[发明专利]一种外转子直流无刷电机及动力系统

说明书

本发明提供一种外转子直流无刷电机，包括转子、定子组件、电机座、中轴和螺旋桨安装转接件，所述电机座用于安装转子和定子组件，所述中轴设置于电机座内腔中，所述转子、螺旋桨安装转接件均与中轴固定；所述电机座的内腔中设置有轴承室，所述轴承室内同轴相邻叠加布置若干个轴承，所述轴承室在靠近螺旋桨一侧设置有轴向的抵接面用于抵接靠近螺旋桨一侧的轴承的端面；所述轴承室下方设置有内圈锁紧盖和外圈锁紧盖，用于对轴承进行承托定位。通过2个上述电机一正一反组合成双电机动力系统，能够提供更大的动力。上述电机及动力系统，轴承受力好，轴承室加工精度高，同轴度高，磨损小，不易出现跑圈现象。

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是一种直流无刷电机。

背景技术

直流无刷电机是电机中的一种常见形式，广泛应用于如汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等领域。在直流无刷电机中，电枢绕组被设置在定子上，永磁体磁极被设置在转子上。定子各相电枢绕组相对于转子永磁体磁场的位置，由转子上的位置传感器通过电子方式或电磁方式所感知；并利用其输出信号，通过电子换向电路，按照一定的逻辑程序去驱动与电枢绕相连接的相应的功率开关晶体管，控制电流开关或者换向到相应的电枢绕组。随着转子的转动，转子位置传感器不断发送出信号，致使电枢绕组不断地的依次通电，不断地改变通电状态，从而使得在某一磁极下的线圈导体中流过的电流方向始终不变，这就是无刷直流永磁电机的无接触电子换向的本质。

总的来说，无刷直流电机可以分为以下三种主要用途：

持续负载应用：主要是需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域，比如风扇、抽水机、吹风机等一类的应用，这类应用成本较低且多为开环控制。

可变负载应用：主要是转速需要在某个范围内变化的应用，对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干机和压缩机就是很好的例子，汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等，这类应用的系统成本相对更高些。

定位应用：大多数工业控制和自动控制方面的应用属于这个类别，这类应用中往往会完成能量的输送，所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求，对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。

直流无刷电机中，根据转子设计在内还是外分为外转子直流无刷和内转子无刷电机。其中的外转子直流无刷电机的常见形式如附图1所示，被广泛的应用于多旋翼无人机上。该结构包括中轴1、转子2、定子组件3、电机座4、锁紧盖5、螺旋桨安装转接件6、上轴承7-1和下轴承7-2。其中电机座4为凸字形，中间的空腔用于容纳中轴1，电机座4的空腔中设置有相互分离的上轴承室和下轴承室，上轴承室和下轴承室内分别设置有抵接面，其中上轴承室的抵接面朝向螺旋桨安装转接件6一侧，下轴承室的抵接面朝向电机座4一侧，两个抵接面分别用于提供上轴承7-1和下轴承7-2的定位，电机座4空腔的外侧用于安装定子组件3以及转子2，同时转子2与中轴1通过螺栓固定以传递转动，螺旋桨安装转接件6也固定在中轴1上以向外传递轴向力，在无人机上体现在为无人机提供向上的升力。所述锁紧盖5设置于电机座4空腔的底部且与中轴1固定用于承托下轴承7-2。

上述结构存在的技术问题和缺点主要是：

由于电机用于多旋翼无人机上，电机的负载是螺旋桨，螺旋桨旋转产生向上的拉力，因此上轴承7-1和下轴承7-2主要承受轴向力，但该电机结构承受轴向力能力较差。原因如下：

一是因为电机内部两个轴承室分立的结构设计，使得所受轴向力不能均匀地分配到上下两个轴承上，主要由下端轴承承受。

二是传统的电机结构中的轴承选用的深沟球轴承承受轴向力能力较差，主要体现在轴与轴承内圈在电机旋转时易产生相对滑动(通常称跑圈)，严重时产生高温烧坏轴和轴承，使电机提前失效。上述情况产生的原因一是因为轴与轴承内圈为方便装配采用了配合不是很紧的过渡配合；二是在这种配合情况下也没有采取其它有效方法防止跑圈。