DE102017127775A1

DE102017127775A1 - Multikopter

Info

Publication number: DE102017127775A1
Application number: DE102017127775.7A
Authority: DE
Inventors: Chunhui Gu
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Muftikopter mit mehreren, durch Elektromotoren angetriebene Luftschrauben, wobei die Elektromotoren (1) ein fluiddynamisches Lagersystem (14, 20, 16, 30) aufweisen.The invention relates to a moped with a plurality of propellers driven by electric motors, the electric motors (1) having a fluid-dynamic bearing system (14, 20, 16, 30).

Description

Die Erfindung betrifft einen Multikopter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a multicopter according to the preamble of claim 1.

Bei einem Multikopter handelt es sich um ein Fluggerät, bei dem mehrere fest montierte Rotoren für Auftrieb und Vortrieb sorgen. Der Begriff Multikopter ist ein Überbegriff für alle Fluggeräte dieser Art, beispielsweise Trikopter mit drei Rotoren, Quatrokopter mit vier Rotoren, Pentakopter mit fünf Rotoren, Hexakopter mit sechs Rotoren, Heptakopter mit sieben Rotoren oder Octokopter mit acht Rotoren. Jeder Rotor umfasst eine von einem Motor angetriebene Luftschraube. Als Motoren für ferngesteuerte Modelle werden überwiegend bürstenlose Elektromotoren verwendet.A multicopter is an aircraft in which several fixed rotors provide buoyancy and propulsion. The term multicopter is an umbrella term for all aircraft of this type, for example, three rotor rotors, quad rotor quadcopter, five rotors pentacopter, six rotors hexacopter, seven rotors heptacopter, or eight rotors octocopter. Each rotor includes a propeller driven by a motor. As motors for remote-controlled models are mainly used brushless electric motors.

In den letzten Jahren sind elektrisch angetriebene Multikopter in vielerlei Bauarten und Preisklassen auf den Markt gekommen. Dabei gibt es sogenannte Micro- oder Mini-Multikopter, die ein Abfluggewicht von bis zu 100 g aufweisen, sowie die Multikopter der mittleren Gewichtsklasse mit einem Abfluggewicht von bis zu 1000 g, oder wesentlich größere Multikopter, die ein Abfluggewicht von mehreren Kilogramm aufweisen.In recent years, electrically powered multicopters have come on the market in many types and price ranges. There are so-called micro- or mini-multicopter, which have a take-off weight of up to 100 g, and the mid-sized multicopter with a take-off weight of up to 1000 g, or much larger multicopter, which have a take-off weight of several kilograms.

Diese elektrisch angetriebenen Multikopter werden über eine mitgelieferte Fernbedienung oder auch über ein Smartphone mit entsprechender Smartphone-App gesteuert. Die meisten Multikopter verfügen über ein Kamerasystem, mit dem sich Luftbilder oder Videos aufnehmen lassen. Gerade die mittelgroßen Multikopter sind mit günstigen, aber qualitativ hochwertigen Kamerasystemen ausgestattet, wobei an das Antriebssystem insbesondere die Anforderung gestellt wird, sehr vibrationsarm zu arbeiten, damit ein möglichst ruhiges und scharfes Kamerabild erzielt werden kann. Andererseits ist man bestrebt, das maximale Abfluggewicht des Multikopters möglichst gering zu halten, sodass sich eine möglichst große Flugzeit ergibt. Mit einer herkömmlichen Akkuladung können je nach Bauart und Abfluggewicht typische Flugzeiten zwischen 10 Minuten und 30 Minuten erzielt werden.These electrically powered multicopters are controlled via a supplied remote control or via a smartphone with the corresponding smartphone app. Most multicopters have a camera system that can take aerial photos or videos. Especially the medium-sized multicopter are equipped with cheap but high-quality camera systems, the drive system in particular the requirement is made to work very low vibration, so that a quiet and sharp camera image can be achieved. On the other hand, it is endeavored to keep the maximum take-off weight of the multicopter as low as possible, so that the largest possible flight time results. Depending on the type and take-off weight, typical flight times of between 10 minutes and 30 minutes can be achieved with a conventional battery charge.

Einen wesentlichen Anteil am Gesamtgewicht des Fluggerätes bildet das Antriebssystem, insbesondere der Flugakku und die Antriebsmotoren. Die bisher eingesetzten Antriebsmotoren sind bürstenlose Gleichstrommoren, die über einen kugelgelagerten Rotor verfügen. Diese Elektromotoren mit Kugellagerung sind aufgrund der Kugellager relativ schwer und groß. Diese Motoren haben einen hohen Stromverbrauch, sind relativ laut und erzeugen Vibrationen, die sich auf das von dem Fluggerät aufgenommene Kamerabild auswirken können.A significant proportion of the total weight of the aircraft is the drive system, in particular the flight battery and the drive motors. The drive motors used so far are brushless DC motors, which have a ball-bearing rotor. These ball-bearing electric motors are relatively heavy and large due to the ball bearings. These motors have a high power consumption, are relatively loud and produce vibrations that may affect the camera image taken by the aircraft.

Ein typischer Antriebsmotor ist der bürstenlose Motor MT2204 von der Fa. EMAX. Dieser kugelgelagerte Motor hat einen Durchmesser von ca. 28 mm, eine Bauhöhe von 32 mm und wiegt 25 g. Der Wellendurchmesser beträgt 3 mm. Je nach Betriebsspannung hat der Motor eine maximale Leistungsaufnahme von bis zu 100 W.A typical drive motor is the MT2204 brushless motor from EMAX. This ball-bearing motor has a diameter of about 28 mm, a height of 32 mm and weighs 25 g. The shaft diameter is 3 mm. Depending on the operating voltage, the motor has a maximum power consumption of up to 100 W.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Multikopter in Bezug auf Stromverbrauch, Laufruhe und Gewicht zu verbessern.It is therefore the object of the invention to improve a multicopter in terms of power consumption, smoothness and weight.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Multikopter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a multicopter with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention and further advantageous features are indicated in the dependent claims.

Der Multikopter umfasst mehrere, durch Elektromoren angetriebene Luftschrauben, wobei die Elektromotoren erfindungsgemäß ein fluiddynamisches Lagersystem aufweisen. Insbesondere sind die Elektromotoren als fluiddynamisch gelagerte Spindelmotoren ausgebildet.The multicopter comprises a plurality of propellers driven by electric motors, the electric motors having a fluid-dynamic bearing system according to the invention. In particular, the electric motors are designed as fluid-dynamically mounted spindle motors.

Aufgrund der reibungsarmen Lagerung durch das fluiddynamische Lagersystem sind diese Elektromotoren sehr stromsparend, d. h. sie haben einen hohen Wirkungsgrad. Ferner ist die Laufruhe eines fluiddynamischen Lagersystems im Vergleich zu einem Kugellagersystem deutlich besser, sodass durch die Motoren hervorgerufene Vibrationen- und Geräuschemissionen des Multikopter reduziert werden.Due to the low-friction storage by the fluid dynamic bearing system, these electric motors are very energy-efficient, d. H. they have a high efficiency. Furthermore, the smoothness of a fluid dynamic bearing system compared to a ball bearing system is much better, so reduced by the motors vibration and noise emissions of the multicopter are reduced.

Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen Außenläufermotor, d. h. der Rotor rotiert radial außerhalb des feststehenden Stators. Ebenso kann der Elektromotor auch ein Innenläufermotor mit fluiddynamischem Lagersystem sein.The electric motor is preferably an external rotor motor, i. H. the rotor rotates radially outside the fixed stator. Likewise, the electric motor may also be an internal rotor motor with fluid dynamic bearing system.

Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem bestehen nur aus wenigen Bauteilen und können daher sehr klein gefertigt werden, insbesondere weisen sie im Vergleich zu kugelgelagerten bürstenlosen Motoren eine geringere Bauhöhe auf. Durch die Reduktion der Bauteile und die Einsparung der Kugellager weisen die fluiddynamisch gelagerten Elektromotoren darüber hinaus ein geringeres Gewicht auf als vergleichsweise kugelgelagerte Motoren.Spindle motors with fluid-dynamic bearing system consist of only a few components and can therefore be made very small, in particular, they have a lower height compared to ball-bearing brushless motors. Due to the reduction of the components and the savings of the ball bearings, the fluid-dynamically mounted electric motors also have a lower weight than comparatively ball-bearing motors.

Das fluiddynamische Lagersystem kann in verschiedenen Ausgestaltungen vorgesehen sein.The fluid dynamic bearing system may be provided in various configurations.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das fluiddynamische Lagersystem zwei fluiddynamische Lager mit konischen Lagerflächen. Ein solches konisches fluiddynamisches Lager kann große radiale und axiale Lagerkräfte aufnehmen und zeichnet sich durch eine besonders gute Laufruhe und Vibrationsarmut aus.In a preferred embodiment of the invention, the fluid dynamic bearing system comprises two fluid dynamic bearings with conical bearing surfaces. Such a conical fluid dynamic bearing can accommodate large radial and axial bearing forces and is characterized by a particularly good smoothness and low vibration.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann das fluiddynamische Lagersystem mindestens ein fluiddynamisches Radiallager und mindestens ein fluiddynamisches Axiallager aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das fluiddynamische Lagersystem zwei fluiddynamische Radiallager und mindestens ein fluiddynamisches Axiallager, vorzugsweise jedoch zwei fluiddynamische Axiallager, auf.In another embodiment of the invention, the fluid dynamic bearing system may comprise at least one fluid dynamic radial bearing and at least one fluid dynamic thrust bearing. In a particularly preferred embodiment, the fluid-dynamic bearing system comprises two fluid-dynamic radial bearings and at least one fluid-dynamic thrust bearing, but preferably two fluid-dynamic thrust bearings.

Vorzugsweise sind die vorgeschlagenen Elektromotoren mit fluiddynamischem Lagersystem derart ausgebildet, dass sie für den Antrieb eines Multikopters mit einer Abflugmasse von bis zu 1 kg geeignet sind. Derartige bürstenlose Elektromotoren mit fluiddynamischem Lagersystem weisen einen Außendurchmesser von typischerweise 20 mm bis 65 mm und eine Bauhöhe von beispielsweise 15 mm bis 65 mm auf.Preferably, the proposed electric motors are designed with fluid dynamic storage system such that they are suitable for driving a multi-copter with a take-off mass of up to 1 kg. Such brushless electric motors with fluid dynamic bearing system have an outer diameter of typically 20 mm to 65 mm and a height of, for example, 15 mm to 65 mm.

Die typische Drehzahl eines solchen Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystems beträgt beispielsweise 6000 bis 10000 Umdrehungen/Minute, bei einem kv-Wert von 1500 bis 2000 Umdrehungen/Minute/Volt.The typical speed of such a spindle motor with fluid dynamic bearing system is, for example, 6000 to 10,000 revolutions / minute, with a kv value of 1500 to 2000 revolutions / minute / volt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Elektromotors mit fluiddynamischem Lagersystem, der zum Antrieb des Multikopters geeignet ist, beschrieben. Hieraus ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.The invention will be described below with reference to an embodiment of an electric motor with fluid dynamic bearing system, which is suitable for driving the multicopper described. This results in further features and advantages of the invention.

1 zeigt einen Schnitt durch einen Elektromotor mit fluiddynamischem Lagersystem, wobei hier ein fluiddynamisches Lagersystem bestehend aus zwei fluiddynamischen Lagern mit konischen Lagerflächen dargestellt ist.
Ein solches konisches fluiddynamisches Lagersystem umfasst zwei symmetrische und gegeneinander wirkende konische Lager. 1 shows a section through an electric motor with fluid dynamic bearing system, in which case a fluid dynamic bearing system is shown consisting of two fluid dynamic bearings with conical bearing surfaces.
Such a conical fluid dynamic bearing system comprises two symmetrical and mutually acting conical bearings.

Der Spindelmotor 1 umfasst einen Motorflansch 10 als tragende Struktur und zur Befestigung des Motors, in welchem eine feststehende Welle 12 angeordnet ist, und zwar so, dass sie größtenteils über die Oberfläche des Motorflansches 10 hinausragt. Die Welle 12 bildet zusammen mit zwei Lagerkonussen 14, 16 das feststehende Bauteil des Lagersystems. Die Lagerkonusse 14, 16 sind in einem axialen Abstand voneinander an der Welle 12 angeordnet und mit dieser fest verbunden. Die Lagerkonusse 14, 16 haben einander zugewandte und zur Drehachse 18 des Motors schräg in einem Winkel verlaufende konische Lagerflächen.The spindle motor 1 includes a motor flange 10 as a supporting structure and for fixing the motor, in which a fixed shaft 12 is arranged, in such a way that it largely over the surface of the motor flange 10 protrudes. The wave 12 forms together with two storage concessions 14 . 16 the fixed component of the storage system. The storage cones 14 . 16 are at an axial distance from each other on the shaft 12 arranged and firmly connected with this. The storage cones 14 . 16 have facing each other and the axis of rotation 18 the engine obliquely running at an angle conical bearing surfaces.

Dem ersten Lagerkonus 14 ist eine erste Lagerbuchse 20 zugeordnet, welche eine teilweise konische Lagerbohrung und eine konische Lagerfläche aufweist, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten ersten Lagerspalt 22 von der konischen Lagerfläche des ersten Lagerkonus' 14 getrennt ist. Die konischen Lagerflächen des ersten Lagerkonus' 14 und der ersten Lagerbuchse 20 sowie der dazwischen liegende erste Lagerspalt 22 verlaufen in einem spitzen Winkel schräg zur Drehachse 18.The first storage bonus 14 is a first bearing bush 20 associated, which has a partially conical bearing bore and a conical bearing surface, which is filled by a bearing fluid with a first bearing gap 22 from the conical bearing surface of the first bearing cone 14 is disconnected. The conical bearing surfaces of the first bearing cone 14 and the first bearing bush 20 as well as the intervening first bearing gap 22 extend at an acute angle obliquely to the axis of rotation 18 ,

Der erste Lagerkonus 14 umfasst auf seiner Lagerfläche über den Umfang verteilt eine Anzahl von Lagerrillen 14a. Die Lagerrillen 14a sind in einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt und in einem bekannten Fischgrätenmuster (herringbone) angeordnet. Die Lagerrillen 14a müssen nicht auf der Lagerfläche des Lagerkonus' 14 angeordnet sein, sondern können auch auf den konischen Lagerflächen der ersten Lagerbuchse 20 angeordnet werden.The first storage bonus 14 comprises on its bearing surface distributed over the circumference a number of bearing grooves 14a , The bearing grooves 14a are inclined at an acute angle to the horizontal and arranged in a known herringbone pattern. The bearing grooves 14a do not have to be on the storage area of the storage cone ' 14 can be arranged, but also on the conical bearing surfaces of the first bearing bush 20 to be ordered.

Der erste Lagerspalt 22 hat zwei offene Enden, jeweils angrenzend an die Stirnflächen der ersten Lagerbuchse 14. Ein erstes offenes Ende des ersten Lagerspalts 22 wird durch einen äußeren kapillaren Dichtungsspalt 24 abgedichtet, der durch eine äußere Umfangsfläche des ersten Lagerkonus' 14 und eine innere Umfangsfläche der ersten Lagerbuchse 20 begrenzt ist. Der äußere Dichtungsspalt 24 bildet mit dem ersten Lagerspalt 22 einen stumpfen Winkel (>= 90°) und mit der Drehachse 18 einen spitzen Winkel. Der äußere Dichtungsspalt 24 ist teilweise mit Lagerfluid gefüllt und wirkt als Fluidreservoir und Ausgleichsvolumen für das im ersten Lagerspalt 22 befindliche Lagerfluid. Vorzugsweise sind beide den äußeren Dichtungsspalt 24 begrenzenden Flächen im Verlauf vom ersten Lagerspalt 22 zum Lageräußeren um einen kleinen Winkel von zwischen 0,5 Grad bis 20 Grad in Richtung zur Drehachse 18 geneigt, wobei der Neigungswinkel der inneren Umfangsfläche der ersten Lagerbuchse 20 um wenige Winkelgrade kleiner ist als der Neigungswinkel der äußeren Umfangsfläche des ersten Lagerkonus' 14. Das andere Ende des ersten Lagerspalts 22 ist durch einen inneren Dichtungsspalt 26 abgedichtet, entlang dessen vorzugsweise eine dynamische Pumpdichtung sowie eine konische Kapillardichtung angeordnet sind. Die Pumpdichtung umfasst Pumprillenstrukturen 26a, die entweder auf dem Außenumfang der Welle 12 oder auf der inneren Umfangsfläche der Lagerbohrung der ersten Lagerbuchse 20 entlang des inneren Dichtungsspalts 26 aufgebracht sind, wobei die Pumprillenstrukturen 26a bei Rotation der ersten Lagerbuchse 20 eine Pumpwirkung auf das im inneren Dichtungsspalt 26 befindliche Lagerfluid in Richtung des ersten Lagerspalts 22 erzeugen. Im ersten Lagerkonus 14 sind vorzugsweise Rezirkulationskanäle 28 angeordnet, durch welche eine Zirkulation des Lagerfluids von einem Ende des Lagerspalts 22 zum anderen Ende innerhalb des konischen Lagers möglich wird.The first storage gap 22 has two open ends, each adjacent to the end faces of the first bearing bush 14 , A first open end of the first storage gap 22 is through an outer capillary sealing gap 24 sealed by an outer peripheral surface of the first storage cone ' 14 and an inner peripheral surface of the first bushing 20 is limited. The outer sealing gap 24 forms with the first bearing gap 22 an obtuse angle (> = 90 °) and with the axis of rotation 18 an acute angle. The outer sealing gap 24 is partially filled with bearing fluid and acts as a fluid reservoir and compensating volume for in the first bearing gap 22 located bearing fluid. Preferably, both are the outer sealing gap 24 delimiting surfaces in the course of the first bearing gap 22 to the bearing outer by a small angle of between 0.5 degrees to 20 degrees in the direction of the axis of rotation 18 inclined, wherein the inclination angle of the inner circumferential surface of the first bearing bush 20 is smaller by a few degrees than the angle of inclination of the outer peripheral surface of the first bearing cone 14 , The other end of the first storage gap 22 is through an inner sealing gap 26 sealed, along which preferably a dynamic pumping seal and a conical capillary seal are arranged. The pumping seal includes pump groove structures 26a that are either on the outer circumference of the shaft 12 or on the inner peripheral surface of the bearing bore of the first bearing bush 20 along the inner sealing gap 26 are applied, wherein the pump groove structures 26a during rotation of the first bearing bush 20 a pumping action on the inside sealing gap 26 located bearing fluid in the direction of the first bearing gap 22 produce. In the first storage bonus 14 are preferably recirculation channels 28 arranged, through which a circulation of the bearing fluid from one end of the bearing gap 22 to the other end within the conical bearing becomes possible.

Der zweite Lagerkonus 16 weist konische Lagerflächen mit Lagerrillen 16a auf, die mit der Drehachse 18 einen spitzen Winkel ausbilden. Der zweite Lagerkonus 16 ist in einer zweiten Lagerbuchse 30 angeordnet, die ebenfalls konische Lagerflächen aufweist, die durch einen mit Lagerfluid gefüllten zweiten Lagerspalt 32 von den konischen Lagerflächen des zweiten Lagerkonus' 30 getrennt sind. Die offenen Enden des zweiten Lagerspalts 32 sind ebenfalls durch jeweils einen äußeren Dichtungsspalt 34 in Form einer konischen Kapillardichtung sowie einen inneren Dichtungsspalt 36 mit Pumpdichtung 36a und einer zusätzlichen konischen Kapillardichtung abgedichtet. Der äußere Dichtungsspalt 34 wird begrenzt durch eine äußere Umfangsfläche des zweiten Lagerkonus' 16 und eine innere Umfangsfläche der zweiten Lagerbuchse 30. Der äußere Dichtungsspalt 34 bildet mit dem zweiten Lagerspalt 32 einen stumpfen Winkel (>= 90°) und mit der Drehachse 16 einen spitzen Winkel. Im zweiten Lagerkonus 16 sind vorzugsweise Rezirkulationskanäle 38 angeordnet, durch welche eine Zirkulation des Lagerfluids im konischen Lager möglich wird.The second storage bonus 16 has conical bearing surfaces with bearing grooves 16a on that with the axis of rotation 18 form an acute angle. The second storage bonus 16 is in a second bushing 30 arranged, which also has conical bearing surfaces passing through a filled with bearing fluid second bearing gap 32 from the conical bearing surfaces of the second bearing cone ' 30 are separated. The open ends of the second storage gap 32 are also each by an outer sealing gap 34 in the form of a conical capillary seal and an inner sealing gap 36 with pump seal 36a and an additional conical capillary seal sealed. The outer sealing gap 34 is limited by an outer peripheral surface of the second storage cone ' 16 and an inner circumferential surface of the second bushing 30 , The outer sealing gap 34 forms with the second bearing gap 32 an obtuse angle (> = 90 °) and with the axis of rotation 16 an acute angle. In the second storage cone 16 are preferably recirculation channels 38 arranged, through which a circulation of the bearing fluid in the conical bearing is possible.

Die beiden Lagerbuchsen 20, 30 der entgegengesetzt wirkenden konischen Lager grenzen aneinander an und sind durch eine ringförmige Distanzscheibe 40 voneinander getrennt, die auch zur Kompensation der Temperaturausdehnung des Lagersystems dient. Der Zwischenraum 42 zwischen dem Außenumfang der Welle 12, den beiden Lagerbuchsen 20, 30 und der Distanzscheibe 40 ist belüftet, d. h. nicht mit Lagerfluid gefüllt, um einen Druckausgleich zur Umgebung herzustellen, sodass auch an den Enden der inneren Dichtungsspalte 26, 36 Umgebungsdruck herrscht. Zur Belüftung des Zwischenraums 42 kann die Welle 12 entsprechende Bohrungen aufweisen, die den Zwischenraum 42 mit der Außenatmosphäre verbinden.The two bushings 20 . 30 the oppositely acting conical bearing abut each other and are by an annular spacer 40 separated, which also serves to compensate for the temperature expansion of the storage system. The gap 42 between the outer circumference of the shaft 12 , the two bushings 20 . 30 and the spacer 40 is vented, ie not filled with bearing fluid, to provide pressure equalization to the environment, so that even at the ends of the inner sealing gaps 26 . 36 Ambient pressure prevails. For ventilation of the gap 42 can the wave 12 have corresponding holes that the space 42 connect to the outside atmosphere.

Die beiden Lagerbuchsen 20, 30 und die Distanzscheibe 40 sind in einer zentralen Öffnung einer Nabe 44 des Spindelmotors 1 gehalten, beispielsweise durch eine Pressverbindung, und/oder werden in die Nabe 44 eingeklebt. Hierbei kann der Kleber als Schmiermittel für die Pressverbindung dienen und eine bessere Abdichtung des Lagers gewährleisten. Beide Lagerbuchsen 20, 30 weisen am Außenumfang vorzugsweise einen Bund auf, der auf einer Stirnseite des Randes der Öffnung der Nabe 44 aufliegt. Für die Anwendung des Spindelmotors 1 als Antriebsmotor für einen Multikopter ist die Nabe 44 zur Befestigung einer Luftschraube ausgebildet.The two bushings 20 . 30 and the spacer 40 are in a central opening of a hub 44 of the spindle motor 1 held, for example by a press connection, and / or are in the hub 44 glued. Here, the adhesive can serve as a lubricant for the press connection and ensure better sealing of the bearing. Both bushings 20 . 30 have on the outer circumference preferably a collar, which on an end side of the edge of the opening of the hub 44 rests. For the application of the spindle motor 1 as a drive motor for a multicopter is the hub 44 designed for attachment of an air screw.

Die Lagerkonusse 14, 16 sind relativ zu den Lagerbuchsen 20, 30 axial derart angeordnet, dass die Lagerspalte 22, 32 bei Zimmertemperatur eine definierte Breite von einigen Mikrometern aufweisen. Die Tragfähigkeit der konischen Lager hängt unter anderem von der Breite der Lagerspalte 22, 32 und der Viskosität des darin enthaltenen Lagerfluids ab.The storage cones 14 . 16 are relative to the bushings 20 . 30 arranged axially such that the bearing gaps 22 . 32 have a defined width of a few micrometers at room temperature. The load-bearing capacity of the conical bearings depends, among other things, on the width of the bearing gaps 22 . 32 and the viscosity of the bearing fluid contained therein.

Der Spindelmotor 1 wird angetrieben durch ein elektromagnetisches Antriebssystem, das aus einer an dem Motorflansch 10 befestigten Statoranordnung 46 und einem gegenüberliegend der Statoranordnung an der Nabe 44 befestigten Rotormagneten 48 besteht, der zusätzlich radial von einem ferromagnetischen Rückschlussring 50 umgeben sein kann.The spindle motor 1 is powered by an electromagnetic drive system, which consists of one on the motor flange 10 attached stator assembly 46 and one opposite the stator assembly on the hub 44 attached rotor magnet 48 which additionally consists radially of a ferromagnetic return ring 50 can be surrounded.

Die beiden äußeren Dichtungsspalte 24, 34 bilden die äußere Begrenzung des mit Lagerfluid gefüllten Teils des Lagers. Damit keine Verunreinigungen in die Dichtungsspalte 24, 34 eindringen können und insbesondere lediglich eine möglichst geringe Menge verdunstendes Lagerfluid von der Oberfläche der Dichtungsspalte aus dem Lager entweicht, sind die beiden einzelnen konischen Lager jenseits der Dichtungsspalte 24, 34 jeweils durch eine Abdeckung 52, 54 abgedeckt.The two outer sealing gaps 24 . 34 form the outer boundary of the bearing fluid filled part of the bearing. So that no impurities in the sealing gaps 24 . 34 can penetrate and in particular escapes only the smallest possible amount evaporating bearing fluid from the surface of the sealing gaps from the camp, the two individual conical bearings beyond the sealing gaps 24 . 34 each by a cover 52 . 54 covered.

Die Abdeckungen 52, 54 sind beispielsweise in Form einer profilierten Kappe ausgebildet und weisen einen äußeren Rand auf, der auf einen Rand der beiden zugeordneten Lagerbuchsen 20, 30 aufgesteckt bzw. aufgepresst und evtl. dort zusätzlich festgeklebt ist. Jede der beiden Abdeckungen 52, 54 erstreckt sich radial nach innen in Richtung der Welle 12 und bildet zusammen mit der Oberfläche der Welle 12 einen engen Spalt. Diese Spalte zwischen den Abdeckungen 52, 54 und der Welle sind sehr schmal und relativ lang, sodass sie eine Barriere gegen eine übermäßige Evaporation von Lagerfluid aus dem Dichtungsbereich bilden.The covers 52 . 54 For example, are formed in the form of a profiled cap and have an outer edge on one edge of the two associated bearing bushes 20 . 30 plugged or pressed on and possibly additionally glued there. Each of the two covers 52 . 54 extends radially inward in the direction of the shaft 12 and forms together with the surface of the shaft 12 a narrow gap. This column between the covers 52 . 54 and the shaft are very narrow and relatively long, thus providing a barrier against excessive evaporation of bearing fluid from the seal area.

Der Spindelmotor 1 hat beispielsweise einen Nabendurchmesser von 25 mm bei einer Bauhöhe von ca. 18 mm. Der Wellendurchmesser beträgt ca. 3,5 mm.The spindle motor 1 For example, has a hub diameter of 25 mm with a height of about 18 mm. The shaft diameter is about 3.5 mm.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektromotor / SpindelmotorElectric motor / spindle motor
1010: Motorflanschmotor flange
1212: Wellewave
1414: erster Lagerkonusfirst storage bonus
14a14a: Lagerrillenraceways
1616: zweiter Lagerkonussecond storage bonus
16a16a: Lagerrillenraceways
1818: Drehachseaxis of rotation
2020: erste Lagerbuchsefirst bearing bush
2222: erster Lagerspaltfirst bearing gap
2424: Dichtungsspaltseal gap
2626: Dichtungsspaltseal gap
26a26a: PumprillenstrukturenPumping groove structures
2828: Rezirkulationskanalrecirculation
3030: zweite Lagerbuchsesecond bearing bush
3232: zweiter Lagerspaltsecond bearing gap
3434: Dichtungsspaltseal gap
3636: Dichtungsspaltseal gap
36a36a: PumprillenstrukturenPumping groove structures
3838: Rezirkulationskanalrecirculation
4040: Distanzscheibespacer
4242: Zwischenraumgap
4444: Nabehub
4646: Statoranordnungstator
4848: Rotormagnetrotor magnet
5050: RückschlussringReturn ring
5252: Abdeckungcover
5454: Abdeckungcover

Claims

Multicopter with a plurality of propellers driven by electric motors, characterized in that the electric motors (1) have a fluid-dynamic bearing system.

Multicopter after Claim 1 , characterized in that the electric motors (1) are designed as fluid-dynamically mounted spindle motors.

Multicopter after one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the electric motors (1) are designed as external rotor motors.

Multicopter after one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the electric motors (1) are designed as internal rotor motors.

Multicopter after one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the fluid dynamic bearing system comprises two fluid dynamic bearings (14, 20, 16, 30) with conical bearing surfaces.

Multicopter after one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the fluid dynamic bearing system comprises at least one fluid dynamic radial bearing and at least one fluid dynamic thrust bearing.

Multicopter after one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the electric motors (1) are brushless electric motors.

Multicopter after one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the electric motors (1) have a maximum diameter of 65 mm and a maximum height of 65 mm.

Multicopter after one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the electric motors (1) have a maximum diameter of 35 mm and a maximum height of 25 mm.

Use of a brushless electric motor (1) with a fluid-dynamic bearing system for driving a multicopper.