CN110167839A - 无人飞行体 - Google Patents
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Abstract
一种无人飞行体,其中,主螺旋桨的前端描绘的圆与多个辅助螺旋桨各自的前端描绘的圆至少一部分在轴向上重叠,在从主轴的轴向一侧观察时,多个辅助螺旋桨的旋转方向与主螺旋桨的旋转方向为相反方向,当主体部处于在空中静止的状态时,从所述主螺旋桨作用于所述主体部的扭矩与从多个辅助螺旋桨作用于主体部的扭矩的总和相同。
Description
技术领域
本发明涉及具备多个螺旋桨的无人飞行体。
背景技术
专利文献1公开了以往的无人飞行体。该飞行体具有安装有观测部的基体、多个推进器、致动器、惯性测量部以及控制部。多个推进器产生升力。致动器使由推进器产生的推进力的方向相对于基体可变。惯性测量部检测基体相对于地表面的姿势。控制部根据由惯性测量部检测的基体的姿势来控制推进器和致动器。然后,飞行体根据推进器各自的推进力与推进力的方向的组合而相对于地表面以任意的姿势飞行。这样的结构的飞行体进行无人飞行。推进器具有螺旋桨部以及使螺旋桨部旋转的马达部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-88121号公报
发明内容
发明要解决的课题
在以往的无人飞行体中,为了得到充分的升力,使螺旋桨部高速旋转。因此,存在螺旋桨部的噪音较大的问题。尤其是,在室内使用的情况下或具备音频设备的无人飞行体中,螺旋桨部的噪音可能成为应用上的问题。
本发明的目的在于提供一种提高静音性而不降低飞行能力的无人飞行体。
用于解决课题的手段
本发明的例示性的无人飞行体具备主体部、主轴、主螺旋桨、多个辅助轴、多个辅助螺旋桨以及多个驱动部。主轴从主体部沿轴向延伸。主螺旋桨与所述主轴连接。多个辅助轴从主体部沿轴向延伸。多个辅助螺旋桨分别与多个辅助轴连接。多个驱动部驱动主螺旋桨以及多个辅助螺旋桨。主螺旋桨的前端描绘的圆与多个辅助螺旋桨各自的前端描绘的圆至少一部分在轴向上重叠。在从主轴的轴向一侧观察时,多个辅助螺旋桨的旋转方向与主螺旋桨的旋转方向为相反方向。当主体部处于在空中静止的状态时,从主螺旋桨作用于主体部的扭矩与从多个辅助螺旋桨作用于主体部的扭矩的总和相同。
发明效果
根据本发明的例示性的实施方式的无人飞行体,能够提供一种提高静音性而不降低飞行能力的无人飞行体。
附图说明
图1是从下方观察本实施方式的无人飞行体的立体图。
图2是图1所示的无人飞行体的概略俯视图。
图3是图1所示的无人飞行体的概略侧视图。
图4是将主螺旋桨和主马达放大的剖视图。
图5是将辅助螺旋桨和辅助马达放大的剖视图。
图6是本发明的无人飞行体的其他例的概略侧视图。
图7是辅助螺旋桨和辅助马达的概略图。
图8是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。
图9是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略俯视图。
图10是图9所示的无人飞行体的概略侧视图。
图11是将主螺旋桨和主马达放大的剖视图。
图12是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。
图13是将图12所示的无人飞行体的主螺旋桨和主马达放大的剖视图。
图14是本发明的无人飞行体的另一个其他例的俯视图。
图15是图14所示的无人飞行体的概略侧视图。
图16是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。
图17是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的例示性的实施方式进行详细地说明。另外,在本说明书中,分别将与无人飞行体Dr1的中心轴线Ax平行的方向称为“轴向”,将与无人飞行体Dr1的中心轴线Ax垂直的方向称为“径向”,将沿着以无人飞行体Dr1的中心轴线Ax为中心的圆弧的方向称为“周向”。另外,关于无人飞行体Dr1以外的无人飞行体,同样将与无人飞行体Dr1的轴向、径向以及周向一致的方向分别简称为“轴向”、“径向”以及“周向”。
而且,在本说明书中,在无人飞行体Dr1中,将图1中朝向上方的方向作为“上方”,将朝向下方的方向作为“下方”,对各部分的形状和位置关系进行说明。另外,这些方向仅是用于进行说明的名称,并不限定无人飞行体Dr1的飞行状态中的位置关系和方向。
(第一实施方式)
<1.无人飞行体的整体结构>
下面对本发明的例示性的实施方式的无人飞行体进行说明。图1是从下方观察本实施方式的无人飞行体的立体图。图2是图1所示的无人飞行体的概略俯视图。图3是图1所示的无人飞行体的概略侧视图。另外,在图3中,为了便于理解,显示一部分剖切剖面。
如图1至图3所示,无人飞行体Dr1具备主体部1、主轴2、主螺旋桨3、主马达4、三个辅助轴5、三个辅助螺旋桨6、三个辅助马达7、电池81、照相机82以及电路板83。在无人飞行体Dr1中,主轴2以及三个辅助轴5从主体部1沿轴向延伸。而且,与主轴2连接的主螺旋桨3以及分别与三个辅助轴5连接的辅助螺旋桨6分别利用主马达4以及三个辅助马达7旋转。通过主螺旋桨3以及三个辅助螺旋桨6的旋转,在轴向下方产生气流。无人飞行体Dr1通过由主螺旋桨3以及三个辅助螺旋桨6的旋转产生的气流得到升力,从而浮在空中。无人飞行体Dr1具备三个辅助螺旋桨6,但不限定于三个,可以为两个,也可以为四个以上。只要能够容易进行姿势控制、移动控制等,在个数上没有限制,但至少具备多个。主螺旋桨3相对于旋转轴的旋转半径大于辅助螺旋桨6相对于旋转轴的旋转半径。也就是说,主螺旋桨3是比辅助螺旋桨6大型的螺旋桨。
<1.1关于主体部1>
主体部1具备主要主体部11和框架部12。主要主体部11呈沿轴向延伸的筒状。主要主体部11的中心与中心轴线Ax一致。主要主体部11例如具有防水结构、防尘结构等水、尘埃、灰尘等异物不易侵入内部的结构,主要主体部11的内部配置有电池81。即,主体部1具备电池81。这样,能够在无人飞行体Dr1的径向的中心配置作为重量物的电池81,从而无人飞行体Dr1的平衡变得良好。由此,能够提高无人飞行体Dr1的操作性。电池81是向主马达4以及三个辅助马达7供给电力的电力源。电池81的充电可以经由设置于主要主体部11的连接器(未图示)进行,也可以从主要主体部11卸下来进行。
而且,主要主体部11的轴向的下表面111是随着朝向轴向下方而向朝向径向内侧的下侧凸出的曲面。即,下表面111的径向的中央部分为轴向最下端。而且,下表面111的径向中央部分设置有具有透光性的窗部112。而且,下表面111与窗部112的间隙也是抑制异物的侵入的结构。主要主体部11的内部设置有照相机82。即,主体部1具备照相机82。这样,能够在无人飞行体Dr1的径向的中心配置作为重量物的照相机82。由此,无人飞行体Dr1的平衡变得良好,能够提高操作性。照相机82透过窗部112,对主要主体部11的外部进行拍摄。由此,照相机82不易暴露于水、尘埃、灰尘等异物中,从而能够使照相机82稳定地进行动作。
框架部12沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展。即,主体部1具备主要主体部11以及沿与主轴2的中心轴线Ax垂直的方向扩展的框架部12。框架部12具备框架主体部121和三个臂部122。在从轴向观察框架部12时,框架主体部121配置于径向中央。如图2等所示,在框架部12中,三个臂部122分别从框架主体部121向径向外侧延伸,并在周向上等间隔地配置。即,框架部12具备框架主体部121以及从框架主体部121沿径向延伸的多个臂部122。通过框架部12具备臂部122,框架部12能够在向径向外侧延伸的同时减小轴向的投影面积。由此,辅助螺旋桨6的位置远离中心轴线Ax,并且不易妨碍由主螺旋桨3以及三个辅助螺旋桨6的旋转产生的气流。因此,能够高效地驱动无人飞行体Dr1。
无人飞行体Dr1优选为轻量。因此,主要主体部11以及框架部12可以分别为树脂或金属的一体成型体。通过构成为一体成型体,不需要螺钉等接合部件或焊接、粘接等的粘合剂,从而相应地,能够实现轻量化。如图3所示,主要主体部11和框架部12经由主轴2连接。接下来对主轴2进行说明。
<1.2关于主轴2>
如图2、图3所示,主轴2呈从主要主体部11的轴向上表面朝向轴向上方延伸的筒体。即,主轴2从主体部1沿轴向延伸。主轴2的中心轴线与无人飞行体Dr1的中心轴线Ax一致。因此,在对主轴2的中心轴线进行说明的情况下,有时称为主轴2的中心轴线Ax。主轴2与主要主体部11以及框架部12固定。主轴2是中空的,具有内部空间21。主轴2的下端部与主要主体部11连接,主轴2的上端部与框架部12连接。而且,主轴2的内部空间21与主要主体部11的内部连接。
配置于主要主体部11的内部的电池81连接有引线84。引线84在主轴2的内部空间21中在内侧进行布线。引线84与电池81和框架部12所具备的电路板83连接。而且,框架部12在内部具备能够收纳电路板83的空间。在电路板83为不易产生由异物导致的动作不良的结构的情况下或在异物较少的环境中使用无人飞行体Dr1的情况下,电路板83也可以安装于框架部12的外表面。
主马达4以及辅助马达7由安装于电路板83的控制电路(未图示)控制。因此,主马达4以及辅助马达7与电路板83通过引线84连接。即,引线84是连接电池81与电路板83,并且与作为主驱动部的主马达4以及作为三个辅助驱动部的辅助马达7的至少一个电连接的连接布线的一例。通过在主轴2的内部空间21配置引线83,引线83受到保护。而且,引线84连接电池81与电路板83,但并不限于此。例如,也可以是电池81与主马达4以及辅助马达7的至少一方直接连接。然而,为了简单地对主马达4以及辅助马达7进行控制,优选主马达4以及辅助马达7通过引线84与电路板83连接,从而从电路板83的控制电路向主马达4以及辅助马达7供给电力。
<1.3关于主螺旋桨3以及主马达4>
主轴2上安装有主马达4。而且,主轴2经由主马达4与主螺旋桨3连接。即,主螺旋桨3与主轴2连接。而且,主马达4是主驱动部的一例。图4是将主螺旋桨和主马达放大的剖视图。
<1.3.1主螺旋桨3>
首先,对主螺旋桨3进行说明。如图2、图3所示,无人飞行体Dr1具备一个主螺旋桨3。如图1至图4所示,主螺旋桨3具备主螺旋桨主体部31和三个主叶片部32。即,主螺旋桨3具备螺旋桨主体部31以及从螺旋桨主体部31向径向外侧延伸,并沿周向配置的多个主叶片部32。而且,主螺旋桨3具备三个主叶片部32,但并不限于此。只要能产生充分的升力即可,可以是两个,也可以是四个以上。
如图3、图4所示,主螺旋桨主体部31具备上罩311和下罩312。上罩311为有盖筒状。上罩311具备沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展的圆环状的上盖部313以及从上盖部313的径向外缘向轴向下方延伸的圆筒状的主螺旋桨筒部314。上盖部313的径向中央具备沿轴向贯通的上轴承保持部315。主马达4的上轴承43保持在上轴承保持部315上。
而且,下罩312呈沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展的圆环状。下罩312具备在径向中央沿轴向贯通的下轴承保持部316。主马达4的下轴承44保持在下轴承保持部316上。下罩312在径向外缘部与上罩311的主螺旋桨筒部314固定。而且,上罩311与下罩312也可以通过压入进行固定。而且,也可以在下罩312的径向外表面形成有外螺纹,在主螺旋桨筒部314的内表面形成有内螺纹,将下罩312拧入上罩311来进行固定。进而,也可以使用粘接、焊接等。可以广泛地采用能够将上罩311与下罩312可靠地固定的方法。
而且,上轴承43的内圈与下轴承44的内圈在轴向上下分开的位置固定于主轴2。即,主螺旋桨3经由上轴承43和下轴承44以能够旋转的方式与主轴2连接。
三个主叶片部32从主螺旋桨筒部314的径向外表面向径向外侧延伸。三个主叶片部32固定于主螺旋桨筒部314。而且,主螺旋桨筒部314与三个主叶片部32也可以通过一体成型来形成。三个主叶片部32在周向上等间隔地配置。
<1.3.2主马达4>
接下来,对主马达4进行说明。主马达4配置于主轴2的轴向的中间部。主马达4配置于主螺旋桨3的主螺旋桨主体部31的内部。即,驱动部4收纳在螺旋桨主体部31的内部。主马达4是外转子型的马达。主马达4具备定子41和转子42。定子41具备定子铁芯411和线圈412。定子铁芯411例如是沿轴向层叠电磁钢板而成的层叠体。而且,定子铁芯411不限于层叠电磁钢板而成的层叠体,也可以是由粉体的烧结、铸造等而成的单个部件。
定子铁芯411具有环状的铁芯背部413和多个齿414。在环状的铁芯背部413的中央的贯通部分压入有主轴2。由此,定子铁芯411固定于主轴2的轴向中间部分。即,定子41固定于主轴2。多个齿414从铁芯背部413的径向外表面朝向径向外侧延伸而形成为放射状。线圈412通过在齿414的周围分别卷绕导线而构成。
转子42具备圆筒形状的转子磁铁421。转子磁铁421与定子铁芯411的齿414在径向上对置。转子磁铁421固定于主螺旋桨筒部314的径向内表面。即,在主马达4中,主螺旋桨筒部314作为转子壳体使用。转子磁铁421在周向上交替配置N极和S极。
上轴承43以及下轴承44是球轴承。上轴承43以及下轴承44具备外圈、内圈以及配置在外圈与内圈之间的多个滚珠。上轴承43的外圈固定于上罩311的上轴承保持部315。而且,下轴承44的外圈固定于下罩312的下轴承保持部316。而且,上轴承43以及下轴承44的内圈固定于在主轴2的轴向上分开的部分。而且,上轴承43以及下轴承44的外圈与上轴承保持部315以及下轴承保持部316的固定例如通过压入来进行。然而并不限于此。而且,上轴承43以及下轴承44的内圈与主轴2的固定也通过圧入来进行,但并不限于此。
在主马达4中,通过向线圈412供给电流,线圈412被励磁。由此,线圈412与转子磁铁421之间产生基于磁力的引力或斥力。通过调整向线圈412供给电流的时机,沿周向旋转的方向的力作用于转子磁铁421。而且,通过作用于转子磁铁421的力,经由上轴承43被主轴2支承为能够旋转的上罩311以及经由下轴承44被主轴2支承为能够旋转的下罩312绕中心轴线Ax旋转。
由此,固定于主螺旋桨筒部314的主叶片部32绕中心轴线Ax旋转。换句话说,主螺旋桨3绕中心轴线Ax旋转。通过主螺旋桨3旋转,空气被主叶片部32挤压,从而产生朝向轴向下方的气流。由此,无人飞行体Dr1得到朝向轴向上方的力(升力)。而且,从轴向上方观察,换句话说,在图3中,主螺旋桨3的旋转方向是逆时针CCW方向。
而且,在无人飞行体Dr1中,主螺旋桨3以及主马达4配置于主要主体部11与框架部12之间。通过这样配置,能够缩短无人飞行体Dr1的轴向长度。而且,主马达4是外转子马达,是安装于主轴2的结构,从而主马达4的驱动力可靠地传递到主螺旋桨3,从而驱动效率高。
<1.4关于辅助轴5>
无人飞行体Dr1所具备的三个辅助轴5分别是用相同材料形成的相同形状的部件。因此,在以下的说明中,只要没有特别记载,所有辅助轴5以相同的特征来记载。如图3所示,辅助轴5从臂部122的径向外侧的端部向轴向上方延伸。即,多个辅助轴5从主体部1(所包含的框架部12的臂部122)沿轴向延伸。辅助轴5固定于臂部122。辅助轴5的中心轴线Ax1与主轴2的中心轴线Ax,即,无人飞行体Dr1的中心轴线Ax平行。即,多个辅助轴5的中心轴线Ax1与主轴3的中心轴线Ax平行。由此,能够将辅助螺旋桨6的轴向的长度抑制得较短,从而能够抑制无人飞行体Dr1的轴向高度。
也可以是辅助轴5与臂部122形成为中空,使其各自的内部空间连续。这样,连接电路板83与辅助马达7的引线能够收纳于臂部122与辅助轴5的内部。
<1.5关于辅助螺旋桨6和辅助马达7>
参照附图对辅助螺旋桨6和辅助马达7进行说明。图5是将辅助螺旋桨6和辅助马达7放大的剖视图。辅助轴5的轴向上端安装有辅助马达7。即,驱动多个辅助螺旋桨6的多个辅助驱动部7与框架部12连接。进而,多个辅助驱动部7分别与臂部122连接。而且,辅助轴5的轴向上端经由辅助马达7连接有辅助螺旋桨6。三个辅助螺旋桨6分别与三个辅助轴5连接。即,多个辅助螺旋桨6分别与多个辅助轴5连接。而且,辅助马达7是辅助驱动部的一例。
<1.5.1辅助螺旋桨6>
首先对辅助螺旋桨6进行说明。如图2、图3所示,无人飞行体Dr1具备三个辅助螺旋桨6。辅助螺旋桨6具备辅助螺旋桨主体部61和三个辅助叶片部62。如图5所示,辅助螺旋桨主体部61具备上罩611和下罩612。上罩611为有盖筒状。上罩611具备沿与辅助轴5的中心轴线Ax1垂直的方向扩展的圆环状的上盖部613和从上盖部613的径向外缘向轴向下方延伸的圆筒状的辅助螺旋桨筒部614。转子轴722的轴向上表面固定于上盖部613的轴向下表面。也就是说,转子轴722从上盖部613的轴向下表面的径向中部朝向轴向下方延伸。也可以在上盖部613设有沿轴向贯通的孔部,转子轴722的上端部固定于孔部。而且,上盖部613与转子轴722也可以作为一体的部件。
而且,下罩612呈沿与辅助轴5的中心轴线Ax1垂直的方向扩展的圆板状。下罩612的径向中央部具备朝向轴向上方延伸的筒状的轴承保持部615。辅助马达7的上轴承73以及下轴承74被轴承保持部615保持。下罩612在径向外缘部与上罩611的辅助螺旋桨筒部614的下表面在轴向上对置。
三个辅助叶片部62从辅助螺旋桨筒部614的径向外表面向径向外侧延伸。即,多个辅助螺旋桨6的至少一个具备螺旋桨主体部61和从螺旋桨主体部61向径向外侧延伸,并沿周向配置的多个叶片部62。而且,辅助螺旋桨6具备三个辅助叶片部62,但并不限于此。只要能产生充分的升力即可,可以是两个,也可以是四个以上。
三个辅助叶片部62固定于辅助螺旋桨筒部614。而且,辅助螺旋桨筒部614与三个辅助叶片部62也可以通过一体成型来形成。三个辅助叶片部62沿周向等间隔地配置。下罩612固定于辅助轴5的轴向上端。
<1.5.2辅助马达7>
接下来,对辅助马达7进行说明。辅助马达7配置于辅助轴5的轴向上端部。辅助马达7配置于辅助螺旋桨6的辅助螺旋桨主体部61的内部。即,多个辅助螺旋桨7的至少一个与驱动部6在径向上对置。而且,驱动部7收纳在螺旋桨主体部61的内部。通过这样构成,能够缩短转子轴722的轴长,从而能够提高驱动力的传递效率。辅助马达7是外转子型的马达。辅助马达7具备定子71和转子72。定子71具备定子铁芯711和线圈712。定子铁芯711例如是沿轴向层叠电磁钢板而成的层叠体。而且,定子铁芯711不限于层叠电磁钢板而成的层叠体,也可以是由粉体的烧结、铸造等而成的单个部件。
定子铁芯711具有环状的铁芯背部713和多个齿714。环状的铁芯背部713的中央的贯通部分压入有轴承保持部615。由此,定子铁芯711固定于轴承保持部615的轴向中间部分。即,定子71经由轴承保持部615固定于下罩612。多个齿714从铁芯背部713的径向外表面朝向径向外侧延伸而形成为放射状。线圈712通过在齿714的周围分别卷绕导线而构成。
转子72具备圆筒形状的转子磁铁721以及转子轴722。转子磁铁721与齿714在径向上对置。转子磁铁721固定于辅助螺旋桨筒部614的径向内表面。转子磁铁721在周向上交替配置N极和S极。即,在辅助马达7中,辅助螺旋桨筒部614作为转子壳体使用。
转子轴722固定于上罩611的上盖部613。转子轴722与上罩611一起旋转。
上轴承73以及下轴承74是球轴承。上轴承73以及下轴承74具备外圈、内圈以及配置于外圈与内圈之间的多个滚珠。在上轴承73以及下轴承74中,通过滚珠旋转,内圈与外圈相对地旋转。上轴承73的外圈固定于轴承保持部615。而且,下轴承74的外圈也固定于轴承保持部615。而且,关于上轴承73以及下轴承74的外圈与轴承保持部615的固定,能够例举出压入,但并不限于此。此外,上轴承73以及下轴承74的内圈固定于在转子轴722的轴向上分开的部分。而且,关于上轴承73以及下轴承74的内圈与转子轴722的固定,能够例举出压入,但并不限于此。
由此,转子轴722经由上轴承73以及下轴承74被轴承保持部615支承为能够旋转。如果进一步详细地说明,转子轴722以及与转子轴722固定的上罩611被支承为能够相对于下罩612旋转。
在辅助马达7中,通过向线圈712供给电流,线圈712被励磁。由此,线圈712与转子磁铁721之间产生基于磁力的引力或斥力。通过调整向线圈712供给电流的时机,沿周向旋转的方向的力作用于转子磁铁721。而且,作用于转子磁铁721的力作用于上罩611。由此,上罩611与转子轴722一起绕辅助轴5的中心轴线Ax1旋转。
由此,固定在上罩611的辅助螺旋桨筒部614上的辅助叶片部62绕辅助轴5的中心轴线Ax1旋转。换句话说,辅助螺旋桨6绕辅助轴5的中心轴线Ax1旋转。通过辅助螺旋桨6旋转,空气被辅助叶片部62挤压,从而产生朝向轴向下方的气流。由此,无人飞行体Dr1得到沿辅助轴5的中心轴线Ax1朝上的升力。
而且,从轴向上方观察,换句话说,在图3中,辅助螺旋桨6的旋转方向是顺时针CW方向。而且,分别从不同的引线84向三个辅助马达7供给电流。因此,三个辅助马达7能够分别以不同于其他辅助马达7的转速旋转。即,多个辅助螺旋桨6能够分别以不同于其他辅助螺旋桨6的转速而被驱动。
<1.6关于主螺旋桨3与辅助螺旋桨6的关系>
对主螺旋桨3以及主马达4与辅助螺旋桨6以及辅助马达7的关系进行说明。如图2、图3等所示,主螺旋桨3的主叶片部32的径向长度比辅助螺旋桨6的辅助叶片部62长。而且,如图2、图3所示,在沿轴向观察无人飞行体Dr1时,辅助螺旋桨6的辅助叶片部62的径向外缘部的轨迹St2的至少一部分位于主螺旋桨3的主叶片部32的径向外缘部的轨迹St1的内部。即,所述主螺旋桨的前端描绘的圆St1与多个辅助螺旋桨6各自的前端描绘的圆St2至少一部在轴向上重叠。通过该结构,与螺旋桨全部在轴向上不重叠的结构的无人飞行体相比,能够使无人飞行体Dr1小型化。
而且,无人飞行体Dr1中,主体部11与框架部12通过主轴2连接,并在主轴2的轴向的中间部安装有主马达4和主螺旋桨3。而且,辅助马达7和辅助螺旋桨6安装于从框架部12向轴向上方突出的辅助轴5。即,框架部12配置于主螺旋桨3与多个辅助螺旋桨6的轴向之间。而且,多个驱动部3、7中的驱动多个辅助螺旋桨6的多个辅助驱动部7与框架部12连接。通过主马达4配置于主轴2的中间部,主马达4产生的力能够高效地传递至主螺旋桨3。由此,由于能够提高主螺旋桨3的旋转精度,因此能够降低螺旋桨在旋转时产生的噪音。
主螺旋桨3通过主马达4而绕无人飞行体Dr1的中心轴线Ax旋转。因此,通过主螺旋桨3的旋转,轴向朝上的力作用于主要主体部11,即,主体部1的径向中心。另一方面,三个辅助螺旋桨6通过三个辅助马达7分别绕相对于无人飞行体Dr1的中心轴线Ax沿径向偏离的辅助轴5的中心轴线Ax1旋转。因此,通过三个辅助螺旋桨6的旋转,沿辅助轴5的中心轴线Ax1朝上的力作用于框架部12,即,主体部1的分别连接有三个辅助轴5的位置。即,多个驱动部(马达)4和7驱动主螺旋桨3和多个辅助螺旋桨6。而且,由于中心轴线Ax与中心轴线Ax1平行,从主螺旋桨3作用于主体部1的力的方向与分别从三个辅助螺旋桨6作用于主体部1的力的方向相同。
三个辅助螺旋桨6通过转速来调整作用于主体部1的轴向的力。如图2所示,三个辅助螺旋桨6距无人飞行体Dr1的中心轴线Ax在径向上的长度相等,并在周向上等间隔地配置。因此,通过使均等的力从三个辅助螺旋桨6作用于框架部12,能够维持无人飞行体Dr1相对于水平的姿势。而且,三个辅助螺旋桨6均为相同的形状。因此,通过使三个辅助螺旋桨6全部以相同的转速旋转,从三个辅助螺旋桨6作用于框架部12的力变得均等。
例如,在无人飞行体Dr1为水平状态时,通过使三个辅助螺旋桨6以相同的转速旋转,能够使无人飞行体Dr1保持水平。而且,通过调整三个辅助螺旋桨6的转速,能够改变无人飞行体Dr1相对于水平的姿势。而且,通过改变无人飞行体Dr1相对于水平的姿势,也能够实现水平方向的移动。
而且,如上所述,主叶片部32的径向长度比辅助叶片部62的径向长度大。因此,为了使主螺旋桨3旋转,与使辅助螺旋桨6旋转的情况相比,需要更大的力,即,需要更大的扭矩。另一方面,在无人飞行体Dr1这样的通过由螺旋桨的旋转产生的风力来产生升力,从而在垂直方向上移动的飞行体的情况下,通过螺旋桨的旋转,与螺旋桨的旋转方向相反的方向的扭矩作用于主体部1。通过螺旋桨的旋转,作用于主体部1的扭矩由螺旋桨的大小和转速决定。即,在三个辅助螺旋桨6中,转速,即,由从辅助螺旋桨6产生的气流所产生的升力与扭矩成比例。
在无人飞行体Dr1中,主螺旋桨3的旋转方向(CCW方向)与辅助螺旋桨6的旋转方向(CW方向)是相反的方向。即,在从主轴2的轴向一侧观察时,多个辅助螺旋桨7的旋转方向(CW方向)与主螺旋桨3的旋转方向(CCW方向)是相反的方向。由此,由主螺旋桨3的旋转所产生的从主马达4作用于主体部1的主扭矩Tr1与由三个辅助螺旋桨6的旋转所产生的从辅助马达7作用于主体部1的辅助扭矩Tr21、Tr22、Tr23抵消。
例如,在三个辅助螺旋桨6以相同转速旋转的状态下,当从主螺旋桨3作用于主体部1的力以及从三个辅助螺旋桨6作用于主体部1的力的总和与无人飞行体Dr1的重量一致时,无人飞行体Dr1的垂直方向的位置被固定。而且,在无人飞行体Dr1的姿势为水平,主扭矩Tr1与辅助扭矩Tr21、Tr22、Tr23的总和平衡时,无人飞行体Dr1呈水平的姿势,在旋转方向上也停止。而且,将不旋转而保持水平的姿势的状态称为悬停状态。即,当主体部1处于在空中静止状态时,从主螺旋桨3作用于主体部1的扭矩Tr1与从多个辅助螺旋桨7作用于主体部1的扭矩Tr21、Tr22、Tr23的总和相同。
即,在无人飞行体Dr1呈悬停状态时,通过主螺旋桨3以及三个辅助螺旋桨6的旋转,得到充分的升力,并且主扭矩Tr1与辅助扭矩Tr21、Tr22、Tr23的总和平衡。在无人飞行体Dr1中,在三个辅助螺旋桨6全部以相同的转速旋转时,主扭矩Tr1与辅助扭矩Tr21、Tr22、Tr23的总和平衡。由此,无人飞行体Dr1能够通过简单的控制进行稳定的动作。
而且,如上所述,在无人飞行体Dr1在空中移动时,调整三个辅助螺旋桨6的转速,换句话说,控制为不同转速。即,通过使三个辅助螺旋桨6中的至少一个辅助螺旋桨6的转速为与其他辅助螺旋桨6不同的转速,无人飞行体Dr1在空中移动。而且,从辅助螺旋桨6作用于框架12的扭矩根据转速改变。因此,在无人飞行体Dr1移动时,至少一个辅助螺旋桨6以与其他辅助螺旋桨6不同的转速旋转,进而主扭矩Tr1与辅助扭矩Tr21、Tr22、Tr23的总和不同。即,在主体部1在空中移动时,从主螺旋桨3作用于主体部1的扭矩Tr1与从多个辅助螺旋桨6作用于主体部1的扭矩Tr21、Tr22、Tr23的总和不同。由此,容易对无人飞行体Dr1在空中的移动进行控制。
而且,通过使主叶片部32的径向长度比辅助叶片部62的径向长度长,在主螺旋桨3中,能够通过比辅助螺旋桨6低的转速产生足够使无人飞行体Dr1浮起的升力。而且,通过具备主螺旋桨3,对三个辅助螺旋桨6各自要求的升力也变低。即,也能够将三个辅助螺旋桨6的转速抑制得较低。由此,本发明的无人飞行体Dr1与使用了四个相同的螺旋桨的无人飞行体相比,能够将各螺旋桨的转速抑制得较低。
由此,能够降低螺旋桨的旋转所导致的风噪声等噪音。通过抑制无人飞行体Dr1的噪音,例如,能够提高在室内进行使用的情况、搭载有扬声器或麦克风等音频设备的情况下的便利性。而且,在屋外进行使用的情况下,也通过抑制无人飞行体Dr1的噪音,而提高在想要抑制噪音的场所使用时的便利性。
在无人飞行体Dr1中,主螺旋桨3配置于主要主体部11与框架部12的轴向之间。而且,驱动主螺旋桨3的主驱动部4配置于主要主体部11与框架部12的轴向之间。多个辅助驱动部7配置于框架部12。主要主体部11与框架部12通过中空轴2连接,中空轴2的内部配置有将主驱动部4与多个辅助驱动部7的至少一个电连接的连接布线84。
<1.7实施例1>
对本实施方式的无人飞行体Dr1的实际例进行说明。而且,将本实施方式的无人飞行体Dr1的例子作为实施例1。在实施例1的无人飞行体Dr1中,能够产生50g的升力。在实施例1的无人飞行体Dr1中,使用最外径,即,主叶片部32的径向外端的轨迹St1的外径为120mm的主螺旋桨3。而且,使用三个最外径,即,辅助叶片部62的径向外端的轨迹St2的外径为50mm的辅助螺旋桨6。而且,主马达4以及辅助马达7是外转子马达。
而且,主体部1等的重量为20g。主螺旋桨3的重量为3g,主马达4的重量为4g,合计为7g。辅助螺旋桨6的重量为1g,辅助马达7的重量为1.5g,按照三个辅助螺旋桨6与辅助马达7来算的话,合计为7.5g。而且,电池81的重量为8g,照相机82的重量为3g,而且,电路板83的重量为1g。因此,实施例1的总重量为46.5g。根据该结构,无人飞行体Dr1能够飞行。
<1.8实施例2>
接下来,与同样具备四个螺旋桨的无人飞行体进行比较。将本实施方式的无人飞行体Dr1的例子作为实施例2。在实施例2中,使用最外径,即,主叶片部32的径向外端的轨迹St1的外径为150mm的主螺旋桨3。而且,使用三个最外径,即,辅助叶片部62的径向外端的轨迹St2的外径为100mm的辅助螺旋桨6。而且,主马达4以及辅助马达7是外转子马达。
而且,作为比较例,准备使用四个外径为100mm的螺旋桨的无人飞行体。在实施例2和比较例中,研究作为悬停时的噪音的主要原因的螺旋桨的转速。在实施例2的情况下,所有螺旋桨的转速为10000rpm,而在实施例2中,主螺旋桨3的转速为5000rpm,辅助螺旋桨6的转速为7500rpm。实施例2的主螺旋桨3以及辅助螺旋桨6的转速小于比较例的螺旋桨的转速。即,本发明的无人飞行体与所有螺旋桨为相同形状的以往的无人飞行体相比,静音性较高。
(第二实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的其他例进行说明。图6是本发明的无人飞行体的其他例的概略侧视图。图6所示的无人飞行体Dr2除了主体部1b的框架部12b、辅助轴5b、辅助螺旋桨6b以及辅助马达7b与框架部12、辅助轴5、辅助螺旋桨6以及辅助马达7不同之外,与第一实施方式的无人飞行体Dr1具有相同的结构。因此,在无人飞行体Dr2的结构中,对与无人飞行体Dr1相同的结构标注相同的标号并省略详细的说明。
<2.1关于框架部12b>
如图6所示,无人飞行体Dr2的主体部1b的框架部12b具备框架主体部121b和三个臂部122b。框架主体部121b呈沿轴向延伸的圆筒状。框架主体部121b的中心与中心轴线Ax一致。框架主体部121b在内部具备空间,在框架主体部121b的内部空间配置有电路板83。而且,主轴2的内部空间与框架主体部121b的内部空间连接。而且,配置于主轴2的内部的引线与框架主体部121b的内部的电路板83连接。
三个臂部122b从框架主体部121b的径向外表面向径向外侧延伸。三个臂部122b沿周向等间隔地配置。而且,在臂部122b的径向外缘的轴向上表面上安装有辅助马达7b。而且,臂部122b也可以具备中空部。通过臂部122b具备中空部,能够在中空部对从电路板83连接到辅助马达7b的引线进行布线。
<2.2关于辅助螺旋桨6b和辅助马达7b>
参照附图对辅助螺旋桨6b和辅助马达7b进行说明。图7是辅助螺旋桨6b和辅助马达7b的概略图。辅助马达7b是内转子型马达。辅助马达7b固定于臂部122b的轴向上表面。辅助马达7b具备上罩701b、基座部702b、定子71b、转子72b、上轴承73以及下轴承74。
上罩701b呈有盖筒状。上罩701b具备上盖部703b、辅助马达筒部704b以及上轴承保持部705b。上盖部703b呈沿与辅助轴5b的中心轴线Ax2垂直的方向扩展的圆环状,在中央具有贯通孔700b。而且,辅助马达筒部704b从上盖部703b的径向外缘部向轴向下方延伸。上轴承保持部705b呈从上盖部703b的贯通孔700b的边缘部向轴向上方延伸的筒状。上轴承保持部705b的中心与辅助轴5b的中心轴线Ax2一致。
基座部702b呈沿与辅助轴5b的中心轴线Ax2垂直的方向扩展的圆环状。基座部702b具备下轴承保持部706b。下轴承保持部706b呈圆筒状,配置于基座部702b的径向中央部。下轴承保持部706b的中心与辅助轴5b的中心轴线Ax2重叠。
上轴承73的外圈固定于上轴承保持部705b的径向内表面。由此,上轴承73的内圈的中心与辅助轴5b的中心轴线Ax2重叠。而且,下轴承74的外圈固定于下轴承保持部706b的径向内表面。由此,下轴承74的内圈的中心与辅助轴5b的中心轴线Ax2重叠。而且,辅助轴5b通过压入固定于上轴承73以及下轴承74的内圈。由此,辅助轴5b被上罩701b和基座部702b支承为能够旋转。而且,辅助轴5b从上罩701b的上盖部703b的径向中央的贯通孔朝向轴向上方向外侧突出。辅助轴5b经由辅助马达7b从臂部122b,即,从主体部1b朝向轴向上方延伸。
定子71b具备定子铁芯711b和线圈712b。定子铁芯711b具有环状的铁芯背部713b和多个齿714b。环状的铁芯背部713b固定于辅助马达筒部704b的径向内表面。而且,多个齿714b从环状的铁芯背部713b向径向内侧延伸。线圈712b通过在齿714b的周围分别卷绕导线而构成。
转子72b具备转子磁铁721b。转子磁铁721b呈圆筒状,并固定于辅助轴5b的径向外表面。转子磁铁721b与齿714b在径向上对置。而且,辅助轴5b压入于上轴承73以及下轴承74的内圈,转子72b能够相对于上罩701b和基座部702b旋转。而且,通过向线圈712b供给电流,辅助轴5b绕辅助轴5b的中心轴线Ax2旋转。
辅助轴5b的上端部固定有辅助螺旋桨6b。辅助螺旋桨6b具备辅助螺旋桨主体部61b和辅助叶片部62b。辅助螺旋桨主体部61b呈圆柱状,辅助螺旋桨主体部61b的中心与辅助轴5b的中心轴线Ax2重叠。辅助叶片部62b从辅助螺旋桨主体部61b的径向外表面向径向外侧延伸。通过辅助马达7b旋转,辅助轴5b旋转。由此,固定于辅助轴5b的辅助螺旋桨6b旋转。这样,也能够采用内转子马达型的马达作为辅助马达7b。在内转子马达中,由于辅助轴5b从辅助马达7b沿轴向突出,在辅助轴5b的前端固定辅助螺旋桨6b,因此能够直接将辅助马达7b固定于臂部122b。由此,能够简化臂部122b的形状。
除此之外,与第一实施方式具有共通特征。
(第三实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的另一个其他例进行说明。图8是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。图8所示的无人飞行体Dr3除了辅助轴5c不同之外,是与第一实施方式的无人飞行体Dr1相同的结构。因此,在无人飞行体Dr3的结构中,对与无人飞行体Dr1相同的结构标注相同的标号并省略详细的说明。
<3.1关于辅助轴5c>
如图8所示,在无人飞行体Dr3中,辅助轴5c的中心轴线Ax3相对于无人飞行体Dr3的中心轴线Ax,即,主轴2的中心轴线Ax倾斜。具体而言,辅助轴5c随着朝向轴向下方而接近中心轴线Ax。而且,将三个辅助轴5c的中心轴线Ax3向轴向下方延伸而成的延长线与中心轴线Ax在点P1处交叉。换句话说,三个辅助轴5c的中心轴线Ax3均随着朝向轴向下方而接近中心轴线Ax。而且,三个辅助轴5c的中心轴线Ax3与中心轴线Ax所成的角度全部相等。
即,将多个辅助轴5c的中心轴线Ax3延长而成的线与将主轴2的中心轴线Ax延长而成的线在一点(点P1)交叉。由此,多个辅助螺旋桨6能够在保持作用于主体部1的力的平衡的同时,对主体部1作用沿径向的力。由此,无人飞行体Dr3的操作性提高。
<3.2关于无人飞行体Dr3的动作>
这样,对无人飞行体Dr3的动作进行说明。辅助轴5c的中心轴线Ax3相对于中心轴线Ax倾斜。通过与辅助轴5c连接的辅助螺旋桨6的旋转而作用于主体部1的力呈沿着辅助轴5c的中心轴线Ax3的方向。因此,通过辅助螺旋桨6的旋转而作用于主体部1的力包括朝向轴向下方的力成分和朝向径向外侧的力成分。在三个辅助螺旋桨6以相同转速旋转的情况下,从各辅助螺旋桨6相对于主体部1朝向径向外侧的力成分相等。而且,从辅助螺旋桨6相对于主体部1进行作用的力经由辅助轴5c而作用。三个辅助轴5c沿周向等间隔地配置,并且每条中心轴线Ax3均相对于中心轴线Ax以相同的角度倾斜。因此,从三个辅助螺旋桨6作用于主体部1的力的朝向径向外侧的力成分抵消。即,通过三个辅助螺旋桨6以相同的转速旋转,能够使无人飞行体Dr3处于悬停状态。
另一方面,通过三个辅助轴5c倾斜,即使辅助螺旋桨6的转速的变化较少,也能够使无人飞行体Dr3的姿势或位置大幅变化。例如,在无人飞行体Dr3悬停的状态下,通过取得轴向的力成分的平衡,并且使各辅助螺旋桨6以径向的力成分的平衡发生改变的转速旋转,容易在保持水平姿势的状态下进行径向,即,水平方向的移动。由此,无人飞行体Dr3的控制简单,从而无人飞行体Dr3的便利性高。而且,在本实施方式的无人飞行体Dr3中,辅助轴5c的中心轴线Ax3随着朝向轴向下方而接近中心轴线Ax,也可以相反地随着朝向轴向上方而接近中心轴线。无论何种情况下,只要是将三个辅助轴5c的中心轴线Ax3延长而成的线与将主轴2的中心轴线Ax延长而成的线在一点(点P1)相交即可。
除此之外,与第一实施方式具有相同特征。
(第四实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的另一个其他例进行说明。图9是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略俯视图。图10是图9所示的无人飞行体的概略侧视图。图9、图10所示的无人飞行体Dr4除了主体部1d、主轴2d、主螺旋桨3d、主马达4d不同之外,是与第一实施方式的无人飞行体Dr1相同的结构。因此,在无人飞行体Dr4的结构中,对与无人飞行体Dr1相同的结构标注相同的标号并省略详细的说明。
<4.关于无人飞行体Dr4的概略结构>
如图10所示,无人飞行体Dr4具备主体部1d、主轴2d、主螺旋桨3d、主马达4d、辅助轴5、辅助螺旋桨6、辅助马达7、电池81、照相机82以及电路板83。而且,虽然省略了引线,但在无人飞行体Dr4中,电池81与电路板83、电路板83与主马达4d以及辅助马达7通过引线连接。
<4.1关于主体部1d>
主体部1d具备主要主体部11和框架部12。在主体部1d中,主要主体部11的轴向上表面与框架部12的轴向下表面接触。主要主体部11与框架部12一体地形成。而且,在这里,一体地形成包括树脂等的一体成型体的情况或通过粘接等一体地固定的情况等。即,主体部1d具备主要主体部11和沿与主轴2d的中心轴线Ax垂直的方向扩展的框架部12。
<4.2关于主轴2d>
如图10所示,主轴2d呈从框架部12的框架主体部121的上表面向轴向上方延伸的圆筒状。在主轴2d的内部空间对连接电路板83与主马达4d的引线进行布线。主轴2d的中心轴线与无人飞行体Dr4的中心轴线Ax一致。因此,称为主轴2d的中心轴线Ax。
主轴2d比辅助螺旋桨6的轴向上端向轴向上方延伸。而且,在主轴2d的轴向上端安装有主马达4d,并且主螺旋桨3d经由主马达4d与主轴2d连接。
<4.3关于主螺旋桨3d和主马达4d>
参照附图对主螺旋桨3d和主马达4d进行说明。图11是将主螺旋桨3d和主马达4d放大的剖视图。
<4.3.1主螺旋桨3d>
如图9所示,主螺旋桨3d具备主螺旋桨主体部31d和三个主叶片部32d。如图11所示,主螺旋桨主体部31d具备上罩311d和下罩312d。上罩311d呈有盖筒状。上罩311d具备沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展的圆环状的上盖部313d和从上盖部313d的径向外缘向轴向下方延伸的圆筒状的主螺旋桨筒部314d。在上盖部313d的轴向下表面固定有转子轴422d的轴向上表面。也就是说,转子轴422d从上盖部313d的轴向下表面的径向中央部朝向轴向下方延伸。而且,也可以是在上盖部313d设置有沿轴向贯通的孔部,将转子轴422d的上端部固定于孔部。而且,也可以通过一体成型制作上盖部313d和转子轴422d。
而且,下罩312d呈沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展的圆板状。在下罩312d的径向中央部具备向轴向上方延伸的筒状的轴承保持部315d。主马达4d的上轴承43d和下轴承44d保持于轴承保持部315d。主螺旋桨筒部314d的轴向下表面与下罩312d的径向外缘部在轴向上对置。
而且,上轴承43d的内圈与下轴承44d的内圈在轴向上下分开的位置固定于转子轴422d。
三个主叶片部32d从主螺旋桨筒部314d的径向外表面向径向外侧延伸。三个主叶片部32d固定于主螺旋桨筒部314d。即,主螺旋桨3d具备螺旋桨主体部31d和从螺旋桨主体部31d向径向外侧延伸,并沿周向配置的多个叶片部32d。而且,主螺旋桨筒部314d和三个主叶片部32d也可以通过一体成型形成。三个主叶片部32d沿周向等间隔地配置。
<4.3.2主马达4d>
接下来,对主马达4d进行说明。主马达4d配置于主轴2d的轴向上端部。主马达4d配置于主螺旋桨3d的主螺旋桨主体部31d的内部。即,主螺旋桨3d与驱动部4d在径向上对置。而且,驱动部4d收纳在螺旋桨主体部31d的内部。通过这样构成,能够缩短转子轴422d的轴长,从而能够提高驱动力的传递效率。
主马达4d是外转子型的马达。主马达4d具备定子41d和转子42d。定子41d具备定子铁芯411d和线圈412d。定子铁芯411d例如是沿轴向层叠电磁钢板而成的层叠体。而且,定子铁芯411d不限于层叠电磁钢板而成的层叠体,也可以是由粉体的烧结、铸造等而成的单个部件。
定子铁芯411d具有环状的铁芯背部413d和多个齿414d。在环状的铁芯背部413d的中央的贯通部分压入有轴承保持部315d。由此,定子铁芯411d固定于轴承保持部315d。即,定子41d经由轴承保持部315d固定于下罩312d。多个齿414d从铁芯背部413d的径向外表面朝向径向外侧延伸而形成为放射状。线圈412d通过在齿414d的周围分别卷绕导线而构成。
转子42d具备圆筒形状的转子磁铁421d以及转子轴422d。转子磁铁421d与齿414d在径向上对置。转子磁铁421d固定于主螺旋桨筒部314d的径向内表面。转子磁铁421d在周向上交替配置N极和S极。即,在主马达4d中,主螺旋桨筒部414d作为转子壳体使用。
上轴承43d和下轴承44d是球轴承。上轴承43d和下轴承44d具备外圈、内圈以及配置于外圈与内圈之间的多个滚珠。上轴承43d和下轴承44d通过滚珠旋转而内圈与外圈相对地旋转。上轴承43d的外圈固定于轴承保持部315d。而且,下轴承44d的外圈也固定于轴承保持部315d。而且,关于上轴承43d和下轴承44d的外圈与轴承保持部315d的固定,能够例举出压入,但并不限于此。而且,上轴承43d和下轴承44d的内圈固定于转子轴422d的在轴向上分开的部分。而且,关于上轴承43d和下轴承44d的内圈与转子轴422d的固定,能够例举出压入,但并不限于此。
由此,转子轴422d经由上轴承43d和下轴承44d被轴承保持部315d支承为能够旋转。如果进一步详细地说明,转子轴422d和与转子轴422d固定的上罩311d被支承为能够相对于下罩312d旋转。
<4.4关于无人飞行体Dr4的特征>
如图9、图10所示,在无人飞行体Dr4中,主要主体部11与框架部12直接连接。因此,由于主要主体部11与框架部12之间不存在部件,因此被传递的力不易被衰减。例如,在控制辅助螺旋桨6的转速时,无人飞行体Dr4的姿势的变化和移动方向的变化的响应性高。因此,无人飞行体Dr4的操作性提高。而且,主螺旋桨3d、主马达4d、辅助螺旋桨6以及辅助马达7均位于比框架部12靠轴向上方的位置。即,框架部12配置于主要主体部11与主螺旋桨3d以及多个辅助螺旋桨6的轴向之间。由此,主螺旋桨3d与辅助螺旋桨6相对于主体部1位于相同侧(在轴向上位于上侧)。因此,在调整、修理等维护时,从轴向上方对无人飞行体Dr4进行作业即可,从而作业性高。
除此之外,与第一实施方式具有相同特征。
<4.5实施例3>
对本实施方式的无人飞行体Dr4的实际例进行说明。而且,将本实施方式的无人飞行体Dr4的例子作为实施例3。在实施例3的无人飞行体Dr4中,能够产生50g的升力。在实施例3的无人飞行体Dr4中,使用最外径,即,主叶片部32d的径向外端的轨迹St1的外径为120mm的主螺旋桨3d。而且,使用三个最外径,即,辅助叶片部62的径向外端的轨迹St2的外径为50mm的辅助螺旋桨6。而且,主马达4d以及辅助马达7是外转子马达。
而且,主体部1d等的重量为20g。主螺旋桨3d的重量为3g,主马达4d的重量为4g,合计为7g。辅助螺旋桨6的重量为1g,辅助马达7的重量为1.5g,按照三个辅助螺旋桨6来算的话,合计为7.5g。而且,电池81的重量为8g,照相机82的重量为3g,而且,电路板83的重量为1g。因此,实施例1的总重量为46.5g。根据该结构,实施例3的无人飞行体Dr4能够飞行。
(第五实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的另一个其他例进行说明。图12是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。图13是将图12所示的无人飞行体的主螺旋桨和主马达放大的剖视图。图12所示的无人飞行体Dr5除了主体部1e、主轴2e、主螺旋桨3e以及主马达4e与主体部1b、主轴2、主螺旋桨3以及主马达4不同之外,与第二实施方式的无人飞行体Dr2具有相同的结构。因此,在无人飞行体Dr5的结构中,对与无人飞行体Dr2相同的结构标注相同的标号并省略详细的说明。
<5.1关于主体部1e>
如图13所示,无人飞行体Dr5的主体部1e的框架部12b的轴向下表面与主要主体部11的轴向上表面接触。即,框架部12b与主要主体部11直接连接。而且,主要主体部11与框架部12b可以一体地形成,也可以是能够分开的。在能够分开的情况下,在主要主体部11与框架部12b分开时,也可以是使配置于主要主体部11的内部的电池81和配置于框架部12b的电路板83露出到外部的结构。作为主要主体部11与框架部12b的固定方法,例如,能够采用在一方上形成内螺纹并在另一方上形成外螺纹,将外螺纹拧入内螺纹,从而进行固定的方法。而且,也可以采用除此以外的方法。
<5.2关于主螺旋桨3e和主马达4e>
主马达4e是内转子型马达。主马达4e固定于框架主体部121b的轴向上表面。主马达4b具备上罩401e、基座部402e、定子41e、转子42e、上轴承43e以及下轴承44e。
上罩401e呈有盖筒状。上罩401e具备上盖部403e、主马达筒部404e以及上轴承保持部405e。上盖部403e呈沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展的圆环状,在中央具有贯通孔400e。而且,主马达筒部404e从上盖部403e的径向外缘部向轴向下方延伸。上轴承保持部405e呈从上盖部403e的贯通孔400e的边缘部向轴向上方延伸的筒状。上轴承保持部405e的中心与中心轴线Ax一致。
基座部402e呈沿与中心轴线Ax垂直的方向扩展的圆环状。基座部402e具备下轴承保持部406e。下轴承保持部406e呈圆筒状,配置于基座部402e的径向中央部。下轴承保持部406e的中心与中心轴线Ax重叠。
上轴承43e的外圈固定于上轴承保持部405e的径向内表面。由此,上轴承43e的内圈的中心与中心轴线Ax重叠。而且,下轴承44e的外圈固定于下轴承保持部406e的径向内表面。由此,下轴承44e的内圈的中心与中心轴线Ax重叠。而且,主轴2e通过压入固定于上轴承43e以及下轴承44e的内圈。由此,主轴2e被上罩401e和基座部402e支承为能够旋转。而且,主轴2e从上罩401e的上盖部403e的径向中央的贯通孔朝向轴向上方向外侧突出。主轴2e经由主马达4e从臂部122b,即,从主体部1e朝向轴向上方延伸。
定子41e具备定子铁芯411e和线圈412e。定子铁芯411e具有环状的铁芯背部413e和多个齿414e。环状的铁芯背部413e固定于主马达筒部404e的径向内表面。而且,多个齿414e从环状的铁芯背部413e向径向内侧延伸。线圈412e通过在齿414e的周围分别卷绕导线而构成。
转子42e具备转子磁铁421e。转子磁铁421e呈圆筒状,并固定于主轴2e的径向外表面。转子磁铁421e与齿414e在径向上对置。而且,主轴2e压入于上轴承43e以及下轴承44e,转子42e能够相对于上罩401e和基座部402e旋转。而且,通过向线圈412e供给电流,主轴2e绕中心轴线Ax旋转。
主轴2e的上端部固定有主螺旋桨3e。主螺旋桨3e具备主螺旋桨主体部31e和主叶片部32e。主螺旋桨主体部31e呈圆柱状,主螺旋桨主体部31e的中心与中心轴线Ax重叠。主叶片部32e从主螺旋桨主体部31e的径向外表面向径向外侧延伸。通过主马达4e旋转,主轴2e旋转。由此,固定于主轴2e的主螺旋桨3e旋转。这样,也能够采用内转子马达型的马达作为主马达4e。在内转子马达中,由于主轴2e从主马达4e沿轴向突出,在主轴2e的前端固定主螺旋桨3e,因此能够直接将主马达4e固定于框架主体部121b。而且,容易使用通用品作为主马达4e,从而设计的自由度提高的同时,维护性高。
而且,在本实施方式的无人飞行体Dr5中,主马达4e和三个辅助马达7b固定于框架部12。即,驱动主螺旋桨3e的主马达4e和驱动辅助螺旋桨6b的辅助驱动部7b配置于框架部12。由于马达直接固定于框架部12,因此马达的固定变得容易。而且,框架部12的安装马达的部分只要是平面即可,从而作业性高。进而,能够在接近主体部的位置配置无人飞行体Dr5的重心,从而能够使无人飞行体Dr5稳定地飞行。
除此之外,与第二实施方式具有相同特征。
(第六实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的另一个其他例进行说明。图14是本发明的无人飞行体的另一个其他例的俯视图。图15是图14所示的无人飞行体的概略侧视图。图14、图15所示的无人飞行体Dr6在辅助轴5f向轴向下方延伸这一点与第四实施方式的无人飞行体Dr4不同。而且,伴随于此,主体部1f、主轴2f的结构略微不同,除此之外,与无人飞行体Dr4具有相同的结构。因此,对实质上相同的部分标注相同的标号,并且省略相同的部分的详细说明。
<6.关于无人飞行体Dr6的概略结构>
如图15所示,无人飞行体Dr6具备主体部1f、主轴2f、主螺旋桨3d、主马达4d、辅助轴5f、辅助螺旋桨6、辅助马达7、电池81、照相机82以及电路板83。而且,虽然省略了引线,但在无人飞行体Dr4中,电池81与电路板83、电路板83与主马达4d以及辅助马达7通过引线连接。
<6.1关于主体部1f>
主体部1f具备主要主体部11和框架部12。主要主体部11和框架部12与第一实施方式的无人飞行体Dr1的主要主体部11和框架部12相同,省略详细说明。在主体部1f中,主要主体部11与框架部12通过筒部13连接。筒部13的中心与中心轴线Ax重叠。筒部13的内部收纳有连接电池81与电路板83的引线。而且,在主体部1f中,由于主要主体部11和框架部12与辅助螺旋桨6发生干涉,因此在轴向上分开,并通过筒部13连结。然而,在与辅助螺旋桨6不发生干涉的情况下,也可以如主体部1d等那样,将主要主体部11与框架部12直接固定。
主轴2f呈从框架部12的框架主体部121的轴向上表面朝向轴向上方延伸的筒体。而且,主轴2f的中心与中心轴线Ax一致。在主轴2f的轴向上端连接有主马达4d,并经由主马达4d连接有主螺旋桨3d。
<6.2关于辅助轴5f>
在无人飞行体Dr6中,辅助轴5f从框架部12的臂部122向轴向下方延伸。而且,辅助轴5f的轴向下端安装有辅助马达7。而且,辅助轴5的轴向下端经由辅助马达7连接有辅助螺旋桨6。
即,在无人飞行体Dr6中,框架部12的轴向上方配置有主螺旋桨3b,框架部12的轴向下方配置有辅助螺旋桨6。通过这样的结构,主马达4b与辅助马达7的轴向方向相反。因此,即使使主马达4b与辅助马达7在从轴向上罩侧观察时沿相同的方向旋转,也能够使作用于无人飞行体Dr6的扭矩成为相反方向。由此,能够简化主马达4b和三个辅助马达7的控制。
而且,由于主马达4b和辅助马达7的任何马达均能够缩短转子轴,因此能够提高旋转精度。由此,能够提高无人飞行体Dr6的操作性。
在无人飞行体Dr6中,多个辅助螺旋桨6配置于主要主体部11与框架部12的轴向之间。驱动主螺旋桨3d的主驱动部4d配置于作为框架部12的一侧的主螺旋桨3d侧。多个辅助驱动部7配置于作为框架部12的另一侧的多个辅助螺旋桨6侧。主体部1f具备在多个辅助驱动部7的节圆的中心沿轴向延伸的筒部13。而且,筒部13支承框架部12。由此,能够缩短转子轴的长度。由此,能够提高主螺旋桨3d和辅助螺旋桨7的旋转精度,从而降低主螺旋桨3d和辅助螺旋桨7旋转的噪音。
除此之外,与第四实施方式具有相同特征。
<6.3实施例4>
对本实施方式的无人飞行体Dr6的实际例进行说明。而且,将本实施方式的无人飞行体Dr6的例子作为实施例4。在实施例4的无人飞行体Dr6中,能够产生50g的升力。在实施例4的无人飞行体Dr6中,使用最外径,即,主叶片部32d的径向外端的轨迹St1的外径为120mm的主螺旋桨3d。而且,使用三个最外径,即,辅助叶片部62的径向外端的轨迹St2的外径为50mm的辅助螺旋桨6。而且,主马达4以及辅助马达7是外转子马达。
而且,主体部1f等的重量为20g。主螺旋桨3d的重量为3g,主马达4d的重量为4g,合计为7g。辅助螺旋桨6的重量为1g,辅助马达7的重量为1.5g,按照三个辅助螺旋桨6来算的话,合计为7.5g。而且,电池81的重量为8g,照相机82的重量为3g,而且,电路板83的重量为1g。因此,实施例1的总重量为46.5g。根据该结构,实施例4的无人飞行体Dr6能够飞行。
(第七实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的另一个其他例进行说明。图16是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。图16所示的无人飞行体Dr7除了使用主体部1g、主螺旋桨3e、主马达4e、辅助螺旋桨6b以及辅助马达7b之外,与图6所示的无人飞行体Dr6具有相同的结构。因此,在图16所示的无人飞行体Dr7中,对实质上与无人飞行体Dr6相同的部分标注相同的标号,并且省略相同的部分的详细说明。
如图16所示,无人飞行体Dr7具备主体部11和框架部12b。而且,主体部11的轴向上表面与框架部12b的轴向下表面通过筒部13连结。筒部13呈轴向延伸的筒体,并具备内部空间。在内部空间配置有连接电池81与电路板83的引线(未图示)。
如图16所示,在无人飞行体Dr7中,通过使用框架部12b,能够使用作为内转子型的马达的主马达4e。而且,也能够将作为内转子型马达的辅助马达7b直接固定于臂部122b的轴向下表面。由于马达与螺旋桨是分体的,因此内转子型马达能够使用通用品的马达。而且,由于不易受到形状等的限制,因此能够提高设计的自由度。
除此之外,与第六实施方式具有相同特征。
(第八实施方式)
参照附图对本发明的无人飞行体的另一个其他例进行说明。图17是本发明的无人飞行体的另一个其他例的概略侧视图。图17所示的无人飞行体Dr8除了辅助轴5h不同之外,是与第六实施方式的无人飞行体Dr6相同的结构。因此,在无人飞行体Dr8的结构中,对与无人飞行体Dr6相同的结构标注相同的标号并省略详细的说明。
<7.1关于辅助轴5h>
如图17所示,在无人飞行体Dr8中,辅助轴5h的中心轴线Ax4相对于无人飞行体Dr8的中心轴线Ax,即,主轴2f的中心轴线Ax倾斜。具体而言,辅助轴5h随着朝向轴向上方而接近中心轴线Ax。而且,将三个辅助轴5h的中心轴线Ax4向轴向上方延伸而成的延长线与中心轴线Ax在点P2处交叉。换句话说,三个辅助轴5h的中心轴线Ax4均随着朝向轴向上方而接近中心轴线Ax。而且,三个辅助轴5h的中心轴线Ax4与中心轴线Ax所成的角度全部相等。
即,将多个辅助轴5h的中心轴线Ax4延长而成的线与将主轴2f的中心轴线Ax延长而成的线在一点交叉。由此,多个辅助螺旋桨6能够在保持作用于主体部1的力的平衡的同时,对主体部1作用沿径向的力。由此,无人飞行体Dr8的操作性提高。
这样,通过辅助轴5h倾斜,由辅助螺旋桨6的旋转而产生的气流朝向轴向下方以及径向外侧。因此,辅助螺旋桨6产生的气流不易受到阻碍,其结果,无人飞行体Dr8的驱动效率提高。而且,由于气流不易受到阻碍,从而能够响应良好地进行在改变了辅助螺旋桨6的转速时的姿势变化以及移动。由此,能够提高操作性。而且,在本实施方式的无人飞行体Dr8中,辅助轴5h的中心轴线Ax4随着朝向轴向上方而接近中心轴线Ax,也可以相反地随着朝向轴向下方而接近中心轴线Ax。无论何种情况,只要是将三个辅助轴5h的中心轴线Ax4延长而成的线与将主轴2f的中心轴线Ax延长而成的线在一点(点P2)相交即可。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但只要在本发明的主旨的范围内,实施方式能够进行各种变形和组合。
产业上的可利用性
根据本发明,能够用于在录音摄影等中使用的无人飞行体。
标号说明
1:主体部;1b:主体部;1d:主体部;1e:主体部;1f:主体部;11:主要主体部;11:主要主体部;111:下表面;112:窗部;12:框架部;12b:框架部;12:框架部;121:框架主体部;121b:框架主体部;122:臂部;122b:臂部;2:主轴;2d:主轴;2e:主轴;2f:主轴;21:内部空间;3:主螺旋桨;3b:主螺旋桨;3d:主螺旋桨;3e:主螺旋桨;31:主螺旋桨主体部;31d:主螺旋桨主体部;31e:主螺旋桨主体部;311:上罩;311d:上罩;312:下罩;312d:下罩;313:上盖部;313d:上盖部;314:主螺旋桨筒部;314d:主螺旋桨筒部;315:上轴承保持部;315d:轴承保持部;316:下轴承保持部;32:主叶片部;32d:主叶片部;32e:主叶片部;4:主马达;4b:主马达;4d:主马达;4e:主马达;400e:贯通孔;401e:上罩;402e:基座部;403e:上盖部;404e:主马达筒部;405e:上轴承保持部;406e:下轴承保持部;41:定子;41d:定子;41e:定子;411:定子铁芯;411d:定子铁芯;411e:定子铁芯;412:线圈;412d:线圈;412e:线圈;413:铁芯背部;413d:铁芯背部;413e:铁芯背部;414:齿;414d:齿;414d:主螺旋桨筒部;414e:齿;42:转子;42d:转子;42e:转子;421:转子磁铁;421d:转子磁铁;421e:转子磁铁;422d:转子轴;43:上轴承;43d:上轴承;43e:上轴承;44:下轴承;44d:下轴承;44e:下轴承;5:辅助轴;5b:辅助轴;5c:辅助轴;5f:辅助轴;5h:辅助轴;6:辅助螺旋桨;6b:辅助螺旋桨;61:辅助螺旋桨主体部;61b:辅助螺旋桨主体部;611:上罩;612:下罩;613:上盖部;614:辅助螺旋桨筒部;615:轴承保持部;62:辅助叶片部;62b:辅助叶片部;7:辅助马达;7b:辅助马达;700b:贯通孔;701b:上罩;702b:基座部;703b:上盖部;704b:辅助马达筒部;705b:上轴承保持部;706b:下轴承保持部;71:定子;71b:定子;711:定子铁芯;711b:定子铁芯;712:线圈;712b:线圈;713:铁芯背部;713b:铁芯背部;714:齿;714b:齿;72:转子;72b:转子;721:转子磁铁;721b:转子磁铁;722:转子轴;73:上轴承;74:下轴承;81:电池;82:照相机;83:电路板;84:引线;Dr1:无人飞行体;Dr2:无人飞行体;Dr3:无人飞行体;Dr4:无人飞行体;Dr5:无人飞行体;Dr6:无人飞行体;Dr7:无人飞行体;Dr8:无人飞行体。
Claims (16)
1.一种无人飞行体,其具备:
主体部;
主轴,其从所述主体部沿轴向延伸;
主螺旋桨,其与所述主轴连接;
多个辅助轴,它们从所述主体部沿轴向延伸;
多个辅助螺旋桨,它们分别与所述多个辅助轴连接;以及
多个驱动部,它们驱动所述主螺旋桨和所述多个辅助螺旋桨,
所述主螺旋桨的前端描绘的圆与所述多个辅助螺旋桨各自的前端描绘的圆至少一部分在轴向上重叠,
在从主轴的轴向一侧观察时,所述多个辅助螺旋桨的旋转方向与所述主螺旋桨的旋转方向为相反方向,
当所述主体部处于在空中静止的状态时,从所述主螺旋桨作用于所述主体部的扭矩与从所述多个辅助螺旋桨作用于所述主体部的扭矩的总和相同。
2.根据权利要求1所述的无人飞行体,其中,
所述主螺旋桨和所述多个辅助螺旋桨的至少一个与所述驱动部在径向上对置。
3.根据权利要求2所述的无人飞行体,其中,
所述主螺旋桨和所述多个辅助螺旋桨的至少一个具备:
螺旋桨主体部;以及
多个主叶片部,它们从所述螺旋桨主体部向径向外侧延伸并沿周向配置,
所述驱动部收纳在所述螺旋桨主体部的内部。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
所述多个辅助螺旋桨能够分别以与其他辅助螺旋桨不同的转速而被驱动,
当所述主体部在空中移动时,从所述主螺旋桨作用于所述主体部的扭矩与从所述多个辅助螺旋桨作用于所述主体部的扭矩的总和不同。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
所述多个辅助轴的中心轴线与所述主轴的中心轴线平行。
6.根据权利要求1~4中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
将所述多个辅助轴的中心轴线延长而得的线与将所述主轴的中心轴线延长而得的线交叉于一点。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
所述主体部具备:
主要主体部;以及
框架部,其沿与所述主轴的中心轴线垂直的方向扩展,
所述框架部配置于所述主螺旋桨和所述多个辅助螺旋桨中的任意一方与所述主要主体部的轴向之间,
驱动所述多个辅助螺旋桨的多个辅助驱动部与所述框架部连接。
8.根据权利要求7所述的无人飞行体,其中,
驱动所述主螺旋桨的主驱动部和所述辅助驱动部配置于所述框架部。
9.根据权利要求1~6中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
所述主体部具备:
主要主体部;以及
框架部,其沿与所述主轴的中心轴线垂直的方向扩展,
所述框架部配置于所述主螺旋桨与所述多个辅助螺旋桨的轴向之间,
所述多个驱动部中的驱动所述多个辅助螺旋桨的多个辅助驱动部与所述框架部连接。
10.根据权利要求9所述的无人飞行体,其中,
所述主螺旋桨配置于所述主要主体部与所述框架部的轴向之间,
驱动所述主螺旋桨的主驱动部配置于所述主要主体部与所述框架部的轴向之间,
所述多个辅助驱动部配置于所述框架部,
所述主要主体部与所述框架部通过中空轴而连接,
在所述中空轴的内部配置有与所述主驱动部和所述多个辅助驱动部的至少一个电连接的连接布线。
11.根据权利要求9所述的无人飞行体,其中,
所述多个辅助螺旋桨配置于所述主要主体部与所述框架部的轴向之间,
驱动所述主螺旋桨的主驱动部配置于作为所述框架部的一侧的所述主螺旋桨侧,
所述多个辅助驱动部配置于作为所述框架部的另一侧的所述多个辅助螺旋桨侧,
所述主体部还具备在所述多个辅助驱动部的节圆的中心沿轴向延伸的筒部,所述筒部支承所述框架。
12.根据权利要求7~11中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
所述框架部具备:
框架主体部;以及
多个臂部,它们从所述框架主体部沿径向延伸,
所述多个辅助驱动部分别与所述臂部连接。
13.根据权利要求1~6中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
在所述主体部上具备电池。
14.根据权利要求7~12中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
在所述主要主体部上具备电池。
15.根据权利要求1~6、13中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
在所述主体部上具备照相机。
16.根据权利要求7~12、14中的任意一项所述的无人飞行体,其中,
在所述主要主体部上具备照相机。
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