电机和无人飞行器论文和设计-肖锭锋

全文摘要

本实用新型属于植保作业领域，公开了一种电机和无人飞行器，所述电机(32)包括电机转轴(321)，所述电机转轴(321)设有沿轴向贯通的转轴中空腔(321a)，所述转轴中空腔(321a)设置为能够供外部管路和\/或外部线路轴向穿过。在本实用新型中，通过在电机的电机转轴中设置转轴中空腔，使得位于机身本体上的储液器与喷洒装置之间的输液管线以及位于机身本体上的电控器与喷洒装置之间的导电线均可依次穿过机臂中空腔和转轴中空腔，大大方便走线走管设计，有利于降低生产安装难度，并能够将管线隔离于其他部件，避免产生相互干涉，以此提高无人飞行器的稳定性和可靠性。

主设计要求

1.一种电机，其特征在于，所述电机(32)包括电机转轴(321)，所述电机转轴(321)设有沿轴向贯通的转轴中空腔(321a)，所述转轴中空腔(321a)设置为能够供外部管路和\/或外部线路轴向穿过。

设计方案

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机(32)包括内外套设的内定子(322)和外转子(323)，所述内定子(322)包括环状的定子铁芯轭部(322a)以及从所述定子铁芯轭部(322a)的外环周壁向外伸出且沿周向依次间隔排布的多个定子铁芯齿靴部(322b)，所述定子铁芯轭部(322a)的内环周壁围绕限定出位于径向内侧的定子腔(322c)，所述电机转轴(321)沿轴向穿过所述定子腔(322c)并与所述外转子(323)一体旋转。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机(32)还包括固定基座(324)、转轴轴承(325)和环形端盖(326)，所述固定基座(324)包括基座套筒部(324a)和从所述基座套筒部(324a)的套筒外周壁径向向外伸出的基座连接部(324b)，所述转轴轴承(325)内套于所述基座套筒部(324a)的套筒腔中且包括固定连接于所述基座套筒部(324a)的套筒内周壁的轴承外圈和能够相对所述轴承外圈同轴转动的轴承内圈；

其中，所述基座套筒部(324a)内套于所述定子腔(322c)，所述电机转轴(321)的一端插入至所述基座套筒部(324a)的套筒腔内以固定穿连所述轴承内圈，所述环形端盖(326)的径向外缘部固定连接于所述外转子(323)且径向内缘部固定连接于所述电机转轴(321)的另一端。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述环形端盖(326)呈辐轮状且包括沿径向间隔设置的端盖内环部(326a)和端盖外环部(326b)以及沿径向桥接所述端盖内环部(326a)与所述端盖外环部(326b)的多根桥接辐射条(326c)，所述端盖内环部(326a)与所述电机转轴(321)的一端固定连接，所述端盖外环部(326b)与所述外转子(323)的转子铁芯轭部(323a)固定连接，相邻的所述桥接辐射条(326c)之间形成有能够用于散热减重的端盖镂空部(326d)。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述基座套筒部(324a)的套筒内周壁上形成有径向向内凸出的基座环向凸台(324c)，所述转轴轴承(325)包括第一转轴轴承(325a)和第二转轴轴承(325b)，所述基座环向凸台(324c)的轴向两侧壁分别与所述第一转轴轴承(325a)的第一轴承外圈和第二转轴轴承(325b)的第二轴承外圈形成端面抵接。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第一转轴轴承(325a)相对靠近所述环形端盖(326)设置且所述第二转轴轴承(325b)相对远离所述环形端盖(326)设置，所述电机(32)还包括设置在所述基座套筒部(324a)的套筒腔内的轴承限位件(327)，所述第二转轴轴承(325b)位于所述基座环向凸台(324c)与所述轴承限位件(327)之间，所述轴承限位件(327)固定连接于所述电机转轴(321)的端部且沿轴向抵接于所述第二转轴轴承(325b)的第二轴承内圈。

7.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述基座套筒部(324a)的套筒内周壁的半径为r，所述电机(32)的周向外轮廓的半径为R，满足：1\/3≤r\/R≤2\/3。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的电机，其特征在于，所述电机转轴(321)的轴向长度不小于所述电机(32)的轴向总长度的0.8倍。

9.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器(100)包括根据权利要求1～8中任意一项所述的电机(32)。

10.根据权利要求9所述的无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器(100)包括：

机身本体(1)，安装有储液器(11)和电控器(12)；

多个机臂(2)，分别从所述机身本体(1)沿不同方向外伸，所述机臂(2)内设有沿所述机臂(2)的长度方向延伸的机臂中空腔；

动力组件(3)，设置在所述机臂(2)的外端且包括螺旋桨叶(31)和用于驱动所述螺旋桨叶(31)旋转的所述电机(32)；

喷洒装置(4)，设置在所述动力组件(3)的下方；

其中，所述储液器(11)与所述喷洒装置(4)之间的输液管线以及所述电控器(12)与所述喷洒装置(4)之间的导电线均依次穿过所述机臂中空腔和所述转轴中空腔(321a)。

11.根据权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于，所述动力组件(3)包括设置在所述机臂(2)的顶面的第一动力组件和设置在所述机臂(2)的底面的第二动力组件，所述喷洒装置(4)安装在所述第二动力组件的底端。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及植保作业技术领域，具体地，涉及一种电机和无人飞行器。

背景技术

近年来，无人飞行器由于具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低等优点而在农业、勘探等多个领域得以应用。在一些机型中，根据设计需求，动力装置和喷洒装置均设置在机臂的沿上下方向的同一侧，例如在基于增大载荷能力而增设动力装置时，会在机臂的上下两侧均设置动力装置，并将喷晒装置安装在下端动力装置的下方位置。在此结构下，喷晒装置与机身之间的连接管线需要经过结构复杂的动力装置，不便于走线走管的设计。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种电机和无人飞行器，结构简单且设计合理，以便于喷晒装置与机身本体之间的走线走管。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电机，所述电机包括电机转轴，所述电机转轴设有沿轴向贯通的转轴中空腔，所述转轴中空腔设置为能够供外部管路和\/或外部线路轴向穿过。

可选地，所述电机包括内外套设的内定子和外转子，所述内定子包括环状的定子铁芯轭部以及从所述定子铁芯轭部的外环周壁向外伸出且沿周向依次间隔排布的多个定子铁芯齿靴部，所述定子铁芯轭部的内环周壁围绕限定出位于径向内侧的定子腔，所述电机转轴沿轴向穿过所述定子腔并与所述外转子一体旋转。

可选地，所述电机还包括固定基座、转轴轴承和环形端盖，所述固定基座包括基座套筒部和从所述基座套筒部的套筒外周壁径向向外伸出的基座连接部，所述转轴轴承内套于所述基座套筒部的套筒腔中且包括固定连接于所述基座套筒部的套筒内周壁的轴承外圈和能够相对所述轴承外圈同轴转动的轴承内圈；

其中，所述基座套筒部内套于所述定子腔，所述电机转轴的一端插入至所述基座套筒部的套筒腔内以固定穿连所述轴承内圈，所述环形端盖的径向外缘部固定连接于所述外转子且径向内缘部固定连接于所述电机转轴的另一端。

可选地，所述环形端盖呈辐轮状且包括沿径向间隔设置的端盖内环部和端盖外环部以及沿径向桥接所述端盖内环部与所述端盖外环部的多根桥接辐射条，所述端盖内环部与所述电机转轴的一端固定连接，所述端盖外环部与所述外转子的转子铁芯轭部固定连接，相邻的所述桥接辐射条之间形成有能够用于散热减重的端盖镂空部。

可选地，所述基座套筒部的套筒内周壁上形成有径向向内凸出的基座环向凸台，所述转轴轴承包括第一转轴轴承和第二转轴轴承，所述基座环向凸台的轴向两侧壁分别与所述第一转轴轴承的第一轴承外圈和第二转轴轴承的第二轴承外圈形成端面抵接。

可选地，所述第一转轴轴承相对靠近所述环形端盖设置且所述第二转轴轴承相对远离所述环形端盖设置，所述电机还包括设置在所述基座套筒部的套筒腔内的轴承限位件，所述第二转轴轴承位于所述基座环向凸台与所述轴承限位件之间，所述轴承限位件固定连接于所述电机转轴的端部且沿轴向抵接于所述第二转轴轴承的第二轴承内圈。

可选地，所述基座套筒部的套筒内周壁的半径为r，所述电机的周向外轮廓的半径为R，满足：1\/3≤r\/R≤2\/3。

可选地，所述电机转轴的轴向长度不小于所述电机的轴向总长度的0.8倍。

此外，本实用新型还提供了一种采用上述电机的无人飞行器。

可选地，所述无人飞行器包括：

机身本体，安装有储液器和电控器；

多个机臂，分别从所述机身本体沿不同方向外伸，所述机臂内设有沿所述机臂的长度方向延伸的机臂中空腔；

动力组件，设置在所述机臂的外端且包括螺旋桨叶和用于驱动所述螺旋桨叶旋转的所述电机；

喷洒装置，设置在所述动力组件的下方；

其中，所述储液器与所述喷洒装置之间的输液管线以及所述电控器与所述喷洒装置之间的导电线均依次穿过所述机臂中空腔和所述转轴中空腔。

可选地，所述动力组件包括设置在所述机臂的顶面的第一动力组件和设置在所述机臂的底面的第二动力组件，所述喷洒装置安装在所述第二动力组件的底端。

在本实用新型中，通过在电机的电机转轴中设置转轴中空腔，使得位于机身本体上的储液器与喷洒装置之间的输液管线以及位于机身本体上的电控器与喷洒装置之间的导电线均可依次穿过机臂中空腔和转轴中空腔，大大方便走线走管设计，有利于降低生产安装难度，并能够将管线隔离于其他部件，避免产生相互干涉，以此提高无人飞行器的稳定性和可靠性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的具体实施方式中的无人飞行器的立体图；

图2为图1中的无人飞行器的局部结构爆炸图，以展示动力组件和喷晒装置；

图3为本实用新型的具体实施方式中的电机的结构爆炸图；

图4为图3中的电机的剖视图；

图5为图3中的电机的固定基座的立体图；

图6为图3中的电机的电机转轴的立体图；

图7为图3中的电机的内定子的立体图。

附图标记说明：

100 无人飞行器

1 机身本体 2 机臂

3 动力组件 4 喷洒装置

11 储液器 12 电控器

31 螺旋桨叶 32 电机

321 电机转轴 322 内定子

323 外转子 324 固定基座

325 转轴轴承 326 环形端盖

327 轴承限位件 328 固定件

321a 转轴中空腔 322a 定子铁芯轭部

322b 定子铁芯齿靴部 322c 定子腔

323a 转子铁芯轭部 324a 基座套筒部

324b 基座连接部 324c 基座环向凸台

325a 第一转轴轴承 325b 第二转轴轴承

326a 端盖内环部 326b 端盖外环部

326c 桥接辐射条 326d 端盖镂空部

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

下面参考附图描述根据本实用新型的电机和无人飞行器。

如图1和图2所示，本实用新型的示例性实施例提供了一种无人飞行器100，该无人飞行器100包括机身本体1、分别从机身本体1沿不同方向外伸的多个机臂2、设置在机臂2的外端的动力组件3以及设置在动力组件3的下方的喷洒装置4。机身本体1上安装有储液器11和电控器12，机臂2内设有沿机臂2的长度方向延伸的机臂中空腔，动力组件3包括螺旋桨叶31和用于驱动螺旋桨叶31旋转的电机32，参照图3至图7，该电机32的电机转轴321设有沿轴向贯通的转轴中空腔321a，并且转轴中空腔321a设置为能够供外部管路和\/或外部线路轴向穿过。具体地，储液器11与喷洒装置4之间的输液管线以及电控器12与喷洒装置4之间的导电线均可依次穿过机臂中空腔和转轴中空腔321a。

可见，由于喷洒装置4与机身本体1上的部件之间的连接管线均可依次穿过机臂中空腔和转轴中空腔，且转轴中空腔的结构简单合理，使得无人飞行器100的走管走线更加方便，从而有效降低无人飞行器100的生产安装难度。此外，通过设置转轴中空腔，喷洒装置4与机身本体1上的部件之间的连接管线可隔离于其他具有复杂结构的部件，以避免相互发生干涉而影响正常工作，从而有效提高无人飞行器100的稳定性和可靠性。

需要说明的是，穿过转轴中空腔中的管线不局限于储液器11与喷洒装置4之间的输液管线以及电控器12与喷洒装置4之间的导电线，还可是喷洒装置4与机身本体1上的其他部件之间的连接管线，或者还可是其他不同类型的部件之间的连接管线。

为进一步提高走管走线的便利性，可尽量增大走管走线的空间，即增大转轴中空腔的腔体半径。因此，在一些实施例中，电机32可包括内外套设的内定子322和外转子323，内定子322包括环状的定子铁芯轭部322a以及从定子铁芯轭部322a的外环周壁向外伸出且沿周向依次间隔排布的多个定子铁芯齿靴部322b。其中，定子铁芯轭部322a的内环周壁围绕限定出位于径向内侧的定子腔322c，电机转轴321沿轴向穿过定子腔322c并与外转子323一体旋转。

换言之，定子腔322c仅供电机转轴321穿过，即整个定子腔空间均用于容纳电机转轴321，因此与传统的外定子内转子结构相比，本实施例中的电机转轴321的转轴中空腔的腔体半径更大，即走管走线空间更大，除了可进一步提高走管走线的便利性以外，还可容纳更多的不同类型的管线，因此利用率更高。

进一步地，参照图示的实施例中的电机32，其具有简单、紧凑、合理且易于安装的结构。具体而言，电机32包括固定基座324、转轴轴承325和环形端盖326，固定基座324包括基座套筒部324a和从基座套筒部324a的套筒外周壁径向向外伸出的基座连接部324b，转轴轴承325内套于基座套筒部324a的套筒腔中且包括固定连接于基座套筒部324a的套筒内周壁的轴承外圈和能够相对轴承外圈同轴转动的轴承内圈。其中，轴承外圈可通过打胶、紧套或通过设置专用固定件等方式进行固定，基座套筒部324a内套于定子腔322c，电机转轴321的一端插入至基座套筒部324a的套筒腔内以固定穿连轴承内圈，环形端盖326的径向外缘部固定连接于外转子323且径向内缘部固定连接于电机转轴321的另一端。

在上述结构中，电机转轴321通过环形端盖326与外转子323固定连接，从而保证与外转子323的一体旋转。此外，转轴轴承325能够支撑固定电机转轴321，确保电机转轴321不会沿轴向位移，从而保证电机32的可靠性和稳定性。

而为了满足轻量化以及散热的高需求，在一些实施例中，可将环形端盖326设置为呈辐轮状且包括沿径向间隔设置的端盖内环部326a和端盖外环部326b以及沿径向桥接端盖内环部326a与端盖外环部326b的多根桥接辐射条326c。其中，端盖内环部326a与电机转轴321的一端固定连接，端盖外环部326b与外转子323的转子铁芯轭部323a固定连接，相邻的桥接辐射条326c之间形成有能够用于散热减重的端盖镂空部326d，并且端盖镂空部326d优选设置有沿周向依次间隔的多个，从而大大节省制造环形端盖326所需的材料量，以满足轻量化和散热的设计需求。

具体地，参照图3，电机转轴321的一端(图示摆置方向的上端)形成有从外周壁伸出的环形连接台，通过固定件328依次穿连端盖内环部326a和环形连接台上的连接孔，实现环形端盖326与电机转轴321的固定连接，该固定件328可以是螺钉、螺杆等。此外，端盖外环部326b与外转子323的转子铁芯轭部323a可通过胶粘、焊接、插接、卡接、固定件连接等不同方式进行固定。

为了进一步提高电机32的稳定性，在一些实施例中，可在基座套筒部324a的套筒内周壁上形成有径向向内凸出的基座环向凸台324c，此时转轴轴承325包括第一转轴轴承325a和第二转轴轴承325b。其中，第一转轴轴承325a包括第一轴承外圈和能够相对第一轴承外圈转动的第一轴承内圈，第二转轴轴承325b包括第二轴承外圈和能够相对第二轴承外圈转动的第二轴承内圈。基座环向凸台324c的轴向两侧壁分别与第一转轴轴承325a的第一轴承外圈和第二转轴轴承325b的第二轴承外圈形成端面抵接，电机转轴321依次穿连第一轴承内圈和第二轴承内圈，即第一轴承内圈和第二轴承内圈分别与电机转轴321固定连接以跟随转动。换言之，可通过设置多轴承结构以提高电机转轴321的连接稳定性，从而提高电机32的稳定性。

在一些实施例中，上述第一转轴轴承325a相对靠近环形端盖326设置且第二转轴轴承325b相对远离环形端盖326设置。电机32还包括设置在基座套筒部324a的套筒腔内的轴承限位件327。具体地，第二转轴轴承325b位于基座环向凸台324c与轴承限位件327之间，轴承限位件327固定连接于电机转轴321的端部且沿轴向抵接于第二转轴轴承325b的第二轴承内圈，以防止第二转轴轴承325b从基座套筒部324a的套筒腔内脱落，从而进一步提高装配稳定性。

具体地，参照图3和图6，可通过固定件328依次穿连轴承限位件327和电机转轴321的端部上的连接孔，以实现轴承限位件327与电机转轴321的固定连接，该固定件328可以是螺钉、螺杆等。当然，本实施例不限于该固定连接方式，还可采用胶粘、焊接、插接、卡接等。

在一些实施例中，将基座套筒部324a的套筒内周壁的半径设置为r，以及将电机32的周向外轮廓的半径设置为R，并使r与R之间满足：1\/3≤r\/R≤2\/3。限定该比例关系的原因在于，当r\/R＜1\/3时，基座套筒部324a的套筒内周壁的半径较小，此时穿入基座套筒部324a的套筒腔内的电机转轴321的转轴中空腔321a的空间也必然较小，未能较好地达到便于走管走线的效果，且不能容纳较多的管线，利用率不高。当r\/R＞2\/3时，基座套筒部324a的套筒内周壁的半径较大，反而会造成转轴中空腔321a的空间存在较多使用余量，不利于获得轻量化和紧凑的电机结构。因此当1\/3≤r\/R≤2\/3时，能够在转轴中空腔321a的空间利用率、电机结构的紧凑性、轻量化等之间取得平衡。更优选地，1:2.8≤r\/R≤1:1.8。

为进一步提高电机32的紧凑性，在一些实施例中，将电机转轴321的轴向长度设置为不小于电机32的轴向总长度的0.8倍。在此结构下，电机转轴321的轴向长度与电机32的轴向总长度相当，一方面可提高电机32的紧凑性且缩短其轴向尺寸，另一方面可缩短从转轴中空腔321a穿出的管线与连接目标之间的距离，以避免管线干涉到其他部件。

在一些实施例中，动力组件3包括设置在机臂2的顶面的第一动力组件和设置在机臂2的底面的第二动力组件，即通过增加动力组件的数量以提高无人飞行器100的载荷能力。在此结构下，将喷洒装置4安装在第二动力组件的底端，以防止影响正常喷洒。此时，喷洒装置4与机身本体之间的连接管线可依次穿过机臂中空腔和第二动力组件中的电机转轴321的转轴中空腔321a。

需要说明的是，本实用新型的示例性实施例中的无人飞行器100可应用于农耕产业中对农作物进行农药喷洒或者水分喷灌等作业活动，也可应用于森林火灾中灭火液的喷洒、航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火和灾情巡查等其他领域。此外，无人飞行器100中的电机32可以是无刷电机，也可以是其他类型的电机，既可应用于无人飞行器上，也可应用在其他领域的不同设备上。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

设计图

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