一种具有加热结构的飞行器推进电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种具有加热结构的飞行器推进电机。

背景技术

推进电机在高空低温低气压环境下工作，在推进电机工作时，转子等组件发热导致电机升温，在推进电机停止工作时，推进电机受到外部空气冷却迅速降温。在整个推进电机运行过程中，推进电机的温度变化范围约在-85℃～+50℃范围内，压力变化范围约为5kPa～101kPa，可见，推进电机工况的变化较大，导致轴承润滑脂会出现冻结、挥发加快以及机构的变形问题。

为适应不同工况需求，一般在距离电机驱动器近的部位安装温控加热板，由于温控加热板距离驱动器近，使得电机整体受热不均匀，导致电机运行不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有加热结构的飞行器推进电机，以解决电机在不同工况下运行不稳定的问题。

本发明提供了一种具有加热结构的飞行器推进电机，包括壳体、动力装置、电机轴、轴承以及控制器；壳体内设置有隔板，隔板将壳体内部空间分为电机腔和控制器腔，电机腔用于容纳动力装置，动力装置用于带动电机轴转动，控制器腔用于容纳控制器，控制器用于控制动力装置的运行或停止；电机腔内设有轴承室，轴承安装在轴承室内，电机轴通过轴承与壳体转动连接；隔板靠近控制器的一侧设置有第一加热结构和安装在第一加热结构上的第一温度传感器，第一加热结构和第一温度传感器均与控制器电连接，若第一温度传感器检测到控制器腔的温度小于或等于预设温度时，控制器控制第一加热结构加热。

与现有技术相比，本发明提供的具有加热结构的飞行器推进电机中，壳体内设置有隔板，隔板将壳体内部空间分为电机腔和控制器腔，电机腔用于容纳动力装置，动力装置用于带动电机轴转动。而由于电机腔内设有轴承室，轴承安装在轴承室内，电机轴通过轴承与壳体转动连接，因此，在电机轴转动时，电机轴转动与轴承摩擦产生大量的热、动力装置转动产生的热以及控制器产生的热，而在电机轴停止转动时，电机轴与轴承停止转动，轴承逐渐冷却，轴承在产生热量或者冷却时使得轴承内的轴承润滑脂受到影响，使得轴承润滑脂出现现挥发加快或者冻结，当轴承润滑脂挥发加快或者冻结时会使得轴承运行不稳定，从而导致电机整体运行不稳定，因此，第一加热结构设在隔板靠近控制器的一侧，第一温度传感器设在第一加热结构上，电机轴转动或者停止转动，设在第一加热结构上的温度传感器可以用于检测控制器腔的温度变化，当检测到控制器腔内的温度小于或等于预设温度时，控制器控制第一加热结构开始加热，使得控制器在工作或者不工作时的温度处在一个恒温状态，为控制器内的元器件提供一个稳定的工作环境，有效解决了元器件因为工况不稳定而失效的问题，同时，轴承室内的温度保持在预设温度范围内，在不同的电机工况下，避免了轴承润滑脂挥发加快或者冻结，有效解决了电机在不同工况下运行不稳定的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明示例性实施例的具有加热结构的飞行器推进电机的立体图；

图2示出了本发明示例性实施例的具有加热结构的飞行器推进电机的剖视图；

图3示出了本发明示例性实施例的图2中的B处的局部放大图；

图4示出了本发明示例性实施例的图2中的A处的局部放大图。

图5示出了本发明示例性实施例的控制器的剖视图。

附图标记：

1-壳体，101-电机壳体，102-控制器壳体，2-动力装置，3-电机轴，4-轴承，5-控制器，6-隔板，7-第一加热结构，8-第一温度传感器，9-第二加热结构，10-第二温度传感器，11-第一散热结构，21-限位盖体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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发明中的具体含义。

推进电机在高空低温低气压环境下工作，在推进电机工作时，转子等组件发热导致电机升温，在推进电机停止工作时，推进电机受到外部空气冷却迅速降温。在整个推进电机运行过程中，推进电机的温度变化范围约在-85℃～+50℃范围内，压力变化范围约为5kPa～101kPa，可见，推进电机工况的变化较大，导致轴承润滑脂会出现冻结、挥发加快以及机构的变形问题。

为适应不同工况需求，一般在距离电机驱动器近的部位安装温控加热板，由于温控加热板距离驱动器近，使得电机整体受热不均匀，导致电机运行不稳定。

针对上述问题，本发明示例性实施例提供一种具有加热结构的飞行器推进电机，以解决电机在不同工况下运行不稳定的问题。

图1示出了本发明示例性实施例的具有加热结构的飞行器推进电机的立体图，图2示出了本发明示例性实施例的具有加热结构的飞行器推进电机的剖视图。如图1至图2所示，本发明示例性实施例提供的具有加热结构的飞行器推进电机包括：包括壳体1、动力装置2、电机轴3、轴承4以及控制器5；壳体1内设置有隔板6，隔板6将壳体1内部空间分为电机腔和控制器腔，电机腔用于容纳动力装置2，动力装置2用于带动电机轴3转动，控制器腔用于容纳控制器5，控制器5用于控制动力装置2的运行或停止；电机腔内设有轴承室，轴承4安装在轴承室内，电机轴3通过轴承4与壳体1转动连接；隔板6靠近控制器5的一侧设置有第一加热结构7和安装在第一加热结构7上的第一温度传感器8，第一加热结构7和第一温度传感器8均与控制器5电连接，若第一温度传感器8检测到控制器腔102的温度小于或等于预设温度时，控制器5控制第一加热结构7加热。

具体实施时，如图1至图2所示，本发明示例性实施例提供的具有加热结构的飞行器推进电机中，壳体1内设置有隔板6，隔板6将壳体1内部空间分为电机腔和控制器腔，电机腔用于容纳动力装置2，动力装置2用于带动电机轴3转动。而由于电机腔内设有轴承室，轴承4安装在轴承室内，电机轴3通过轴承4与壳体1转动连接，因此，在电机轴3转动时，电机轴3转动与轴承4摩擦产生大量的热、动力装置2转动产生的热以及控制器5产生的热，而在电机轴3停止转动时，电机轴3与轴承4停止转动，轴承4逐渐冷却，轴承4在产生热量或者冷却时使得轴承4内的轴承4润滑脂受到影响，使得轴承4润滑脂出现挥发加快或者冻结，当轴承4润滑脂挥发加快或者冻结时会使得轴承4运行不稳定，从而导致电机整体运行不稳定，同时控制器5是整个电机控制的核心部件，其加热保温对整个电机运行至关重要。

由上述实施过程可知，图3示出了本发明示例性实施例的图2中的B处的局部放大图，如图3所示，第一加热结构7设在隔板6靠近控制器的一侧，第一温度传感器8设在第一加热结构7上，电机轴转动或者停止转动，设在第一加热结构7上的温度传感器可以用于检测控制器腔的温度变化，当检测到控制器腔内的温度小于或等于预设温度时，控制器控制第一加热结构7开始加热，使得控制器在工作或者不工作时的温度处在一个恒温状态，为控制器内的元器件提供一个稳定的工作环境，有效解决了元器件因为工况不稳定而失效的问题，同时，轴承室内的温度保持在预设温度范围内，在不同的电机工况下，避免了轴承润滑脂挥发加快或者冻结，有效解决了电机在不同工况下运行不稳定的问题。

示例性的，第一加热结构为电热膜，电热膜包裹在隔板靠近控制器的一侧的部位处，电热膜是一种电热材料，其原理是利用电流通过电阻材料时产生的热量来加热物体，具体应用在本发明中，控制器控制电源模块给电热膜通电，电流通过电热膜产生热量以此来提高控制器腔的温度，由于电热膜具有电热转换效率高、导热性能好的优点，设在隔板6靠近控制器的一侧的部位处的第一加热结构也可以实现对轴承室内的温度产生一个保温作用。

示例性的，轴承室包括前轴承室，前轴承室内设置有前轴承，前轴承室靠近电机轴的驱动端，前轴承室的外侧壁周向设置有第二加热结构和安装在第二加热结构的第二温度传感器，第二加热结构和第二温度传感器均与控制器电连接，轴承在产生热量或者冷却时使得轴承内的轴承润滑脂受到影响，使得轴承润滑脂出现挥发加快或者冻结的状况，当轴承润滑脂挥发加快或者冻结时会使得轴承运行不稳定，从而导致电机整体运行不稳定，此时，若第二温度传感器检测到前轴承室内的温度小于或等于预设温度时，控制器控制第二加热结构加热。

示例性的，图4示出了本发明示例性实施例的图2中的A处的局部放大图，如图4所示，电机还包括限位盖体21，限位盖体21扣设在第二加热结构9的外周，用于固定所述第二加热结构9。

在实际应用中，由于前轴承室的外侧壁周向设置有第二加热结构9，限位盖体21的周侧与轴承室的外侧壁之间具有间隙，第二加热结构9的部分部位位于间隙，限位盖体21将第二加热结构9压紧固定在轴承室的外侧壁上，避免第二加热结构9受到轴承振动而脱落。可以理解的是，上述限位盖体21可以为规则形状的盖体，也可以为不规则形状的盖体，此处以环形盖体举例，电机轴穿过环形盖体，在电机轴转动时与轴承发生相对转动，轴承转动时就会使得轴承室内有晃动产生，限位盖体21可以给第二加热结构9增加朝向轴承室的力，防止第二加热结构9在轴承室晃动时而掉落。

应理解，第二加热结构为电热膜，电热膜包裹在轴承室的外侧壁靠近电机壳体的内部空间的部位，由于电热膜具有电热转换效率高、导热性能好的优点，设在轴承室的外侧壁的第一加热结构可以实现对轴承室内的温度产生一个保温作用。

示例性的，电机轴贯穿电机腔且非驱动端穿过隔板伸入控制器腔内，前轴承室为壳体沿着电机轴轴向向电机腔内延伸的筒体结构，筒体结构的外周设置有第二加热结构和用于固定第二加热结构的限位盖体，将上述前轴承室设置为筒体结构，使得整个电机的主体更加紧凑。

示例性的，轴承室还包括后轴承室，后轴承室靠近电机轴的非驱动端，后轴承室为隔板沿着电机轴轴向向电机腔内延伸的筒体结构，将轴承分别设在前轴承室和后轴承室，前轴承室和后轴承室不仅可以对电机轴起到一个支撑作用，同时，前轴承室和后轴承室也可以对轴承与电机轴转动过程中产生的热量有一个保温作用。

在一种可选方式中，后轴承室的外周设置有第三加热结构和安装在所述第三加热结构的第三温度传感器，所述第三加热结构和所述第三温度传感器均与所述控制器电连接，若所述第三温度传感器检测到所述后轴承室内的温度小于或等于预设温度时，所述控制器控制所述第三加热结构加热，第三加热结构为电热膜。

在实际应用中，第三加热结构设在电机壳体靠近控制器的一侧，第三温度传感器设在第三加热结构上，在电机转动的过程中，在电机轴转动的过程中，控制器用于对电机进行开启、关闭、加速、减速、定速以及逆转等操作，通过控制器，我们可以精确地控制电机的转速、扭矩和位置，以保证电机的稳定运行，并实现对相关系统的精确控制，控制器用于控制第三加热结构加热，第三加热结构可以对后轴承室进行保温，使得后轴承室内的温度保持在预设温度范围内，在不同的电机工况下，避免了轴承润滑脂挥发加快或者冻结，有效解决了电机在不同工况下运行不稳定的问题。

第三加热结构为电热膜，电热膜包裹在轴承室的外侧壁靠近电机壳体的内部空间的部位，由于电热膜具有电热转换效率高、导热性能好的优点，设在轴承室的外侧壁的第一加热结构可以实现对轴承室内的温度产生一个保温作用。

举例来说，图5示出了本发明示例性实施例的控制器的剖视图，如图5所示，第一加热结构7沿电机轴的非驱动端周向排布在隔板上，控制器包括控制组件、功率组件、电源组件以及传感组件等，其中，控制组件、功率组件、电源组件以及传感组件分别与控制器电连接，且各电器元件集成在PCB板上，PCB板的两侧由控制器壳体支撑，PCB板与隔板平行布置，且隔板与控制器之间存在一定的距离，为了避开控制器的电容等占用空间较大的零件，第一加热结构呈弧形，可围绕非驱动端周向布置，弧形约240°，为了满足电机在极限温度环境下的使用要求，对电机前后轴承和控制器进行温度控制，第一加热结构除了通过热辐射对控制器加热，同时第一加热结构产生的热量通过热传导将热量传递到后轴承室，实现了一块电热膜对控制器和后轴承室的同时加热。

示例性的，第一温度传感器设在第一加热结构上，第二温度传感器设在第二加热结构上，第三温度传感器设在第三加热结构上，当第一温度传感器检测到轴承室的温度小于或等于预设温度时，可以理解为图5中的温度传感器输出电阻信号至放大器元器件中，在元器中得到一个电压增益值，第一温度传感器就会向控制器发出一个警告信号，也可以理解为电压增益值超过预设增压值，此时，温度传感器向控制器输入一个警告信号，此时，控制器就会控制第一加热结构开始加热，同理，第二温度传感器和第三传感器与第一温度传感器的工作过程一致，此处不做赘述。

在一种可选方式中，如图1所示，壳体包括电机壳体101和控制器壳体102，控制器设在控制器壳体102内，控制器壳体102位于电机轴的非驱动端的端部，控制器壳体靠近电机壳体的端面具有开口，电机轴贯穿电机壳体101且非驱动端通过开口伸入控制器壳体102内。

在实际应用中，壳体包括电机壳体和控制器壳体，当控制器壳体与电机壳体为一体式结构时，不仅结构紧密，还会减小整个电机的重量，在此基础上，控制器壳体位于电机轴的非驱动端的端部，控制器壳体靠近电机壳体的端面具有开口，在电机处于非工作状态时，控制器在散热时可以将部分热量通过控制器壳体传递至电机壳体上，可以对电机壳体进行一个保温作用。同时，电机处于工作状态时，电机产生的热量通过电机壳体传递至控制器壳体，从而对实现对电机的一种散热。

在一种可选方式中，如图1所示，具有加热结构的飞行器推进电机还包括第一散热结构11，第一散热结构11设在壳体的外壁。

在实际应用中，第一散热结构可以为散热片、或者其他形式的散热件，此处以散热片为例，将散热片的部分部位伸入电机壳体内，在电机发电时可以将电机内的部分热量传递至散热片，散热片将热量导出至电机客体外部，从而实现对电机客体内部的降温。

示例性的，电机壳体具有通孔以及形成在通孔内的透气膜，上述通孔内的透气膜可用于平衡电机壳体内外的压差，使得电机壳体内外的压强保持平衡。

本发明示例性实施例还提供了一种飞行器，包括本发明示例性实施例的具有加热结构的电机。应理解，本发明实施例的飞行器可以为无人机，也可以为有人驾驶的飞机。例如：

需要说明的是，本发明实施例提供的飞行器还可以包括机身、飞行控制器等，发动机、飞行控制器等设在机身中。

与现有技术相比，本发明实施例提供的飞行器的有益效果与本发明实施例提供的具有加热结构的电机的有益效果相同，此处不做赘述。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。