CN113602479A - 一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，公开了一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，包括无刷电机和电机固定座，所述无刷电机与电机固定座的一侧固定连接，所述无刷电机的中心轴为中空结构，且穿设有变距杆，所述变距杆的两端分别设置有变距三桨叶部件和变距杆驱动组件。本发明可以在不同飞行速度情况下自动调节桨叶角功能，保证螺旋桨始终处于最高效率状态运行，提高经济性，提高传统无人机螺旋桨效率，降低电动恒速变距螺旋桨技术门槛，使得中小型无人机同样可以搭载高效经济的电动恒速变距螺旋桨系统，提高整体飞行性能。

Description

一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统。

背景技术

随着无人机技术的迅速发展，其被运用到越来越多的领域之中。无人机动力源多采用电机或者发动机带动定距螺旋桨前拉或者后推方案，由于螺旋桨适合低速的桨叶安装角难以适应高速，定距螺旋桨只能在有限的速度范围内效率较高；定距螺旋桨经济性低，特定状况区间以外有部分功率损失，同样航线成本更高；定距螺旋桨性能一般，只能在设定的工况下运行，起飞距离长，爬升慢，降落滑跑距离长。因此一套自动变距螺旋桨系统能提高无人机的整体飞行性能。

目前，市面上配套无人机的恒速变距螺旋桨产品比较少，适用于几十到几百公斤起飞重量的无人机恒速变距螺旋桨产品几乎处于市场空白，如何解决以上问题，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，解决背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，包括无刷电机和电机固定座，所述无刷电机与电机固定座的一侧固定连接，所述无刷电机的中心轴为中空结构，且穿设有变距杆，所述变距杆的两端分别设置有变距三桨叶部件和变距杆驱动组件。

作为本发明的一种优选实施方式，所述变距三桨叶部件包括三个螺旋桨叶片、外壳、三个铜套、三个变距摇臂、三个变距盘限位轴、变距盘和三个变距摇臂限位槽，所述外壳的底侧与无刷电机的上盖固定连接，所述螺旋桨叶片的根部从外壳的外侧活动贯穿至外壳的内部，且固定贯穿于相应的铜套和变距摇臂，三个所述变距摇臂限位槽分别开设在变距盘外侧的三端，所述变距摇臂的一端插设在相应的变距摇臂限位槽内，三个所述变距盘限位轴分别竖直活动贯穿于变距盘外侧的三端，且三个所述变距盘限位轴的一端均与外壳的内部下侧固定连接，所述变距杆的一端活动贯穿外壳与变距盘的底侧固定连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述铜套的外侧通过轴承与外壳活动连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述变距杆驱动组件包括舵机球头拉杆、舵机摇臂、变距舵机、变距舵机安装座、变距滑块安装座和变距滑块，所述舵机球头拉杆一端与舵机摇臂连接，另一端通过转轴与变距滑块安装座转动连接，所述变距滑块的两端均通过轴承与变距滑块安装座的两侧转动连接，所述舵机摇臂与变距舵机齿轮啮合传动，所述变距舵机固定在变距舵机安装座上，所述变距舵机安装座固定在电机固定座上，所述变距杆远离变距三桨叶部件的一端穿过电机固定座与变距滑块固定连接，变距滑块用于将变距舵机的圆周运动改变为变距杆的上下活塞运动，实现变距传动。

作为本发明的一种优选实施方式，还包括无刷电调和程序控制模块，所述无刷电调和程序控制模块固定安装在电机固定座上，无刷电调为电机驱动控制器，程序控制模块用于控制变距与电机转速，根据飞行控制器输入信号，通过自动变距程序，实现转速与螺旋桨桨距自动调整匹配以保持最大效率状态运行。

作为本发明的一种优选实施方式，还包括三桨叶部件上盖，所述三桨叶部件上盖固定安装在外壳的顶侧，用于密封三桨叶变距部件。

作为本发明的一种优选实施方式，还包括桨罩，所述桨罩通过螺丝固定于三桨叶部件上盖，用于降低启动阻力、整流。

与现有技术相比，本发明提供了一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，具备以下有益效果：

本发明通过变距三桨叶部件和变距杆驱动组件可使桨叶产生负桨叶角，在无人机降落减速段具备负桨距反推减速功能，降低滑跑距离，保证必要时发动机动力最大化输出，降低无人机起飞加速距离、提高爬升率；

本发明配合程序使用，可以在不同飞行速度情况下自动调节桨叶角功能，保证螺旋桨始终处于最高效率状态运行，提高经济性，提高传统无人机螺旋桨效率，降低电动恒速变距螺旋桨技术门槛，使得中小型无人机同样可以搭载高效经济的电动恒速变距螺旋桨系统，提高整体飞行性能；

本发明集成螺旋桨、变距机构、电机，集成度高，系统装机即可运行使用，无需其他配件及繁琐调试步骤；

本发明采用模块化设计，可根据具体飞机类型选择不同尺寸螺旋桨、动力电机及变距机构，适用范围广，维护保养方便。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统的整体示意图；

图2为本发明一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统的爆炸分解示意图；

图3为本发明一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统的变距舵机安装座放大示意图；

图4为本发明一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统的螺旋桨叶片根部示意图；

图5为本发明一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统的图4A处放大示意图。

图中：1、外壳；2、无刷电机；3、变距杆；4、电机固定座；5、无刷电调；6、舵机球头拉杆；7、舵机摇臂；8、变距舵机；9、变距舵机安装座；10、程序控制模块；11、变距滑块；12、三桨叶部件上盖；13、桨罩；14、螺旋桨叶片；15、变距滑块安装座；16、变距盘；17、变距摇臂；18、变距盘限位轴；19、变距摇臂限位槽；20、铜套。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；本发明中提供的用电器的型号仅供参考。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据实际使用情况更换功能相同的不同型号用电器，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。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，包括无刷电机2和电机固定座4，所述无刷电机2通过螺丝与电机固定座4的一侧固定连接，所述无刷电机2的中心轴为中空结构，且穿设有变距杆3，所述变距杆3的两端分别设置有变距三桨叶部件和变距杆驱动组件。

本实施例中，所述变距三桨叶部件包括三个螺旋桨叶片14、外壳1、三个铜套20、三个变距摇臂17、三个变距盘限位轴18、变距盘16和三个变距摇臂限位槽19，所述外壳1的底侧通过螺丝与无刷电机2的上盖固定连接，所述螺旋桨叶片14的根部从外壳1的外侧活动贯穿至外壳1的内部，且通过螺丝固定贯穿于相应的铜套20和变距摇臂17，三个所述变距摇臂限位槽19分别开设在变距盘16外侧的三端，所述变距摇臂17的一端插设在相应的变距摇臂限位槽19内，三个所述变距盘限位轴18分别竖直活动贯穿于变距盘16外侧的三端，且三个所述变距盘限位轴18的一端均与外壳1的内部下侧固定连接，所述变距杆3的一端活动贯穿外壳1与变距盘16的底侧固定连接，当变距杆3受变距杆驱动组件传动向上运动时，变距盘16也随之向上运动，其上的结构—变距摇臂限位槽19带动变距摇臂17旋转，将直线运动转化为圆周运动，使得螺旋桨叶片14桨叶角逐渐变小；反之变距杆3向下运动时，螺旋桨叶片14桨叶角逐渐变大。

本实施例中，所述铜套20的外侧通过轴承与外壳1活动连接。

本实施例中，所述变距杆驱动组件包括舵机球头拉杆6、舵机摇臂7、变距舵机8、变距舵机安装座9、变距滑块安装座15和变距滑块11，所述舵机球头拉杆6一端与舵机摇臂7连接，另一端通过转轴与变距滑块安装座15转动连接，所述变距滑块11的两端均通过轴承与变距滑块安装座15的两侧转动连接，所述舵机摇臂7与变距舵机8齿轮啮合传动，所述变距舵机8固定在变距舵机安装座9上，所述变距舵机安装座9固定在电机固定座4上，所述变距杆3远离变距三桨叶部件的一端穿过电机固定座4与变距滑块11固定连接，变距滑块11用于将变距舵机8的圆周运动改变为变距杆3的上下活塞运动，实现变距传动。

本实施例中，还包括无刷电调5和程序控制模块10，所述无刷电调5和程序控制模块10通过螺丝固定安装在电机固定座4上，无刷电调5为电机驱动控制器，程序控制模块10用于控制变距与电机转速，根据飞行控制器输入信号，通过自动变距程序，实现转速与螺旋桨桨距自动调整匹配以保持最大效率状态运行。

本实施例中，还包括三桨叶部件上盖12，所述三桨叶部件上盖12固定安装在外壳1的顶侧，用于密封三桨叶变距部件。

本实施例中，还包括桨罩13，所述桨罩13通过螺丝固定于三桨叶部件上盖12，用于降低启动阻力、整流。

工作原理：变距舵机8齿轮啮合传动舵机摇臂7，舵机摇臂7传动变距滑块安装座15，使得变距滑块11带动变距杆3上下活塞运动，而当变距杆3受变距舵机8传动向上运动时，变距盘16也随之向上运动，其上的结构—变距摇臂限位槽19带动变距摇臂17旋转，将直线运动转化为圆周运动，使得螺旋桨叶片14桨叶角逐渐变小；反之变距杆3向下运动时，螺旋桨叶片14桨叶角逐渐变大。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，包括无刷电机(2)和电机固定座(4)，其特征在于：所述无刷电机(2)与电机固定座(4)的一侧固定连接，所述无刷电机(2)的中心轴为中空结构，且穿设有变距杆(3)，所述变距杆(3)的两端分别设置有变距三桨叶部件和变距杆驱动组件。

2.根据权利要求1所述的一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，其特征在于：所述变距三桨叶部件包括三个螺旋桨叶片(14)、外壳(1)、三个铜套(20)、三个变距摇臂(17)、三个变距盘限位轴(18)、变距盘(16)和三个变距摇臂限位槽(19)，所述外壳(1)的底侧与无刷电机(2)的上盖固定连接，所述螺旋桨叶片(14)的根部从外壳(1)的外侧活动贯穿至外壳(1)的内部，且固定贯穿于相应的铜套(20)和变距摇臂(17)，三个所述变距摇臂限位槽(19)分别开设在变距盘(16)外侧的三端，所述变距摇臂(17)的一端插设在相应的变距摇臂限位槽(19)内，三个所述变距盘限位轴(18)分别竖直活动贯穿于变距盘(16)外侧的三端，且三个所述变距盘限位轴(18)的一端均与外壳(1)的内部下侧固定连接，所述变距杆(3)的一端活动贯穿外壳(1)与变距盘(16)的底侧固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，其特征在于：所述铜套(20)的外侧通过轴承与外壳(1)活动连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，其特征在于：所述变距杆驱动组件包括舵机球头拉杆(6)、舵机摇臂(7)、变距舵机(8)、变距舵机安装座(9)、变距滑块安装座(15)和变距滑块(11)，所述舵机球头拉杆(6)一端与舵机摇臂(7)连接，另一端通过转轴与变距滑块安装座(15)转动连接，所述变距滑块(11)的两端均通过轴承与变距滑块安装座(15)的两侧转动连接，所述舵机摇臂(7)与变距舵机(8)齿轮啮合传动，所述变距舵机(8)固定在变距舵机安装座(9)上，所述变距舵机安装座(9)固定在电机固定座(4)上，所述变距杆(3)远离变距三桨叶部件的一端穿过电机固定座(4)与变距滑块(11)固定连接，变距滑块(11)用于将变距舵机(8)的圆周运动改变为变距杆(3)的上下活塞运动，实现变距传动。

5.根据权利要求4所述的一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，其特征在于：还包括无刷电调(5)和程序控制模块(10)，所述无刷电调(5)和程序控制模块(10)固定安装在电机固定座(4)上，无刷电调(5)为电机驱动控制器，程序控制模块(10)用于控制变距与电机转速，根据飞行控制器输入信号，通过自动变距程序，实现转速与螺旋桨桨距自动调整匹配以保持最大效率状态运行。

6.根据权利要求1所述的一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，其特征在于：还包括三桨叶部件上盖(12)，所述三桨叶部件上盖(12)固定安装在外壳(1的顶侧，用于密封三桨叶变距部件。

7.根据权利要求6所述的一种智能高效电动恒速变距螺旋桨系统，其特征在于：还包括桨罩(13)，所述桨罩(13)通过螺丝固定于三桨叶部件上盖(12)，用于降低启动阻力、整流。

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