能。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，其特征在于：所述定子的高度大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米，且所述定子的外直径大于或等于14毫米且小于或等于16毫米。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述定子的高度为3.8毫米，所述定子的外直径为15毫米。
3.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述转子包括磁轭及设置于所述磁轭内的多个磁体，所述磁轭罩设在所述定子外；多个所述磁体固定于所述磁轭的内壁上；
每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度大于或等于0.6毫米且小于或等于1.0毫米；
每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度大于或等于2.2毫米且小于或等于2.8毫米。
4.如权利要求3所述的电机，其特征在于：每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度为0.8毫米；
每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度为2.5毫米。
5.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述定子包括铁芯及设置于所述铁芯上的线圈；
所述铁芯包括套设部及设置于所述套设部上的支撑部，所述线圈绕设于所述支撑部上；
所述支撑部的宽度或者平均宽度大于或等于0.65毫米且小于或等于1.05毫米。
6.如权利要求5所述的电机，其特征在于：所述支撑部的宽度或者平均宽度为0.85毫米。
7.如权利要求5所述的电机，其特征在于：所述线圈由除去漆皮后直径为0.35毫米的导线绕设15匝形成；
或者，所述线圈由两股除去漆皮后直径为0.3毫米的导线绕设20匝形成。
8.一种电机，其包括定子以及能够转动的设置于所述定子外的转子，其特征在于：所述定子的高度大于或等于2.8毫米且小于或等于4.8毫米，所述定子的外直径大于或等于14毫米且小于或等于16毫米；
所述定子包括铁芯及设置于所述铁芯上的线圈；所述铁芯包括套设部及设置于所述套设部上的支撑部，所述线圈绕设于所述支撑部上；所述支撑部的宽度或者平均宽度大于或等于0.65毫米且小于或等于0.95毫米；
所述转子包括磁轭及设置于所述磁轭内的多个磁体，所述磁轭罩设在所述定子外；多个所述磁体固定于所述磁轭的内壁上；每个所述磁体沿所述磁轭直径方向的厚度或者平均厚度大于或等于0.6毫米且小于或等于1.0毫米；每个所述磁体沿所述磁轭的周向的宽度或者平均宽度大于或等于2.2毫米且小于或等于2.8毫米。
9.一种动力装置，其包括螺旋桨及如权利要求1-7中任一项所述的电机，所述螺旋桨与所述电机相连接，所述电机能够驱动所述螺旋桨转动。
10.如权利要求9所述的动力装置，其特征在于：所述螺旋桨的转矩系数大于或等于4.3*10-9[牛·米/(弧度/分)2]且小于或等于6*10-9[牛·米/(弧度/分)2]。
11.一种无人飞行器，其包括机身及如权利要求9或10所述的动力装置，所述动力装置设置于所述机身上，其为所述无人飞行器提供飞行动力。
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