CN110892612A - 全天候式电动机 - Google Patents

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CN110892612A CN201880045877.9A CN201880045877A CN110892612A CN 110892612 A CN110892612 A CN 110892612A CN 201880045877 A CN201880045877 A CN 201880045877A CN 110892612 A CN110892612 A CN 110892612A
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Abstract

提供一种耐久性较高的全天候式电动机，能通过提高散热性来防止电动机性能的降低并且提高防尘防滴溅性能来防止异物的侵入，从而维持电动机性能。作为解决手段，转子(14)具有旋转壳体(4)和翅片(17)，上述旋转壳体覆盖定子铁芯(12)的外周侧和轴承外壳(11)的轴向两端侧，并且在轴向一端侧具有在轴向上进气的进气用开口部(4e)，在轴向另一端侧具有在径向上排气的排气用开口部(4f)，上述翅片设于旋转壳体(4)的轴向另一端内表面，进气用开口部(4e)和排气用开口部(4f)分别由具有规定的开口直径的斥水性的过滤构件(18)覆盖。

Description

全天候式电动机
技术领域
本发明涉及一种全天候式电动机，作为例如远程操纵的无人飞行器(通常称为无人机)等的驱动源在暴露于室外的状态下使用。
背景技术
通常，在电动机开始运转时，由于线圈的发热等使热量容易滞留在外壳内，当电动机的发热变大时，电动机性能下降，因此需要对电动机内部进行冷却。因此，提出了一种开放式的电动机，在电动机外壳的一端侧设置散热风扇，从设于一端侧的空气吸入孔向内部空间吸入空气流，将电动机内部的热气从电动机外壳的另一端侧的排风口排出，从而提高散热性(参照专利文献1：日本专利特开2017-17983号公报)
与此相对，还提出了一种全闭式的电动机，在泵单元组装有电动机单元的情况下，在电动机罩内收容有电动机并且电动机罩与电动机底座接合而密封(参照专利文献2：日本专利特开2009-290981号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2017-17983号公报
专利文献2：日本专利特开2009-290981号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
例如，作为远程操纵的无人飞行器(通常称为无人机)的驱动源使用的电动机通常主要在室外以高输出使用。当以高输出持续使用电动机时，由于电动机内部的发热变大而使散热性变大，因此需要使电动机壳体的开口部变大。然而，在上述结构中无法防止来自外部的尘埃、沙砾等异物、水的侵入，有可能引起电动机锁定。
与此相对，当采用在电动机壳体没有开口部的全闭式的电动机时，防止了异物、水向电动机内的侵入，但是由于无法释放电动机的发热，因此有可能无法得到高输出而使飞行性能下降。
这样，需要一种全天候式电动机，能防止电动机发热导致的电动机性能的下降且具备防止异物、水侵入电动机内的防尘防滴溅功能。
解决技术问题所使用的技术方案
如下所述的多个实施方式所应用的发明是为了解决上述技术问题作出的，其目的在于提供一种耐久性较高的全天候式电动机，能通过提高散热性来防止电动机性能的降低并且提高防尘防滴溅性能而维持电动机性能。
关于以下所述的多个实施方式所应用的发明至少包括以下结构。
包括：安装底座；轴承外壳，该轴承外壳一体地组装于所述安装底座；定子，该定子具有一体地组装于所述轴承外壳的定子铁芯；以及转子，该转子具有转子磁体并且经由轴承能旋转地支承于所述轴承外壳，所述转子磁体支承为与所述定子铁芯相对，所述转子具有旋转壳体和翅片，所述旋转壳体覆盖所述定子的外周侧和所述轴承外壳的轴向两端侧，并且在轴向一端侧具有进气用开口部，在轴向另一端侧具有排气用开口部，所述翅片在所述旋转壳体内设于轴向另一端侧，所述进气用开口部和所述排气用开口部分别由具有规定的开口直径的过滤构件覆盖。
根据上述结构，构成电动机的定子和转子被旋转壳体覆盖轴向两端和外周面，因此使异物、水难以侵入电动机内并且进气侧开口部和排气用开口部由过滤构件覆盖，从而提高了防尘防滴溅效果。
此外，当电动机起动时，与转子一体化的旋转壳体旋转，设于旋转壳体内的翅片旋转，从而从旋转壳体的轴向一端侧的进气用开口部进气，并利用轴向另一端侧的翅片将在电动机内产生的热气向径向外侧送出，从排气用开口部排气。
由此，能够提供一种全天候式电动机，该全天候式电动机能够通过提高电动机的散热性来防止电动机性能的降低，并且提高防尘防滴溅性能从而维持电动机性能。
较为理想的是，从设于所述旋转壳体的所述轴向一端侧的所述进气侧开口部经由所述过滤构件在轴向上进气，通过设于所述旋转壳体的轴向另一端内表面的所述翅片朝向径向外侧送出，并且经由所述过滤构件从所述排气用开口部排气。
由此，当电动机起动时，从旋转壳体的进气侧开口部经由过滤构件进气并冷却定子铁芯和线圈，通过翅片的旋转将热气朝向径向外侧送出并经由过滤构件从排气用开口部排气，因此能提高散热性而维持电动机性能，并且也能通过过滤构件来防止异物、水的侵入。尤其是，能利用过滤构件的存在和从排气用开口部的排气来提高防滴溅性能。
优选的是，使用所述过滤构件的开口直径比定子极齿和所述转子磁体的间隙尺寸小的结构。
由此，能防止尘埃等异物夹在定子极齿与转子磁体的间隙之间而产生电动机锁定。
优选的是，覆盖所述进气用开口部的所述过滤构件设置成能更换。
由此，由于在吸进外部空气时除去尘埃、异物，覆盖进气用开口部的过滤构件容易被污染，过滤功能容易降低，因此容易进行维护作业。
优选的是，从设于所述旋转壳体的轴向下方的所述进气用开口部进气，从设于轴向上方的径向外侧的所述排气用开口部排气。
由此，从设于轴向下方的进气用开口部进气，从设于轴向上方的径向外侧的排气用开口部排气，因此水难以侵入任何开口部，从而能提高防滴溅性能。
另外，当在旋转壳体是例如有底筒状体的情况下考虑防滴溅性时，设置进气用开口部的位置优选为轴向下端面，在设为在旋转壳体不存在端面的曲面的情况下，进气用开口部优选设于轴向下方面。
发明效果
根据上述结构，能够提供一种耐久性较高的全天候式电动机，该全天候式电动机能够通过提高散热性来防止电动机性能的降低，并且提高防尘防滴溅性能从而维持电动机性能。
附图说明
图1是用作飞行体驱动源的全天候式电动机的立体图。
图2是全天候式电动机的轴向垂直剖视图。
图3是从进气用开口部侧观察图2的轴向垂直剖视图的立体说明图。
图4是图1的电动机的分解立体图。
图5是其他示例的全天候式电动机的轴向垂直剖视图。
图6是从进气用开口部侧观察图5的轴向垂直剖视图的立体说明图。
具体实施方式
以下，参照图1至图6所示的附图，对全天候式电动机的一实施方式进行说明。本实施方式中，以用作无人飞行器(所谓的无人机)用的驱动源的全天候式电动机2为例进行说明。无人飞行器(未图示)利用远程操作通过发射器发送操作信号，并通过使利用支承于机身框架的多个电动机驱动进行旋转的螺旋桨高速旋转而飞行。在机身框架设有飞行控制器，利用通过接收器接收到的发送信号来控制电动机驱动。
如图1所示，全天候式电动机2使用DC无刷电动机。作为DC无刷电动机，优选使用能实现高输出的外转子式电动机。如后所述，在全天候式电动机2的转子一体地组装有螺旋桨3。详细地，在构成转子的旋转壳体4的上端面中央部通过多个螺钉6固定有基座板5。螺钉6的前端部与旋转壳体4螺纹嵌合而与旋转壳体4一体地组装(参照图2)。在基座板5的上表面突出设置有轴部5a。轴部5a插通于螺旋桨3的轴孔3a(参照图2)而使螺旋桨3组装于基座板5上。在螺旋桨3上重合固定有止动板7。使轴部5a插通于轴孔7a(参照图2)而使止动板7与螺旋桨3重合，利用螺钉8将止动板7一体地固定于螺旋桨3。
接着，参照图2对全天候式电动机2的结构进行说明。
对定子9的结构进行说明。在将DC无刷电动机固定于例如无人飞行器的机身框架(未图示)的情况下使用安装底座10。在安装底座10穿孔有螺纹孔10a，该螺纹孔10a用于螺纹固定到例如机身框架等的安装面。安装底座10在中心部设有通孔10b以实现轻量化。呈筒状的轴承外壳11的一端部11a在与安装底座10重合并立起的状态下，通过螺钉11b一体地固定于安装底座10。
定子铁芯12通过压入、粘接、螺纹固定等或者这些的组合一体地组装于轴承外壳11。定子铁芯12可以是将电磁钢板层叠冲压而成的层叠铁芯、对金属板放电加工或者激光切割而成的一体式铁芯、烧结了金属粉末的烧结金属形成的铁芯等其他形态的铁芯。
定子铁芯12中，从环状的铁芯背部放射状地突出设置有多个极齿12a。在各极齿12a经由绝缘涂装的绝缘体卷绕有线圈13。
接着，对转子14的结构进行说明。
构成转子14的旋转壳体4经由第一轴承15、第二轴承16可旋转地支承于轴承外壳11的长度方向两端外周部。第一轴承15和第二轴承16通过例如压入、粘接、间隙配合等固定于轴承外壳11的外周。
利用第一壳体4a和第二壳体4b夹着环状的背轭4c来一体地组装旋转壳体4，其中，上述第一壳体4a覆盖轴承外壳11的外周侧和轴向一端部，上述第二壳体4b覆盖轴承外壳11的外周侧和轴向另一端部，上述背轭4c覆盖定子铁芯12的外周侧。第一壳体4a和背轭4c粘接固定，第二壳体4b和背轭4c通过固定螺钉19(参照图1)螺纹固定。
为了轻量化，第一壳体4a和第二壳体4b使用铝材料等。为了形成磁路，背轭4c使用磁性材料(铁、SUS等磁性材料)。环状的转子磁体4d支承于环状的背轭4c的内周面，该转子磁体4d中沿周向交替地磁化成N极和S极。转子磁体4d与定子铁芯12的极齿12a的齿顶相对配置。
在第一壳体4a的轴向端面4a1的多个部位设有进气用开口部4e。从上述进气用开口部4e在轴向上进气，从而冷却定子铁芯12和线圈13(定子9)。在第二壳体4b的轴向内端面4b1通过螺钉17a一体地组装有翅片17。在轴向内端面4b1重叠并螺纹固定底板17b来组装翅片17。在底板17b沿周向立起形成有多个叶片板17c，该叶片板17c在径向上延伸设置。此外，在第二壳体4b的与叶片板17c的外周侧前端部相对的侧面部设有排气用开口部4f。当翅片17旋转时，使从进气用开口部4e在轴向上进气的空气朝向径向外侧送出并从排气用开口部4f排气。
上述进气用开口部4e和排气用开口部4f分别由过滤构件18(例如尼龙66等网片)覆盖(参照图3)，该过滤构件18具有规定的开口直径并且具有通气斥水性。过滤构件18通过粘接等固定于第一壳体4a、第二壳体4b的内周面。优选使用过滤构件18的开口直径(例如一边是77μm的矩形孔)比定子极齿12a和转子磁体4d的间隙(例如160μm)小的结构。由此，能够防止尘埃等异物夹在定子极齿12a与转子磁体4d之间的间隙而产生电动机锁定，在此基础上还能保证进气用开口部4e和排气用开口部4f的防水防滴溅功能。
另外，覆盖进气用开口部4e的过滤构件18也可以通过粘接等固定，但是期望设置成例如能经由未图示的配件更换。由此，由于在吸进外部空气时除去尘埃、异物，覆盖进气侧开口部4e的过滤构件18容易被污染，过滤功能容易降低，因此容易进行维护作业。此外，过滤构件18不限定于网片构件，也可以是海绵等多孔质片构件。此外，材质可以是树脂材料或者金属材料。
当旋转壳体4和转子14一起旋转时，从进气侧开口部4e经由斥水性过滤构件18在轴向上进气，经由定子铁芯12因翅片17朝向径向外侧并经由排气用开口部4f排气。
由此，当全天候式电动机2起动时，如图2的箭头所示，从旋转壳体4的进气侧开口部4e经由过滤构件18进气，对定子铁芯12的线圈13进行冷却，利用翅片17的旋转将热气朝向径向外侧送出，经由过滤构件18从排气用开口部4f排气，因此，能提高散热性并维持电动机性能，同时也能通过过滤构件18防止异物、水的侵入。尤其是，在存在过滤构件18的情况下从设于轴向下方的进气用开口部4e进气，从设于轴向上方的径向外侧的排气用开口部4f排气，因此水难以侵入任何开口部，从而能提高防滴溅性能。
根据上述结构，构成全天候式电动机2的定子9和转子14被旋转壳体4覆盖轴向两端和外周面，因此异物难以侵入电动机2内并且进气侧开口部4e和排气用开口部4f由过滤构件18覆盖，从而提高了防尘防滴溅效果。
并且，当全天候式电动机2起动时，与转子14一体化的旋转壳体4旋转，设于旋转壳体4内的翅片17旋转，从而从旋转壳体4的轴向一端侧的进气用开口部4e进气，并利用轴向另一端侧的翅片17将在电动机内产生的热气向径向外侧送出，从排气用开口部4f排气。
由此，能够提供一种全天候式电动机2，该全天候式电动机2能够通过提高电动机的散热性来防止电动机性能的降低，并且提高防尘防滴溅性能从而维持电动机性能。
参照图3和图4对包括了上述的全天候式电动机2的无人飞行器的组装结构的一例进行说明。预先通过多个螺钉6将基座板5固定于旋转壳体4的第二壳体4b(参照图3)。将突出设置于基座板5的轴部5a插通于螺旋桨3的轴孔3a而将螺旋桨3组装到基座板5上，将轴部5a插通于轴孔7a并使止动板7在螺旋桨3上重叠，利用螺钉8将止动板7一体地固定于螺旋桨3。此外，以覆盖第一壳体4a的进气用开口部4e的外表面侧、第二壳体4b的排气用开口部4f的内表面侧的方式分别粘接过滤构件18(参照图4)。
在螺纹固定于安装底座10的轴承外壳11一体地组装有定子9。此外，在轴承外壳11的长度方向两端部分别组装有第一轴承15和第二轴承16。第一壳体4a经由第一轴承15可旋转地支承于轴承外壳11，第二壳体4b经由第二轴承16可旋转地支承于轴承外壳11(参照图3)。
如图4所示，通过螺钉17a将翅片17一体地螺纹固定并组装于第二壳体4b的轴向内端面4b1。此外，支承转子磁体4d的背轭4c分别嵌合并组装于第一壳体4a和第二壳体4b的开口端。而且，第一壳体4a和背轭4c粘接固定，将固定螺钉19螺纹嵌合于第二壳体4b和背轭4c的重合部分，从而第一壳体4a和第二壳体4b经由背轭4c一体地组装。
当如图2所示全天候式电动机2起动时，与转子14一体化的旋转壳体4旋转。此时，由于旋转壳体4内的翅片17旋转，从而从旋转壳体4的轴向一端侧的进气用开口部4e在轴向上进气，并能利用轴向另一端侧的翅片17将在电动机内产生的热气向径向外侧送出，从排气用开口部4f排气。
接着，图5和图6表示上述全天候式电动机2的变形例。对于与上述图1至图4所示的实施方式相同的构件标注相同的符号来引用说明，以不同的结构为中心进行说明。上述全天候式电动机2用作无人飞行器的驱动源，也可以颠倒地反向配置旋转壳体4的第一壳体4a和第二壳体4b，更具体地，颠倒反向地使用安装底座10和螺旋桨3。
在图5中，在第二壳体4b的轴向端面4b2的多个部位设有进气用开口部4e。从上述进气用开口部4e在轴向上进气，从而冷却定子铁芯12和线圈13(定子9)。在第一壳体4a的轴向内端面4a2通过螺钉17a一体地组装有翅片17。在轴向内端面4a2重叠并螺纹固定底板17b来组装翅片17。在底板17b沿周向立起形成有多个叶片板17c，该叶片板17c在径向上延伸设置。
此外，在第一壳体4a的与叶片板17c的外周侧前端部相对的侧面部设有排气用开口部4f。当翅片17旋转时，使从进气用开口部4e在轴向上进气的空气朝向周向送出并从排气用开口部4f排气。
由此，能够防止尘埃等异物夹在定子极齿12a与转子磁体4d之间的间隙而产生电动机锁定，在此基础上还能保证进气用开口部4e和排气用开口部4f的防水防滴溅功能。
参照图6对包括了上述全天候式电动机2的无人飞行器的组装结构的一例进行说明。预先通过多个螺钉6将基座板5固定于构成旋转壳体4的第二壳体4b。将突出设置于基座板5的轴部5a插通于螺旋桨3的轴孔3a而将螺旋桨3组装到基座板5上，将轴部5a插通于轴孔7a并使止动板7在螺旋桨3上重叠，利用螺钉8将止动板7一体地固定于螺旋桨3。此外，以覆盖第二壳体4b的进气用开口部4e的外表面侧、第一壳体4a的排气用开口部4f的内表面侧的方式分别粘接过滤构件18。
在螺纹固定于安装底座10的轴承外壳11一体地组装有定子9。此外，在轴承外壳11的长度方向两端部分别组装有第一轴承15和第二轴承16。第一壳体4a经由第一轴承15可旋转地支承于轴承外壳11，第二壳体4b经由第二轴承16可旋转地支承于轴承外壳11。在这种情况下，第一轴承15使用密封式轴承时能防止水的侵入，因此优选。
通过螺钉17a将翅片17一体地螺纹固定并组装于第一壳体4a的轴向内端面4a2。此外，支承转子磁体4d的背轭4c分别嵌合并组装于第一壳体4a和第二壳体4b的开口端。而且，第一壳体4a和背轭4c粘接固定，将固定螺钉19(参照图1)螺纹嵌合于第二壳体4b和背轭4c的重合部分，从而第一壳体4a和第二壳体4b经由背轭4c一体地组装。
当如图5所示全天候式电动机2起动时，与转子14一体化的旋转壳体4旋转。此时，由于旋转壳体4内的翅片17旋转，从而从旋转壳体4的轴向一端侧的进气用开口部4e在轴向上进气，并能利用轴向另一端侧的翅片17将在电动机2内产生的热气向径向外侧送出，从排气用开口部4f排气。
由此，能够提供一种全天候式电动机2，该全天候式电动机2能够通过提高电动机的散热性来降低电动机性能，并且通过提高防尘防滴溅性能而防止异物的侵入来维持电动机性能。
此外，也可以以使安装底座10相对的方式将图2所示的全天候式电动机2和图5所示的全天候式电动机2组装到无人飞行器的机身框架的上下。在这种情况下，由于螺旋桨3(全天候式电动机2)的旋转方向互相相反，因此驱动为互相正反旋转，作用于机身框架的电动机振动互相相反而抵消，从而即使将推力设为两倍也能实现低振动化。此外，即使将图2和图5所示的全天候式电动机2经由机身框架安装于上下方向，由于在各旋转壳体4中，从轴向下方的进气用开口部4e进气并从轴向上部侧方的排气用开口部4f排气，因此能通过提高防尘防滴溅性能而防止异物、水的侵入来维持电动机性能。
上述全天候式电动机2使用DC无刷电动机，但是也可以是DC带刷电动机等其他电动机。
此外，螺纹固定于旋转壳体4的翅片17也可以与旋转壳体4(第一壳体4a或者第二壳体4b)一体地形成。
此外，当在如上所述的旋转壳体4是有底筒状体的情况下考虑防滴溅性时，进气用开口部4e优选为轴向下端面，但是在设为在旋转壳体4不存在端面的曲面的情况下，进气用开口部4e优选设于轴向下方面。
此外，只要过滤构件18能确保斥水性、通气性、防尘性即可，可以使用树脂制多孔质材料、金属网眼材料等多种材质和多种形态的结构。
此外，在上述实施方式中，对全天候式电动机2用作无人飞行器用的驱动源的情况进行了说明，但是用途不限定于此，也可以应用于在室外使用的其他用途的驱动源。

Claims (5)

1.一种全天候式电动机，包括：
安装底座；
轴承外壳，该轴承外壳一体地组装于所述安装底座；
定子，该定子具有一体地组装于所述轴承外壳的定子铁芯；以及
转子，该转子具有转子磁体并且经由轴承能旋转地支承于所述轴承外壳，所述转子磁体支承为与所述定子铁芯相对，
所述转子具有旋转壳体和翅片，所述旋转壳体覆盖所述定子的外周侧和所述轴承外壳的轴向两端侧，并且在轴向一端侧具有进气用开口部，在轴向另一端侧具有排气用开口部，所述翅片在所述旋转壳体内设于轴向另一端侧，所述进气用开口部和所述排气用开口部分别由具有规定的开口直径的过滤构件覆盖。
2.如权利要求1所述的全天候式电动机，其特征在于，
从设于所述旋转壳体的所述轴向一端侧的所述进气侧开口部经由所述过滤构件在轴向上进气，通过设于所述旋转壳体的轴向另一端内表面的所述翅片朝向径向外侧送出，并且经由所述过滤构件从所述排气用开口部排气。
3.如权利要求1或2所述的全天候式电动机，其特征在于，
所述过滤构件的开口直径比定子极齿和所述转子磁体的间隙尺寸小。
4.如权利要求1至3中任一项所述的全天候式电动机，其特征在于，
覆盖所述进气用开口部的所述过滤构件设置成能更换。
5.如权利要求1至4中任一项所述的全天候式电动机，其特征在于，
从设于所述旋转壳体的轴向下方的所述进气用开口部进气，从设于轴向上方的径向外侧的所述排气用开口部排气。
CN201880045877.9A 2017-09-20 2018-05-31 全天候式电动机 Pending CN110892612A (zh)

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