TWM648561U - 無人機之外轉子型氣冷式馬達 - Google Patents

Abstract

一種無人機之外轉子型氣冷式馬達包含一馬達基座、一定子組件及一轉子組件。馬達基座開設有多個軸向通風孔。定子組件係套設於馬達基座。轉子組件係可轉動地連結於馬達基座，並包含一轉子框架及多個磁石。轉子框架包含一頂部離心式葉輪及一底部離心式葉輪。頂部離心式葉輪係向外輻射開設多個頂部風道。底部離心式葉輪係向外輻射開設多個底部風道，且底部風道係經由軸向通風孔連通於頂部風道。多個磁石係環狀相間地嵌設於轉子框架，並且圍繞定子組件。其中，當轉子組件旋轉時，係形成自頂部風道、流經軸向通風孔而自底部風道流出之多個散熱氣流。

Description

無人機之外轉子型氣冷式馬達

本創作係關於一種馬達，尤其是指一種無人機之外轉子型氣冷式馬達。

一般來說，為了提高無人機的滯空能力，現有的無人機大都採用高功率輸出的馬達，且由於無人機非常講究平衡，因此馬達的主要以外轉子式的馬達為主，相較於轉動慣量較為集中的內轉子式馬達而言，外轉子式的馬達較能提供範圍較大的轉動慣量，進而使無人機的機體更加平衡而提高穩定性。

承上所述，由於無人機之馬達採用高功率輸出的馬達，因此在定子處會有大量的熱量產生，但由於外轉子式的馬達，其定子會相對地設置在內側，也因此導致定子的散熱不易。為了讓外轉子式的馬達可以對內部的定子進行散熱，通常會在外轉子處設有入風口，藉以引導氣流進入內部對定子進行散熱。然而，出於防水的考量，入風口通常會被設置在側邊，不過這樣的做法卻會因為離心扇的效應而使氣流不易進入內部，不僅效果不佳，還十分不便。

有鑒於在先前技術中，現有的無人機馬達大都以外轉子式的為主，而為了對設置在內部的定子進行散熱，會在外轉子處設有入風口，但卻容易因為離心扇的效應而導致氣流不易進入內部，使得內定子無法有效的散熱，非常不便；緣此，本創作的主要目的在於提供一種無人機之外轉子型氣冷式馬達，藉由結構上的改良來使氣流容易進入馬達內部對定子進行散熱。

本創作為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種無人機之外轉子型氣冷式馬達，包含一馬達基座、一定子組件以及一轉子組件。

馬達基座係具有一頂側與一底側，並開設貫穿該頂側與該底側之複數個軸向通風孔。

定子組件係套設固定於該馬達基座。轉子組件係可轉動地連結於該馬達基座，並且包含一轉子框架以及複數個磁石。

轉子框架包含一頂部離心式葉輪以及一底部離心式葉輪。頂部離心式葉輪係鄰近於該頂側，並向外輻射開設複數個頂部風道。底部離心式葉輪係鄰近於該底側，並向外輻射開設複數個底部風道，且該些底部風道係經由該些軸向通風孔連通於該些頂部風道。

複數個磁石係環狀相間地嵌設於該轉子框架，並且圍繞該定子組件。

其中，當該轉子組件相對於該馬達基座旋轉時，係在該些頂部風道與該些底部風道處係分別形成一第一氣壓帶與一第二氣壓帶，且該第一氣壓帶之一第一減壓力係小於該第二氣壓帶之一第二減壓力，藉以使該第一氣壓帶之壓力大於該第二氣壓帶之壓力，藉以形成自該些頂部風道、流經該些軸向通風孔而自該些底部風道流出之複數個散熱氣流。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該馬達基座更包含一基座本體以及一外環結構。外環結構係環繞地連結於該基座本體，並開設有該些軸向通風孔，且該定子組件係套設固定於該外環結構。

較佳者，該基座本體更包含一筒體部、複數個連結片以及一底座部。複數個連結片係自該筒體部輻射狀延伸出。底座部係連結於該些連結片與該外環結構。

此外，無人機之外轉子型氣冷式馬達更包含一第一軸承以及一第二軸承。第一軸承係套設固定於該筒體部，並位於該頂側，且該頂部離心式葉輪係套設於該第一軸承，藉以使該頂部離心式葉輪可轉動地連結於該筒體部。第二軸承係套設固定於該底座部，並位於該底側，且該底部離心式葉輪係套設於該第二軸承，藉以使該底部離心式葉輪可轉動地連結於該底座部。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該轉子框架更包含一環形外殼，該環形外殼係連結於該頂部離心式葉輪與該底部離心式葉輪，並環繞包覆該些磁石。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該頂部離心式葉輪更包含一頂部葉輪本體以及一導風環蓋。頂部葉輪本體係可轉動地連結於該馬達基座，並開設有複數個連通孔，該些連通孔係分別連通於該些軸向通風孔。導風環蓋係固定於該頂部葉輪本體，並蓋設於該些連通孔，且該導風蓋體開設有該些頂部風道，該些頂部風道係連通於該些連通孔。

如上所述，本創作主要是利用頂部風道在轉子組件相對於馬達基座旋轉時形成第一氣壓帶，並利用底部風道在轉子組件相對於馬達基座旋轉時形成第二氣壓帶，以藉由第一氣壓帶之壓力大於第二氣壓帶之壓力來形成自頂部風道流經軸向通風孔而自底部風道流出之散熱氣流，藉以有效的讓散熱氣流可以對定子組件進行散熱。

本創作所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

請參閱第一圖至第五圖，第一圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達之立體示意圖；第二圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達之立體分解示意圖；第三圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達另一視角之立體分解示意圖；第四圖係為第一圖之A-A剖面示意圖；第五圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達之剖面分解示意圖。

如第一圖至第五圖所示，一種無人機之外轉子型氣冷式馬達100包含一馬達基座1、一第一軸承2、一第二軸承3、一定子組件4以及一轉子組件5。

馬達基座1係具有一頂側1a與一底側1b，且馬達基座1更包含一基座本體11以及一外環結構12。其中，馬達基座1之頂側1a與底側1b是指相對設置的馬達基座1之上方區域與下方區域。

基座本體11包含一筒體部111、複數個連結片112以及一底座部113。筒體部111是自頂側1a沿一軸向D1延伸至底側1b，且筒體部111具有一中心軸X。複數個連結片112係一體成型地自筒體部111輻射狀延伸出。底座部113係連結於連結片112與外環結構12。

外環結構12係環繞地連結於底座部113，並開設有複數個軸向通風孔121，且該些軸向通風孔121是沿軸向D1延伸並貫穿頂側1a與底側1b。

第一軸承2係套設固定於筒體部111之上緣，藉以位於頂側1a。第二軸承3係套設固定於底座部113，藉以位於底側1b。

定子組件4係套設固定於外環結構12。其中，定子組件4實務上例如是由複數個定子齒互相拼接成環狀結構，且每個定子齒更分別纏繞有線圈，藉以在線圈通電時產生磁場。

轉子組件5包含一轉子框架51以及複數個磁石52。轉子框架51包含一頂部離心式葉輪511、一底部離心式葉輪512以及一環形外殼513。

頂部離心式葉輪511包含一頂部葉輪本體5111以及一導風環蓋5112。頂部葉輪本體5111包含一套環部51111與一圓盤部51112。套環部51111是套設固定於第一軸承2，並鄰近於頂側1a，藉以使頂部葉輪本體5111可轉動地連結於筒體部111。圓盤部51112是自套環部51111一體成型地向外延伸所形成，並開設有複數個連通孔511121，且該些連通孔511121是以軸線X為中心環繞地分布設置，並分別連通於軸向通風孔121；其中，圓盤部51112還設有複數個磁石固定條511122，該些磁石固定條511122是分別自圓盤部51112之外緣一體成型地沿軸向D1延伸出，並以軸線X為中心，彼此相間地環繞設置。

導風環蓋5112是卡設固定於頂部葉輪本體5111，並蓋設於該些連通孔511121，且導風環蓋5112是向外輻射開設複數個頂部風道51121，而該些頂部風道51121更連通於連通孔511121。

底部離心式葉輪512具有一凸環結構5121，並向外輻射開設複數個底部風道5122。凸環結構5121是套設固定於第二軸承3，並鄰近設置於底側1b，藉以使底部離心式葉輪512可轉動地連結於底座部113。底部風道5122是經由軸向通風孔121與連通孔511121連通於該些頂部風道51121。

環形外殼513是連結於頂部離心式葉輪511與底部離心式葉輪512；其中，環形外殼513是透過卡接的方式連結於頂部離心式葉輪511與底部離心式葉輪512，藉以使整個轉子框架51結為一體。

複數個磁石52是環狀相間地嵌設於多個磁石固定條511122之間，藉以圍繞定子組件4，並受到環形外殼513所環繞包覆。

請繼續參閱第六圖，第六圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達透過轉子組件之轉動而來動氣流由頂部風道流向軸向通風孔後，再由底部風道排出之剖面示意圖。

如第一圖至第六圖所示，由於本創作之轉子框架51是透過第一軸承2與第二軸承3之設置而可轉動地連結於馬達基座1，且頂部離心式葉輪511還設有頂部風道51121，而底部離心式葉輪512設有底部風道5122，因此當整個轉子組件5相對於馬達基座1轉動時，設置於在頂部風道51121與底部風道5122處係分別形成一第一氣壓帶與一第二氣壓帶，且第一氣壓帶之一第一減壓力係小於第二氣壓帶之一第二減壓力，藉以使第一氣壓帶之壓力大於第二氣壓帶之壓力，進而形成自頂部風道51121流經軸向通風孔121而自底部風道5122流出之複數個散熱氣流；其中，由於定子組件4是套設固定於外環結構12上，因此定子組件4運作時所產生的熱能會直接傳遞至外環結構12，藉此，當散熱氣流從頂部風道51121進入無人機之外轉子型氣冷式馬達100後，會通過軸向通風孔121來吸收定子組件4所傳遞的熱能，進而加速定子組件4的散熱效率。

需特別說明的是，在本實施例中，頂部風道51121處所形成之第一氣壓帶的第一減壓力會小於底部風道5122處所形成之第二氣壓帶的第二減壓力，主要是因為底部風道5122所產生的離心氣流總量較頂部風道51121的大，且軸向通風孔121又連通於底部風道5122與頂部風道51121，因此即使頂部風道51121也能產生離心氣流，但因為頂部風道51121所產生的離心氣流總量較小，導致軸向通風孔121的氣體會傾向由底部風道5122排出，進而使頂部風道51121處所形成之第一氣壓帶對外呈現負壓的狀態，使外部氣體經由頂部風道51121進入無人機之外轉子型氣冷式馬達100內，並通過軸向通風孔121後由底部風道5122排出。

承上所述，底部風道5122與頂部風道51121所產生的離心氣流量主要取決於底部風道5122與頂部風道51121之整體的截面積，在本實施例中，底部風道5122例如可以透過數量與單個截面積的差異來達到整體的截面積大於頂部風道51121之整體的截面積。此外，在本實施例中，每個底部風道5122的半徑都大於每個頂部風道51121的半徑，因此使得每個底部風道5122的截面積都大於每個頂部風道51121的截面積，此時即使兩者的數量一致，也能使底部風道5122整體的截面積大於頂部風道51121整體的截面積，進而達到底部風道5122所產生的離心氣流量大於與頂部風道51121所產生的離心氣流量。

請繼續參閱第七圖與第八圖，第七圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達用於組裝扇葉之立體示意圖；第八圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達用於組裝扇葉之立體分解示意圖。

如第一圖至第八圖所示，本實施例之無人機之外轉子型氣冷式馬達100在實際運用上，還可將一扇葉200透過一固定件300安裝於套環部51111，進而固定於頂部葉輪本體5111，藉以使扇葉200受到轉子組件5之帶動而轉動。

綜上所述，相較於現有的無人機馬達雖然會在外轉子處設有入風口，但卻容易因為離心扇的效應而導致氣流不易進入內部；緣此，本創作之無人機之外轉子型氣冷式馬達，藉由在頂部風道處形成的第一氣壓帶的壓力大於底部風道處所形成之第二氣壓帶的壓力，使得散熱氣流可以由頂部風道進入軸向通風孔，再由底部風道排出，而散熱氣流在通過軸向通風孔時便能將定子組件傳遞至外環結構的熱能帶走，藉以有效的對定子組件進行散熱，且由於頂部風道與底部風道都是輻射向外延伸的結構，因此也能達到防水進入的效果。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範圍的範疇內。

100:無人機之外轉子型氣冷式馬達 1:馬達基座 1a:頂側 1b:底側 11:基座本體 111:筒體部 112:連結片 113:底座部 12:外環結構 121:軸向通風孔 2:第一軸承 3:第二軸承 4:定子組件 5:轉子組件 51:轉子框架 511:頂部離心式葉輪 5111:頂部葉輪本體 51111:套環部 51112:圓盤部 511121:連通孔 511122:磁石固定條 5112:導風環蓋 51121:頂部風道 512:底部離心式葉輪 5121:凸環結構 5122:底部風道 513:環形外殼 52:磁石 200:風扇 300:固定件 D1:軸向 X:中心軸

第一圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達之立體示意圖； 第二圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達之立體分解示意圖； 第三圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達另一視角之立體分解示意圖； 第四圖係為第一圖之A-A剖面示意圖； 第五圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達之剖面分解示意圖； 第六圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達透過轉子組件之轉動而來動氣流由頂部風道流向軸向通風孔後，再由底部風道排出之剖面示意圖； 第七圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達用於組裝扇葉之立體示意圖；以及 第八圖係顯示本創作較佳實施例所提供之無人機之外轉子型氣冷式馬達用於組裝扇葉之立體分解示意圖。

100:無人機之外轉子型氣冷式馬達

1:馬達基座

111:筒體部

113:底座部

12:外環結構

121:軸向通風孔

2:第一軸承

3:第二軸承

4:定子組件

5:轉子組件

51:轉子框架

511:頂部離心式葉輪

5111:頂部葉輪本體

51111:套環部

51112:圓盤部

5112:導風環蓋

51121:頂部風道

512:底部離心式葉輪

5121:凸環結構

5122:底部風道

513:環形外殼

52:磁石

X:中心軸

Claims (6)

1. 一種無人機之外轉子型氣冷式馬達，包含： 一馬達基座，係具有一頂側與一底側，並開設貫穿該頂側與該底側之複數個軸向通風孔； 一定子組件，係套設固定於該馬達基座；以及 一轉子組件，係可轉動地連結於該馬達基座，並且包含； 一轉子框架，包含； 一頂部離心式葉輪，係鄰近於該頂側，並向外輻射開設複數個頂部風道；以及 一底部離心式葉輪，係鄰近於該底側，並向外輻射開設複數個底部風道，且該些底部風道係經由該些軸向通風孔連通於該些頂部風道；以及 複數個磁石，係環狀相間地嵌設於該轉子框架，並且圍繞該定子組件； 其中，當該轉子組件相對於該馬達基座旋轉時，係在該些頂部風道與該些底部風道處係分別形成一第一氣壓帶與一第二氣壓帶，且該第一氣壓帶之一第一減壓力係小於該第二氣壓帶之一第二減壓力，藉以使該第一氣壓帶之壓力大於該第二氣壓帶之壓力，藉以形成自該些頂部風道、流經該些軸向通風孔而自該些底部風道流出之複數個散熱氣流。
2. 如請求項1所述之無人機之外轉子型氣冷式馬達，其中，該馬達基座更包含： 一基座本體；以及 一外環結構，係環繞地連結於該基座本體，並開設有該些軸向通風孔，且該定子組件係套設固定於該外環結構。
3. 如請求項2所述之無人機之外轉子型氣冷式馬達，其中，該基座本體更包含： 一筒體部； 複數個連結片，係自該筒體部輻射狀延伸出；以及 一底座部，係連結於該些連結片與該外環結構。
4. 如請求項3所述之無人機之外轉子型氣冷式馬達，更包含： 一第一軸承，係套設固定於該筒體部，並位於該頂側，且該頂部離心式葉輪係套設於該第一軸承，藉以使該頂部離心式葉輪可轉動地連結於該筒體部；以及 一第二軸承，係套設固定於該底座部，並位於該底側，且該底部離心式葉輪係套設於該第二軸承，藉以使該底部離心式葉輪可轉動地連結於該底座部。
5. 如請求項1所述之無人機之外轉子型氣冷式馬達，其中，該轉子框架更包含一環形外殼，該環形外殼係連結於該頂部離心式葉輪與該底部離心式葉輪，並環繞包覆該些磁石。
6. 如請求項1所述之無人機之外轉子型氣冷式馬達，其中，該頂部離心式葉輪更包含： 一頂部葉輪本體，係可轉動地連結於該馬達基座，並開設有複數個連通孔，該些連通孔係分別連通於該些軸向通風孔；以及 一導風環蓋，係固定於該頂部葉輪本體，並蓋設於該些連通孔，且該導風環蓋開設有該些頂部風道，該些頂部風道係連通於該些連通孔。

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