CN105620726A - 螺旋桨定桨器和无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及螺旋桨定桨器和无人机。本发明提供的螺旋桨定桨器包括第一磁性定位机构、第二磁性定位机构、转动部和固定部；转动部用于固定在电机的动力输出轴上，固定部用于固定在无人机上，且固定部与转动部相对设置；第一磁性定位机构设置在转动部上，第二磁性定位机构设置在固定部上，第二磁性定位机构用于固定第一磁性定位机构，以将转动部固定在预设位置上。通过第一磁性定位机构和第二磁性定位机构相互作用力，使转动部加速制动，从而使螺旋桨加速止动，避免多旋翼无人机非工作状态下螺旋桨自由转动扰乱气流的情况，或避免无人机降落过程中螺旋桨发动机停车，螺旋桨的惯性转动导致桨叶碰撞地面，使无人机受到损伤。

Description

螺旋桨定桨器和无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及螺旋桨定桨器和无人机。

背景技术

无人机分为多旋翼无人机、固定翼无人机和垂直起降固定翼无人机等。多旋翼无人机有多个螺旋桨，通过改变每个旋翼的工作状态来控制飞行器的起降和飞行姿态。固定翼无人机靠螺旋桨产生的推力作为飞机向前飞行的动力。垂直起降固定翼无人机既安装有多旋翼机的多个螺旋桨实现垂直起降，又安装有为固定翼无人机提供向前飞行的动力装置螺旋桨。

无论哪种功用的螺旋桨，飞机在工作时，都需要通过控制螺旋桨的工作状态来控制自身的工作状态，比如，当垂直起降固定翼无人机在垂直起降时需要关闭为飞机提供推力的螺旋桨；当垂直起降固定翼无人机完成起飞动作后需要关闭垂起时为无人机提供升力的螺旋桨，开启为无人机提供推力的螺旋桨；当固定翼无人机降落滑行时需要关闭螺旋桨等。

无人机的螺旋桨分为折叠式和固定式两种。与折叠式螺旋桨相比，固定式螺旋桨具有效率高，结构简单，易加工装配等优点。

但是，固定式螺旋桨存在的问题是，当根据无人机的工作状态需要关闭某个螺旋桨时，该处于非工作状态下的螺旋桨由于惯性转动或者在风力作用下仍然处于自由转动状态，由此产生的乱流降低了巡航状态无人机的稳定性和飞行效率；或者无人机在降落时自由转动的桨叶与地面产生的碰撞对螺旋桨造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋桨定桨器和无人机，以解决现有技术中存在的当螺旋桨发动机停车后，桨叶在转动惯性和风力的作用下仍在巡航或落地过程中保持自由转动状态，从而扰乱气流或损伤桨叶的技术问题。

本发明提供的包括第一磁性定位机构、第二磁性定位机构、转动部和固定部；转动部用于固定在电机的动力输出轴上，固定部用于固定在无人机上，且固定部与转动部相对设置；第一磁性定位机构设置在转动部上，第二磁性定位机构设置在固定部上，第二磁性定位机构用于固定第一磁性定位机构，以将转动部固定在预设位置上。

进一步地，第一磁性定位机构和第二磁性定位机构均为磁铁。

进一步地，第一磁性定位机构包括第一磁铁和第二磁铁，第二磁性定位机构包括第三磁铁和第四磁铁；第一磁铁和第二磁铁极性相反设置，第三磁铁和第四磁铁极性相反设置；第一磁铁和第二磁铁以转动部的转动中心为中心对称地设置在转动部上，第三磁铁和第四磁铁相应地设置在固定部上。

进一步地，第一磁性定位机构包括两个第五磁铁和两个第六磁铁，第二磁性定位机构包括两个第七磁铁和两个第八磁铁，第五磁铁和第六磁铁极性相反设置，第七磁铁和第八磁铁极性相反设置；两个第五磁铁和两个第六磁铁以转动部的转动中心为中心均布在转动部上，且两个第五磁铁之间设置有一个第六磁铁；两个第七磁铁与两个第八磁铁相应地设置在固定部上，且两个第七磁铁之间设置有一个第八磁铁。

进一步地，转动部和固定部分别包括第一安装盘和第二安装盘；第一安装盘和第二安装盘相对的面上均设置有用于安装磁铁的安装槽。

进一步地，转动部和固定部还分别包括第一端盖和第二端盖，第一端盖与第一安装盘连接用以覆盖第一安装盘上的安装槽，第二端盖与第二安装盘连接用以覆盖第二安装盘上的安装槽。

进一步地，第一安装盘和第二安装盘均设置有两个安装槽。进一步地，第一安装盘和第二安装盘均设置有四个安装槽。

本发明提供了一种无人机，包括机身、螺旋桨和螺旋桨电机，还包括如权利要求1-9任一项所述的螺旋桨定桨器，固定部与螺旋桨电机固定连接，螺旋桨和转动部分别固定设置在螺旋桨电机的动力输出轴的两端。

进一步地，机身设置有电机机架，螺旋桨电机设置在电机机架上，固定部与电机机架固定连接。

本发明提供的螺旋桨定桨器包括第一磁性定位机构、第二磁性定位机构、转动部和固定部；转动部用于固定在电机的动力输出轴上，固定部用于固定在无人机上，且固定部与转动部相对设置；第一磁性定位机构设置在转动部上，第二磁性定位机构设置在固定部上，第二磁性定位机构用于固定第一磁性定位机构，以将转动部固定在预设位置上。通过第一磁性定位机构和第二磁性定位机构相互作用力，使转动部加速制动，从而使螺旋桨加速止动，避免了多旋翼无人机非工作状态下螺旋桨自由转动扰乱气流的情况，或避免无人机降落过程中螺旋桨发动机停车，螺旋桨的惯性转动导致桨叶碰撞地面，使无人机受到损伤。延长了螺旋桨和无人机的使用寿命，降低了使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的螺旋桨定桨器和无人机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种螺旋桨定桨器的爆炸图；

图3为本发明实施例提供的另一种螺旋桨定桨器的爆炸图。

附图标记：

1-第一磁性定位机构；11-第一磁铁；12-第二磁铁；

13-第五磁铁；14-第六磁铁；2-第二磁性定位机构；

21-第三磁铁；22-第四磁铁；23-第七磁铁；

24-第八磁铁；3-转动部；31-第一安装盘；

32-第一端盖；4-固定部；41-第二安装盘；

42-第二端盖；5-安装槽；6-螺旋桨电机；

61-动力输出轴；7-电机机架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的螺旋桨定桨器结构示意图。如图1所示，本发明提供的包括第一磁性定位机构1、第二磁性定位机构2、转动部3和固定部4；转动部3用于固定在电机的动力输出轴上，固定部4用于固定在无人机上，且固定部4与转动部3相对设置；第一磁性定位机构1设置在转动部3上，第二磁性定位机构2设置在固定部4上，第二磁性定位机构2用于固定第一磁性定位机构1，以将转动部3固定在预设位置上。

其中，第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2的结构形式有多种，例如：第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2为磁铁，均包含极性相同和极性相反的磁铁，第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2之间可产生吸力和推力；第一、第二磁性定位机构为电磁铁，又或者是磁铁和电磁铁两者的混合。

转动部3和固定部4的结构形式有多种，例如两者均为杆状，在杆体上相应地设置第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2；两者还都可以为板状等；两者的形状可以为方形也可以为圆形等。

螺旋桨和第一磁性定位机构1分别固定设置在螺旋桨电机的动力输出轴的两端，当电机停止工作后，螺旋桨在惯性和风力的作用下继续转动，带动动力输出轴转动，从而带动转动部3转动，固定部4与电机固定连接，因此第二磁性定位机构2固定不动；在此过程中，第二磁性定位机构2给以第一磁性定位机构1吸力或者推力，从而使转动部3加速停止，从而使动力输出轴停止转动，进而使螺旋桨固定在预设的角度位置上。

通过第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2相互作用力，使转动部3加速制动，从而使螺旋桨加速止动，避免了多旋翼无人机非工作状态下螺旋桨自由转动扰乱气流的情况，或避免无人机降落过程中螺旋桨发动机停车，螺旋桨的惯性转动导致桨叶碰撞地面，使无人机受到损伤。延长了螺旋桨和无人机的使用寿命，降低了使用成本。

需要说明的是，本发明提供的螺旋桨定桨器的应用范围较广，不论螺旋桨设置在水平方向还是竖直方向，都可使用该螺旋桨定桨器；该螺旋桨定桨器不仅适用于无人机，还可以应用在直升机上。

需要说明的是，由于第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2之间的作用力要远远小于螺旋桨电机提供的动力，因此该作用力不会影响螺旋桨的正常工作。较佳地是，在转动部3和固定部4之间设置一定的间隙，在不影响磁性定位机构相互作用力的情况下减少转动部3和固定部4之间的摩擦，减少在无人机飞行时零件间的转动阻力。

如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2均为磁铁。

其中，磁铁的种类有很多，例如：金属合金磁铁或者铁氧体永磁材料等。

在转动部3和固定部4上分别设置磁铁，通过磁铁之间同性相斥异性相吸的原理来达到加速制动。另外，可根据预设的螺旋桨桨叶的停止位置来安装第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2，使转动部3停止后，能够使螺旋桨桨叶恰好停到预设位置。

采用磁铁使第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2结构简单，易安装，成本低，使该螺旋桨定桨器整体结构简单，并且磁铁的种类较多，可根据具体使用情况来选择，实用性较强。

图2为本发明实施例提供的一种螺旋桨定桨器的爆炸图。如图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，第一磁性定位机构1包括第一磁铁11和第二磁铁12，第二磁性定位机构2包括第三磁铁21和第四磁铁22；第一磁铁11和第二磁铁12极性相反设置，第三磁铁21和第四磁铁22极性相反设置；第一磁铁11和第二磁铁12以转动部3的转动中心为对称地设置在转动部3上，第三磁铁21和第四磁铁22相应地设置在固定部4上。

其中，第一、第二、第三和第四磁铁的形状和大小可以根据具体使用情况以及转动部3和固定部4的具体结构来设置，例如磁铁为半圆环形等。

第三磁铁21和第四磁铁22的极性以及第一磁铁11和第二磁铁12的极性均相反，则在运动过程中，第三磁铁21会给以与自己极性相反的第一磁铁11吸力；而第四磁铁22与第一磁铁11的极性相同，则给以第一磁铁11推力；在吸力和推力的共同作用下，第一磁铁11更加快速地停止在与第三磁铁21相对应的位置上；该过程同样是第二磁铁12的停止过程。因此，该结构能够使转动部3加速制动，从而使螺旋桨加速止动，避免扰乱气流或者造成损伤。

可根据预设的桨叶停止位置来确定桨叶、第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2的相对位置，从而将螺旋桨、转动部3和固定部4相应地安装固定好，使螺旋桨停止后，桨叶停止在预设的位置。该结构可实现对奇数桨叶螺旋桨360度制动定桨功能，因此该结构最好应用于奇数桨叶螺旋桨。桨叶的预设停止位置可根据使用者的要求来设置，例如：当桨叶为三片时，使桨叶停止在叶尖距地面最远的位置等。

该结构，不仅可以提高螺旋桨的制动速度，还可以根据使用者的要求将桨叶准确停止在预设位置，避免扰乱气流，还能避免在飞机停落过程中因转动桨叶碰触地面发生损坏。进一步提高了无人机巡航或者停落的稳定性，进一步保护了无人机和螺旋桨。

图3为本发明实施例提供的另一种螺旋桨定桨器的爆炸图。如图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，第一磁性定位机构1包括两个第五磁铁13和两个第六磁铁14，第二磁性定位机构2包括两个第七磁铁23和两个第八磁铁24，第五磁铁13和第六磁铁14极性相反设置，第七磁铁23和第八磁铁24极性相反设置；两个第五磁铁13和两个第六磁铁14以转动部3的转动中心为中心均布在转动部3上，且两个第五磁铁13间设置有一个第六磁铁14；两个第七磁铁23与两个第八磁铁24相应地设置在固定部4上，且两个第七磁铁23之间设置有一个第八磁铁24。

其中，两个第五磁铁13和两个第六磁铁14在转动部3上，以转动部3的转动中心为中心，且相邻的第五磁铁13和第六磁铁14之间的圆心角呈90°，两个第五磁铁13和两个第六磁铁14分别设置在相对的位置上，即实现了极性相反的磁铁相邻，极性相同的磁铁相间隔。两个第七磁铁23和两个第八磁铁24根据第五磁铁13和第六磁铁14的位置，相应地设置在固定部4上，且分别与两个第五磁铁13和两个第六磁铁14相吸。

在螺旋桨非工作状态自由转动过程中，转动部3上的磁铁位于固定部4两个极性相反的磁铁之间时，该磁铁同时受到吸力和推力，从而加速停止在与之相吸的磁铁位置。

该结构也可以根据预设的桨叶停止位置，相应地安装螺旋桨、转动部3和固定部4，从而使桨叶最终停止在预设的位置，实现对偶数桨叶螺旋桨180度制动定桨功能，因此，该结构最好应用于偶数桨叶螺旋桨。桨叶的预设停止位置可根据使用者的要求来设置，例如：当桨叶为两片时，螺旋桨停止转动时，两片桨叶均停止在与水平方向平行的位置上；当桨叶为四片时，使螺旋桨停止在使位于下方的两片桨叶的叶尖距离地面最远的位置等。

需要说明的是，当桨叶更多时，可根据具体情况来设置磁铁的数量、极性和安装位置等。

如图1、图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，转动部3和固定部4分别包括第一安装盘31和第二安装盘41；第一安装盘31和第二安装盘41相对的面上均设置有用于安装磁铁的安装槽5。

其中，第一安装盘31和第二安装盘41的材料有多种，例如：钛合金、铝合金或者复合材料等。

将磁铁卡设在安装槽5里，结构简单，操作方便，减少零件使用数量，从而使该螺旋桨定桨器的质量较轻，减少重量对无人机飞行时的影响。

当第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2均包括两个磁铁时，第一安装盘31和第二安装盘41均设置有两个安装槽5。当第一磁性定位机构1和第二磁性定位机构2均包括四个磁铁时，第一安装盘31和第二安装盘41均设置有四个安装槽5。

如图1、图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，转动部3和固定部4还分别包括第一端盖32和第二端盖42，第一端盖32与第一安装盘31连接用以覆盖第一安装盘31上的安装槽5，第二端盖42与第二安装盘41连接用以覆盖第二安装盘41上的安装槽5。

其中，第一端盖32和第二端盖42的材料有多种，例如：钛合金、铝合金或者复合材料等。

端盖和安装盘的连接固定方式有多种，例如：卡接、螺纹连接或者焊接等。

采用端盖将安装槽5覆盖，使磁铁设置在端盖和安装盘之间，避免了磁铁因外界物质的附着而影响磁性，同时还避免了磁铁由安装槽5意外脱落而严重影响无人机甚至毁坏无人机的情况。

如图1、图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，本发明提供了一种无人机，包括机身、螺旋桨和螺旋桨电机6，还包括如权利要求1-9任一项所述的螺旋桨定桨器，固定部4与螺旋桨电机固定连接，螺旋桨和转动部3分别固定设置在螺旋桨电机6的动力输出轴61的两端。机身设置有电机机架7，螺旋桨电机6设置在电机机架7上，固定部4与电机机架7固定连接。

其中，安装有本发明提供的螺旋桨定桨器的无人机，在工作状态下，飞行平稳；在落地过程中，平稳快速，避免了因机身晃动而引起的机身倾斜撞击地面或者桨叶碰触地面造成损伤等情况，降低了使用成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种螺旋桨定桨器，其特征在于，包括：第一磁性定位机构、第二磁性定位机构、转动部和固定部；

所述转动部用于固定在电机的动力输出轴上，所述固定部用于固定在无人机上，且所述固定部与所述转动部相对设置；所述第一磁性定位机构设置在所述转动部上，所述第二磁性定位机构设置在所述固定部上，所述第二磁性定位机构用于固定所述第一磁性定位机构，以将所述转动部固定在预设位置上。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述第一磁性定位机构和所述第二磁性定位机构均为磁铁。

3.根据权利要求2所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述第一磁性定位机构包括第一磁铁和第二磁铁，所述第二磁性定位机构包括第三磁铁和第四磁铁；所述第一磁铁和所述第二磁铁极性相反设置，所述第三磁铁和所述第四磁铁极性相反设置；

所述第一磁铁和所述第二磁铁以所述转动部的转动中心为中心对称地设置在所述转动部上，所述第三磁铁和所述第四磁铁相应地设置在固定部上。

4.根据权利要求2所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述第一磁性定位机构包括两个第五磁铁和两个第六磁铁，第二磁性定位机构包括两个第七磁铁和两个第八磁铁，所述第五磁铁和所述第六磁铁极性相反设置，所述第七磁铁和所述第八磁铁极性相反设置；

两个所述第五磁铁和两个所述第六磁铁以所述转动部的转动中心为中心均布在所述转动部上，且两个所述第五磁铁之间设置有一个所述第六磁铁；两个所述第七磁铁与两个所述第八磁铁相应地设置在所述固定部上，且两个所述第七磁铁之间设置有一个所述第八磁铁。

5.根据权利要求4所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述转动部和所述固定部分别包括第一安装盘和第二安装盘；所述第一安装盘和所述第二安装盘相对的面上均设置有用于安装所述磁铁的安装槽。

6.根据权利要求5所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述转动部和所述固定部还分别包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖与所述第一安装盘连接用以覆盖所述第一安装盘上的所述安装槽，所述第二端盖与所述第二安装盘连接用以覆盖所述第二安装盘上的所述安装槽。

7.根据权利要求5所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述第一安装盘和所述第二安装盘均设置有两个所述安装槽。

8.根据权利要求5所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述第一安装盘和所述第二安装盘均设置有四个所述安装槽。

9.一种无人机，包括机身，螺旋桨电机和螺旋桨，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的螺旋桨定桨器，所述固定部与所述螺旋桨电机固定连接，所述螺旋桨和所述转动部分别固定设置在所述螺旋桨电机的动力输出轴的两端。

10.根据权利要求9所述的螺旋桨定桨器，其特征在于，所述机身设置有电机机架，所述螺旋桨电机设置在所述电机机架上，所述固定部与所述电机机架固定连接。