CN108394550A - 一种可伸缩旋翼及基于该旋翼的飞行器 - Google Patents

Abstract

一种可伸缩旋翼及基于该旋翼的飞行器，旋翼包括旋翼轴、底盘、主驱动电机以及由主驱动电机驱动其转动的驱动盘，驱动盘上设有弧型滑动槽，底盘上设有T型滑动槽，旋翼轴的首端设有能够同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动而不脱出的凸缘。本发明在保证飞行的要求下，通过主驱动电机带动驱动盘转动时，驱动盘上的弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力，进而旋翼轴在T型滑动槽内的做直线运动，控制旋翼轴相对于驱动盘的伸展与收缩运动。旋翼轴的径向伸展与收缩可改变飞行器上升力和下降力的大小，可在复杂的环境飞行，躲避障碍的能力以及可抵达的范围大大增加。

Description

一种可伸缩旋翼及基于该旋翼的飞行器

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种可伸缩旋翼及基于该旋翼的飞行器。

背景技术

随着社会的发展，飞行器应用越来越广泛，其可以搭载多种负载如摄像机、灭火器等，也可以搭载测量仪器负载进行高空探测或高空物体投掷，广泛应用在农业、娱乐、探测、气象、救援等领域。

现有技术中的飞行器都是电机为升力驱动的旋翼机，其旋翼多为固定结构，难以实现在飞行中调整旋翼的直径大小，且在收纳时占用空间大。

发明内容

本发明的目的是提供一种可伸缩旋翼及基于该旋翼的飞行器，可以伸缩变换旋翼直径，达到变换上升力的大小以及自身体积的目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种可伸缩旋翼，包括旋翼轴、底盘、主驱动电机以及由主驱动电机驱动其转动的驱动盘，驱动盘上设有弧型滑动槽，底盘上设有T型滑动槽，旋翼轴的首端设有能够同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动而不脱出的凸缘；主驱动电机驱动驱动盘转动时，弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力。

本发明中，弧型滑动槽为多个，且各弧型滑动槽为弧型槽，各弧型滑动槽相对于驱动盘的中心呈圆周辐射分布，相邻弧型滑动槽上靠近驱动盘中心一端的间距小于其远离驱动盘中心一端的间距，使得旋翼轴在伸展和收缩过程中更加平稳，同时在收缩状态下保持最小体积。

本发明中，弧型滑动槽为弧型槽，驱动盘转动时，弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘主要受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力。

本发明中，T型滑动槽为多个，各T型滑动槽相对于底盘的中心对称分布，各T型滑动槽沿底盘的径向分布。

本发明中，T型滑动槽为T型槽，T型滑动槽的上部分是窄的竖直槽，作为旋翼轴首端凸缘的滑动轨道，起到导向作用；T型滑动槽的下部分是宽的横向槽，其横向槽上、下壁面接受并传递来自旋翼轴升降力，其横向槽左、右壁面接受并传递来自旋翼轴转向力，与旋翼轴精密无隙配合，最有效地传递转矩，同时，也作为旋翼轴滑动轨道。

本发明中，底盘呈圆形结构，在其上方设有用于连接主驱动电机的四个沉孔Ⅰ以及实现与主驱动电机同轴配合的定位孔，定位孔的直径与主驱动电机的定位轴直径相同，且底盘上还设有连接外界载体的四个沉孔Ⅱ。

本发明中，主驱动电机通过且定位轴与底盘的定位孔进行同轴配合，主驱动电机通过底盘上的沉孔Ⅰ和内六角螺栓连接安装在底盘的中心；主驱动电机的定位轴经过底盘的定位孔，且与驱动盘连接进行传动。

进一步地，主驱动电机的定位轴对称两侧均存在轴扁位，可与驱动盘上相配套的固定联轴结合来传动转矩，且定位轴的顶端设有螺纹，通过与定位轴螺纹连接的圆头螺帽紧固驱动盘。

本发明中，弧型滑动槽贯通驱动盘的上表面和下表面；T型滑动槽的槽顶贯通底盘的上表面，T型滑动槽的槽底未贯通底盘的下表面。

优选的，旋翼轴、弧型滑动槽和T型滑动槽的个数相同。

优选的，旋翼轴为四个或六个。

本发明的一种飞行器，该飞行器采用如上所述的一种可伸缩旋翼，该飞行器还包括设在旋翼轴末端通过连接板而固定的螺旋桨以及带动螺旋桨转动的副驱动电机，便于装卸维修。

有益效果：本发明在保证飞行的要求下，通过主驱动电机转动带动驱动盘转动时，驱动盘上的弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘主要受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力，进而旋翼轴在T型滑动槽内的做直线运动，达到控制旋翼轴相对于驱动盘的伸展与收缩运动。弧型滑动槽相对于驱动盘的中心呈圆周辐射分布使多个旋翼轴的末端的螺旋桨始终保持在同一圆周上，使飞行器运转姿态稳定、平稳可靠。相邻弧型滑动槽上靠近驱动盘中心一端的间距小于其远离驱动盘中心一端的间距，使得旋翼轴在伸展和收缩过程中更加平稳，同时在收缩状态下保持最小体积。

飞行器在进行飞行过程中旋翼轴也可以径向伸展和收缩来改变飞行器的体积和升降力的大小，从而适应在空间大小不同复杂多变的环境飞行，躲避障碍的能力得到很大提升。

本发明提高了飞行器适应各种复杂环境的能力，扩大了飞行器的飞行范围，提升了飞行器的多样性与便携性，能够应用于各种救灾任务、检测勘探与娱乐场所中。

本发明可折叠，体积小，能通过狭小的甬道，深入黑暗/陌生/有毒的危险环境进行飞行，易于操作，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中飞行器旋翼轴收缩的俯视图；

图3为图1中飞行器旋翼轴伸展的俯视图；

图4为图1中底盘和旋翼轴装配示意图；

图5为图1中底盘的俯视图；

图6为图1中驱动盘的仰视图；

图7为图1中驱动盘的斜仰视图；

图8为图1中旋翼轴与螺旋桨的连接示意图；

图9为图1中旋翼轴与螺旋桨的连接俯视图；

图10为图1中主驱动电机的正视图；

图11为图1中主驱动电机的左视图；

图12为主驱动电机与驱动盘和底盘连接的剖视图。

附图标记：1、底盘，2、驱动盘，3、旋翼轴，4、凸缘，5、主驱动电机，6、弧型滑动槽，7、T型滑动槽，8、螺旋桨，9、副驱动电机，10、固定联轴，11、圆头螺帽，12、连接板，13、定位轴，14、定位孔，15、沉孔Ⅰ，16、沉孔Ⅱ。

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。

一种可伸缩旋翼，如图1至图12所示，包括旋翼轴3、底盘1、主驱动电机5以及由主驱动电机5驱动其转动的驱动盘2，驱动盘2上设有弧型滑动槽6，底盘1上设有T型滑动槽7，旋翼轴3的首端设有能够同时在弧型滑动槽6与T型滑动槽7中滑动而不脱出的凸缘4。主驱动电机5安装在底盘1的中心，且主驱动电机5的定位轴13经过底盘1的定位孔与驱动盘2中心固定连接的固定联轴10传动连接。

优选的，如图2、图3、图6和图7所示，弧型滑动槽6为多个，且各弧型滑动槽6为弧型槽，各弧型滑动槽6的弯曲方向均一致，各弧型滑动槽6相对于驱动盘2的中心呈圆周辐射分布，相邻弧型滑动槽6上靠近驱动盘2中心一端的间距小于相邻弧型滑动槽6远离驱动盘2中心一端的间距，使得旋翼轴3在伸展和收缩过程中更加平稳，同时在收缩状态下保持最小体积。驱动盘2转动时，弧型滑动槽6使得旋翼轴3首端的凸缘4主要受沿旋翼轴3方向的切向力，为旋翼轴3同时在弧型滑动槽6与T型滑动槽7中滑动提供动力。

如图4和图5所示，T型滑动槽7为多个，且各T型滑动槽7为T型槽，各T型滑动槽7相对于底盘1的中心对称分布，T型滑动槽7为T型槽，T型滑动槽7的上部分是窄的竖直槽，作为旋翼轴3首端凸缘4的滑动轨道，起到导向作用；T型滑动槽7的下部分是宽的横向槽，其横向槽上、下壁面接受并传递来自旋翼轴3升降力，其横向槽左、右壁面接受并传递来自旋翼轴3转向力，与旋翼轴3精密无隙配合，最有效地传递转矩，同时也作为旋翼轴3滑动轨道。

本实施例中，如图5所示，底盘1呈圆形结构，各T型滑动槽7沿底盘1的径向分布，在底盘1上方设有用于连接主驱动电机5的四个沉孔Ⅰ15，底盘1上还设有实现与主驱动电机5同轴配合的定位孔14，定位孔14的直径与主驱动电机5的定位轴13直径相同，且底盘1上还设有连接外界载体的四个沉孔Ⅱ16。

如图2所示，驱动盘2呈圆形结构，各T型滑动槽7沿底盘1的中心对称设置，各弧型滑动槽6相对于驱动盘2的圆心辐散分布。

其中，如图5、图6和图7所示，各弧型滑动槽6相互独立，各T型滑动槽7相互独立。优选的，弧型滑动槽6的两端未贯通驱动盘2的中心和边缘；T型滑动槽7的一端未贯通底盘1的中心，T型滑动槽7的另一端贯通底盘1的边缘。

优选的，如图7所示，弧型滑动槽6贯通驱动盘2的上表面和下表面；如图5所示，T型滑动槽7的槽顶贯通底盘1的上表面，T型滑动槽7的槽底未贯通底盘1的下表面。

其中，旋翼轴3、弧型滑动槽6和T型滑动槽7的个数相同。

一种飞行器，该飞行器采用如上所述的一种可伸缩旋翼，该飞行器还包括设在旋翼轴3末端的螺旋桨8以及带动螺旋桨8转动的副驱动电机9，还包括为主驱动电机5和副驱动电机9提供直流电的电源模块。

优选的，螺旋桨8的桨叶设置有三个，需要说明的是，每个螺旋桨8的桨叶的数量本发明并不限定，比如也可以为两个。

优选的，驱动盘2的四周对称分布的旋翼轴3为四个或六个。各螺旋桨8分别通过一独立的副驱动电机9安装于各旋翼轴3的末端，螺旋桨8分别通过独立的副驱动电机9驱动，因此，每个螺旋桨8的转速可以独立进行控制。每个副驱动电机9分别通过一连接板12安装于旋翼轴3的末端，便于装卸维修。而螺旋桨8、副驱动电机9的布置方式和常规方案相同，沿整体飞行器中央圆周排列。

优选的，主驱动电机5通过其定位轴13和底盘1的定位孔14进行同轴配合，主驱动电机5通过底盘1上的沉孔Ⅰ15和内六角螺栓连接安装在底盘1的中心，主驱动电机5的定位轴13经过底盘1的定位孔14，且与驱动盘2连接进行传动，使得主驱动电机5对整体飞行器产生的振动影响减至最小。

优选的，主驱动电机5的定位轴13对称两侧均存在轴扁位，可与驱动盘2上相配套的固定联轴10结合来传动转矩，定位轴13的顶端设有螺纹，拧紧圆头螺帽11紧固驱动盘2。

本发明其他未述内容属于现有技术。

图1中，主驱动电机5通过电机的定位轴13和底盘1的定位孔14和底盘1进行同轴配合，并通过底盘1上的沉孔Ⅰ15和内六角螺栓连接安装在底盘1的中心，主驱动电机5的转轴对称两侧均存在轴扁位，与驱动盘2上相配套的固定联轴10结合来传动转矩，转轴的顶端设有螺纹，如图12所示，拧紧圆头螺帽11紧固驱动盘2，主驱动电机5提供动力时，驱动盘2转动，使各旋翼轴3的凸缘4在驱动盘2的弧型滑动槽6中受力滑动，从而使旋翼轴3在底盘1的T型滑动槽7中径向直线伸缩，从而可控制飞行器在飞行进行过程中机翼的伸展与收缩，适应复杂多变的环境飞行，躲避障碍的能力得到很大提升，收纳时使体积达到最小；保持六翼始终在同一圆周，保证六旋翼的稳定性，还可以变换伸缩旋翼轴可以变换上升力的大小以及自身的体积。底盘1上可以搭载多种负载，本发明的可伸缩的旋翼轴3并不会增加整体的重量，且镂空设置的驱动盘2和底盘1，减轻了整体飞行器的重量。

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”、“连接”等应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以就具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上实施例是为了说明本发明的技术方案，其目的是在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并予以实施，但并不以此限制本发明的保护范围。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。

Claims (10)

1.一种可伸缩旋翼，其特征在于：包括旋翼轴、底盘、主驱动电机以及由主驱动电机驱动其转动的驱动盘，驱动盘上设有弧型滑动槽，底盘上设有T型滑动槽，旋翼轴的首端设有能够同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动而不脱出的凸缘；主驱动电机驱动驱动盘转动时，弧型滑动槽使得旋翼轴首端的凸缘受沿旋翼轴方向的切向力，为旋翼轴同时在弧型滑动槽与T型滑动槽中滑动提供动力。

2.如权利要求1所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：弧型滑动槽为多个，各弧型滑动槽相对于驱动盘的中心呈圆周辐射分布，相邻弧型滑动槽上靠近驱动盘中心一端的间距小于其远离驱动盘中心一端的间距。

3.如权利要求1所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：T型滑动槽为多个，各T型滑动槽相对于底盘的中心对称分布，各T型滑动槽沿底盘的径向分布。

4.如权利要求1所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：所述的底盘呈圆形结构，在其上方设有用于连接主驱动电机的四个沉孔Ⅰ以及实现与主驱动电机同轴配合的定位孔，定位孔的直径与主驱动电机的定位轴直径相同，且底盘上还设有连接外界载体的四个沉孔Ⅱ。

5.如权利要求4所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：所述的主驱动电机通过其定位轴与底盘的定位孔进行同轴配合，主驱动电机通过底盘上的沉孔Ⅰ和内六角螺栓连接安装在底盘的中心；主驱动电机的定位轴经过底盘的定位孔，且与驱动盘连接进行传动。

6.如权利要求5所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：所述的主驱动电机的定位轴对称两侧均设有能够与驱动盘上相配套的固定联轴结合来传动转矩的轴扁位，且定位轴的顶端设有螺纹，通过与定位轴螺纹连接的圆头螺帽紧固驱动盘。

7.如权利要求1所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：各弧型滑动槽相互独立，各T型滑动槽相互独立。

8.如权利要求1所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：弧型滑动槽贯通驱动盘的上表面和下表面；T型滑动槽的槽顶贯通底盘的上表面，T型滑动槽的槽底未贯通底盘的下表面。

9.如权利要求1所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：旋翼轴、弧型滑动槽和T型滑动槽的个数相同。

10.一种飞行器，该飞行器采用如权利要求1-9任一项所述的一种可伸缩旋翼，其特征在于：该飞行器还包括设在旋翼轴末端通过连接板而固定的螺旋桨以及带动螺旋桨转动的副驱动电机。