[發明專利]一種外轉子直流無刷電機及動力系統

在審

• 申請號: 201811357714.2
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109687627A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 王剛;王積良;王亞偉;杭敏;賈支鵬;李寶;趙娟;張瑋
• 申請（專利權）人: 江蘇無線電廠有限公司;南京比孚迪動力科技有限公司
• 主分類號: H02K5/167
• 分類號: H02K5/167
• 代理公司: 南京九致知識產權代理事務所(普通合伙) 32307
• 代理人: 嚴巧巧

本發明提供一種外轉子直流無刷電機，包括轉子、定子組件、電機座、中軸和螺旋槳安裝轉接件，所述電機座用于安裝轉子和定子組件，所述中軸設置于電機座內腔中，所述轉子、螺旋槳安裝轉接件均與中軸固定；所述電機座的內腔中設置有軸承室，所述軸承室內同軸相鄰疊加布置若干個軸承，所述軸承室在靠近螺旋槳一側設置有軸向的抵接面用于抵接靠近螺旋槳一側的軸承的端面；所述軸承室下方設置有內圈鎖緊蓋和外圈鎖緊蓋，用于對軸承進行承托定位。通過2個上述電機一正一反組合成雙電機動力系統，能夠提供更大的動力。上述電機及動力系統，軸承受力好，軸承室加工精度高，同軸度高，磨損小，不易出現跑圈現象。

技術領域

本發明涉及電機領域，特別是一種直流無刷電機。

背景技術

直流無刷電機是電機中的一種常見形式，廣泛應用于如汽車、工具、工業工控、自動化以及航空航天等領域。在直流無刷電機中，電樞繞組被設置在定子上，永磁體磁極被設置在轉子上。定子各相電樞繞組相對于轉子永磁體磁場的位置，由轉子上的位置傳感器通過電子方式或電磁方式所感知；并利用其輸出信號，通過電子換向電路，按照一定的邏輯程序去驅動與電樞繞相連接的相應的功率開關晶體管，控制電流開關或者換向到相應的電樞繞組。隨著轉子的轉動，轉子位置傳感器不斷發送出信號，致使電樞繞組不斷地的依次通電，不斷地改變通電狀態，從而使得在某一磁極下的線圈導體中流過的電流方向始終不變，這就是無刷直流永磁電機的無接觸電子換向的本質。

總的來說，無刷直流電機可以分為以下三種主要用途：

持續負載應用：主要是需要一定轉速但是對轉速精度要求不高的領域，比如風扇、抽水機、吹風機等一類的應用，這類應用成本較低且多為開環控制。

可變負載應用：主要是轉速需要在某個范圍內變化的應用，對電機轉速特性和動態響應時間特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干機和壓縮機就是很好的例子，汽車工業領域中的油泵控制、電控制器、發動機控制等，這類應用的系統成本相對更高些。

定位應用：大多數工業控制和自動控制方面的應用屬于這個類別，這類應用中往往會完成能量的輸送，所以對轉速的動態響應和轉矩有特別的要求，對控制器的要求也較高。測速時可能會用上光電和一些同步設備。過程控制、機械控制和運輸控制等很多都屬于這類應用。

直流無刷電機中，根據轉子設計在內還是外分為外轉子直流無刷和內轉子無刷電機。其中的外轉子直流無刷電機的常見形式如附圖1所示，被廣泛的應用于多旋翼無人機上。該結構包括中軸1、轉子2、定子組件3、電機座4、鎖緊蓋5、螺旋槳安裝轉接件6、上軸承7-1和下軸承7-2。其中電機座4為凸字形，中間的空腔用于容納中軸1，電機座4的空腔中設置有相互分離的上軸承室和下軸承室，上軸承室和下軸承室內分別設置有抵接面，其中上軸承室的抵接面朝向螺旋槳安裝轉接件6一側，下軸承室的抵接面朝向電機座4一側，兩個抵接面分別用于提供上軸承7-1和下軸承7-2的定位，電機座4空腔的外側用于安裝定子組件3以及轉子2，同時轉子2與中軸1通過螺栓固定以傳遞轉動，螺旋槳安裝轉接件6也固定在中軸1上以向外傳遞軸向力，在無人機上體現在為無人機提供向上的升力。所述鎖緊蓋5設置于電機座4空腔的底部且與中軸1固定用于承托下軸承7-2。

上述結構存在的技術問題和缺點主要是：

由于電機用于多旋翼無人機上，電機的負載是螺旋槳，螺旋槳旋轉產生向上的拉力，因此上軸承7-1和下軸承7-2主要承受軸向力，但該電機結構承受軸向力能力較差。原因如下：

一是因為電機內部兩個軸承室分立的結構設計，使得所受軸向力不能均勻地分配到上下兩個軸承上，主要由下端軸承承受。

二是傳統的電機結構中的軸承選用的深溝球軸承承受軸向力能力較差，主要體現在軸與軸承內圈在電機旋轉時易產生相對滑動(通常稱跑圈)，嚴重時產生高溫燒壞軸和軸承，使電機提前失效。上述情況產生的原因一是因為軸與軸承內圈為方便裝配采用了配合不是很緊的過渡配合；二是在這種配合情況下也沒有采取其它有效方法防止跑圈。