CN212580141U - 涵道推进器及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机技术领域，更具体地说，是涉及一种涵道推进器及无人机。该涵道推进器包括涵道壳体、螺旋桨及套环，涵道壳体相对的两侧面贯通形成有涵道腔，螺旋桨转动安装于涵道腔内，涵道壳体内形成有的第一安装腔，第一安装腔内环形布设有绕设有定子绕组的定子铁心，套环密封套接于螺旋桨靠近涵道壳体的端部并与涵道壳体间隔设置，套环内部形成有的第二安装腔，第二安装腔内环形布设有海尔贝克阵列磁体组，且海尔贝克阵列磁体组的磁场强侧正对涵道壳体。定子绕组通电后，涵道壳体与套环之间的间隙内会产生交变磁场，在磁场及感应电动势的作用下，产生驱动螺旋桨旋转的转矩，螺旋桨便可旋转并产生气流差输出驱动无人机飞行的驱动力。

Description

涵道推进器及无人机

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，更具体地说，是涉及一种涵道推进器及无人机。

背景技术

无人机是一种能够被远程控制的微小型飞行器，其能够携带各种微型设备在各种复杂的环境中执行搜救、侦查、采集、遥测等复杂的任务。一般地，通过在无人机机臂的末端装设推进器，推进器的驱动电机驱动螺旋桨高速旋转，使得旋翼上下产生气流差，从而形成推力驱动无人机飞行。

现有的无人机，由于其在飞行过程中对滞空高度有一定的要求，因此一般只能通过增加螺旋桨的直径，来提升无人机的飞行推进力，然而，螺旋桨直径增大会导致无人机机身尺寸相应增大。这样，在相同直径下，具有更大推力增强作用的涵道式推进器结构就表现出了极高的优势。然而，目前的涵道式推进器由于螺旋桨的直径较大，螺旋桨转速远低于涡轮转速，为使涡轮和螺旋桨都能在正常范围内工作，则需要在它们之间安装减速器，用以降低涡轮转速以使其能够正常驱动螺旋桨。增设减速机构增加了推进器驱动源的安装难度和安装所需占用的空间，并且，减速机构的增加还会一定程度的降低推进器的驱动效率，造成驱动响应速度延迟，使得无人机启动及变速响应延迟，无人机机敏特性降低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种涵道推进器及无人机，以解决现有技术中的涵道推进器需要设置减速机构而导致推进器驱动源安装不便、驱动响应延迟的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种涵道推进器，包括涵道壳体、螺旋桨及套环，涵道壳体相对的两侧面贯通形成有涵道腔，螺旋桨转动安装于涵道腔内，涵道壳体内部中空并形成有环绕螺旋桨设置的第一安装腔，第一安装腔内环形布设有定子铁心，所述定子铁心绕设有定子绕组，套环密封套接于螺旋桨靠近涵道壳体的端部并与涵道壳体间隔设置，套环内部中空并形成有环绕螺旋桨设置的第二安装腔，第二安装腔内环形布设有海尔贝克阵列磁体组，且海尔贝克阵列磁体组的磁场强侧正对涵道壳体。

可选地，海尔贝克阵列磁体组包括多个呈海尔贝克环形阵列形式排列的永磁体，且各永磁体正对涵道壳体的第一端的磁场强度强于背离涵道壳体相对的第二端的磁场强度。

可选地，套环为采用非导磁材料制成的非导磁套环。

可选地，定子铁心包括多个分片铁心，多个分片铁心依序首尾相接环形绕设于第一安装腔内，各分片铁心上分别绕设有定子绕组。

可选地，分片铁心包括相对间隔设置的轭部和极靴，以及连接于轭部与极靴之间的齿部，各分片铁心的轭部依序首尾相接，各分片铁心的极靴间隔设置，定子绕组绕设于齿部。

可选地，轭部朝向极靴的底面与齿部相垂直。

可选地，分片铁心一体冲压成型。

可选地，定子铁心与第一安装腔的腔壁的间隙间填充满环氧材料。

可选地，螺旋桨包括内桨盘、桨叶和外桨盘，内桨盘用于与位于涵道壳体中心位置处的连接轴转动连接，桨叶一体成型设置于内桨盘的外周面，外桨盘固接于桨叶远离内桨盘的端部，套环密封套接于外桨盘上。

本实用新型提供的涵道推进器中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：将绕设有定子绕组的定子铁心设置于涵道壳体的第一安装腔内，形成驱动机构的定子部分，在套环的第二安装腔内设置海尔贝克阵列磁体组，并将设有该海尔贝克阵列磁体组的套环密封套接至螺旋桨靠近涵道壳体的端部，将螺旋桨转动安装于无人机机身上，并使螺旋桨连同套环一同收容于涵道壳体的涵道腔内，磁体组的磁场强侧正对涵道壳体，以形成与上述定子部分相适配的转子部分。如此，绕设于定子铁心上的定子绕组通电后，涵道壳体与套环之间的间隙内会产生交变磁场，在磁场及感应电动势的作用下，产生驱动螺旋桨旋转的转矩，螺旋桨便可旋转并产生气流差输出驱动无人机飞行的驱动力。螺旋桨的旋转驱动机构集成于螺旋桨及涵道壳体内，不会占用额外的安装空间，使用更加方便灵活，并且，螺旋桨的旋转无需通过外部的驱动电机驱动，更加无需设置减速机构调节螺旋桨与驱动电机涡轮之间的转速差，通电后螺旋桨能够快速响应旋转，无人机启停及调速响应更加灵敏。

本实用新型的另一技术方案是：一种无人机，包括机身和上述的涵道推进器，涵道壳体固定安装于机身上，机身上凸设有位于涵道壳体中心部位的连接轴，螺旋桨转动安装于连接轴上。

本使用新型的无人机，由于螺旋桨的旋转驱动机构集成于螺旋桨及涵道壳体内，涵道推进器安装至机身时，不会占用额外的安装空间，使用更加方便灵活，并且，螺旋桨的旋转无需通过外部的驱动电机驱动，更加无需设置减速机构调节螺旋桨与驱动电机涡轮之间的转速差，通电后螺旋桨能够快速响应旋转，无人机启停及调速响应更加灵敏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一实施例提供的涵道推进器的结构示意图；

图2为图1所示的涵道推进器的局部结构示意图；

图3为图2中A局部的放大视图；

图4为沿图1中A-A线的剖切视图；

图5为图1所示的涵道推进器的分片铁心的结构示意图；

图6为图1所示的涵道推进器的螺旋桨的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—涵道壳体 11—涵道腔 12—第一安装腔

20—螺旋桨 21—内桨盘 22—桨叶

23—外桨盘 30—套环 31—第二安装腔

40—定子铁心 41—定子绕组 42—分片铁心

50—海尔贝克阵列磁体组 51—永磁体 100—连接轴

101—轴承 221—叶根 222—叶稍

421—轭部 422—极靴 423—齿部。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1～6及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1～6所示，本实用新型的一实施例提供了一种涵道推进器，使用但不仅限于安装至无人机上，多组本实施例的涵道推进器安装至无人机的机身上，用于为无人机提供飞行动力。

进一步地，如图1～4所示，该涵道推进器包括涵道壳体10、螺旋桨20及套环30，涵道壳体10相对的两侧面贯通形成有供空气流动的涵道腔11，涵道壳体10为整体呈环形状。螺旋桨20转动安装于涵道腔11内，无人机机身正对涵道腔11的中心位置处设置有连接轴100，螺旋桨20转动于该连接轴100，从而与无人机机身相连，涵道壳体10内部中空并形成有环绕螺旋桨20设置的第一安装腔12，涵道壳体10对应为环形壳体，第一安装腔12内环形布设有定子铁心40，所述定子铁心40绕设有定子绕组41。套环30密封套接于螺旋桨20 靠近涵道壳体10的端部并与涵道壳体10间隔设置。套环30内部中空并形成有环绕螺旋桨20设置的第二安装腔31，第二安装腔31内环形布设有海尔贝克阵列磁体组50，且海尔贝克阵列磁体组50的磁场强侧正对涵道壳体10。具体地，在本实施例中，海尔贝克阵列是指通过将不同充磁方向的磁体按照一定的规律排列，从而在磁体靠近涵道壳体10的一侧汇聚磁力线，而在背离涵道壳体10 的另一侧削弱磁力线，从而在靠近涵道壳体10的一侧获得比较理想的单边磁场，即在涵道壳体10与套环30的间隙之中形成较强的磁场，从而使螺旋桨20 获得更大的转矩并快速旋转。

本实用新型实施例的涵道推进器，将绕设有定子绕组41的定子铁心40设置于涵道壳体10的第一安装腔12内，形成驱动机构的定子部分，在套环30 的第二安装腔31内设置海尔贝克阵列磁体组50，并将设有该海尔贝克阵列磁体组50的套环30密封套接至螺旋桨20靠近涵道壳体10的端部，将螺旋桨20 转动安装于无人机机身上，并使螺旋桨20连同套环30一同收容于涵道壳体10 的涵道腔11内，磁体组的磁场强侧正对涵道壳体10，以形成与上述定子部分相适配的转子部分。如此，绕设于定子铁心40上的定子绕组41通电后，涵道壳体10与套环30之间的间隙内会产生交变磁场，在磁场及感应电动势的作用下，产生驱动螺旋桨20旋转的转矩，螺旋桨20便可旋转并产生气流差输出驱动无人机飞行的驱动力。螺旋桨20的旋转驱动机构集成于螺旋桨20及涵道壳体10内，不会占用额外的安装空间，使用更加方便灵活，并且，螺旋桨20的旋转无需通过外部的驱动电机驱动，更加无需设置减速机构调节螺旋桨20与驱动电机涡轮之间的转速差，通电后螺旋桨20能够快速响应旋转，无人机启停及调速响应更加灵敏。

在本实用新型的另一实施例中，如图2、图3和图4所示，海尔贝克阵列磁体组50包括多个呈海尔贝克环形阵列形式排列的永磁体51，且各永磁体51 正对涵道壳体10的第一端的磁场强度强于背离涵道壳体10相对的第二端的磁场强度。具体地，在本实施例中，多个永磁体51依序首尾相接绕设于第二安装腔31内，充分利用第二安装腔31内的空间，尽可能多的设置永磁体51，从而在涵道壳体10与套环30之间的间隙内形成更强的磁场，产生更大的转矩以驱动螺旋桨20旋转。

在本实用新型的另一实施例中，套环30为采用非导磁材料制成的非导磁套环30，以避免套环30被磁化，干扰转矩的正常形成。具体地，在本实施例中，非导磁材料指铁、钴、镍及其合金以外的金属或合金，比如套环30可以为铝或者铝合金等质地的套环30。

在本实用新型的另一实施例中，如图2、图3和图4所示，定子铁心40包括多个分片铁心42，多个分片铁心42依序首尾相接环形绕设于第一安装腔12 内，各分片铁心42上分别绕设有定子绕组41。设置多个单独的分片铁心42分别绕制定子绕组41，定子绕组41绕制简单，定子绕组41的槽满率更高，功率密度更大。

具体地，在本实施例中，如图2、图3和图5所示，分片铁心42包括相对间隔设置的轭部421和极靴422，以及连接于轭部421与极靴422之间的齿部 423，各分片铁心42的轭部421依序首尾相接，各分片铁心42的极靴422间隔设置，定子绕组41绕设于齿部423。装配时，先将各定子绕组41绕设于对应的分片铁心42的齿部423，再将各分片铁心42的轭部421首尾连接成与第一安装腔12相适配的环形圈，再将其整体嵌装至第一安装腔12内，装配简单，可操作性强。

更具体地，在本实施例中，如图3、图4和图5所示，轭部421朝向极靴 422的底面与齿部423垂直，分片铁心42整体呈倒“工”字形状，齿部423的横截面呈矩形，极靴422底面为弧形，在轭部421截面积能够保证合理的齿部423 宽度的前提下，轭部421朝向齿部423的底面设置成平面，并使轭部421的底面与齿部423垂直，如此，增加定子绕组41的绕线匝数，定子绕组41的槽满率更高，功率密度增大，从而大幅提高电磁感应效能。

在本实用新型的另一实施例中，分片铁心42一体冲压成型，成型工艺简单，便于批量化生产。

在本实用新型的另一实施例中，如图3、图4和图5所示，定子铁心40与第一安装腔12的腔壁的间隙间填充满环氧材料，当定子铁心40嵌入第一安装腔12内后，向第一安装腔12内填充流态的环氧材料，待环氧材料凝固后，定子铁心40便可被稳定的固定在第一安装腔12内，不会相对涵道壳体10发生晃动，如此，便可确保生成稳定的转矩，驱动螺旋桨20平稳旋转。在本实施例中，环氧材料可以但不仅限于环氧树脂等。

在本实用新型的另一实施例中，如图1、图2和图6所示，螺旋桨20包括内桨盘21、桨叶22和外桨盘23，内桨盘21用于与位于涵道壳体10中心位置处的连接轴100转动连接，内桨盘21大体成两端贯通的中空圆柱形，内桨盘21通过两轴承101与连接轴100转动连接。桨叶22一体成型设置于内桨盘21 的外周面，具体地，在本实施例中，内桨盘21的外周面上设置有至少3片桨叶22，每片桨叶22均包括相对设置的叶根221和叶稍222，叶根221与内桨盘21相连且相对内桨盘21的中心轴线倾斜成一定角度，叶稍222背离内桨盘21延伸，且每片桨叶22朝同一方向沿叶根221向叶稍222逐渐扭转，如此，桨叶 22旋转便可形成气流差输出驱动力。进一步地，外桨盘23固接于桨叶22远离内桨盘21的端部即叶稍222，套环30密封套接于外桨盘23上，如此，在桨叶 22的叶稍222连接外桨盘23供套环30套接，套环30与螺旋桨20的连接更加方便可靠，永磁体51拆装操作也更加方便。

本实用新型的另一实施例还提供了一种无人机(图未示)，包括机身(图未示)和上述的涵道推进器，涵道壳体10固定安装于机身上，机身上凸设有位于涵道壳体10中心部位的连接轴100，螺旋桨20转动安装于连接轴100上。

本使用新型的无人机，由于螺旋桨20的旋转驱动机构集成于螺旋桨20及涵道壳体10内，涵道推进器安装至机身时，不会占用额外的安装空间，使用更加方便灵活，并且，螺旋桨20的旋转无需通过外部的驱动电机驱动，更加无需设置减速机构调节螺旋桨20与驱动电机涡轮之间的转速差，通电后螺旋桨20 能够快速响应旋转，无人机启停及调速响应更加灵敏。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种涵道推进器，其特征在于，包括涵道壳体、螺旋桨及套环，所述壳体相对的两侧面贯通形成有涵道腔，所述螺旋桨转动安装于所述涵道腔内，所述涵道壳体内部中空并形成有环绕所述螺旋桨设置的第一安装腔，所述第一安装腔内环形布设有定子铁心，所述定子铁心绕设有定子绕组，所述套环密封套接于所述螺旋桨靠近所述涵道壳体的端部并与所述涵道壳体间隔设置，所述套环内部中空并形成有环绕所述螺旋桨设置的第二安装腔，所述第二安装腔内环形布设有海尔贝克阵列磁体组，且所述海尔贝克阵列磁体组的磁场强侧正对所述涵道壳体。

2.根据权利要求1所述的涵道推进器，其特征在于，所述海尔贝克阵列磁体组包括多个呈海尔贝克环形阵列形式排列的永磁体，且各所述永磁体正对所述涵道壳体的第一端的磁场强度强于背离所述涵道壳体相对的第二端的磁场强度。

3.根据权利要求1所述的涵道推进器，其特征在于，所述套环为采用非导磁材料制成的非导磁套环。

4.根据权利要求1所述的涵道推进器，其特征在于，所述定子铁心包括多个分片铁心，多个所述分片铁心依序首尾相接环形绕设于所述第一安装腔内，各所述分片铁心上分别绕设有所述定子绕组。

5.根据权利要求4所述的涵道推进器，其特征在于，所述分片铁心包括相对间隔设置的轭部和极靴，以及连接于所述轭部与所述极靴之间的齿部，各所述分片铁心的所述轭部依序首尾相接，各所述分片铁心的所述极靴间隔设置，所述定子绕组绕设于所述齿部。

6.根据权利要求5所述的涵道推进器，其特征在于，所述轭部朝向所述极靴的底面与所述齿部垂直。

7.根据权利要求4所述的涵道推进器，其特征在于，所述分片铁心一体冲压成型。

8.根据权利要求1所述的涵道推进器，其特征在于，所述定子铁心与所述第一安装腔的腔壁的间隙间填充满环氧材料。

9.根据权利要求1～8任一项所述的涵道推进器，其特征在于，所述螺旋桨包括内桨盘、桨叶和外桨盘，所述内桨盘用于与位于所述涵道壳体中心位置处的连接轴转动连接，所述桨叶一体成型设置于所述内桨盘的外周面，所述外桨盘固接于所述桨叶远离所述内桨盘的端部，所述套环密封套接于所述外桨盘上。

10.一种无人机，其特征在于，包括机身和权利要求1～9任一项所述的涵道推进器，所述涵道壳体固定安装于所述机身上，所述机身上凸设有位于所述涵道壳体中心部位的连接轴，所述螺旋桨转动安装于所述连接轴上。

Images