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CN109643928A - 用于无人机的电机及包括该电机的无人机 - Google Patents

用于无人机的电机及包括该电机的无人机 Download PDF

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CN109643928A
CN109643928A CN201780051668.0A CN201780051668A CN109643928A CN 109643928 A CN109643928 A CN 109643928A CN 201780051668 A CN201780051668 A CN 201780051668A CN 109643928 A CN109643928 A CN 109643928A
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Abstract

提供了一种用于无人机的电机，包括：旋转轴；定子，所述定子包括孔，旋转轴设置在该孔中；设置在定子外侧的转子；耦接到定子的壳体，其中，定子包括定子芯和围绕定子芯缠绕的线圈，其中，定子芯包括耦接到壳体的环形轭、从轭沿径向延伸的齿、以及设置在齿的一端上的座部，其中，齿包括从其侧表面突出的突出部。这样，本发明提供了防止水或异物流入电机中的同时确保用于散热的空气流动路径以提高散热效果的有利效果。

Description

用于无人机的电机及包括该电机的无人机
技术领域
实施例涉及用于无人机的电机及包括该电机的无人机。
背景技术
无人机是包括其上安装有多个螺旋桨的无人机本体并且飞行的无人驾驶飞行器。无人机本体包括驱动螺旋桨的电机。电机的转子由于定子和转子之间的电气相互作用而旋转使得电机驱动螺旋桨。
为了增大电机的功率，转子可以设置在定子的外侧。在具有这种结构的电机中，其中产生的热量非常高。因此，需要实现一种连通电机内部和电机外部的散热结构。然而，由于电机被散热结构露出，因此存在根据飞行环境水或异物可能进入到电机的风险。
另外，缠绕有线圈的定子产生高热量。因此，当散热结构与定子间隔开时，存在散热效果不大的问题。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种用于无人机的电机及包括该电机的无人机，所述用于无人机的电机能够在防止水或异物进入电机的同时增大散热效果。
实施例的各方面不限于上述方面，并且本领域技术人员从以下描述中可以清楚地理解其他未说明的方面。
技术方案
本发明的一个方面提供一种用于无人机的电机，所述电机包括：旋转轴；定子，所述定子包括孔，所述旋转轴设置在所述孔中；转子，所述转子设置在所述定子的外侧；以及壳体，所述壳体与所述定子结合。这里，所述定子包括定子芯和缠绕在所述定子芯上的线圈。所述定子芯包括：环形轭，所述环形轭与所述壳体结合；齿，所述齿从所述轭沿径向方向延伸；以及座部(shoe)，所述座部设置在所述齿中的每一个的一端上。另外，所述齿包括从侧表面突出的突出部。
所述突出部可以设置在所述轭和所述座部之间。
所述线圈可以沿所述定子的径向方向设置在所述突出部的外侧。
所述齿可以包括彼此相邻的第一齿和第二齿。这里，所述第一齿可以包括第一侧表面。所述第二齿可以包括设置成面向所述第一侧表面的第二侧表面。另外，所述突出部可以包括从所述第一侧表面突出的第一突出部和从所述第二侧表面突出的第二突出部。
所述第一突出部和所述第二突出部可以沿着所述定子的高度方向从所述定子的顶端到所述定子的底端布置。
所述定子可以包括设置在所述突出部的内部的流动路径。这里，所述流动路径可以被所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述第一齿和所述第二齿之间的所述轭的外周面、所述第一突出部的内表面以及所述第二突出部的内表面包围。
所述第一突出部和所述第二突出部可以在彼此间隔开的同时布置。
所述第一突出部和所述第二突出部可以基于通过所述第一齿、所述齿之间的中点以及所述定子的中心的基准线对称地布置。
所述转子可以包括：盖部，所述盖部与所述旋转轴结合并覆盖所述定子的顶部；主体部，所述主体部覆盖所述定子的侧部；以及磁体，所述磁体与所述主体部的内周面结合。这里，所述壳体可以包括：柱部，所述柱部与所述轭结合；以及底部(bottom portion)，所述底部从所述柱部延伸并覆盖所述定子的底面(bottom)。
所述盖部可以包括从底表面突出的台阶部，所述台阶部可以沿所述定子的所述径向方向设置在所述突出部与所述柱部之间。
所述柱部的顶端可以设置成在所述定子的高度方向上高于所述轭的顶端。
所述台阶部的底端可以在所述定子的所述高度方向上设置在所述柱部的顶端和所述轭的顶端之间。
所述盖部可以包括顶表面，所述顶表面包括多个第一通孔。
所述盖部可以包括从所述顶表面突出的多个叶片。
所述壳体的底部可以包括多个第二通孔。
本发明的另一方面提供一种无人机，所述无人机包括：无人机本体；电机，所述电机与所述无人机本体结合；以及螺旋桨，所述螺旋桨与所述电机结合。这里，所述电机包括：旋转轴；定子，所述定子包括孔，所述旋转轴设置在所述孔中；转子，所述转子设置在所述定子的外侧；以及壳体，所述壳体与所述定子结合。所述定子包括定子芯和缠绕在所述定子芯上的线圈。所述定子芯包括：环形轭，所述环形轭与所述壳体结合；齿，所述齿从所述轭沿径向方向延伸；以及座部，所述座部设置在所述齿中的每一个的一端上。另外，所述齿包括从侧表面突出的突出部。
在所述无人机中，所述突出部可以设置在所述轭和所述座部之间。
在所述无人机中，所述线圈可以沿所述定子的径向方向设置在所述突出部的外侧。
在所述无人机中，所述转子可以包括：盖部，所述盖部与所述旋转轴结合并覆盖所述定子的顶部；主体部，所述主体部覆盖所述定子的侧部；以及磁体，所述磁体与所述主体部的内周面结合。这里，所述壳体可以包括：柱部，所述柱部与所述轭结合；以及底部，所述底部从所述柱部延伸并覆盖所述定子的底面。
在所述无人机中，所述盖部可以包括从底表面突出的台阶部，所述台阶部可在所述定子的所述径向方向上设置在所述突出部和所述柱部之间。
在所述无人机中，所述台阶部的底端可以在所述定子的高度方向上设置在所述柱部的顶端和所述轭的顶端之间。
有益效果
根据实施例，使用覆盖定子顶部的部件，提供了通过防止水或异物流入到电机同时确保用于散热的空气的流动路径而增大散热效果的有利效果。
根据实施例，通过将空气通过的流动路径形成为与产生大量热量的齿相邻，提供进一步增大散热效果的有利效果。
根据实施例，仅使用突出部布置在定子的齿上的简单结构，而不安装附加部件，通过形成空气从电机的底部到电机的顶部所通过的流动路径，提供了简化制造工艺和降低制造成本的有利效果。
根据实施例，通过设置从覆盖定子的盖部突出以包围柱部的台阶部，提供了防止流入电机中的水流入轴承中的有利效果。
根据实施例，由于不需要另外安装用于防止水流入轴承中的附加部件，因此提供了简化制造工艺和降低制造成本的有利效果。
根据实施例，由于可以通过形成在轭和齿的突出部之间的流动路径，不仅排出空气而且排出流入电机中的水，因此提供了防止流入电机中的水流入轴承中的有利效果。
附图说明
图1是根据实施例的无人机的图；
图2是示出电机和螺旋桨的图；
图3是电机的分解图；
图4是示出定子的图；
图5是示出图4中所示的定子芯的图；
图6是示出形成流动路径的突出部的图；
图7是示出盖部的图；
图8是示出壳体的图；
图9是用于无人机的电机的剖视图；
图10是示出通过流动路径的空气的流动的图；
图11是示出盖部的台阶部的图9中A的放大图；以及
图12是不具有突出部的电机的性能与根据实施例的包括突出部的电机的性能进行比较的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。从关于附图的下面的详细说明和示例性实施例，将更清楚地理解本发明的目的、具体的优点和新颖的特征。此外，将省略对可能不必要地模糊本发明的实质的公知相关技术的详细描述。
图1是示出根据实施例的无人机的图，图2是示出电机和螺旋桨的图。
参照图1和图2，根据实施例的无人机可以包括电机10、无人机本体20、螺旋桨30以及控制器40。这里，无人机本体20可以包括主体21、着陆单元(landing means)22以及螺旋桨支撑部23。
无人机本体20形成无人机的外部。无人机本体20包括多个这种螺旋桨支撑部23。多个螺旋桨支撑部23径向地形成在主体21上。电机10可以安装在螺旋桨支撑部23中的每一个上。螺旋桨30安装在这样的电机10中的每一个上。此外，可以包括控制电机10的驱动的无线型控制器40。
图3是电机的分解图。
参照图3，电机10可以包括旋转轴100、定子200、转子300以及壳体400。
旋转轴100设置成穿过定子200的中心。旋转轴100可以与定子芯201的孔200a可旋转地结合。旋转轴100连接到螺旋桨30和盖部310，并将电机10的驱动力传递给螺旋桨30。
定子200引起与转子300的电气相互作用并促使转子300旋转。
转子300设置在定子200的外部。转子300可以包括盖部310、主体部320以及磁体330。
盖部310覆盖定子200的顶部。主体部320覆盖定子200的侧部。盖部310和主体部320可以形成为整体地包围定子200。这些部件是用于防止水或异物流入电机10中的部件。旋转轴100穿过的孔301可以形成在盖部310的中心处。
主体部320包围定子100的侧部。主体部320形成为具有中空管状形状。主体部320设置成使得其内周面面向定子芯201的齿。磁体330可以附接到主体部320的内周面。主体部320对应于形成磁体330的磁路的轭。
主体部320的顶端可以与盖部310的顶表面部312结合。主体部320和盖部310可以通过将单独的材料双注塑成型(doubly injection-molding)而制造为一体形式，或者可以制造为单个产品。主体部320的底端可以与壳体400结合。
磁体330与主体部320的内周面结合。磁体330引起与缠绕在定子芯220上的线圈的电气相互作用。
同时，定子200位于由盖部310、主体部320和壳体400形成的内部空间中。
图4是示出定子的图。
参照图4，定子200可以包括定子芯201和线圈202。
定子芯201可以通过堆叠具有薄钢板形状的多个板而形成。另外，定子芯201可以配置为由柱体形成的单个产品。而且，定子芯201可以通过将多个分割芯(divided cores)相互组合或连接而形成。每个分割芯也可以通过堆叠具有薄板形状的多个板而形成，或者形成为由柱体形成的单个产品。
定子芯201可以包括轭210、齿220以及座部230。轭210具有环形形状。孔200a设置在轭210的中心。壳体400的柱部410插入孔200a中。齿220从轭210的外周面在径向方向上突出。布置多个这样的齿220。该多个齿220沿轭210的圆周设置。线圈202缠绕在齿220上。座部230设置在齿220的端部。座部230具有从齿220的两个侧表面沿周向方向延伸的形状。在座部230内形成线圈202的缠绕空间。
图5是示出图4中所示的定子芯的图，图6是示出形成流动路径的突出部的图。
参照图5和6，定子芯201包括突出部221。详细地，这样的突出部221布置在齿220的两侧。突出部221形成流动路径E。流动路径E可以穿过定子芯201的底部至定子芯201的顶部设置。从电机的外部流入的空气通过流动路径E。通过流动路径E的空气吸收由线圈202或定子芯201产生的热量并将其排出到外部。由于流动路径E位于产生大量的热量的定子芯201的中心，因此散热效果非常高。
将如下详细描述突出部221。
在多个齿220中，相邻的齿被称为第一齿220-1和第二齿220-2。第一齿220-1包括第一侧表面222-1。第二齿220-2包括第二侧表面222-2。这里，第一齿220-1和第二齿220-2基于基准线CL对称地布置。这里，基准线CL表示穿过第一齿220-1和第二齿220-2之间的中点以及定子芯201沿周向方向的中心C的虚拟直线。
第一侧表面222-1和第二侧表面222-2设置成彼此面对。突出部221从第一侧表面222-1和第二侧表面222-2中的每一个突出。从第一侧表面222-1突出的突出部被称为第一突出部221-1。从第二侧表面222-2突出的突出部被称为第二突出部221-2。第一突出部221-1和第二突出部221-2可以布置成彼此间隔开。第一突出部221-1和第二突出部221-2可以布置成基于基准线CL彼此对称。
突出部221可以基于径向方向设置在座部230和轭210之间。另外，线圈202可以设置在突出部221的外部。这里，突出部221可以设置成比座部230更靠近轭210。这是为了确保当考虑将线圈202设置在突出部221的外部时的缠绕空间。第一突出部221-1和第二突出部221-2可以布置成沿定子200的高度方向从定子200的顶端到定子200的底端。尽管第一突出部221-1和第二突出部221-2在图中示出为具有四边形横截面，但是本发明不限于此，它们可以修改为包括多边形或弯曲形状的各种形状。
流动路径E是被第一突出部221-1的内表面221-1a、第二突出部221-2的内表面221-2a、第一侧表面222-1、第二侧表面222-2、以及轭210的外周面包围的空间。流动路径E的内侧位于与轭210相邻的位置，流动路径E的外侧位于与线圈202相邻的位置。因此，根据实施例的电机具有能够冷却产生最大量的热量的定子芯201的中心处的热量的结构。从定子200上方流入的空气或从定子200下方流入的空气带走在定子201的中心处产生的热量并将热量释放到电机的外部。
图7是示出盖部的图。
盖部310可以包括螺旋桨结合部311、顶表面部312、连接部313以及叶片314。顶表面部312连接到主体部320(参照图3)。另外，连接部313将顶表面部312连接到螺旋桨结合部311。可以设置多个这样的连接部313，并且可以在连接部313之间设置第一通孔313a。叶片314可以设置在第一通孔313a的上方。螺旋桨结合部311的顶表面311c可以形成为高于顶表面部312。
图8是示出壳体的图，图9是用于无人机的电机的剖视图。
参照图8至图9，壳体400可以包括柱部410和底部420。
柱部410在其内部形成中心孔。另外，定子芯201可以与柱部410的外侧结合。收容部(pocket portion)411可以设置在柱部410的内部。收容部411可以设置在柱部410的顶部和底部中的每一个处。收容部411可以包括第一收容部411和第二收容部412。肋413可以从柱部410的内周面突出。第一收容部411可以设置在肋413的上方，第二收容部412可以基于突出的肋413设置在肋413的下方。轴承500可以安装在第一收容部411和第二收容部412中的每一个上。旋转轴100可以插入轴承500中。这里，保持部600可以插入在轴承500和旋转轴100之间。位于上方的保持部600可以连接到连接部311。
底部420从柱部410的底端沿径向方向延伸并覆盖定子200的底面。底部420可以包括底部(bottom part)421、侧壁部422和连接部423。底部421、侧壁部422和连接部423可以描述成根据其形状和功能特征分类，但是彼此垂直连接作为一个单元。
底部421从柱部410的底端延伸。侧壁部422与底部421间隔开而设置。连接部423将底部421连接到侧壁部422。这里，连接部423可以形成为倾斜的。另外，连接部423可以包括第二通孔423a。可以设置多个这样的第二通孔423a。壳体400的第二通孔423a中的每一个可以沿着周向方向与盖部310的第一通孔313a对齐。当用于无人机的电机10旋转时，外部空气可以经由第二通孔423a被吸入到用于无人机的电机10中。另一方面，根据叶片314的方向和用于无人机的电机10的旋转方向，用于无人机的电机10的内部空气可以经由第二通孔423a向外排出。
图10是示出通过流动路径的空气的流动的图。
参照图10，当电机旋转时，外部空气M经由第一通孔313a流入电机中。流经第一通孔313a的空气通过流动路径E。在空气M通过流动路径E的过程中，空气M吸收由线圈202产生的热量(如图10所示的C1)或者在柱部410内产生的热量(如图10所示的C2)，以冷却定子芯201的中心。通过流动路径E的空气M从电机经由第二通孔423a向外排出。
虽然在图10中示出了当电机旋转时外部空气M经由第一通孔313a流入电机中，本发明不限于此，本发明可以修改成当电机旋转时外部空气M经由第二通孔423a流入电机中，冷却定子芯201的中心，然后经由第一通孔313a排出。
图11是示出盖部的台阶部的图9中的A的放大图。
参照图9和图11，盖部310可以包括台阶部315。台阶部315从盖部310的底表面突出。另外，台阶部315可以设置成包围壳体400的柱部410。另外，台阶部315可以基于定子200的径向方向设置在突出部221和柱部410之间。台阶部315可以在与柱部410间隔开的同时设置在柱部410的外部。同时，柱部410的顶端可以设置为高于轭210的顶端。其结果，基于定子200的高度方向(图11中的z轴方向)，如图11中所示的L可以出现台阶空间。台阶部315可以设置成使得其底端312a位于台阶空间L中。换句话说，台阶部315的底端312a可以设置在柱部410的顶端和轭210的顶端之间。
台阶部315防止流入电机中的水流入轴承500中。通过台阶部315而防止流入轴承500中的水可以从电机经由流动路径E向外排出。
图12是不具有突出部的电机的性能与根据实施例的包括突出部的电机的性能进行比较的图。
参照图12，如图12(a)所示，在不具有突出部的电机的情况下，通常在电机的上方形成流动，并且根据空气流动在电机内部的散热效果不大。作为实验的结果，通过电机顶部到电机底部的空气流量为0.0001kg/s，是非常小的。
另一方面，如图12(b)所示，在具有突出部221的电机的情况下(参照图5)，从电机顶部到电机底部实现流动，使得根据空气流动在电机内部的散热效果很大。作为实验的结果，可以看出，通过电机顶部到电机底部的空气流量为0.0016kg/s，是图12(a)的情况的十倍以上。
如上所述，已经参照附图详细描述了根据本发明的一个示例性实施例的用于无人机的电机和包括该电机的无人机。
以上描述仅用于示例性地描述本发明的技术概念，并且本发明所属领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的基本特征的情况下对其进行各种修改、变更和替换。因此，这里公开的实施例和附图并不旨在限制，而仅旨在说明本发明的技术概念，并且本发明的范围不应受上述实施例和附图的限制。本发明的范围应由以下权利要求来解释，并且在其等同范围内的所有技术概念应被解释为包含在本发明的范围内。
<附图标记的说明>
10：电机，20：无人机本体，30：螺旋桨，40：控制器，100：旋转轴，200：定子，200a：孔，201：定子芯，210：轭，220：齿，221：突出部，230：座部，202：线圈，300：转子，310：盖部，311：螺旋桨结合部，312：顶表面部，313：连接部，313a：第一通孔，314：叶片，315：台阶部，320：主体部，330：磁体，400：壳体，410：柱部，420：底部，423a：第二通孔。

Claims (10)

1.一种用于无人机的电机，所述电机包括：
旋转轴；
定子，所述定子包括孔，所述旋转轴设置在所述孔中；
转子，所述转子设置在所述定子外侧；以及
壳体，所述壳体与所述定子结合，
其中，所述定子包括定子芯和缠绕在所述定子芯上的线圈，
其中，所述定子芯包括：环形轭，所述环形轭与所述壳体结合；齿，所述齿从所述轭沿径向方向延伸；以及座部，所述座部设置在所述齿中的每一个的一端上，并且
其中，所述齿包括从侧表面突出的突出部。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述突出部设置在所述轭和所述座部之间。
3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述齿包括彼此相邻的第一齿和第二齿，
其中，所述第一齿包括第一侧表面，
其中，所述第二齿包括设置成面向所述第一侧表面的第二侧表面，并且
其中，所述突出部包括从所述第一侧表面突出的第一突出部和从所述第二侧表面突出的第二突出部。
4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述定子包括设置在所述突出部的内部的流动路径，
其中，所述流动路径被所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述第一齿和所述第二齿之间的所述轭的外周面、所述第一突出部的内表面以及所述第二突出部的内表面包围。
5.根据权利要求3所述的电机，其中，所述第一突出部和所述第二突出部基于通过所述第一齿、所述齿之间的中点以及所述定子的中心的基准线对称地布置。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述转子包括：
盖部，所述盖部与所述旋转轴结合并覆盖所述定子的顶部；
主体部，所述主体部覆盖所述定子的侧部；以及
磁体，所述磁体与所述主体部的内周面结合，
其中，所述壳体包括：柱部，所述柱部与所述轭结合；以及底部，所述底部从所述柱部延伸并覆盖所述定子的底面。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述盖部包括从底表面突出的台阶部，并且
其中，所述台阶部沿所述定子的径向方向设置在所述突出部与所述柱部之间。
8.根据权利要求7所述的电机，其中，所述柱部的顶端设置成在所述定子的高度方向上高于所述轭的顶端。
9.根据权利要求7所述的电机，其中，所述台阶部的底端在所述定子的高度方向上设置在所述柱部的顶端和所述轭的顶端之间。
10.一种无人机，包括：
无人机本体；
电机，所述电机与所述无人机本体结合；以及
螺旋桨，所述螺旋桨与所述电机结合，
其中，所述电机包括：
旋转轴；
定子，所述定子包括孔，所述旋转轴设置在所述孔中；
转子，所述转子设置在所述定子外侧；以及
壳体，所述壳体与所述定子结合，
其中，所述定子包括定子芯和缠绕在所述定子芯上的线圈，
其中，所述定子芯包括：环形轭，所述环形轭与所述壳体结合；齿，所述齿从所述轭沿径向方向延伸；以及座部，所述座部设置在所述齿中的每一个的一端上，并且
其中，所述齿包括从侧表面突出的突出部。
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