CN105480406B - 一种单轴飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单轴飞行器，该单轴飞行器包括：螺旋桨(1)、飞行器主体(2)和构成飞行器主体(2)一部分的羽翼驱动装置(3)，飞行器主体(2)为流线型，羽翼驱动装置(3)中部位置设置有伸出羽翼驱动装置的环形羽翼(4)，环形羽翼(4)在羽翼驱动装置(3)驱动下可做水平方向的移动；在环形羽翼(4)伸出羽翼驱动装置(3)外圆周各个方向的风阻面积相同时，单轴飞行器保持当前飞行姿势；在环形羽翼(4)向某一方向移动增大该方向伸出羽翼驱动装置(3)的风阻面积，而相对方向收入羽翼驱动装置(3)内减少该相对方向的风阻面积时，单轴飞行器改变当前飞行姿势。本发明的单轴飞行器具有结构简单、操控方便、外形美观的特点。

Description

一种单轴飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器设计技术领域，特别涉及一种单轴飞行器。
背景技术
现有消费型、能够直线上下起降的飞行器主要可分为多轴多桨飞行器和单轴多桨飞行器两种类型，其中单轴多桨飞行器通过下述两种方式来实现飞行器飞行姿势的控制：
1、设置多组螺旋桨，改变螺旋桨的角度，使每组螺旋桨的角度不相同，通过改变每组螺旋桨产生向下的风向实现对飞行器飞行姿势的控制；此种结构的单轴多桨飞行器结构复杂，且不易控制螺旋桨角度，在消费型产品中较为少见。
2、设置尾翼结构，通过驱动尾翼螺旋桨来改变飞行姿势；此种结构的单轴多桨飞行器结构简单，市场上被广泛使用，但其外观形状单调。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种单轴飞行器以解决现有单轴多桨飞行器结构复杂、不易控制螺旋桨角度、外观形状单调的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种单轴飞行器，包括：螺旋桨1和飞行器主体2，飞行器主体2为流线型，内部设置有驱动马达，驱动马达用于驱动螺旋桨1旋转，为飞行器主体2提供上升的动力；单轴飞行器还包括构成飞行器主体2一部分的羽翼驱动装置3；
羽翼驱动装置3中部位置设置有伸出羽翼驱动装置3的环形羽翼4，环形羽翼4在羽翼驱动装置3驱动下可做水平方向的移动；
在环形羽翼4伸出羽翼驱动装置3外圆周各个方向的风阻面积相同时，单轴飞行器保持当前飞行姿势；
在环形羽翼4向某一方向移动增大该方向伸出羽翼驱动装置3的风阻面积，而相对方向收入羽翼驱动装置3内减少该相对方向的风阻面积时，单轴飞行器改变当前飞行姿势。
优选地，羽翼驱动装置3包括：柱形磁环31、电磁马达32、上盖33和下盖34，环形羽翼4与柱形磁环31的外壁一体成型；
柱形磁环31环套在电磁马达32外周，二者高度相同且具有一定环间距；
电磁马达32固定在上盖33和下盖34之间，上盖33和下盖34之间预留有使环形羽翼4伸出的空隙，部分环形羽翼4通过上盖33和下盖34构成的空隙伸出到飞行器主体2外部；
在保持当前飞行姿势时，电磁马达32的磁场均匀分布并与柱形磁环31的极性相斥，且柱形磁环31的轴心与述电磁马达32的轴心重合；
在改变当前飞行姿势时，电磁马达32的某一方向的工作电流使电磁马达32的磁场形态改变，柱形磁环31在电磁马达32磁场的作用下轴心发生偏移，驱动环形羽翼4水平方向移动。
进一步优选地，上盖33和下盖34具有相同的结构，都包括：位于中心位置的螺纹座35和位于螺纹座35周围的支撑柱36；
电磁马达32的两端具有与螺纹座35配合的螺纹头321，上盖33和下盖34通过电磁马达52两端的螺纹头321与螺纹座35配合实现锁附固定。
优选地，飞行器主体2包括：机头21、机身22、机尾23；
羽翼驱动装置3设置在机头21和机身22之间，或者羽翼驱动装置3设置在机身22和机尾23之间。
进一步优选地，机身22内设置有控制电路板和电池；
所述控制电路板，用于控制所述单轴飞行器的运行；
所述电池，用于为控制电路板、驱动马达和羽翼驱动装置3供电。
优选地，机尾23内设置有测距模块；
测距模块通过柔性电路板与控制电路板连接，用于测量单轴飞行器的实时飞行高度，并将测量的飞行高度信息发送给控制电路板；
控制电路板，用于根据接收到的飞行高度信息控制驱动马达的转速。
优选地，单轴飞行器还包括平衡杆5；
平衡杆5位于螺旋桨1的前端，用于保持单轴飞行器空中悬停时的稳定度。
优选地，单轴飞行器还包括支撑架6；
支撑架6设置在机尾23的外部，用于搭载载具7。
本发明实施例的有益效果是：1、通过在单轴飞行器主体中导入羽翼驱动装置，基于羽翼改变风阻的原理，在单轴飞行器需要保持当前飞行姿势时，使羽翼驱动装置驱动环形羽翼伸出飞行器主体的部分各个方向的风阻面积相同，保证单轴飞行器向下推进力均匀，以维持当前的飞行姿势；在单轴飞行器需要改变飞行姿势时，使羽翼驱动装置驱动环形羽翼向某一方向运动，通过使方向伸出单轴飞行器主体的风阻面积相对增大，造成单轴飞行器向下推进力不均匀，进而改变机身角度，以改变当前的飞行姿势，即本发明单轴飞行器的飞行姿势控制原理简单，且易于实现；2、在需要改变单轴飞行器当前的飞行姿势时，只需改变羽翼驱动装置中的电磁马达某方向的工作电流即可实现飞行姿势的改变，即本发明的操作方式简单方便；3、本发明的单轴飞行器整体上只由螺旋桨和流线型的飞行器主体两部分构成，具有结构简单、外观美观的特点。
附图说明
图1为本实施例提供的单轴飞行器改变飞行姿势的原理示意图；
图2为本实施例提供的单轴飞行器的外观示意图；
图3为本实施例提供的羽翼驱动装置爆炸图；
图4为图3中羽翼驱动装置的上盖结构示意图；
图5为图3中羽翼驱动装置剖面示意图；
图6a为图3中羽翼驱动装置的柱形磁环与电磁马达轴心重合时，电磁马达磁场形态示意图；
图6b为图3中羽翼驱动装置的柱形磁环的轴心相对电磁马达向左偏移时，电磁马达磁场形态示意图；
图7a为本实施例羽翼驱动装置的柱形磁环与电磁马达轴心重合时，环形羽翼的风阻面积示意图；
图7b为本实施例羽翼驱动装置的柱形磁环的轴心相对电磁马达向左偏移时，环形羽翼的风阻面积示意图；
图7c为本实施例羽翼驱动装置的柱形磁环的轴心相对电磁马达向右偏移时，环形羽翼的风阻面积示意图；
图中：1、螺旋桨；2、飞行器主体；21、机头、22机身；23、机尾；3、羽翼驱动装置；31、柱形磁环；32、电磁马达；321、螺纹头；33、上盖；34、下盖；35、螺纹座；36、支撑柱；4、环形羽翼；5、平衡杆；6、支撑架；7、载具。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明的整体设计思想为：参考图1，利用羽翼改变风阻的原理，在单轴飞行器主体中导入羽翼驱动装置，如图1中的左图所示，正常情况下羽翼伸出单轴飞行器主体的部分各个方向的风阻面积相同，此时羽翼虽会造成风阻，但因风阻面积小且相等，单轴飞行器向下推进力均匀；如图1中的右图所示，当羽翼向某一方向运动，相对方向收入单轴飞行器主体内，该方向伸出单轴飞行器主体的风阻面积相对增大，造成单轴飞行器向下推进力不均匀，进而改变机身角度，实现对单轴飞行器飞行姿势的控制。
图2为本实施例提供的单轴飞行器的外观示意图，如图2所示，该单轴飞行器，包括：螺旋桨1和飞行器主体2，飞行器主体2为流线型，内部设置有驱动马达，驱动马达用于驱动螺旋桨1旋转，为飞行器主体2提供上升的动力。
该单轴飞行器还包括构成飞行器主体2一部分的羽翼驱动装置3；
羽翼驱动装置3中部位置设置有伸出羽翼驱动装置3的环形羽翼4，环形羽翼4在羽翼驱动装置3驱动下可做水平方向的移动；
在环形羽翼4伸出羽翼驱动装置3外圆周各个方向的风阻面积相同时，单轴飞行器保持当前飞行姿势；
在环形羽翼4向某一方向移动增大该方向伸出羽翼驱动装置3的风阻面积，而相对方向收入羽翼驱动装置3内减少该相对方向的风阻面积时，单轴飞行器改变当前飞行姿势。
本实施例通过在单轴飞行器主体中导入羽翼驱动装置，基于羽翼改变风阻的原理，在单轴飞行器需要保持当前飞行姿势时，使羽翼驱动装置驱动环形羽翼伸出飞行器主体的部分各个方向的风阻面积相同，保证单轴飞行器向下推进力均匀，从而维持当前的飞行姿势；在单轴飞行器需要改变飞行姿势时，使羽翼驱动装置驱动环形羽翼向某一方向运动，通过使方向伸出单轴飞行器主体的风阻面积相对增大，造成单轴飞行器向下推进力不均匀，进而改变机身角度，从而改变当前的飞行姿势。
在本实施例的一个实现方案中，如图3至图5共同所示，羽翼驱动装置3包括：柱形磁环31、电磁马达32、上盖33和下盖34，环形羽翼4与柱形磁环31的外壁一体成型。
柱形磁环31环套在电磁马达32外周，二者高度相同且具有一定环间距，以便于；
电磁马达32固定在上盖33和下盖34之间，上盖33和下盖34之间预留有使环形羽翼4伸出的空隙，部分环形羽翼4通过上盖33和下盖34构成的空隙伸出到飞行器主体2外部；
在保持当前飞行姿势时，电磁马达32的磁场均匀分布并与柱形磁环31的极性相斥，且柱形磁环31的轴心与电磁马达32的轴心重合；如图6a所示，电磁马达32处于正常工作时，电磁马达32外表面的磁性与柱形磁环31内表面的磁性相同，由于柱形磁环31和电磁马达32的磁场分布均匀，因而柱形磁环31受到的各个方向的排斥力相同，使得其轴心与电磁马达32的轴心重合。如图7a所示，在柱形磁环31与电磁马达32的轴心重合时，环形羽翼4伸出飞行器主体2的部分各个方向的风阻面积相同，单轴飞行器向下推进力均匀，从而单轴飞行器能够维持当前的飞行姿势。
在改变当前飞行姿势时，电磁马达32某一方向的工作电流使电磁马达32的磁场形态改变，柱形磁环31在电磁马达32磁场的作用下轴心发生偏移，驱动环形羽翼4水平方向移动。如图6b所示，若要驱动环形羽翼4向左移动，可以改变电磁马达32右侧的工作电流方向，使电磁马达32右侧的磁极改变，吸引柱形磁环3的轴心向右移动。如图7b所示，在柱形磁环31的轴心相对电磁马达32的轴心向左偏移时，环形羽翼4伸出飞行器主体2的左侧的风阻面积相对增大，单轴飞行器产生向左的风阻，使单轴飞行器的飞行器主体向左偏移，从而单轴飞行器能够改变当前的飞行姿势。
当单轴飞行器的飞行器主体需要向右偏移时，可以改变电磁马达32左侧的工作电流方向，使电磁马达32左侧的磁极改变，吸引柱形磁环3的轴心向右移动。如图7c所示，在柱形磁环31的轴心相对电磁马达32的轴心向右偏移时，环形羽翼4伸出飞行器主体2的右侧的风阻面积相对增大，单轴飞行器产生向右的风阻，使单轴飞行器的飞行器主体向右偏移。
其中，上盖33和下盖34具有相同的结构，如图4所示，上盖33和下盖34都包括：位于中心位置的螺纹座35和位于螺纹座35周围的支撑柱36；
如图5所示，电磁马达32的两端具有与螺纹座35配合的螺纹头321，上盖33和下盖34通过电磁马达52两端的螺纹头321与螺纹座35配合实现锁附固定，对柱形磁环31进行垂直方向的限定，避免柱形磁环31上下移动。
在本实施例的另一实现方案中，飞行器主体2包括：机头21、机身22、机尾23。
本实施例中的羽翼驱动装置3可以设置在机头21和机身22之间，也可以设置在机身22和机尾23之间。
机身22内设置有控制电路板和电池，控制电路板用于控制单轴飞行器的运行，电池用于为控制电路板、驱动马达和羽翼驱动装置供电。
机尾23内设置有测距模块，测距模块通过柔性电路板与控制电路板连接，用于测量单轴飞行器的实时飞行高度，并将测量的飞行高度信息发送给控制电路板；控制电路板根据接收到的飞行高度信息控制驱动马达的转速。
如图2所示，本实施例的单轴飞行器还包括平衡杆5和支撑架6，平衡杆5位于螺旋桨1的前端，用于保持单轴飞行器空中悬停时的稳定度；支撑架6设置在机尾23的外部，用于搭载载具7，载具7可以为手机、PAD等设备。
综上所述，本发明提供了一种单轴飞行器，该单轴飞行器具有下述有益效果：
1、通过在单轴飞行器主体中导入羽翼驱动装置，基于羽翼改变风阻的原理，在单轴飞行器需要保持当前飞行姿势时，使羽翼驱动装置驱动环形羽翼伸出飞行器主体的部分各个方向的风阻面积相同，保证单轴飞行器向下推进力均匀，以维持当前的飞行姿势；在单轴飞行器需要改变飞行姿势时，使羽翼驱动装置驱动环形羽翼向某一方向运动，通过使方向伸出单轴飞行器主体的风阻面积相对增大，造成单轴飞行器向下推进力不均匀，进而改变机身角度，以改变当前的飞行姿势，即本发明单轴飞行器的飞行姿势控制原理简单，且易于实现；
2、在需要改变单轴飞行器当前的飞行姿势时，只需改变羽翼驱动装置中的电磁马达某方向的工作电流即可实现飞行姿势的改变，即本发明的操作方式简单方便；
3、本发明的单轴飞行器整体上只由螺旋桨和流线型的飞行器主体两部分构成，具有结构简单、外观美观的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种单轴飞行器，包括：螺旋桨(1)和飞行器主体(2)，所述飞行器主体(2)为流线型，内部设置有驱动马达，所述驱动马达用于驱动所述螺旋桨(1)旋转，为所述飞行器主体(2)提供上升的动力；其特征在于，所述单轴飞行器还包括构成所述飞行器主体(2)一部分的羽翼驱动装置(3)；
所述羽翼驱动装置(3)中部位置设置有伸出所述羽翼驱动装置(3)的环形羽翼(4)，所述环形羽翼(4)在所述羽翼驱动装置(3)驱动下可做水平方向的移动；
在所述环形羽翼(4)伸出所述羽翼驱动装置(3)外圆周各个方向的风阻面积相同时，所述单轴飞行器保持当前飞行姿势；
在所述环形羽翼(4)向某一方向移动增大该方向伸出所述羽翼驱动装置(3)的风阻面积，而相对方向收入所述羽翼驱动装置(3)内减少该相对方向的风阻面积时，所述单轴飞行器改变当前飞行姿势。
2.根据权利要求1所述的单轴飞行器，其特征在于，所述羽翼驱动装置(3)包括：柱形磁环(31)、电磁马达(32)、上盖(33)和下盖(34)，所述环形羽翼(4)与所述柱形磁环(31)的外壁一体成型；
所述柱形磁环(31)环套在所述电磁马达(32)外周，二者高度相同且具有一定环间距；
所述电磁马达(32)固定在上盖(33)和下盖(34)之间，上盖(33)和下盖(34)之间预留有使环形羽翼(4)伸出的空隙，部分环形羽翼(4)通过上盖(33)和下盖(34)构成的空隙伸出到所述飞行器主体(2)外部；
在保持当前飞行姿势时，所述电磁马达(32)的磁场均匀分布并与所述柱形磁环(31)的极性相斥，且所述柱形磁环(31)的轴心与所述电磁马达(32)的轴心重合；
在改变当前飞行姿势时，改变所述电磁马达(32)的某一方向的工作电流使电磁马达(32)的磁场形态改变，所述柱形磁环(31)在所述电磁马达(32)磁场的作用下轴心发生偏移，驱动所述环形羽翼(4)水平方向移动。
3.根据权利要求2所述的单轴飞行器，其特征在于，所述上盖(33)和所述下盖(34)具有相同的结构，都包括：位于中心位置的螺纹座(35)和位于螺纹座(35)周围的支撑柱(36)；
所述电磁马达(32)的两端具有与螺纹座(35)配合的螺纹头(321)，所述上盖(33)和所述下盖(34)通过电磁马达(52)两端的螺纹头(321)与螺纹座(35)配合实现锁附固定。
4.根据权利要求2或3所述的单轴飞行器，其特征在于，所述飞行器主体(2)依次包括：机头(21)、机身(22)、机尾(23)；
所述羽翼驱动装置(3)设置在所述机头(21)和所述机身(22)之间，或者所述羽翼驱动装置(3)设置在所述机身(22)和所述机尾(23)之间。
5.根据权利要求4所述的单轴飞行器，其特征在于，所述机身(22)内设置有控制电路板和电池；
所述控制电路板，用于控制所述单轴飞行器的运行；
所述电池，用于为所述控制电路板、所述驱动马达和所述羽翼驱动装置(3)供电。
6.根据权利要求5所述的单轴飞行器，其特征在于，所述机尾(23)内设置有测距模块；
所述测距模块通过柔性电路板与所述控制电路板连接，用于测量所述单轴飞行器的实时飞行高度，并将测量的飞行高度信息发送给所述控制电路板；
所述控制电路板，用于根据接收到的飞行高度信息控制所述驱动马达的转速。
7.根据权利要求4所述的单轴飞行器，其特征在于，所述单轴飞行器还包括平衡杆(5)；
所述平衡杆(5)位于所述螺旋桨(1)的前端，用于保持所述单轴飞行器空中悬停时的稳定度。
8.根据权利要求4所述的单轴飞行器，其特征在于，所述单轴飞行器还包括支撑架(6)；
所述支撑架(6)设置在所述机尾(23)的外部，用于搭载载具(7)。
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