自冷型无刷电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，更为具体地，涉及一种能够在运转时自发散热的自冷型无刷电机。

背景技术：

随着永磁材料、微电子技术、控制技术以及电磁电子技术的发展，无刷电机得到长足的发展及广泛的应用。且随着技术和工艺的进步，曾经困扰无刷电机行业的壁垒也在逐步被打破。无刷电机凭借其性能可靠、无机械磨损、故障率低、体积小、效率高等优点，使其应用领域已由最初的军事领域转向商业领域，由工业领域向民用领域迅速扩展。

现有的无刷电机，主要由上盖、磁钢、均布于磁钢内表面的若干磁铁及一根用于旋转的轴组成的动子部分和由底座、置于底座上的线圈骨架及缠绕在线圈骨架上的若干线圈组成的定子两部分组成。动子通过旋转轴绕定子做圆周运动，电机底座和上盖上均设有部分孔位，用于电机散热。

然而，目前的无刷电机，仅靠上盖及底座上的少量散热孔进行散热，并不足以将电机运行时的热量完全散发出去，余热累积在电机内部，会导致电机发热；尤其当电机处于大负荷运行时，短时间内热量难以散去，不仅会导致电机损耗增加，效率降低，还会加剧轴承的磨损，降低电机使用寿命。同时，内部温度过高也可能导致电机报废，存在巨大的安全隐患。

因此，有必要提供一款新型无刷电机来克服上述散热困难的缺点。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种自冷型无刷电机，以解决目前无刷电机在运转时内部热量不能及时排出造成的电机损耗严重、效率低、使用寿命短等问题。

本发明提供的自冷型无刷电机，包括定子组件、与定子组件相对运动的动子组件；动子组件包括上盖，上盖包括上壳体、下壳体、设置在上壳体沿上壳体径向向外延伸的延伸臂、以及基于延伸臂沿上壳体的轴向延伸的弧形支架；弧形支架连接在延伸臂与下壳体之间，弧形支架之间形成风扇型结构的导气槽。

此外，优选的方案是，上壳体和下壳体均为圆形结构，延伸臂均匀分布在上壳体的侧壁上；并且，延伸臂的最大外径值不大于下壳体的最大外径值。

此外，优选的方案是，延伸臂的形状为渐开线曲线型。

此外，优选的方案是，弧形支架为弧形三角支架结构。

此外，优选的方案是，弧形支架的数量不大于延伸臂的数量。

此外，优选的方案是，定子组件包括底座、固定在底座上的线圈骨架、缠绕在线圈骨架上的线圈；底座包括设置有透气孔的底板、上环、设置在底板和上环之间的支撑柱，支撑柱之间形成均匀分布的透气槽。

此外，优选的方案是，还包括设置在定子组件和动子组件之间的回转组件；回转组件包括转轴及与转轴相适配的两个轴承，两个轴承分别固定在转轴以及底座内。

此外，优选的方案是，在上盖的回转中心位置设置有沿上壳体的轴向延伸的中空结构的支撑柱，转轴垂直固定在支撑柱内。

此外，优选的方案是，定子组件还包括电路板；其中，在底板上设置有用于固定线圈骨架和电路板的固定部；固定部为中空梯形结构，包括由下至上依次设置的下固定部、中固定部和上固定部。

此外，优选的方案是，动子组件还包括与上盖固定连接的磁路系统；磁路系统包括与上盖固定连接的导磁轭以及均匀贴设在导磁轭内表面的磁铁。

利用上述自冷型无刷电机，上盖的上壳体和下壳体之间设置风扇型的非密封排气结构，在电机作业过程中，可通过弧形支架间的导气槽将电机内部产生的热量及时排除，并将外部的冷空气及时导入电机内部，能够实现电机的快速冷却，产品性能稳定、使用寿命长。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的自冷型无刷电机的整体结构示意图；

图2为根据本发明实施例的自冷型无刷电机的分解结构示意图；

图3为根据本发明实施例的自冷型无刷电机的上盖结构示意图；

图4为根据本发明实施例的自冷型无刷电机的底座结构示意图。

其中的附图标记包括：自冷型无刷电机10、定子组件1、底座11、底板111、支撑筋112、上环113、透气槽114、透气孔115、螺丝孔116、固定部117、下固定部1171、中固定部1172、上固定部1173、上安装槽1174、线圈骨架12、骨架主体121、骨架通孔1211、电路板13、电路板通孔131、过线孔132、槽位133、动子组件2、上盖21、上壳体210、延伸臂211、弧形支架212、导气槽213、卡位214、卡槽215、下壳体216、支撑柱217、上支撑柱2171、螺丝孔2172、下支撑柱2173、通孔218、螺丝孔219、导磁轭22、导磁轭上边缘221、导磁轭内表面222、磁铁23、转轴31、轴承32、轴承33、限位环34。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

本发明提供的自冷型无刷电机，用于与螺旋桨搭配后为其他飞行装置提供飞行动力，包括定子组件和能绕定子组件进行相对转动的动子组件以及连接在动子组件和定子组件之间的回转组件。其中，定子组件包括底座、置于底座上的线圈骨架及缠绕在线圈骨架上的若干线圈，动子组件包括上盖、导磁轭、均布于导磁轭内表面的若干磁铁；回转组件包括一根转轴和套设于转轴两端的两个轴承，动子组件通过回转组件实现与定子组件的相对转动。

为详细描述本发明实施例的自冷型无刷电机的结构，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1和图2分别从不同角度示出了根据本发明实施例的自冷型无刷电机的整体结构及分解结构。

如图1和图2共同所示，本发明实施例的自冷型无刷电机10，包括定子组件1、与定子组件1进行相对运动的动子组件2；动子组件2进一步包括上盖21，上盖21包括上壳体210、下壳体216、设置在上壳体210沿上壳体210径向向外延伸的延伸臂211、以及基于延伸臂211沿上壳体210的轴向延伸的弧形支架212；弧形支架212连接在延伸臂211与下壳体216之间，间隔分布的若干弧形支架212形成风扇型结构的导气槽213。

其中，上壳体210和下壳体216均为圆形结构，且上壳体210的尺寸不大于下壳体216的尺寸，在上壳体210的侧壁上沿径向向外均匀设置有若干曲线型结构的延伸臂211，且延伸臂211的最大外径值不大于下壳体216的最大外径值。

为提高导气槽的排气效果，实现无刷电机的快速自冷，在本发明的一个具体实施方式中，延伸臂211的形状设置为近似渐开线形状的曲线形结构，而在延伸臂211的基础上沿上壳体210轴向向下延伸的弧形支架212则采用近似弧形三角支架的结构，任意两相邻设置的弧形支架212件间的间距相等且共同形成一个导气槽213，均匀分布的弧形支架212及延伸部211能够确保电机运行过程中的受力平衡，达到产品稳定可靠的效果。

本发明所采用的上盖风扇型结构，在其延伸臂211及弧形支架212的数量分别设置为两个时，即可产生如上所描述的自冷作用，但为了使上盖的通风性能更好，可以在上盖上增加延伸臂211及弧形支架212的数量，使得电机在运转时，达到更好的降温效果，如附图1至2所示方案中，在上盖21的上壳体210上均匀设置有八个延伸臂211和对应的八个弧形支架212。

需要说明的是，在实际生产或者应用中，可根据情况采取等量延伸臂211及弧形支架212的方案(如延伸臂及弧形支架的数量同时设置为2个、3个、4个等)，或者采用延伸臂211数量与弧形支架212数量不等的方案(如延伸臂数量设置为4个而弧形支架数量为2个或延伸臂数量为12个而弧形支架数量为4个等)，能够确保弧形支架212的数量不大于延伸臂211的数量皆可，类似方案均可视作本发明的等效方案。

在本发明的另一具体实施方式中，自冷型无刷电机10还包括设置在定子组件1和动子组件2之间的回转组件；定子组件1包括底座11、固定在底座11上的线圈骨架12、缠绕在线圈骨架12上的线圈(图中未示出)，线圈骨架12包括骨架主体121和位于骨架主体121中心位置的骨架通孔1211，底座11进一步包括设置有透气孔115的底板111、上环113、设置在底板111和上环113之间的支撑筋112，支撑筋112之间形成均匀分布的透气槽114；回转组件包括转轴31及与转轴31相适配的两个轴承32、33，两个轴承32、33分别固定在转轴31以及底座11内。

此外，定子组件1还包括电路板13；其中，在底板111上设置有用于固定线圈骨架12和电路板13的固定部117，固定部117为中空梯形结构，包括由下至上依次设置的下固定部1171、中固定部1172和上固定部1173。动子组件2还包括与上盖21固定连接的磁路系统；磁路系统包括与上盖21固定连接的导磁轭22以及均匀贴设在导磁轭22内表面的若干块磁铁23。

具体地，图3示出了根据本发明实施例的自冷型无刷电机的上盖结构。

结合图1至图3共同所示，本发明实施例的自冷型无刷电机10的上盖21，包括一个上壳体210，基于上壳体210且延上壳体210径向方向向外延伸的若干延伸臂211，基于延伸臂211沿上壳体210轴向方向延伸的弧形支架212，位于上壳体210的下侧且与弧形支架212相连接的下壳体216，上壳体210、延伸臂211、弧形支架212、下壳体216之间形成均匀分布的风扇型结构的导气槽213。

其中，在上壳体210的回转中心部位设置有沿上壳体210轴向两侧延伸的中空结构的支撑柱217，支撑柱217包括向上延伸的上支撑柱2171、向下延伸的下支撑柱2173及位于下支撑柱2173上的螺丝孔2172，上支撑柱2171、下支撑柱2173及位于支撑柱217中间的通孔218用于安装回转组件，三者共同配合来保证回转组件相对于上壳体210的垂直度。

另外，在下支撑柱2173上，设置有两个对向开设并用于紧固回转组件的螺丝孔2172，在上壳体210上还分布有若干螺丝孔219，用于安装负载。在下壳体216的轴向下方，延轴向远离下壳体216的一侧分布有若干个均匀分布的卡位214，各卡位214之间形成均匀分布且与卡位等数量的卡槽215，导磁轭22通过下壳体216与上盖21相固定，而磁铁23则通过卡槽215与上盖21及导磁轭22固定连接，最终共同形成一个完整的动子组件2。

在本发明实施例的无刷电机的工作过程中，动子组件2高速旋转，位于上盖21上的延伸臂211及弧形支架212亦高速旋转，在控制其旋向为逆时针方向旋转时(依附图中所示方向为参照)，通过其延伸臂211及弧形支架212的风扇型结构，可快速的将内部产生的热空气迅速抽出。同时，因底座11上设置有众多透气槽114，在抽出热空气的同时，可以保证冷空气能够源源不断的向电机内部进行补充，这样，热空气和冷空气可不断在电机内外部进行交换，电机运行速度越大时，空气转换速度越快，从而达到有效降低电机运行时温度的作用，实现无刷电机的自我冷却。

同理，在控制其旋向为顺时针方向旋转时(依附图中所示方向为参照)，通过其延伸臂211及弧形支架212的风扇型结构，可快速从外界吸入冷空气，在电机内部流通后，从底座11上的众多透气槽114内逸出，同样能够使热空气和冷空气不断在电机内外部进行交换，且在电机运行速度越大时，空气转换速度越快，从而达到有效降低电机运行时温度的作用，实现无刷电机的自我冷却。

图4示出了根据本发明实施例的自冷型无刷电机的底座结构。

结合图1至图4共同所示，本发明实施例的自冷型无刷电机10包括底座11，固定于底座11上的线圈骨架12，缠绕在线圈骨架12上的若干线圈，与底座11相连接且插入底座11回转中心的回转组件(包括转轴31、轴承32和轴承33)，与转轴31相固定，通过转轴31实现相对定子组件1做圆周运动的动子组件2和固定于底座11上并用于接线及控制作用的电路板13。其中，电路板13可采用PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)。动子组件2包括上盖21、导磁轭22、以及固定在导磁轭内表面221且与上盖21固定连接的若干磁铁23；其中，导磁轭上边缘221与上盖21固定连接，在附图2所示的具体实施方式中，在导磁轭22的内表面一共设置有14块磁铁23。

具体地，底座11进一步包括底板111，位于底板111四周向上延伸的若干个支撑筋112，位于底板111上方且与底板111通过支撑筋112相连的上环113。在底板111与上环113之间，开设有透气槽114，通过透气槽114将支撑筋112彼此分隔开来；另外，在底板111上还设置有若干透气孔115，通过透气孔115和透气槽114能够最大程度的保证电机运转时有足够的空气进行流通；在底板111上方，还设有一个用于固定线圈骨架12及电路板13的固定部117，固定部117是一个中空结构，其外侧为一个阶梯形结构，自下而上分别为下固定部1171、中固定部1172和上固定部1173。

其中，下固定部1171和中固定部1172用于定位和固定电路板13；中固定部1172和上固定部1173用于定位和固定线圈骨架12，在其内部上方和下方分别设置有用于安装轴承32、33的上安装槽1174和下安装槽(图中未示出)。底板111上还分布有4个螺丝孔116，用于固定整个电机。

另外，电路板13用于电机的线圈接线及控制出线使用，在电路板13的中间位置设置有一个电路板通孔131，电路板13通过此电路板通孔131与底座11上的中固定部1172进行定位安装，从而将电路板13固定在底座11上。此外，在电路板13上还开有若干个过线孔132，供电机线圈及出线时的焊线使用。此外，在电路板13的边缘，还设置有若干个槽位133，在安装电路板13时，槽位133能够起到避空和辅助定位支撑筋112的作用。

此外，回转组件包括一根转轴31、套设在转轴31上且通过安装槽1174固定在底座11上的轴承32、以及同样套设于转轴31上且通过固定部117下方安装槽(图中未示出)固定在底座11上的轴承33，在轴承33下方，还设置有用于对转轴31起限位作用的限位环34，通过转轴31、轴承32、轴承33和限位环34的共同作用，确保回转组件相对于定子组件1稳定转动。

通过上述实施方式可以看出，本发明提供的自冷型无刷电机，在上盖上设置风扇型结构的弧形支架和延伸臂，在动子组件转动过程中，可通过风扇型结构与底座上的透气槽的相互配合，将电机内部产生的热气及时排出，并将冷空气及时导入电机内部，从而达到快速、有效降低电机内部温度的效果，产品能够实现快速自冷，性能稳定可靠。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的自冷型无刷电机。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的自冷型无刷电机，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。