CN113232871A - 一种用于安装旋翼的撑杆及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器旋翼技术领域，特别涉及一种用于安装旋翼的撑杆及飞行器，包括：壳体、支撑组件和第一安装座，壳体具有腔体结构，支撑组件和第一安装座设置在腔体结构内；支撑组件具有基准安装面，第一安装座设置在基准安装面上；第一安装座具有电机安装面，电机安装面相对于基准安装面具有第一预设倾角；电机安装面上具有第一方向线，第一方向线为电机安装面上的最高点与最低点之间的连线；壳体具有纵向轴线，第一方向线在水平面上的投影与纵向轴线具有第一预设夹角。在撑杆中设计旋翼电机安装结构，将旋翼电机安装在撑杆中，从而实现多个倾斜旋翼的安装。

Description

一种用于安装旋翼的撑杆及飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器旋翼技术领域，特别涉及一种用于安装旋翼的撑杆及飞行器。

背景技术

采用多旋翼和复合翼布局的无人机已广泛应用于货运、巡视、种植、救援、测绘等领域，载人机和/或城市交通领域也逐渐有采用多旋翼和/或复合翼布局形式的飞行器出现。这两类机翼布局均直接通过旋翼电机驱动螺旋桨旋转产生的气动拉力来提供起降过程中所需的升力。当旋翼螺旋桨的旋转平面与水平面具有一定的倾斜角度时，螺旋桨拉力沿水平方向产生分力，该分力可有效解决此类飞行器在旋翼飞行阶段的航向控制能力不够的问题。

多旋翼和复合翼布局形式，要求旋翼电机安装时必须有一个特定的倾斜角度、很多情况下要求旋翼电机在倾转和俯仰两个方向均分别有特定的倾斜角度，以保证飞行器旋翼飞行阶段在不会明显影响升力特性的情况下满足其对航向控制的要求。由于机身布置空间有限，难以布置多个具有特定的倾斜角度旋翼电机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是机身布置空间有限，难以布置多个具有特定的倾斜角度旋翼电机的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例公开了一种用于安装旋翼的撑杆，包括：壳体、支撑组件和第一安装座，

所述壳体具有腔体结构，所述支撑组件和所述第一安装座设置在所述腔体结构内；

所述支撑组件具有基准安装面，所述第一安装座设置在所述基准安装面上；

所述第一安装座具有电机安装面，所述电机安装面相对于所述基准安装面具有第一预设倾角；

所述电机安装面上具有第一方向线，所述第一方向线为所述电机安装面上的最高点与最低点之间的连线；所述壳体具有纵向轴线，所述第一方向线在水平面上的投影与所述纵向轴线具有第一预设夹角。

进一步的，所述支撑组件包括前框、后框和连接件，所述连接件的一端与所述前框连接，所述连接件的另一端与所述后框连接。

进一步的，所述支撑组件还包括第二安装座，所述第二安装座的一侧设置在所述连接件上，所述基准安装面设置在所述第二安装座的另一侧。

进一步的，所述基准安装面相对于所述第二安装座与所述连接件接触的面上具有第二预设倾角。

进一步的，所述基准安装面上具有第二方向线，所述第二方向线为所述基准安装面上的最高点与最低点之间的连线；所述第二方向线在水平面上的投影与所述纵向轴线具有第二预设夹角。

进一步的，所述壳体包括第一蒙皮和第二蒙皮，所述第一蒙皮和所述第二蒙皮扣合形成所述腔体结构。

进一步的，所述第一蒙皮和所述第二蒙皮上设有散热孔。

进一步的，所述第一蒙皮和/或第二蒙皮上还设有组装孔；所述壳体还包括口盖，所述口盖用于封闭所述组装孔。

进一步的，所述撑杆还包括旋翼电机，所述旋翼电机设置在所述电机安装面上；

所述壳体还包括电机罩，所述电机罩分别与所述第一蒙皮和所述第二蒙皮连接。

第二方面，本申请实施例公开了一种飞行器，所述飞行器包括如上所述的用于安装旋翼的撑杆。

采用上述技术方案，本申请实施例所述的安装旋翼的撑杆及飞行器具有如下有益效果：

在撑杆中设计旋翼电机安装结构，将旋翼电机安装在撑杆中，从而实现多个倾斜旋翼的安装。第一安装座的电机安装面为具有特定倾斜角度的倾斜面，通过调整倾斜面的朝向使旋翼电机能够满足倾斜旋翼的设计布局。结构简单，零件数量较少，无需复杂连接结构即可实现旋翼的倾斜，且便于拆卸和组装，使用成本低化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一个实施例的用于安装旋翼的撑杆结构示意图；

图2为本申请一个实施例的用于安装旋翼的撑杆爆炸结构示意图；

图3为本申请一个实施例的第一蒙皮结构示意图；

图4为本申请一个实施例的第二蒙皮结构示意图；

图5为本申请一个实施例的第二安装座结构示意图；

图6为本申请一个实施例的第一安装座结构示意图；

图7为本申请一个实施例的前框结构示意图；

图8为本申请一个实施例的后框结构示意图；

图9为本申请一个实施例的电机罩结构示意图；

图10为本申请一个实施例的连接件结构示意图；

图11为本申请一个实施例的第一口盖结构示意图；

图12为本申请一个实施例的第二口盖结构示意图；

图13为本申请一个实施例的支撑组件连接结构示意图；

图14为本申请一个实施例的壳体与支撑组件连接结构示意图；

图15为本申请一个实施例的旋翼电机与第一安装座连接结构示意图；

图16为本申请一个实施例的旋翼电机与支撑组件及壳体连接结构示意图；

图17为本申请一个实施例的旋翼电机安装结构示意图；

图18为本申请一个实施例的电机罩与蒙皮连接结构示意图；

图19为本申请一个实施例的安装第一口盖结构示意图；

图20为本申请一个实施例的安装第二口盖结构示意图；

以下对附图作补充说明：

101-第一蒙皮；102-第二蒙皮；103-第二口盖；104-第一口盖；105-电机罩；106-散热孔；107-组装孔；201-前框；202-后框；203-连接件；204-第二安装座；30-第一安装座；40-旋翼电机。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1和2所示，本申请实施例公开了一种用于安装旋翼的撑杆，包括：壳体、支撑组件和第一安装座30，壳体具有腔体结构，支撑组件和第一安装座30设置在腔体结构内；支撑组件具有基准安装面，第一安装座30设置在基准安装面上；第一安装座30具有电机安装面，电机安装面相对于基准安装面具有第一预设倾角；电机安装面上具有第一方向线，第一方向线为电机安装面上的最高点与最低点之间的连线；壳体具有纵向轴线，第一方向线在水平面上的投影与纵向轴线具有第一预设夹角。

本申请实施例所述的用于安装旋翼的撑杆，在撑杆中设计旋翼电机40安装结构，将旋翼电机40安装在撑杆中，从而实现多个倾斜旋翼的安装。第一安装座30的电机安装面为具有特定倾斜角度的倾斜面，通过调整倾斜面的朝向使旋翼电机40能够满足倾斜旋翼的设计布局。结构简单，零件数量较少，无需复杂连接结构即可实现旋翼的倾斜，且便于拆卸和组装，使用成本低化。

本申请实施例中，如图1和2所示，撑杆用于安装倾斜旋翼，撑杆内设有旋翼电机40安装结构。撑杆为长条杆状结构，可选的，旋翼安装在撑杆上任意位置。优选的，旋翼安装在撑杆的任意一端部或两端部。撑杆的端部为壳体围成的中空腔体结构，旋翼电机40安装在该中空腔体结构内。通过在中空腔体内设置第一安装座30提供电机安装面来安装旋翼电机40。如图6所示，第一安装座30为表面倾斜的零件，周向设置有用于连接旋翼电机40的安装结构。可选的，第一安装座30的外形可以是圆环形、方形、或其他的规则或不规则的形状。可选的，第一安装座30的材质可以为金属，如铝、镁、钛、铝合金、镁合金、钛合金等，也可以为复合材料，如碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维等。旋翼电机40的一端为电机轴，与旋翼连接。旋翼电机40的另一端安装在第一安装座30上。可选的，旋翼电机40与第一安装座30的连接方式采用螺接、铆接、焊接、卡接、胶粘接等连接方式中的任意一种。可选的，第一安装座30设置在支撑组件上，支撑组件可以是与壳体一体成型的连接结构，该连接结构能够将第一安装座30与壳体连接在一起。可选的，支撑组件也可以是由多个零部件组合成的连接结构。作为一种示例，如图7、8、10、13所示，支撑组件包括前框201、后框202和连接件203，前框201和后框202上均设有与连接件203配合的结构，使前框201和后框202能够分别与连接件203稳定连接。可选的，该配合结构可以是配合端面，也可以是卡接结构。例如，如图13所示，前框201和后框202上均设有卡接孔，连接件203的一端伸入前框201的卡接孔中，另一端伸入后框202的卡接孔中，从而使前框201、后框202和连接件203组成一个框架结构。在一些实施例中，连接件203与前框201和后框202之间除了上述的配合结构连接之外，为了保证连接的可靠性，还可以采用其他的连接方式进行加固，以保证结构强度。连接件203与前框201和后框202可选的加固连接方式包括但不仅限于螺接、铆接、焊接、卡接、胶粘接等连接方式。具体的连接方式可根据材料的材质以及工艺成本等方面综合考虑。可选的，支撑组件的材质可以为金属，如铝、镁、钛、铝合金、镁合金、钛合金等，也可以为复合材料，如碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维等。作为一种可选的实施方式，前框201、后框202和连接件203的材质均为金属，上述加固连接方式可以为焊接、铆接等连接方式。作为另一种可选的实施方式，前框201、后框202和连接件203的材质均为复合材料，上述加固连接方式可以为胶粘接、热粘接等连接方式。

如图5和图13所示，支撑组件还包括第二安装座204，第二安装座204的一侧设置在连接件203上，基准安装面设置在第二安装座204的另一侧。

本申请实施例中，如图5所示，为了降低安装难度，实现旋翼倾角的精准控制，提高零件的通用化程度，可以在连接件203上设置第二安装座204，第一安装座30通过在连接件203上设置第二安装座204作为底座提供一个基准安装面，第一安装座30安装在在第二安装座204的基准安装面上。第二安装座204与连接件203的连接方式采用螺接、铆接、焊接、卡接、胶粘接等连接方式中的任意一种。第二安装座204的底面与连接件203接触，第二安装座204的上表面，即基准安装面与第一安装座30接触。可选的，基准安装面平行于水平面。可选的，基准安装面与水平面具有一定的夹角，也就是说基准安装面相对于水平面是一个倾斜面。在一些实施例中，第一安装座30可以直接设置在连接件203的上，以连接件203的上表面为基准安装面进行安装。

本申请实施例中，当撑杆应用到采用倾斜旋翼的飞行器上时，以飞行器的主体机身为参照物，旋翼的旋转平面相对于机身具有倾斜角度。由于旋翼与旋翼电机40的电机轴直接相连接，电机轴是垂直于旋翼的旋转平面的，而旋翼电机40的端部与电机安装面连接，使电机轴也垂直于电机安装面。因此，电机安装面平行于旋翼的旋转平面，通过调整电机安装面的倾斜角度和倾斜方向能够最终实现旋翼相对于机身向预设方向倾斜，从而满足飞行器的设计气动布局。

作为一种可选的实施方式，第一安装座30直接设置在支撑组件的基准安装面上，该基准安装面可以是连接件203的上表面，也可以是第二安装座204的上表面，还可以是其他连接结构所提供的表面，且该基准安装面为相对于水平面平行的平面。应当理解的是，本申请实施例中所述的零部件表面并非是严格的水平面，其上还可能有加强筋、缺口、小幅度的起伏、装饰花纹等结构设计或图案。垂直和平行等关系也并非是严格的几何关系，而仅仅是为了说明零部件之间的位置关系。第一安装座30直接设置在水平的基准安装面上，电机安装面为相对于基准安装面倾斜的面。第一安装座30直接决定电机安装面的倾斜角度和倾斜方向。也就是说，第一安装座30是一个表面相对于底面倾斜的零件。在加工第一安装座30时，直接按照设计的旋翼设计倾斜角作为第一预设倾角加工第一安装座30的倾角。在第一安装座30与基准安装面连接时，需要根据撑杆的安装位置调整倾斜面的倾斜方向，以使旋翼相对于机身向预设方向倾斜。作为一种示例，取电机安装面上的最高点与最低点之间的连线为第一方向线，以撑杆的纵向轴线为方向指示线，在第一安装座30的倾斜方向满足旋翼的预设方向时，第一方向线在水平面上的投影与方向指示线呈第一预设夹角。

作为另一中可选的实施方式，第一安装座30设置在第二安装座204提供的基准安装面上。基准安装面相对于第二安装座204与连接件203接触的面上具有第二预设倾角。基准安装面上具有第二方向线，第二方向线为基准安装面上的最高点与最低点之间的连线；第二方向线在水平面上的投影与纵向轴线具有第二预设夹角。基准安装面与第二安装座204的底面之间具有预设角度的夹角，即第二安装座204是一个表面相对于底面倾斜的零件。且第一安装座30也是一个表面相对于底面倾斜的零件。电机安装面的倾斜角度和倾斜方向取决于第一安装座30和第二安装座204连接组合后的倾斜角度和倾斜方向。可选的，以撑杆的纵向轴线为X方向、水平面内垂直撑杆纵向轴线为Y方向，构建坐标系，垂直于XY平面为Z方向构建空间直角坐标系，将旋翼的设计倾斜角度和倾斜方向进行分解，以确定第一安装座30和第二安装座204的倾角和倾斜方向。作为一种示例，当撑杆安装在飞行器上时，旋翼相对于飞行器的主体机身向左前方倾斜，其中，向左倾斜为第一预设倾角，向前倾斜为第二预设倾角。那么第一安装座30上的电机安装面与其底面具有第一预设倾角，第二安装座204上的基准安装面与其底面具有第二预设倾角，在第一安装座30和第二安装座204与壳体连接时，第一安装座30的倾斜方向朝向左侧，第二安装座204的倾斜方向朝向前方。通过两个倾斜方向的组合使电机安装面满足预设倾斜方向和角度。对于多旋翼的飞行器来说，每个旋翼的倾角可能不完全相同，通过设计两个带倾角的安装座组合决定最终的倾斜方向，可以灵活的选择倾转角度组合，能够大大提高零件的通用化程度，便于安装，同时成本低。

如图2、3、4、14所示，壳体包括第一蒙皮101和第二蒙皮102，第一蒙皮101和第二蒙皮102扣合形成腔体结构。

本申请实施例中，为了便于组装，壳体可以有若干个独立的零件结构拼接组成。当然，零件数量也不宜过多，否则会对零件的组装造成困扰。优选的，如图14所示，壳体由两块蒙皮扣合而成，第一蒙皮101和第二蒙皮102将旋翼电机40、第一安装座30、支撑组件等包覆起来。如图15所示，在旋翼电机40安装时，首先将第一安装座30与旋翼电机40组装在一起，旋翼电机40的连接端与电机安装面匹配，然后在将旋翼电机40与第一安装座30的组合结构与支撑组件连接。如图3和图4所示，为了便于该组合结构与支撑组件连接，可选的，在第一蒙皮101和/或第二蒙皮102上设置组装孔107，以使组装人员能够将手或其他工具伸入壳体的腔体结构内。组装孔107的位置设置在第一蒙皮101和/或第二蒙皮102上任意能够方便伸入的位置。相应的，如图11和图12所示，壳体还包括口盖，口盖用于封闭组装孔107，口盖的数量与组装孔107的数量相等。如图9所示，壳体还包括电机罩105，电机罩105罩在旋翼电机40的上方，电机罩105分别与第一蒙皮101和第二蒙皮102连接，使整个壳体形成一个相对封闭的结构。除此之外，如图3和图4所示，旋翼电机40在工作过程中会产生热量，为了保证旋翼电机40的稳定工作，在第一蒙皮101和第二蒙皮102上设置散热孔106，使旋翼电机40工作产生的热量散发出去。可选的，如图1所示，散热孔106设置在第一蒙皮101和第二蒙皮102的下方，与电机罩105相对。

作为一种可选的实施方式，本申请实施例所述的撑杆按照如下步骤进行旋翼电机40的安装：首先，如图13所示，将第二安装座204优选地通过紧固件组装在前框201和后框202上，再将连接件203优选地通过胶接组装在第二安装座204、前框201和后框202上，形成组合框架。然后，如图14所示，将第一蒙皮101和第二蒙皮102通过胶接和/或螺栓连接组成带组装孔107的蒙皮型腔结构，即腔体结构，包覆在组合框架的外围。然后，如图15所示，将旋翼电机40通过螺栓紧固件连接在第一安装座30上，形成电机安装结构。然后，如图16所示，将电机安装结构通过蒙皮型腔结构的组装孔107，放置在第二安装座204上，并通过蒙皮型腔结构的组装孔107以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106安装前部螺栓紧固件。然后，如图17所示，通过第一蒙皮101组装孔107以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106安装后部螺栓紧固件。然后，如图18所示，将电机罩105通过蒙皮型腔结构的组装孔107，放置在第二安装座204上，并通过蒙皮型腔结构的组装孔107以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106安装紧固件锁紧电机罩105。然后，如图19所示，采用螺栓紧固件，将第一口盖104固定在蒙皮型腔结构101上。最后，如图20所示，采用螺栓紧固件，将第二口盖103固定在第一蒙皮101上，组装完成。

作为一种可选的实施方式，本申请实施例所述的撑杆按照如下步骤进行不同角度第一安装座30的更换：首先，从第一蒙皮101上将第二口盖103卸下。然后，从蒙皮型腔结构上将第一口盖104卸下。然后，通过蒙皮型腔结构的组装孔107、以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106卸下电机罩105。然后，通过蒙皮型腔结构的组装孔107、以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106卸下电机安装结构。然后，从电机安装结构上卸下第一安装座30。然后，如图15所示，选用待用的第一安装座30，将旋翼电机40通过螺栓紧固件连接在第一安装座30上，形成电机安装结构。然后，如图16所示，将电机安装结构通过蒙皮型腔结构的组装孔107，放置在第二安装座204上，并通过蒙皮型腔结构的组装孔107以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106安装前部螺栓紧固件。然后，如图18所示，通过第一蒙皮101组装孔107以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106安装后部螺栓紧固件。将电机罩105通过蒙皮型腔结构的组装孔107，放置在第二安装座204上，并通过蒙皮型腔结构的组装孔107以及第一蒙皮101和第二蒙皮102上的散热孔106安装紧固件锁紧电机罩105。完成不同待用的第一安装座30的更换。

本申请实施例还公开了一种飞行器，飞行器包括如上所述的用于安装旋翼的撑杆。

本申请实施例中，飞行器为安装多旋倾斜翼的飞行器，该飞行器可以是无人机，也可以是小型货运或客运飞机。飞行器包括用于安装旋翼的撑杆，有关撑杆的具体结构，请参考上文描述撑杆的全部方式。

本申请实施例所述的安装旋翼的撑杆及飞行器，撑杆结构极大效率的利用材料性能，使结构满足所需的强度要求、减轻结构重量。结构设计合理，抗扭刚度大、结构变形小。此外，旋翼电机40安装结构紧凑，所需安装空间更小，能够减小飞行器气动阻力，提高飞行器的机动性。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，包括：壳体、支撑组件和第一安装座(30)，

所述壳体具有腔体结构，所述支撑组件和所述第一安装座(30)设置在所述腔体结构内；

所述支撑组件具有基准安装面，所述第一安装座(30)设置在所述基准安装面上；

所述第一安装座(30)具有电机安装面，所述电机安装面相对于所述基准安装面具有第一预设倾角；

所述电机安装面上具有第一方向线，所述第一方向线为所述电机安装面上的最高点与最低点之间的连线；所述壳体具有纵向轴线，所述第一方向线在水平面上的投影与所述纵向轴线具有第一预设夹角。

2.根据权利要求1所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述支撑组件包括前框(201)、后框(202)和连接件(203)，所述连接件(203)的一端与所述前框(201)连接，所述连接件(203)的另一端与所述后框(202)连接。

3.根据权利要求2所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述支撑组件还包括第二安装座(204)，所述第二安装座(204)的一侧设置在所述连接件(203)上，所述基准安装面设置在所述第二安装座(204)的另一侧。

4.根据权利要求3所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述基准安装面相对于所述第二安装座(204)与所述连接件(203)接触的面上具有第二预设倾角。

5.根据权利要求4所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述基准安装面上具有第二方向线，所述第二方向线为所述基准安装面上的最高点与最低点之间的连线；所述第二方向线在水平面上的投影与所述纵向轴线具有第二预设夹角。

6.根据权利要求1所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述壳体包括第一蒙皮(101)和第二蒙皮(102)，所述第一蒙皮(101)和所述第二蒙皮(102)扣合形成所述腔体结构。

7.根据权利要求6所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述第一蒙皮(101)和所述第二蒙皮(102)上设有散热孔(106)。

8.根据权利要求7所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述第一蒙皮(101)和/或第二蒙皮(102)上还设有组装孔(107)；所述壳体还包括口盖，所述口盖用于封闭所述组装孔(107)。

9.根据权利要求8所述的用于安装旋翼的撑杆，其特征在于，所述撑杆还包括旋翼电机(40)，所述旋翼电机(40)设置在所述电机安装面上；

所述壳体还包括电机罩(105)，所述电机罩(105)分别与所述第一蒙皮(101)和所述第二蒙皮(102)连接。

10.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器包括权利要求1-9任一项所述的用于安装旋翼的撑杆。

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