CN208576723U - 一种无人机腰推式动力装置及采用该动力装置的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机腰推式动力装置及采用该动力装置的无人机，所述腰推式动力装置包括定子、转子及与转子相连的螺旋桨，所述定子及转子均为呈环状；转子套设在定子的外侧。所述腰推式动力装置用于所述无人机，本方案不仅提供了一种无人机腰推动力布局，同时该无人机的结构设计利于无人机获得更长的巡航时间及巡航距离。

Description

一种无人机腰推式动力装置及采用该动力装置的无人机

技术领域

本实用新型涉及航空飞行设备领域，特别是涉及一种无人机腰推式动力装置及采用该动力装置的无人机。

背景技术

现有技术中，无人机的应用领域极其广泛，如广泛运用于监控、侦查及测绘领域。目前无人机大致可以分为固定翼无人机，无人直升机，多旋翼无人机以及复合翼无人机。固定翼无人机及复合翼无人机通过机翼产生气动升力，在航程、速度、升限上优于旋翼类无人机，更适合完成监控、侦查、测绘等任务。

固定翼无人机及复合翼无人机的动力布局可划分为：前拉、腰推和尾推。前拉布局非常限制任务设备的布置：前端空间被动力系统占用且螺旋桨转动范围限制了摄影设备视角，尾推布局会产生载体的多余重量。腰推动力可以有效避免上述问题，故现有技术中，腰推动力布局形式为用于完成监控、侦查、测绘等任务无人机的优选动力布局形式。

进一步优化用于完成监控、侦查、测绘等任务无人机的结构设计，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述提出的进一步优化用于完成监控、侦查、测绘等任务无人机的结构设计，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题的问题，本实用新型提供了一种无人机腰推式动力装置及采用该动力装置的无人机，所述腰推式动力装置用于所述无人机，本方案不仅提供了一种无人机腰推动力布局，同时该无人机的结构设计利于无人机获得更长的巡航时间及巡航距离。

本方案的技术手段如下，一种无人机腰推式动力装置，包括定子、转子及与转子相连的螺旋桨，所述定子及转子均为呈环状；

转子套设在定子的外侧。

现有技术中，相对于无人机前拉和尾推动力布局，腰推动力布局可以有效避免上述如螺旋桨转动范围限制了摄影设备视角、尾推布局会产生载体的多余重量等问题。但常规腰推动力为避免螺旋桨转动与尾管互相干涉多为高置，因此螺旋桨尺寸受到限制，只能使用桨径较小的螺旋桨，降低了螺旋桨的效率；且因动力高置增加了额外重量，导致无人机动力效率降低；如申请号为201410771974.X的发明专利所示，现有技术中，部分腰推动力装置将螺旋桨置于尾管上，此设置方式虽然解决了螺旋桨尺寸受到限制的问题，但电机的具体形式以及选择同步带传动、其他实现方式中采用齿轮传递转矩的方式虽然将电机动力传递到螺旋桨以使得螺旋桨绕尾管转动，但在齿轮传动、同步带传动过程中会损失能量、降低效率，同时电机以及电机与螺旋桨之间的连接部件对整个无人机在竖直方向和水平方向的重心位置影响较大。

具体的，作为本领域技术人员，本方案中，所述定子和转子均为电机的重要组成部分：所述定子和转子构成为电力驱动的动力装置。设置为所述定子呈环状，在本方案运用于无人机上时，定子套设并固定在无人机的尾管上，转子套设在定子上并绕定子的轴线转动，螺旋桨与转子相连与转子随动，这样，相当于尾管由定子和转子两者的中心孔内穿过，螺旋桨上桨叶沿着尾管的周向方向分布，螺旋桨在转动过程中，为无人机提供推力。

本方案提供了一种为无人机提供腰推动力布局的动力装置，方便机载任务设备前置从而获得最优视场角及安装位置；本方案运用于无人机具有腰推式动力装置对无人机产生的额外结构重量小的特点；动力装置结构设计中，在运用时螺旋桨尺寸不受布局限制，这样，方便增加螺旋桨效率；动力装置结构设计中，可实现的在尾管上的安装形式不会因无人机动力高置产生推力线和重心线错开，从而产生低头力矩，避免需要增大机翼迎角或者升降舵拉杆来抵消该力矩，产生较多空气阻力；本方案便于实现定子部分、转子部分中心均落在尾管的轴线上或以上中心与尾管轴线的距离更小，便于实现减小动力装置对无人机在竖直方向上中心位置的影响，使得动力装置的结构设计具有方便无人机整体结构设计的特点。

综上，本方案可有效解决现有无人机形式安装动力装置及任务设备带来的空间利用缺陷、传动效率低等问题，保证了无人机上如探测摄像系统的前置安装位置，增加了动力系统的效率，保证了安装布局的合理性，因此，应用该种腰推式动力装置的无人机可以获得更长的巡航时间及巡航距离。

作为以上所述的动力装置进一步的技术方案：

作为所述动力装置的具体实现形式，设置为：所述螺旋桨包括呈环状的桨座及安装于桨座上的多条桨叶，所述定子、转子、桨座均呈圆环状，且定子、转子、桨座三者的轴线共线；

多条桨叶环形均布于桨座上。采用本方案，方便实现定子、转子、桨座三者均与尾管同轴装配，方便实现桨叶相对于尾管的轴线环形均布，这样，可尽可能使得本动力装置在工作时所产生推力的合力落在本动力装置的轴线上且方向沿着尾管的轴线，使得本动力装置的重心落在尾管的轴线上，使得由多条桨叶组成的叶片整体的重心落在尾管的轴线上。

优选设置为：所述定子、转子、桨座的重心均位于各自的轴线上，叶片整体的重心落在桨座的轴线上。

为利于本动力装置装配于无人机上时，螺旋桨与尾管的同轴度，设置为：还包括第二轴承，所述第二轴承用于实现桨座与尾管之间轴承连接。作为本领域技术人员，通过以上第二轴承，如设置为第二轴承为深沟球轴承等，通过第二轴承传递尾管与螺旋桨之间的轴向力和径向力，这样不仅利于螺旋桨与尾管的同轴度，由于螺旋桨与转子相连，故本方案还利于优化转子的受力。

为利于本动力装置装配于无人机上时，转子与尾管的同轴度，设置为：还包括第一轴承，所述第一轴承用于实现转子与定子之间轴承连接或转子与尾管之间轴承连接。本方案中，所述第一轴承用于约束转子与尾管的同轴度。作为本领域技术人员，由于定子套设安装于尾管上，通过第一轴承实现转子的可转动约束，将第一轴承设置在转子与定子之间、转子与尾管之间均可，即：第一轴承用于实现转子与定子之间轴承连接或转子与尾管之间轴承连接。

为方便将定子套接于尾管上，同时方便实现定子与尾管的同轴安装，设置为：还包括呈环箍状的安装座，所述定子与安装座固定连接，安装座上的中心孔与定子上的中心孔相通，安装座上中心孔与定子上中心孔两者的轴线平行。

作为第二轴承的具体实现形式及安装方式，所述第二轴承为滚珠轴承，还包括用于实现第二轴承内圈与尾管紧配合和/或第二轴承外圈与桨座紧配合的支撑环，所述支撑环呈圆环状，支撑环用于安装在第二轴承内圈与尾管之间的间隙内或安装在第二轴承外圈与桨座之间的间隙内。本方案中，所述支撑环可为一个也可为多个，如采用一个时，可设置在第二轴承内圈与尾管之间、可设置在第二轴承外圈与桨座之间，实现内圈与尾管之间紧配合或第二轴承外圈与桨座之间的紧配合，具体紧配合方式可采用利用支撑环嵌入第二轴承内圈与尾管之间的间隙中或第二轴承外圈与桨座之间的间隙中，利用支撑环的壁厚进行胀紧，亦可利用支撑环嵌入所述间隙中进行部分填补，而后注入如为可凝固的胶体作为填补剂实现所述紧配合。在支撑环的数量为两个时，不同支撑环可由同一间隙的不同端嵌入间隙中共同用于第二轴承与尾管或第二轴承与桨座的紧配合，不同支撑环亦可分别用于实现第二轴承与尾管、第二轴承与桨座的紧配合；在支撑环的数量为两个以上时，可分别用于第二轴承与尾管、第二轴承与桨座的紧配合。

作为优选，为利于转子的同轴度，亦可在第一轴承与转子之间、第一轴承与尾管或定子之间设置所述支撑环。

同时，本方案还公开了一种无人机，包括机身、由机身尾部向后延伸的尾管，还包括如上任意一项所提供的动力装置，所述动力装置的定子套设于尾管上，且定子与尾管固定连接。本无人机包括所述动力装置，可有效解决现有无人机形式安装动力装置及任务设备带来的空间利用缺陷、传动效率低等问题，保证了无人机上如探测摄像系统的前置安装位置，增加了动力系统的效率，保证了安装布局的合理性，因此，应用该种腰推式动力装置的无人机可以获得更长的巡航时间及巡航距离。

作为所述无人机进一步的技术方案：

为使得本无人机具有固定翼无人机的高速飞行能力及久航能力和多旋翼无人机的垂直起降能力，拓宽了工业无人机的应用范围，所述无人机为复合翼无人机。作为本领域技术人员，实现本方案可在机身的机翼上安装用于实现垂直起降的垂直动力螺旋桨即可。

为使得本无人机可运用于监控、侦查或测绘领域领域，还包括安装于机身前端的机载设备，所述机载设备为监控、侦查、测绘设备中的一种或几种。所述监控、侦查、测绘设备即为监测设备，如摄像机、测绘雷达等。

本实用新型具有以下有益效果：

本方案提供了一种为无人机提供腰推动力布局的动力装置，同时提供了一种包括所述动力装置的无人机，采用以上动力装置，方便机载任务设备前置从而获得最优视场角及安装位置；以上动力装置运用于无人机具有对无人机产生的额外结构重量小的特点；动力装置结构设计中，在运用时螺旋桨尺寸不受布局限制，这样，方便增加螺旋桨效率；动力装置结构设计中，可实现的在尾管上的安装形式不会因无人机动力高置产生推力线和重心线错开，从而产生低头力矩，避免需要增大机翼迎角或者升降舵拉杆来抵消该力矩，产生较多空气阻力；本方案便于实现定子部分、转子部分中心均落在尾管的轴线上或以上中心与尾管轴线的距离更小，便于实现减小动力装置对无人机在竖直方向上中心位置的影响，使得动力装置的结构设计具有方便无人机整体结构设计的特点。

综上，本方案可有效解决现有无人机形式安装动力装置及任务设备带来的空间利用缺陷、传动效率低等问题，保证了无人机上如探测摄像系统的前置安装位置，增加了动力系统的效率，保证了安装布局的合理性，因此，应用该种腰推式动力装置的无人机可以获得更长的巡航时间及巡航距离。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种无人机一个具体实施例的结构示意图；

图2是本实用新型所述的一种无人机腰推式动力装置一个具体实施例的结构示意图；

图3是本实用新型所述的一种无人机腰推式动力装置一个具体实施例与尾管的连接关系示意图，该示意图为爆炸图。

图中的附图标记分别为：1、安装座，2、定子，3、第一轴承，4、转子，5、第二轴承，6、支撑环，7、桨座，8、桨叶，9、尾管，10、动力装置，11、机身，12、机载设备。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图3所示，一种无人机腰推式动力装置，包括定子2、转子4及与转子4相连的螺旋桨，所述定子2及转子4均为呈环状；

转子4套设在定子2的外侧。

现有技术中，相对于无人机前拉和尾推动力布局，腰推动力布局可以有效避免上述如螺旋桨转动范围限制了摄影设备视角、尾推布局会产生载体的多余重量等问题。但常规腰推动力为避免螺旋桨转动与尾管9互相干涉多为高置，因此螺旋桨尺寸受到限制，只能使用桨径较小的螺旋桨，降低了螺旋桨的效率；且因动力高置增加了额外重量，导致无人机动力效率降低；如申请号为201410771974.X的发明专利所示，现有技术中，部分腰推动力装置将螺旋桨置于尾管9上，此设置方式虽然解决了螺旋桨尺寸受到限制的问题，但电机的具体形式以及选择同步带传动、其他实现方式中采用齿轮传递转矩的方式虽然将电机动力传递到螺旋桨以使得螺旋桨绕尾管9转动，但在齿轮传动、同步带传动过程中会损失能量、降低效率，同时电机以及电机与螺旋桨之间的连接部件对整个无人机在竖直方向和水平方向的重心位置影响较大。

具体的，作为本领域技术人员，所述定子2和转子4均为电机的重要组成部分：所述定子2和转子4构成为电力驱动的动力装置。设置为所述定子2呈环状，在本方案运用于无人机上时，定子2套设并固定在无人机的尾管9上，转子4套设在定子2上并绕定子2的轴线转动，螺旋桨与转子4相连与转子4随动，这样，相当于尾管9由定子2和转子4两者的中心孔内穿过，螺旋桨上桨叶8沿着尾管9的周向方向分布，螺旋桨在转动过程中，为无人机提供推力。

本方案提供了一种为无人机提供腰推动力布局的动力装置10，方便机载任务设备前置从而获得最优视场角及安装位置；本方案运用于无人机具有腰推式动力装置10对无人机产生的额外结构重量小的特点；动力装置10结构设计中，在运用时螺旋桨尺寸不受布局限制，这样，方便增加螺旋桨效率；动力装置10结构设计中，可实现的在尾管9上的安装形式不会因无人机动力高置产生推力线和重心线错开，从而产生低头力矩，避免需要增大机翼迎角或者升降舵拉杆来抵消该力矩，产生较多空气阻力；本方案便于实现定子2部分、转子4部分中心均落在尾管9的轴线上或以上中心与尾管9轴线的距离更小，便于实现减小动力装置10对无人机在竖直方向上中心位置的影响，使得动力装置10的结构设计具有方便无人机整体结构设计的特点。

综上，本方案可有效解决现有无人机形式安装动力装置10及任务设备带来的空间利用缺陷、传动效率低等问题，保证了无人机上如探测摄像系统的前置安装位置，增加了动力系统的效率，保证了安装布局的合理性，因此，应用该种腰推式动力装置10的无人机可以获得更长的巡航时间及巡航距离。

实施例2：

如图1至图3所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为所述动力装置10的具体实现形式，设置为：所述螺旋桨包括呈环状的桨座7及安装于桨座7上的多条桨叶8，所述定子2、转子4、桨座7均呈圆环状，且定子2、转子4、桨座7三者的轴线共线；

多条桨叶8环形均布于桨座7上。采用本方案，方便实现定子2、转子4、桨座7三者均与尾管9同轴装配，方便实现桨叶8相对于尾管9的轴线环形均布，这样，可尽可能使得本动力装置10在工作时所产生推力的合力落在本动力装置10的轴线上且方向沿着尾管9的轴线，使得本动力装置10的重心落在尾管9的轴线上，使得由多条桨叶8组成的叶片整体的重心落在尾管9的轴线上。

优选设置为：所述定子2、转子4、桨座7的重心均位于各自的轴线上，叶片整体的重心落在桨座7的轴线上。

为利于本动力装置10装配于无人机上时，螺旋桨与尾管9的同轴度，设置为：还包括第二轴承5，所述第二轴承5用于实现桨座7与尾管9之间轴承连接。作为本领域技术人员，通过以上第二轴承5，如设置为第二轴承5为深沟球轴承等，通过第二轴承5传递尾管9与螺旋桨之间的轴向力和径向力，这样不仅利于螺旋桨与尾管9的同轴度，由于螺旋桨与转子4相连，故本方案还利于优化转子4的受力。

为利于本动力装置10装配于无人机上时，转子4与尾管9的同轴度，设置为：还包括第一轴承3，所述第一轴承3用于实现转子4与定子2之间轴承连接或转子4与尾管9之间轴承连接。本方案中，所述第一轴承3用于约束转子4与尾管9的同轴度。作为本领域技术人员，由于定子2套设安装于尾管9上，通过第一轴承3实现转子4的可转动约束，将第一轴承3设置在转子4与定子2之间、转子4与尾管9之间均可，即：第一轴承3用于实现转子4与定子2之间轴承连接或转子4与尾管9之间轴承连接。

为方便将定子2套接于尾管9上，同时方便实现定子2与尾管9的同轴安装，设置为：还包括呈环箍状的安装座1，所述定子2与安装座1固定连接，安装座1上的中心孔与定子2上的中心孔相通，安装座1上中心孔与定子2上中心孔两者的轴线平行。

作为第二轴承5的具体实现形式及安装方式，所述第二轴承5为滚珠轴承，还包括用于实现第二轴承5内圈与尾管9紧配合和/或第二轴承5外圈与桨座7紧配合的支撑环6，所述支撑环6呈圆环状，支撑环6用于安装在第二轴承5内圈与尾管9之间的间隙内或安装在第二轴承5外圈与桨座7之间的间隙内。本方案中，所述支撑环6可为一个也可为多个，如采用一个时，可设置在第二轴承5内圈与尾管9之间、可设置在第二轴承5外圈与桨座7之间，实现内圈与尾管9之间紧配合或第二轴承5外圈与桨座7之间的紧配合，具体紧配合方式可采用利用支撑环6嵌入第二轴承5内圈与尾管9之间的间隙中或第二轴承5外圈与桨座7之间的间隙中，利用支撑环6的壁厚进行胀紧，亦可利用支撑环6嵌入所述间隙中进行部分填补，而后注入可凝固的胶体实现所述紧配合。在支撑环6的数量为两个时，不同支撑环6可由同一间隙的不同端嵌入间隙中共同用于第二轴承5与尾管9或第二轴承5与桨座7的紧配合，不同支撑环6亦可分别用于实现第二轴承5与尾管9、第二轴承5与桨座7的紧配合；在支撑环6的数量为两个以上时，可分别用于第二轴承5与尾管9、第二轴承5与桨座7的紧配合。

作为优选，为利于转子4的同轴度，亦可在第一轴承3与转子4之间、第一轴承3与尾管9或定子2之间设置所述支撑环6。

实施例3：

如图1至图3所示，本实施例提供了一种无人机，包括机身11、由机身11尾部向后延伸的尾管9，还包括如上任意一个实施例所提供的任意一项动力装置10，所述动力装置10的定子2套设于尾管9上，且定子2与尾管9固定连接。本无人机包括所述动力装置10，可有效解决现有无人机形式安装动力装置10及任务设备带来的空间利用缺陷、传动效率低等问题，保证了无人机上如探测摄像系统的前置安装位置，增加了动力系统的效率，保证了安装布局的合理性，因此，应用该种腰推式动力装置10的无人机可以获得更长的巡航时间及巡航距离。

为使得本无人机具有固定翼无人机的高速飞行能力及久航能力和多旋翼无人机的垂直起降能力，拓宽了工业无人机的应用范围，所述无人机为复合翼无人机。作为本领域技术人员，实现本方案可在机身11的机翼上安装用于实现垂直起降的垂直动力螺旋桨即可。

为使得本无人机可运用于监控、侦查或测绘领域领域，还包括安装于机身11前端的机载设备12，所述机载设备12为监控、侦查、测绘设备中的一种或几种。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在对应实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无人机腰推式动力装置，包括定子(2)、转子(4)及与转子(4)相连的螺旋桨，其特征在于，所述定子(2)及转子(4)均为呈环状；

转子(4)套设在定子(2)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种无人机腰推式动力装置，其特征在于，所述螺旋桨包括呈环状的桨座(7)及安装于桨座(7)上的多条桨叶(8)，所述定子(2)、转子(4)、桨座(7)均呈圆环状，且定子(2)、转子(4)、桨座(7)三者的轴线共线；

多条桨叶(8)环形均布于桨座(7)上。

3.根据权利要求2所述的一种无人机腰推式动力装置，其特征在于，还包括第二轴承(5)，所述第二轴承(5)用于实现桨座(7)与尾管(9)之间轴承连接。

4.根据权利要求3所述的一种无人机腰推式动力装置，其特征在于，所述第二轴承(5)为滚珠轴承，还包括用于实现第二轴承(5)内圈与尾管(9)紧配合和/或第二轴承(5)外圈与桨座(7)紧配合的支撑环(6)，所述支撑环(6)呈圆环状，支撑环(6)用于安装在第二轴承(5)内圈与尾管(9)之间的间隙内或安装在第二轴承(5)外圈与桨座(7)之间的间隙内。

5.根据权利要求1所述的一种无人机腰推式动力装置，其特征在于，还包括第一轴承(3)，所述第一轴承(3)用于实现转子(4)与定子(2)之间轴承连接或转子(4)与尾管(9)之间轴承连接。

6.根据权利要求1所述的一种无人机腰推式动力装置，其特征在于，还包括呈环箍状的安装座(1)，所述定子(2)与安装座(1)固定连接，安装座(1)上的中心孔与定子(2)上的中心孔相通，安装座(1)上中心孔与定子(2)上中心孔两者的轴线平行。

7.一种无人机，包括机身(11)、由机身(11)尾部向后延伸的尾管(9)，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任意一项所述的动力装置(10)，所述动力装置(10)的定子(2)套设于尾管(9)上，且定子(2)与尾管(9)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种无人机，其特征在于，所述无人机为复合翼无人机。

9.根据权利要求7所述的一种无人机，其特征在于，还包括安装于机身(11)前端的机载设备(12)，所述机载设备(12)为监控、侦查、测绘设备中的一种或几种。