CN206615397U - 一种共轴双桨动力涵道 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种共轴双桨动力涵道，包括设置在整流罩内的电机、电机安装座、电机轴、电机座盘、桨叶及整流固定叶片，所述电机包括第一电机及第二电机，所述电机轴包括第一电机轴及第二电机轴，所述桨叶包括一级桨叶及二级桨叶，一级桨叶、二级桨叶依次设置在整流罩进口端，所述第二电机轴套设在第一电机轴外且可相互旋转，第一电机通过第一电机轴控制一级桨叶旋转，第二电机通过第二电机轴控制二级桨叶旋转。该共轴双桨动力涵道能够降低能耗，增加飞行器续航时间，保障电机稳定性，延长电机使用寿命。

Description

一种共轴双桨动力涵道

技术领域

本实用新型涉及飞行器动力装置领域，尤其涉及一种无人机用的共轴双桨动力涵道。

背景技术

现有的用于飞行器的涵道，采用单个电机驱动单个螺旋桨，并在螺旋桨外围设置外壳的一种推进装置，即通过利用整流作用的外壳(即整流罩)进行动力推进的一种装置结构。常见的有化工材料材质、金属材质等。

现有涵道的特点：由于桨叶叶尖受整流罩的限制，冲击噪声减小，诱导阻力减少，在相同的功率消耗下，涵道较同样直径的孤立螺旋桨动力，会产生更大的推力，同时由于涵道的环括作用，其结构紧凑，使用安全性好，因此作为一种推力或升力装置，被应用于飞行器设计中。

现有的涵道受限于尺寸，转速一般非常高，但是效率不高，高耗低能，对电池要求高。涵道的直径小，外观上能一定的模仿涡喷、涡扇类发动机，使得装有涵道的飞行器外观精美，拟真程度高。涵道运转时发出声音大、频率高，让人听了激情澎湃，无限激发人们对飞行器的热爱，所以深受广大拟真式无人机爱好者的青睐。

然而受限于涵道的体积构造，装置有涵道的飞行器在飞行过程中需要涵道电机持续大功率高转速运行，才能保持飞行器的飞行性能。为了避免涵道气动性能的损失，涵道电机的尺寸普遍偏小，这导致了电机在长时间大功率高负荷运行时的发热特别大，极易造成电机的性能衰弱，高温还会对电机的磁性产生永久的不可逆的损伤，更有甚者，飞行器在飞行过程中，电机无征兆的烧毁失灵，造成飞行器的坠毁。持续的大功率输出，使得耗电量巨大，现有涵道飞行器的飞行时间普遍不超过5分钟，飞行效率低下，高耗低能。同时，电机的负载及发热都达到上限，涵道的动力难以提升，使用者要想获得更大的动力，就不得不选择更大体积的涵道，成本巨大。对于装置有涵道的飞行器，最致命的影响无疑是涵道电机带动旋翼高速转动时产生的反扭矩。桨叶转速越高，反扭矩越大。(当旋翼\桨叶有电机\发动机通过旋转轴带动旋转时，旋翼给空气以作用力矩(或称扭矩)，空气必然在同一时间以大小相等、方向相反的反作用力矩作用于旋翼(或称反扭矩)，从而再通过旋翼将这一反作用力矩传递到飞行器机体上。如果不采取措施予以平衡，那么这个反作用力矩就会使飞行器逆旋翼转动方向旋转。虽然涵道的整流罩内设置了整流固定叶片，用于修正反扭矩，但效果微弱。)无形中凭空多了一种阻力来阻碍飞行器的飞行性能，使得飞行要想获得平稳的飞行效果，不得不增加功耗来对抗反扭矩的影响，这对于飞行时间本来就见拙的飞行器无疑是雪上加霜，飞行时间大大缩短。更重要的是，在涵道电机加减速的过程中，产生的反扭矩从无到有，从弱至强没有线性，飞行器在这个加减速的过程中极其容易失去平衡，易导致飞行器在飞行时的失控坠落。举个简单的例子，假设涵道桨叶为高速顺时针方向旋转，那么就会产生逆时针旋转方向的反扭矩，飞行器在起飞时，极速的提高电机转速，那么反扭矩就会极具增加，这时飞行器还在加速过程中，还未获得保持平飞的动力，这突然增加的反扭矩便会强行扭转飞行器姿态，朝反扭矩方向偏转，飞行器在这时就极易造成坠落坠毁。这也是很多操作者不能驾驭涵道飞行器的主要原因，是涵道飞行器的学习成本高的主要原因，导致了想入门的使用者望而却步，不利于涵道飞行器的推广。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于飞行器的共轴双桨动力涵道，能够降低能耗，增加飞行器续航时间，保障电机稳定性，延长电机使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种共轴双桨动力涵道，包括设置在整流罩内的电机、电机安装座、电机轴、电机座盘、桨叶及整流固定叶片，所述电机通过电机座盘固定安装在电机安装座上，电机安装座通过整流固定叶片固定在整流罩内，电机通过电机轴带动桨叶旋转从而带动整流固定叶片旋转，所述电机包括第一电机及第二电机，所述电机轴包括第一电机轴及第二电机轴，所述桨叶包括一级桨叶及二级桨叶，一级桨叶、二级桨叶依次设置在整流罩进口端，所述第二电机轴套设在第一电机轴外且可相互旋转，第一电机通过第一电机轴控制一级桨叶旋转，第二电机通过第二电机轴控制二级桨叶旋转。

作为优选，所述一级桨叶与二级桨叶旋转方向相反。两个桨叶在运转时朝相反方向转动，各自产生的反扭矩相反，从而相互抵消，不产生干扰飞行器姿态的力，飞行器也无需额外消耗能量抵抗干扰。

另外，所述一级桨叶与二级桨叶旋转方向也可相同。两个桨叶在运转时朝相同方向转动，可以进一步提供动力。

为了便于装配，所述整流罩为一体式或分体式结构。

本实用新型的有益效果是：

1、降低电机转速，降低能耗，增加飞行器续航时间；

2、更好的散热，更快的降低电机发热，保障电机稳定性，延长电机使用寿命；

3、降低了功耗和发热，突破动力上限，飞行效率更高；

4、双电机、双桨叶设计逆向转动，产生的反扭矩相互抵消，不干扰飞行器姿态，节约耗能；

5、配合飞行控制设备，可以线性地输出动力，效率更高，操作更简单，飞行体验更好；

6、体积变动细微，最大化减轻重量，方便安装。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的共轴双桨动力涵道的结构示意图；

图2是本实用新型的共轴双桨动力涵道的原理图；

图中：1整流罩，2第一电机，3第二电机，4电机座盘，5电机安装座，6整流固定叶片，7第一电机轴，8第二电机轴，9一级桨叶，10二级桨叶。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示的一种共轴双桨动力涵道，整流罩1可以作为一体式或分体式结构平台，其包括有安装共轴对转电机的电机安装座5；整流桨叶喷出的空气用的整流固定叶片6；电机安装座5通过整流固定叶片6固定于整流罩1中，形成一个一体化的刚性结构。

一级桨叶9安装固定于第一电机轴7上；二级桨叶10安装固定于第二电机轴8上；共轴对转电机通过第一电机2与第二电机3共用的电机座盘4固定于电机安装座5上。第一电机2与第二电机3可分别单独控制旋转，故能实现相反或相同方向旋转。第一电机2通过第一电机轴7带动一级桨叶9旋转；第二电机3通过第二电机轴8带动二级桨叶10旋转。

本实用新型工作原理如图2所示：空气吸入整流罩1前端，先由整流罩1前端整流后，经由第一电机2控制一级桨叶9旋转(旋转方向R1)后对空气做功；提高风速和风压后的空气向整流罩1后端行进，再经由第二电机3控制二级桨叶10逆于一级桨叶9旋向的方向旋转(旋转方向R2)做功，进一步提高风速和风压的空气继续向整流罩1后端行进，最后由整流固定叶片6整流后高速喷出。由于空气经过两个桨叶的连续做功，通过计算两个桨叶的转速和螺距，匹配各自电机的扭力，优化电机的输出功率，逐级提高气流的速度和压力，使之效率更高，并且使得电机的负荷降低，节约能耗。同时，由于一级桨叶9和二级桨叶10的旋向相反，各自产生的反扭矩方向也相反，得以相互抵消，提高稳定性，降低能耗。

与现有技术相比，本实用新型的共轴双桨动力涵道通过增加相对于原有电机转向相反的电机，增加相对于原有桨叶产生升力旋转方向相反转向的桨叶，两个桨叶在运转时朝相反方向转动，各自产生的反扭矩相反，从而相互抵消，不产生干扰飞行器姿态的力，飞行器也无需额外消耗能量抵抗干扰；能耗消耗更少，续航时间更长；飞行操作难度降低，不稳定因素减少，飞行体验更佳；双电机双桨叶驱动的涵道相对于单电机单桨叶驱动的涵道产生的动力更强，飞行器飞行速度更快，同时两个电机相对于单个电机的负载更小，运行稳定性更好，使用寿命更长。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种共轴双桨动力涵道，包括设置在整流罩内的电机、电机安装座、电机轴、电机座盘、桨叶及整流固定叶片，所述电机通过电机座盘固定安装在电机安装座上，电机安装座通过整流固定叶片固定在整流罩内，电机通过电机轴带动桨叶旋转从而带动整流固定叶片旋转，其特征在于，所述电机包括第一电机及第二电机，所述电机轴包括第一电机轴及第二电机轴，所述桨叶包括一级桨叶及二级桨叶，一级桨叶、二级桨叶依次设置在整流罩进口端，所述第二电机轴套设在第一电机轴外且可相互旋转，第一电机通过第一电机轴控制一级桨叶旋转，第二电机通过第二电机轴控制二级桨叶旋转。

2.根据权利要求1所述的共轴双桨动力涵道，其特征在于，所述一级桨叶与二级桨叶旋转方向相反。

3.根据权利要求1所述的共轴双桨动力涵道，其特征在于，所述一级桨叶与二级桨叶旋转方向相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的共轴双桨动力涵道，其特征在于，所述整流罩为一体式或分体式结构。