CN206288233U - 一种多旋翼无人机的机架 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多旋翼无人机的机架，其包括：中心件，其包括一个多边形盘及与所述多边形盘一体成型的多个管夹，所述多边形盘包括内部中空的腔体；多组机臂，每组所述机臂包括至少两个第一机臂和连接于所述至少两个第一机臂的一端的第二机臂，所述第一机臂和第二机臂均设置为管状结构，并且所述至少两个第一机臂的另一端插入所述管夹中；以及多对电机座，每对所述电机座分别固定在所述第二机臂的两端，用于固定多旋翼无人机的电机。该机架采用一个中心件与多组机臂组合的布局形式，并通过合理地设置机臂的结构尺寸，使其在满足整机振动模态的同时具有明显的减重效果，且易于拆装和维护，可靠性高，适用于批量生产。

Description

一种多旋翼无人机的机架

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼无人机的机架。

背景技术

多旋翼无人机主要包括多个电机和螺旋桨、飞行控制装置和载重仓，并通过机架连接起来。多旋翼无人机可以广泛应用于空中定点监视、监控、拍摄、环保监测、野外科考、案件侦查、城市管理、庭院安防，车辆防盗、快递运送等领域。

目前多旋翼无人机的机架有几种结构模式：一是采用注塑件整体结构，适合大批量生产、且小型轻载的无人机；二是复合材料一体成型结构，一般采用手工制造，生产效率慢，且产品质量难以重现，产品可靠性难以控制；三是板杆组合结构，零部件多，组装复杂，且不易维护，结构可靠性低。如果能将以上几种机架结构模式的优点集合起来设计无人机的机架，将大大改善无人机的整体结构的机械性能，甚至提高无人机的飞行品质。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种多旋翼无人机的机架，其至少能够提高多旋翼无人机机架的可靠性。

根据本实用新型的一方面，提供了一种多旋翼无人机的机架，所述机架包括：中心件，其包括一个多边形盘及与所述多边形盘一体成型的多个管夹，所述多边形盘包括内部中空的腔体；多组机臂，每组所述机臂包括至少两个第一机臂和连接于所述至少两个第一机臂的一端的第二机臂，所述第一机臂和第二机臂均设置为管状结构，并且所述至少两个第一机臂的另一端插入所述管夹中；以及多对电机座，每对所述电机座分别固定在所述第二机臂的两端，用于固定多旋翼无人机的电机。

优选地，所述管夹对应于所述多边形盘的多个边交替设置，所述管夹设置为对应于所述至少两个第一机臂的另一端的间距的至少两个圆管。

优选地，所述至少两个第一机臂的一端分别通过T型连接件与所述第二机臂连接，所述T型连接件包括：一对第一连接件，对称布置，其中所述第一连接件由中心轴线在同一平面内且成一定角度的第一圆弧薄壁和第二圆弧薄壁相交而成为一体，其一端沿第二圆弧薄壁的轴向方向设置有一个缩口，所述缩口能够插入所述第一机臂的内部，而所述第二机臂能够插入由一对第一圆弧薄壁组成的内部空间；和一对第二连接件，所述第二连接件设置为圆弧薄壁，所述一对第二连接件对称地固定在所述一对第一连接件的设置有缩口的一端外侧。

优选地，所述第一连接件的第一圆弧薄壁的一端向外延伸而形成有第一法兰式连接耳，所述第二连接件的两端分别向外延伸而形成有第二法兰式连接耳，所述第一法兰式连接耳和第二法兰式连接耳分别设置有多个通孔。

优选地，所述第一机臂的长度尺寸设置为轴距的0.1～0.5倍。所述至少两个第一机臂的间距设置为轴距的0.1～0.4倍。

优选地，所述第二机臂的长度尺寸设置为轴距的0.2～0.8倍。

优选地，所述多边形盘包括对称设置的两个多边形盘半部，所述管夹由两个对称设置的管夹半部组成，所述多个管夹半部设置为沿所述多边形盘半部的外缘向外延伸，所述管夹半部设置为对应于所述至少两个第一机臂的另一端的间距的至少两个半圆管。

优选地，所述多组机臂和所述中心件采用连续纤维增强塑料制成。

优选地，所述多组机臂的横截面为圆形或者多边形。

本实用新型的多旋翼无人机的机架采用一个中心件与多组机臂组合的布局形式，并通过合理地设置机臂的结构尺寸，使其在满足整机振动模态的同时具有明显的减重效果，且易于拆装和维护，可靠性高，适用于批量生产。

附图说明

通过参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中显示：

图1为根据本实用新型的实施例的多旋翼无人机的机架的结构示意图。

图2为图1所示的机架的T型连接件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

图1为根据本实用新型的实施例的多旋翼无人机的机架的结构示意图。如图所示，机架100包括中心件10、多组机臂20和多对电机座30。

中心件10包括一个多边形盘11及与多边形盘11一体成型的多个管夹12组成，多边形盘11包括内部中空的腔体。多边形盘11可以设置为正多边形结构，也可以设置为非正多边形结构，优选为前者，即正多边形结构。管夹12对应于多边形盘11的多个边交替设置。多边形盘11为几边形，其一体成型的管夹12的数量即为该多边形边数的一半。

每组机臂20包括至少两个第一机臂21和连接于至少两个第一机臂21的第二机臂22，第一机臂21和第二机臂22均设置为管状结构，其横截面可以为圆形或者多边形。本实施例以圆形横截面为例，至少两个第一机臂21可以平行设置，也可以相互成一定角度设置。至少两个第一机臂21的一端分别通过T型连接件23与第二机臂22连接。管夹12设置为对应于至少两个第一机臂21的另一端的间距的至少两个圆管，至少两个第一机臂21的另一端分别插入管夹12的至少两个圆管中。后面将详细描述T型连接件23的结构。

机臂20的组数与管夹12的数量对应。例如，多边形盘11为正六边形，那么具有三个管夹12，每个管夹12连接一组机臂20，可以连接三组机臂20。每组机臂20包括至少两个第一机臂21和连接于至少两个第一机臂21的第二机臂22，第一机臂21优选为两个。为便于描述，本实施例以每组机臂20包括两个第一机臂21和连接于两个第一机臂21的第二机臂22为例进行描述。

每对电机座30分别固定在第二机臂22的两端，用于固定多旋翼无人机的电机。

为便于组装和拆卸，多边形盘11可以包括对称设置的两个多边形盘半部，管夹12由两个对称设置的管夹半部组成，多个管夹半部设置为沿多边形盘半部的外缘向外延伸，并且管夹半部对应于多边形盘半部的多个边交替设置，管夹半部设置为对应于至少两个第一机臂21的另一端的间距的至少两个半圆管。

中心件10的两个对称设置的多边形盘半部和管夹半部通过紧固件连接为一体，其内部中空的腔体内设置有固定部，用于固定所述多旋翼无人机的控制系统硬件装置。

另外，多旋翼无人机的控制系统硬件装置与电机之间的线缆穿过管夹12和多组机臂20的内部进行连接，既美观又不影响无人机的飞行。

为了机架100具有更高的稳定性及更好的平衡性，本实施中的多边形盘半部为正十二边形，以便更容易制造，但是并不限于所述多边形形状，还可以为正六边形、正八边形或正十六边形。

下面结合附图详细描述T型连接件23的结构。

图2为图1所示的机架的T型连接件的结构示意图。如图所示，T型连接件23包括：一对第一连接件1，对称布置，其中第一连接件1由中心轴线在同一平面内且成一定角度的第一圆弧薄壁1a和第二圆弧薄壁1b相交而成为一体，其一端沿第二圆弧薄壁1b的轴向方向设置有一个缩口1c，缩口1c能够插入第一机臂21的内部，而第二机臂22能够插入由一对第一圆弧薄壁1a组成的内部空间；和一对第二连接件2，第二连接件2设置为圆弧薄壁，一对第二连接件2对称地固定在一对第一连接件1的设置有缩口1c的一端外侧。第一连接件1的第一圆弧薄壁1a和第二圆弧薄壁1b的半径可以相同，也可以不同。另外，第一连接件1的第一圆弧薄壁1a与第二圆弧薄壁1b之间的角度可以设置为10°～170°，因此，T型连接件23可以将夹角范围在10°～170°内的相同直径或者不同直径的第一机臂21和第二机臂22连接起来。

如图所示，第一连接件1的第一圆弧薄壁1a的一端向外延伸而形成有第一法兰式连接耳，第二连接件2的两端分别向外延伸而形成有第二法兰式连接耳，第一法兰式连接耳和第二法兰式连接耳分别设置有多个通孔。第一连接件1上设置有至少3个通孔，其中至少一个通孔用于与第二机臂22连接，至少一个通孔设置在缩口1c处；第二连接件2上设置有至少2个通孔，其中至少一个通孔用于与第一连接件1连接，至少另一个通孔用于与第一连接件1的缩口1c处的通孔及第一机臂21连接。第一机臂21和第二机臂22的相应位置处分别设置有贯穿孔，第一连接件1、第二连接件2以及两个机臂之间通过紧固件穿过所述通孔和贯穿孔而相互连接。T型连接件23能够满足两个机臂连接的强度与刚度要求，易于安装和拆解，满足飞机长时间和多架次飞行，提高了无人机机臂的可靠性。

本实用新型实施例中的多旋翼无人机的机架100采用一个中心件10与多组机臂20的组合式结构，易于拆装和维护，可靠性较高。

下面详细描述每组机臂20的结构尺寸。

多组机臂20在无人机飞行过程中至少承受着由螺旋桨升力和电机的重力形成的弯曲力矩和扭转力矩，其刚度和强度对飞行品质有重要影响。第二机臂22的两端连接有电机座30，电机座30的接口用于固定电机，而螺旋桨与电机的输出轴连接。无人机飞行过程中，相对的两个螺旋桨互不干涉。因此，螺旋桨的长度尺寸小于等于轴距h，轴距h即为由多个电机座30连接的多个电机输出轴绕中心件10的中心轴线所组成的圆的直径。

本实施例经过试验验证，当多组机臂20的横截面为圆形时，第一机臂21的长度尺寸优选设置为轴距h的0.1～0.5倍，至少两个第一机臂21的间距优选设置为轴距h的0.1～0.4倍，第二机臂22的长度尺寸设置为轴距h的0.2～0.8倍，各机臂管壁的壁厚尺寸设置为0.5mm～8mm，外径尺寸设置为10mm～100mm，可以满足整机的振动模态要求。

另外，多组机臂20和中心件10可以优先采用连续纤维增强塑料制成，例如玻璃纤维增强环氧、碳纤维增强环氧等等。采用连接纤维增强塑料时，可以采用模压或RTM工艺制造中心件，采用拉挤、缠绕、搓管等工艺制造机臂，不仅能提高生产效率，并且由于纤维含量高，力学性能优秀，产品制造容易重现，质量稳定性高，并具有明显的减重效果。多组机臂20和中心件10也可以采用金属材料制成，根据具体的适用场合而定。

本实用新型实施例中的多旋翼无人机的机架100相对于注塑件更适合大载荷无人机使用，相对于复合材料一体成型的机架，单套模具生产效率由1.5小时左右提高到几分钟，且产品质量重复性好，产品可靠性易于控制，适用于批量生产。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种多旋翼无人机的机架，其特征在于，所述机架包括：

中心件，其包括一个多边形盘及与所述多边形盘一体成型的多个管夹，所述多边形盘包括内部中空的腔体；

多组机臂，每组所述机臂包括至少两个第一机臂和连接于所述至少两个第一机臂的一端的第二机臂，所述第一机臂和第二机臂均设置为管状结构，并且所述至少两个第一机臂的另一端插入所述管夹中；以及

多对电机座，每对所述电机座分别固定在所述第二机臂的两端，用于固定多旋翼无人机的电机。

2.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述管夹对应于所述多边形盘的多个边交替设置，所述管夹设置为对应于所述至少两个第一机臂的另一端的间距的至少两个圆管。

3.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述至少两个第一机臂的一端分别通过T型连接件与所述第二机臂连接，所述T型连接件包括：

一对第一连接件，对称布置，其中所述第一连接件由中心轴线在同一平面内且成一定角度的第一圆弧薄壁和第二圆弧薄壁相交而成为一体，其一端沿第二圆弧薄壁的轴向方向设置有一个缩口，所述缩口能够插入所述第一机臂的内部，而所述第二机臂能够插入由一对第一圆弧薄壁组成的内部空间；和

一对第二连接件，所述第二连接件设置为圆弧薄壁，所述一对第二连接件对称地固定在所述一对第一连接件的设置有缩口的一端外侧。

4.根据权利要求3所述的机架，其特征在于，所述第一连接件的第一圆弧薄壁的一端向外延伸而形成有第一法兰式连接耳，所述第二连接件的两端分别向外延伸而形成有第二法兰式连接耳，所述第一法兰式连接耳和第二法兰式连接耳分别设置有多个通孔。

5.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述第一机臂的长度尺寸设置为轴距的0.1～0.5倍。

6.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述至少两个第一机臂的间距设置为轴距的0.1～0.4倍。

7.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述第二机臂的长度尺寸设置为轴距的0.2～0.8倍。

8.根据权利要求1至7任一项所述的机架，其特征在于，所述多边形盘包括对称设置的两个多边形盘半部，所述管夹由两个对称设置的管夹半部组成，所述多个管夹半部设置为沿所述多边形盘半部的外缘向外延伸，所述管夹半部设置为对应于所述至少两个第一机臂的另一端的间距的至少两个半圆管。

9.根据权利要求8所述的机架，其特征在于，所述多组机臂和所述中心件采用连续纤维增强塑料制成。

10.根据权利要求8所述的机架，其特征在于，所述多组机臂的横截面为圆形或者多边形。