一种电机散热件、电机及飞行器的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机散热件，应用该电机散热件的电机及应用该电机的飞行器。

背景技术：

目前，无刷电机凭借其低损耗、低噪音、运转顺畅及寿命长等优势，广泛应用于机电一体化的众多应用领域，尤其是飞行器技术领域。然而，电机在使用时会产生大量的热量，如果不能及时地将热量散发出去将会影响到电机的正常使用，不能满足飞行器的性能需求。

特别地，当飞行器需要以最大油门进行各种姿态的飞行时，如：快速爬升，抗风飞行，暴力飞行等，需要电机带动螺旋桨高速转动，而电机在大负荷运行时，其机体将产生较大的热量。若此时电机的散热效果不佳，将会导致在飞行器以最大油门工作时，电机的温度过高，从而导致磁体因高温而失效，降低电机的性能及效率，影响飞行器的飞行。并且，因飞行器的机臂大多为塑胶制品，电机温度过高，会导致机臂在电机安装位部分出现溶胶现象，影响飞行器的安全性能。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种电机散热件、电机及飞行器，能够解决现有的电机散热件散热效率低导致飞行器机臂局部温度过高引起溶胶以及影响飞行性能等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种电机散热件，包括：主体和设于所述主体上的散热片，所述主体具有上端面、下端面、位于所述上端面和所述下端面之间的外壁面和与所述外壁面相对的内壁面，所述散热片设于所述内壁面上，所述散热片具有靠近所述上端面的第一端部和靠近所述下端面的第二端部，所述第一端部与所述第二端部的连线与垂直于所述主体的轴线的平面的夹角θ为锐角。

可选地，所述夹角θ满足：2°<θ≤30°。

可选地，沿所述主体的外壁面的周向间隔设置有多个卡块。

可选地，沿所述下端面的周向设有多个向远离所述上端面的方向凸起的凸台，任意两所述凸台之间形成卡合部。

可选地，所述散热片呈弧形、翼型或S型。

可选地，以所述第一端部与所述第二端部的连线为弦，所述弦所对应的圆心角度为12°-30°。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种电机，包括：定子、套设于所述定子外周并可绕所述定子旋转的转子，该电机还包括与所述转子相连的电机散热件；所述电机散热件包括主体和设于所述主体上的散热片，所述主体具有上端面、下端面、位于所述上端面和所述下端面之间的外壁面和与所述外壁面相对的内壁面，所述散热片设于所述内壁面上，所述散热片具有靠近所述上端面的第一端部和靠近所述下端面的第二端部，所述第一端部与所述第二端部的连线与垂直于所述主体的轴线的平面的夹角θ为锐角。

可选地，所述夹角θ满足：2°<θ≤30°。

可选地，沿所述主体的外壁面的周向间隔设置有多个卡块；所述转子包括套设于所述定子外周并可绕所述定子转动的外壳、与所述外壳一端相连的外盖以及设于所述外壳朝向所述定子的表面的永磁体，所述外盖与所述卡块对应的位置设有凹槽，所述卡块卡设于所述凹槽内。

可选地，沿所述下端面的周向设有多个向远离所述上端面的方向凸起的凸台，相邻两所述凸台之间形成卡合部；所述永磁体朝向所述外盖的端面收容于所述卡合部内。

可选地，所述散热片的第二端部与所述定子朝向所述外盖的端面之间的距离不小于0.5mm。

可选地，所述散热片呈弧形、翼型或S型。

可选地，以所述第一端部与所述第二端部的连线为弦，所述弦所对应的圆心角度为12°-30°。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的又一个技术方案是：提供一种飞行器，包括机身、自所述机身延伸的机臂以及设于所述机臂上的动力装置，所述动力装置包括与所述机臂相连的如上所述电机以及与所述电机相连的螺旋桨。

可选地，所述动力装置朝向所述机身上方安装，所述电机的散热片呈弧形或翼型，其具有向电机散热件主体的上端面弯曲的凸弧面以及向所述电机散热件主体的下端面弯曲的凹弧面。

可选地，所述动力装置朝向所述机身下方安装，所述电机的散热片呈弧形或翼型，其具有向电机散热件主体的上端面弯曲的凹弧面以及向所述电机散热件主体的下端面弯曲的凸弧面。

可选地，所述散热片呈S型。

可选地，以所述散热片的第一端部与第二端部的连线为弦，所述弦所对应的圆心角度为12°-30°。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例提供的电机散热件能够在转子带动该电机散热件转动时，在电机内部形成空气涡流，通过该空气涡流可主动将电机内部产生的热量带走，从而提升电机的散热效率。进一步地，将应用该电机散热件的电机应用于飞行器，能够提升飞行器的飞行效率以及安全性能，避免因电机散热效率不佳带来的机臂局部溶胶的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种飞行器的立体结构示意图；

图2是图1所示飞行器中电机的立体结构图；

图3是图2所示电机另一视角的立体结构图；

图4是图2所示电机自上而下的分解图；

图5是图2所示电机自下而上的分解图；

图6是图2所示电机的剖视图；

图7是图6所示电机中外盖的结构示意图；

图8是图6所示电机中电机散热件的结构示意图；

图9是图8中A部位的放大图；

图10是本实用新型实施例提供的另一种电机散热件的结构示意图；以及，

图11是本实用新型实施例提供的又一种电机散热件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例提供的电机是一种能够在运转时主动进行散热的主动散热型电机，适用于任意机电一体化的应用领域，尤其适用于飞行器，如：无人机。在本实用新型实施例中，将该主动散热型电机应用于飞行器，能够有效提升飞行器的飞行效率以及安全性能。

图1是本实用新型其中一个实施例提供的一种飞行器的结构示意图，请参阅图1，该飞行器100包括：机身1、4个自机身1延伸的机臂2以及分别设置在机臂2上的动力装置3。在一些实施例中，机臂2上还设置有指示灯21，指示灯21的设置位置远离动力装置3，以避免指示灯21在工作时产生的热量传导给驱动装置3中的电机31，导致电机31发热过高，增加电机31的散热负担。飞行器100还可以包括云台(图未示)，该云台安装于机身1的底部，云台可以搭载高清数码相机或其他设备以满足用户的特定的需求。

其中，动力装置3可以朝向机身1上方(如图1中所示的a方向)安装，也可以朝向机身1下方(如图1中所示的b方向)安装。或者，一个机臂2上设有两个动力装置3，其中一个动力装置3朝向机身1上方安装，另一个动力装置朝向机身1下方安装，两个动力装置3同轴设置。本实用新型实施例对动力装置3的安装方位不作具体限定。

具体地，动力装置3包括与机臂2相连的电机31和与电机31相连的螺旋桨32。当电机31运转时，带动螺旋桨32沿着特定的方向(即电机31的转动方向：顺时针方向或者逆时针方向)转动，从而为飞行器100提供升力，带动飞行器100飞行。

在本实用新型实施例中，电机31是一种能够在运转时主动将其内部产生的热量带到外部空气中的主动散热型电机，其立体结构如图2和图3所示。请同时参阅图4和图5，该电机31包括：定子311、转子312和电机散热件313。转子312套设于定子311外周并可绕定子311旋转，电机散热件313与转子312相连。当电机31运转时，转子312带动电机散热件313转动，转子312的转动引起周围空气的流动，通过电机散热件313对空气产生向上或者向下的诱导力，从而在电机31内部形成空气涡流，利用该空气涡流主动将电机31内部产生的热量带走。

具体地，定子311包括：定子座3111、铁芯3112和线圈3113，铁芯3112套设于定子座3111外，线圈3113绕设于铁芯3112上。

其中，定子座3111用于将电机31固定安装于机臂2上。在一种实现方式中,为了增强电机31的散热效果，定子座3111设置为开放式结构，举例来说，电机31内的气流可以通过定子座3111流出电机31外部的结构可认为是开放式结构。定子座3111内部设置有轴承腔3111a，轴承腔3111a内套设有轴承3111b。在一些实施例中，定子座3111沿着轴承3111b的轴向延伸方向还设置有可允许空气流通的通风孔3111c，以允许流动的空气带走电机31内部产生的热量，增强散热效果。定子座3111可以用铝合金或钢材加工形成，其形状可以是一体式的(如T型)，也可以是分离式的，在本实施例中，定子座3111采用铝合金材料加工成一体式的结构，以增强其稳定性和热传导性。

其中，铁芯3112包括本体和包覆本体的表面的绝缘层，该本体可由容易被磁化的材料(如：钢、镍、铁等)堆叠而成，优选地，为了降低电机的重量，本体可由钢片堆叠而成，钢片的厚度或平均厚度可设置为0.2-0.5mm；绝缘层用于隔绝本体和线圈3113，以防止电机出现短路现象。绝缘层可以由任意具有绝缘特性的材料形成，如：塑胶或者数码粉等，优选地，在本实施例中，为了在达到绝缘的效果的同时，尽可能地减少电机的发热量，绝缘层由涂覆在本体的表面上的数码粉形成，其厚度或者平均厚度为0.1-0.25mm。

其中，绕设于铁芯3112上的线圈3113至少含有一层，而为了提高电机31的效率以及减少电机31的发热量，线圈3113可以由单根或者多根漆包铜线绕设而成，线圈3113的匝数可以设置为15匝、16匝、17匝等，优选地，为了保证电机31的扭力的同时，减少发热量，可以将线圈3113的匝数设置为16匝。

转子312包括：外壳3121、多个永磁体3122、外盖3123以及转动轴3124。其中，外壳3121可转动地套设于铁芯3112外周并可绕铁芯3112转动。多个永磁体3122设于外壳3121朝向铁芯3112的表面并与铁芯3112之间设有间隙。外盖3123与外壳3121远离定子座3111的一端相连，外盖3123的中心设置有轴孔3123a，转动轴3124的一端贯穿轴孔3123a安装于定子座的轴承3111b内，并且，转动轴3124与外盖3123紧固连接，转动轴3124的另一端用于与螺旋桨32止转连接，以带动螺旋桨32转动。

外壳3121呈筒状结构，可由如10#钢、20#钢等高效导磁材料制成。在实际应用中，即当将电机31安装于飞行器100的机臂2上时，为了防止出现电机干涉现象，预防电机卡死而导致电机死机，降低飞行器的安全性，外壳3121的底部与机臂2的距离在0.4mm到1mm之间。

其中，永磁体3122的形状可以是弧形、长方形等任意形状。根据电机的需求，其数量可以设置成任意片，如：10片、14片、16片、18片等，其高度或平均高度可以为8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm等。永磁体3122的材料可以为铁氧体、钕铁硼等磁性材料，厚度或平均厚度可以是0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm等。优选地，为了在满足电机的性能要求的条件下，同时提高电机的散热效率，永磁体3122的材料优先选用钕铁硼，设置其厚度或平均厚度为1.1mm。

如图7所示，外盖3123为开放式结构，类似于定子座3111的开放式结构，可在外盖3123上设置有多个可允许空气流通的散热孔3123b，散热孔3123b沿外盖3123的周向布置，以进一步提升电机的散热效率。此外，在本实用新型实施例的一些实施方式中,外盖3123与外壳3121连接的一侧还可以沿其周向设置多个凹槽3123c,所述凹槽3123c可用于卡设散热件。

其中，在一些实施例中，为了增加转动轴3124与外盖3123的紧固性从而增加电机的机械强度，转动轴3124在与外盖3123的紧固连接处(即轴孔处)可设置一段粗糙的表面或扁位，该粗糙的表面可以是滚花，其长度小于或等于轴孔3123a的长度,以避免该粗糙表面或者扁位影响螺旋桨的安装或者与定子的轴承干涉。

如图8至图11所示，电机散热件313包括主体3131和设于主体3131上的散热片3132。该主体3131具有上端面3131a、下端面3131b、位于上端面3131a和下端面3131b之间的外壁面3131c和与外壁面3131c相对的内壁面3131d。多个散热片3132均布于内壁面3131d上。散热片3132具有靠近上端面3131a的第一端部3132a和靠近下端面3131b的第二端部3132b，第一端部3132a与第二端部3132b的连线与垂直于主体轴线(亦即电机的轴线)的平面的夹角θ为锐角(如图9所示)。不同的夹角θ会对电机附近的空气产生不同的导流作用，在本实施例中，为了更好地在电机内部形成空气涡流，该夹角θ满足：2°<θ≤30°。

该电机散热件313的工作原理为：当电机散热件313随转子312转动时，在散热片3132的作用下，电机31周围的空气产生向上或者向下的诱导力，电机31内部的通气量增加，在电机31内部形成空气涡流，从而能够主动并快速地将电机31内部产生的热量通过开放式的外盖3123或者开放式的定子座3111带走。

其中，为了能够在电机的内部形成更好的空气涡流通道，提升电机的散热效率，电机散热件313与定子311同心。优选地，在本实用新型实施例中，电机散热件313固定安装于外盖3123朝向定子的表面上且位于外盖3123和外壳3121之间。在其他可能的实施例中，电机散热件可以固定设置于转动轴上。示例性地，如图8所示，该电机散热件313沿主体3131的外壁面3131c的周向间隔设置有多个卡块3131c1，该多个卡块3131c1卡设于外盖3123的凹槽3123c内。该电机散热件313沿下端面3131b的周向还设有多个向远离上端面3131a的方向凸起的凸台3131b1，相邻两凸台3131b1之间形成卡合部,永磁体3122朝向外盖3123的端面收容于卡合部内，以进一步增强电机散热件313的稳固性。将电机散热件313直接固定安装于外盖3123和外壳3121之间，因为无需额外的连接部件，不仅能够有效提升电机的散热效率，还能减小安装电机散热件占用的空间，降低电机的重量，进而提升飞行器的飞行性能。

此外，将电机散热件313固定安装于外盖3123和外壳3121之间时，为了避免电机散热件313与线圈3113之间形成干扰，如图6所示，散热片3132的第二端部3132b与定子311朝向外盖3123的端面之间的距离L不小于0.5mm，优选地，在本实施例中，将散热片3132的第二端部3132b与定子311朝向外盖3123的上端面之间的距离L设置为0.5mm，可以在避免电机散热件313与线圈3113之间形成干涉的同时，降低外壳3121所需的高度，从而减少外壳3121的重量，进而使电机31的重量与无电机散热件的电机的重量基本一致，提高电机效率。

电机散热片3132的形状可以是任意形状，包括但不限于：流线形、扇形、弧形、翼型或者S型。优选地，在本实施例中，散热片3132的形状为弧形、翼型或者S型，以增强电机散热件313对空气的诱导力。进一步地，以散热片3132第一端部3132a与第二端部3132b的连线为弦，则该弦所对应的圆心角度可以为12°-30°，从而增强散热片3132对空气向上或者向下的诱导力，增加通气量。在实际应用中，可以根据电机的转动方式或安装方向，选用不同形状的散热片以形成更加有效的空气涡流通道。例如，若电机始终沿着一个方向转动，则当电机运转时，外部空气流入电机内部的方向是固定的，此时，适应于空气的流动方向，可以选用弧形或者翼型的散热片。

对于本实用新型实施例中的电机31来说，若电机沿顺时针方向转动，则外部的空气从外盖的散热孔3123a进风，为了形成向下的空气诱导力，以使得空气通过电机散热件313吹向电机内部并将电机内部产生的热量(如：线圈、转动轴、轴承等产生的热量)通过定子座的通风孔3111c排出电机外部。此时，如图8和图9所示，该散热片3132具有向上端面3131a弯曲的凸弧面3132c以及向下端面3131b弯曲的凹弧面3132d。且该散热片3132呈翼型，可增强空气向上或者向下的诱导速度，增加通气量。

如图10所示，若电机沿逆时针方向转动，则外部的空气从定子座的通风孔3111c进风，为了形成向上的空气诱导力，以使得空气通过电机散热件314吹向电机内部并将电机内部产生的热量(如：线圈、转动轴、轴承等产生的热量)通过外盖的散热孔3123a排出电机外部，该电机散热件314与本实用新型实施例提供的电机散热件313具有相似的结构，两者的不同之处在于：该电机散热件314的散热片3142具有向上端面3141a弯曲的凹弧面3142c以及向下端面3141b弯曲的凸弧面3142d。

若电机内部设置有改变相序的控制开关，通电后其转向既可以是顺时针方向，又可以是逆时针方向，则当电机运转时，外部空气流入电机内部的流动方向有可能是向上的也有可能是向下的，此时，为了在电机顺时针方向转动或者逆时针转动时均可获得较佳的散热效果，可以选用散热片为S型的电机散热件315(如图11所示)。

此外，在实际应用中，还可以根据电机31在飞行器100上的安装方向来选用散热片3132的形状，以提升飞行器100的散热效果。例如，若动力装置3朝向机身1上方(如图1中所示的a方向)安装，电机的散热片呈弧形或翼型，并且，其具有向电机散热件主体的上端面弯曲的凸弧面以及向散热片主体的下端面弯曲的凹弧面；若动力装置3朝向机身1下方(如图1中所示的b方向)安装，电机的散热片呈弧形或翼型，并且，其具有向电机散热件主体的上端面弯曲的凹弧面以及向散热片主体的下端面弯曲的凸弧面。或者，为满足不同的应用场景，也可以都选用呈S型的散热片的电机散热件315。

其中，电机散热件313的材料可以是塑料或者薄钢片，优选地，在本实施例中，电机散热件313的材料为塑料，从而减轻电机的重量，提升飞行器的效率。

总的来说，区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供的电机散热件能够在转子带动该散热件转动时，在电机内部形成空气涡流，通过该空气涡流可主动将电机内部产生的热量带走，从而提升空气流将电机内部的热量带到电机外部的效率，增强电机的散热效果。进一步地，将使用该电机散热件的电机应用于飞行器，能够提升飞行器的飞行效率以及安全性能。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。