CN109131862A - 一种共轴飞行器设计 - Google Patents

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Abstract

一种共轴飞行器设计，包括上、下旋翼，上、下桨夹电机，折叠桨夹，旋翼倾斜器，十字倾斜盘，拉杆，舵机安装盘，机身；机身内有飞行控制板，电源；采用两个桨夹电机作为动力，共轴正反桨设计，上下两个桨夹电机分别连接旋翼，旋翼可折叠，桨夹电机驱动上下旋翼正反转，上下旋翼相反的转向抵消扭矩；飞行控制板控制两个电机不同的转速，转速差带来的扭矩不平衡实现转向操作；通过倾斜下旋翼控制飞行器向前后左右各个方向的飞行。

Description

一种共轴飞行器设计
技术领域
本专利涉及航空、航模领域和玩具飞行器领域，特别涉及航空领域。
背景技术
航空飞行器这几年有了很大的发展，越来越多的各种飞行器出现在人们的视野中，进入普通民众的生活，飞行器的动力也开始多样化，不再是单一的燃油作为动力，近年来采用电作为动力的飞行器越来越多，这也符合环保的要求，同时让飞行器的控制变得越来相对更简单、高效。
发明内容
本专利的目的：是提供一种共轴飞行器设计，采用两个桨夹电机作为动力，两个电机上下共轴正反转，上下桨夹电机分别驱动上下旋翼正反转，通过倾斜旋翼控制飞行器的方向，旋翼可折叠，体积更小，运输方便，飞行更简单，提供一种个人飞行器的解决方案。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种共轴飞行器设计，包括上、下旋翼，上、下桨夹电机，折叠桨夹，旋翼倾斜器，十字倾斜盘，拉杆，舵机安装盘，背包机身；背包机身内有飞行控制板，电源；采用两个桨夹电机作为动力，共轴正反桨设计，上下两个桨夹电机分别连接旋翼，旋翼可折叠，桨夹电机驱动上下旋翼正反转，上下旋翼相反的转向抵消扭矩；飞行控制板控制两个电机不同的转速，转速差带来的扭矩不平衡实现转向操作；通过倾斜下旋翼控制飞行器向前后左右各个方向的飞行。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，采用两个桨夹电机提供动力，两个电机上下共轴，直接带动旋翼旋转，上下旋翼相反的转向互相抵消扭矩，控制两个电机的转速差实现转向；下电机正转时，上电机反转；或者下电机反转时，上电机正转。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，采用一体桨夹电机，桨夹集成于电机上，电机就是桨夹，桨夹就是电机，旋翼片直接连接在电机上。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，旋翼可折叠，在非飞行状态时，旋翼可折叠贴向机身，方便运输携带；旋翼可垂直向下折叠，或者平行向后或前方折叠。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，下电机旋翼片可倾斜，通过控制旋翼片向不同方向的倾斜，实现飞行器向各个方向的飞行。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，通过电机下方的十字倾斜盘实现对旋翼片的倾斜控制。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，采用桨夹电机，桨夹电机是空心轴无刷外转子电机，整个电机外壳旋转，电机轴和定子固定不旋转，上下两个电机固定于同一根轴上。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，可以通过电机座安装普通无刷电机，或者使用带底座的外转无刷电机。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，体积紧凑，一种外形样式为背包式个人飞行器，直接背负在人身上，起飞方便，携带容易；背包上可有操作杆，操作飞行器的飞行；或者没有操作杆，通过飞行遥控器控制飞行器的飞行。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，一种外形样式为带座椅式飞行器，座椅上有操作杆，并可以地面远程控制飞行器。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，一种外形样式为圆柱形无人机，上下旋翼位于圆柱形机身的上方，旋翼可折叠贴着机身，方便携带。
其特征是，本发明一种共轴飞行器设计，桨夹电机的桨夹数为Ｎ，Ｎ是大于１的自然数，旋翼的总叶片数为2乘以N片，如可以为4片、6片、8片等。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
本发明一种共轴飞行器设计，采用两个桨夹电机作为动力，桨夹集成于电机上，电机就是桨夹，桨夹就是电机，旋翼片直接连接电机，更简单高效。
本发明一种共轴飞行器设计，控制上下两个桨夹电机不同的转速，转速差带来的扭矩不平衡实现转向操作。
本发明一种共轴飞行器设计，通过倾斜下旋翼片，实现不同方向的飞行。
本发明一种共轴飞行器设计，体积更小，作为个人背包式飞行器，可垂直起降，飞行、携带更方便。
本发明一种共轴飞行器设计，旋翼可折叠，结构更紧凑，电机直接带动旋翼旋转，结构简单，运行可靠，易于维修，环保高效。
附图说明
图1是本发明一种共轴飞行器设计的一种外观示意图。
图2是本发明一种共轴飞行器设计的动力系统示意图。
图3是本发明一种共轴飞行器设计的桨夹电机示意图。
图4是本发明一种共轴飞行器设计的安装平口桨夹示意图。
图5是本发明一种共轴飞行器设计的倾斜原理示意图。
图6是本发明一种共轴飞行器设计的一种外转电机示意图。
图7是本发明一种共轴飞行器设计的安装普通电机示意图。
图8是本发明一种共轴飞行器设计的个人飞行背包示意图。
图9是本发明一种共轴飞行器设计的轻型飞行器示意图。
图10是本发明一种共轴飞行器设计的无人机示意图。
图中1.电机空心轴；2 .上旋翼;3.下旋翼;4.上桨夹电机; 5.下桨夹电机；6.背包；7.动力系统；8.机身; 9.脚架；10.倾斜器；11.上桨夹连接轴;12.折叠桨夹;13下桨夹连接轴;14.拉杆;15.拉杆;16.舵机臂;17.舵机臂;18.舵机;19.倾斜安装盘；21.平口桨夹；22.折叠桨夹；30.上电机上端盖；31.轴承；32.电机永磁；33.电机定子；34.轴套； 35.上电机下端盖；36.轴承；37.下电机上端盖；38.轴承；39.电机永磁；40.电机定子；41. 轴套；42.轴承；43.下电机下端盖；44.十字倾斜盘外圈；45.轴承；46.十字倾斜盘；47.关节轴承；48.十字倾斜盘下拉杆座；49.拉杆；51.轴承；52.轴承；53.电机上端盖；54.电机外圈；55.电机永磁；56.电机定子；57.电机底座；61.普通无刷电机；62.电机座；63.可转桨夹；64.倾斜器;65.可转桨夹；66.无刷外转电机; 67.可转桨夹拉杆孔；71.操作杆；72.安全背带。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的细节和工作情况。
如图1是本发明一种共轴飞行器设计的一种外观示意图，上旋翼片2安装于上桨夹电机4上，下旋翼片3安装于下桨夹电机5上，6是背包，内有飞行器控制板、电源，整个飞行器可直接背负在人身上，实现个人的飞行。
图2是本发明一种共轴飞行器设计的动力系统示意图，12、22为折叠桨夹，上下旋翼片2、3通过折叠桨夹连接在上下桨夹电机4、5上，旋翼通过折叠桨夹可绕11、13桨夹连接轴向下旋转折叠。
上下桨夹电机4、5带动上下旋翼2、3相反的旋转为飞行器提供升力，通过飞行控制板控制上下旋翼的转速差实现飞行器的转向。
图2中10为旋翼倾斜器，通过拉杆49可控制下旋翼的倾斜，拉杆49有前后对称的两个，下方连接的是十字倾斜盘的外圈44，十字倾斜盘下有舵机通过舵机臂16、17连接拉杆14、15，控制十字倾斜盘的倾斜。
十字倾斜盘46由44外圈、45高速轴承、47关节轴承、48拉杆座组成，44外圈通过拉杆49与下旋翼倾斜件10连接，跟着下旋翼一起作高速旋转运动；倾斜盘通过47关节轴承安装与主轴1上，可绕主轴1做倾斜运动；舵机通过拉杆拉动十字倾斜盘的倾斜，再通过拉杆49实现下旋翼的倾斜，实现飞行器向特定方向的飞行，例如向前倾斜就向前飞，向左倾斜就向左飞。
图5是倾斜原理示意图，图中倾斜件10发生了明显的倾斜，当倾斜器倾斜时，与之安装的旋翼的安装角度发生变化，其产生的升力跟着发生变化，当向那个方向倾斜时，这个方向的旋翼安装角度就变小，升力就变小，飞行器就向这个方向飞行。
图4是本发明一种共轴飞行器设计的安装平口桨夹示意图，21为平口桨夹，飞行器可垂直向下折叠，或者使用21平口桨夹安装旋翼，旋翼可向前或后方折叠。
图3是本发明一种共轴飞行器设计的桨夹电机示意图，上桨夹电机由30上电机上端盖、31轴承、32电机永磁、33电机定子、34轴套、 35上电机下端盖、36轴承组成，下桨夹电机由37下电机上端盖、38轴承、39电机永磁、40电机定子、41 轴套、42轴承、43下电机下端盖组成。
桨夹电机桨夹与电机是一个整体，桨夹就是电机，电机就是桨夹，图3中上桨夹电机桨夹位于电机上部，或者可以在电机的下部或中部；下桨夹电机连接旋翼倾斜件10，倾斜件10如图5所示，可绕电机倾斜，带动旋翼的倾斜。
桨夹电机为外转无刷电机，电机定子33、40通过轴套34、41固定与空心轴1上，电机定子与轴固定不旋转，电机永磁32、39和上下端盖组成电机旋转的外壳，通过上下轴承31、36、38、42安装于主轴1上，绕主轴作旋转运动。
上下电机的电源线穿过空心轴1引出，连接下部电源和控制板。
图6是本发明一种共轴飞行器设计的一种外转电机示意图，由51轴承、52轴承、53电机上端盖、54电机外圈、55电机永磁、56电机定子、57电机底座组成，电机定子56通过电机底座57固定与主轴上，电机上端盖53、电机外圈54、电机永磁55组成电机的旋转外壳，外壳通过轴承51、52安装与主轴上，绕主轴作旋转运动；电机电源线从底座57中引出。
图7是本发明一种共轴飞行器设计的安装普通电机示意图，普通无刷电机61通过电机座62安装与主轴上，上下电机共轴；外转电机66与61安装于同一主轴上，66上固定有倾斜器64，桨夹63、65安装于倾斜器上，桨夹可绕倾斜器上下旋转，67是桨夹的拉杆连接孔；当拉杆拉动桨夹上下运动时，与桨夹连接的旋翼安度角度发生变化，升力就变化；下方十字倾斜盘往那个方向倾斜，那个方向上的升力就变小，飞行器就往这个方向飞行。
图8是本发明一种共轴飞行器设计的个人飞行背包示意图，71操作杆、72安全背带，旋翼系统位于背包飞行器的上方，背包内安装有电源、飞行控制板；可通过操作杆控制飞行器的飞行，或者没有操作杆，通过飞行遥控器控制飞行器的飞行。
图9是本发明一种共轴飞行器设计的轻型飞行器示意图，带有座椅和操作杆，并可地面远程控制飞行器的飞行。
图10是本发明一种共轴飞行器设计的无人机示意图，图中7动力系统、8机身、 9脚架，动力系统7为于机身8的上方，机身下可安装脚架9，机身8内有电源、飞行控制板等设备，外形为圆柱形，旋翼可折叠贴向机，携带方便。
本发明一种共轴飞行器设计，具体的功能和外观不只限于符图及以上提及的样式，也包括直接或间接使用、利用上述设计及原理的衍生类飞行器产品。

Claims (10)

1.一种共轴飞行器设计，包括上、下旋翼，上、下桨夹电机，折叠桨夹，旋翼倾斜器，十字倾斜盘，拉杆，舵机安装盘，机身；机身内有飞行控制板，电源；采用两个桨夹电机作为动力，共轴正反桨设计，上下两个桨夹电机分别连接旋翼，旋翼可折叠，桨夹电机驱动上下旋翼正反转，上下旋翼相反的转向抵消扭矩；飞行控制板控制两个电机不同的转速，转速差带来的扭矩不平衡实现转向操作；通过倾斜下旋翼控制飞行器向前后左右各个方向的飞行。
2.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，采用两个桨夹电机提供动力，两个电机上下共轴，直接带动旋翼旋转，上下旋翼相反的转向互相抵消扭矩，控制两个电机的转速差实现转向；下电机正转时，上电机反转；或者下电机反转时，上电机正转。
3.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，采用一体桨夹电机，桨夹集成于电机上，电机就是桨夹，桨夹就是电机，旋翼片直接连接在电机上。
4.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，旋翼可折叠，在非飞行状态时，旋翼可折叠贴向机身，方便运输携带；旋翼可垂直向下折叠，或者平行向后或前方折叠。
5.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，下电机旋翼片可倾斜，通过控制旋翼片向不同方向的倾斜，实现飞行器向各个方向的飞行。
6.根据权利要求2和3所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，采用桨夹电机，桨夹电机是空心轴无刷外转子电机，整个电机外壳旋转，电机轴和定子固定不旋转，上下两个电机固定于同一根轴上。
7.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，体积紧凑，一种外形样式为背包式个人飞行器，直接背负在人身上，起飞方便，携带容易；背包上可有操作杆，操作飞行器的飞行；或者没有操作杆，通过飞行遥控器控制飞行器的飞行。
8.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，一种外形样式为带座椅式飞行器，座椅上有操作杆，并可以地面远程控制飞行器。
9.根据权利要求1所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，一种外形样式为圆柱形无人机，上下旋翼位于圆柱形机身的上方，旋翼可折叠贴着机身，方便携带。
10.根据权利要求1和2所述的一种共轴飞行器设计，其特征是，桨夹电机的桨夹数为Ｎ，Ｎ是大于1的自然数，旋翼的总叶片数为2乘以N片，如可以为4片、6片、8片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109747817A (zh) * 2019-03-11 2019-05-14 王继华 一种无尾翼矢量共轴直升机设计
CN115367145A (zh) * 2022-08-26 2022-11-22 哈尔滨工业大学 一种电磁驱动调姿共轴式火星飞行器
WO2024125083A1 (zh) * 2022-12-14 2024-06-20 米建军 一种飞行器控制方法及飞行器系统

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