CN217198642U - 螺旋桨组件及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种螺旋桨组件及具有其的无人机。螺旋桨组件包括：底座，能够与电机的输出轴连接；安装座，安装座上设有轴向通孔，底座的至少部分位于轴向通孔内，安装座与底座活动连接且安装座相对于底座绕第一预设轴线可摆动地设置；以及缓冲件，设置在底座的外周，且缓冲件位于轴向通孔的内壁面和底座的外壁面之间。本实用新型的技术方案具有较好的减震效果。

Description

螺旋桨组件及无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种螺旋桨组件及无人机。

背景技术

由于旋翼无人机便于控制，起飞停降方便，因此旋翼无人机受欢迎程度较高。旋翼无人机，是通过电动机带动旋翼转动，从而产生升推力，实现无人机的升降和飞行；但是，在旋翼无人机飞行过程中，无人机经常需要进行大幅度的转向或在空气乱流中瞬间发生偏转。比如，无人机在前行过程中遇到相对气流时，螺旋桨的前行桨叶比后行桨叶产生了更大的升力，升力的不平衡在螺旋桨上产生了非对称应力，这种应力会导致机身的振动，此时会对无人机的螺旋桨造成一定冲击和磨损，在大幅度的转向动作时会增大螺旋桨的负担，缩减旋翼无人机螺旋桨的使用寿命。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种螺旋桨组件及无人机，该螺旋桨组件具有较好的减震效果，有利于提高无人机偏转时的稳定性。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种无人机的螺旋桨组件，包括：底座，能够与电机的输出轴连接；安装座，安装座上设有轴向通孔，底座的至少部分位于轴向通孔内，安装座与底座活动连接且安装座相对于底座绕第一预设轴线S1可摆动地设置；以及缓冲件，设置在底座的外周，且缓冲件位于轴向通孔的内壁面和底座的外壁面之间。

进一步地，缓冲件的至少一侧凸出于安装座的表面；或者，缓冲件的至少一侧与安装座的表面平齐设置。

进一步地，缓冲件为环形垫或者沿周向依次布置的多个缓冲段。

进一步地，螺旋桨组件还包括连接构件，安装座上设有与轴向通孔连通的第一径向通孔，底座上设有与第一径向通孔对应的第二径向通孔，连接构件穿设在第一径向通孔和第二径向通孔内，以连接底座和安装座。

进一步地，缓冲件上设有用于供连接构件穿设的安装孔。

进一步地，连接构件包括连接件和与连接件螺纹连接的防脱件，以防止连接件脱出。

进一步地，底座包括底板和与底板连接的支撑件，底板能够与电机的输出轴连接，支撑件上设有第二径向通孔。

进一步地，螺旋桨组件还包括设置在安装座上的两个螺旋桨，螺旋桨与安装座枢转连接。

进一步地，安装座包括上底板、下底板以及用于连接上底板和下底板的连接柱，轴向通孔贯通上底板、连接柱和下底板，上底板和下底板之间具有两个安装槽，螺旋桨的至少部分位于安装槽内，螺旋桨通过枢转轴与上底板和下底板连接；或者，第一预设轴线S1与螺旋桨的长度方向之间的夹角为45°。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种无人机，无人机包括机身、电机及上述的螺旋桨组件。

应用本实用新型的技术方案，在螺旋桨组件旋转的过程中，当出现相对气流时，安装座能够相对于底座绕第一预设轴线发生倾斜，这样，螺旋桨组件的升力差减小，即螺旋桨组件受到的非对称应力减小，从而可以实现减小螺旋桨组件振动的效果；同时，安装座发生倾斜时会挤压设置在安装座和底座之间的缓冲件，利用缓冲件能够产生阻尼减震效果，从而能够进一步释放螺旋桨组件的非对称应力。这样就能够通过改变螺旋桨组件的迎角从根源上减少应力，然后再通过倾斜和阻尼释放剩余的应力，因此，该螺旋桨组件的减震效果较好。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了相关技术中的逆时针转动的螺旋桨的气流分布图；

图2示出了根据本实用新型的螺旋桨组件的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的图2的螺旋桨组件的E处放大图；

图4示出了根据本实用新型的图3的螺旋桨组件的A-A向剖视图；

图5示出了根据本实用新型的图2的螺旋桨组件的俯视图；以及

图6示出了根据本实用新型的无人机在受到相对气流时的状态图（其中，未示出机身）。

其中，上述附图包括以下附图标记：

2、安装座；21、轴向通孔；22、第一径向通孔；24、上底板；241、第一定位孔；25、下底板；26、连接柱；27、安装槽；28、枢转轴；3、底座；31、底板；32、支撑件；33、第二径向通孔；5、螺旋桨；6、连接构件；61、连接件；62、防脱件；7、缓冲件；100、电机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要说明的是，螺旋桨分为逆时针螺旋桨CCW和顺时针螺旋桨CW，如图1所示，为便于描述，本实用新型以逆时针螺旋桨CCW为例进行说明。

需要说明的是，在无人机前行过程中，当螺旋桨旋转至某一位置时，螺旋桨中的前行桨叶（即向机头方向转动的桨叶）的线速度为V₀，那么相对于空气的来流速度V₁，此位置的空气相对速度为V₀+V₁，后行桨叶（即向机尾方向转动的桨叶）的空气相对速度为V₀-V₁，那么它们的空气相对速度差为：（V₀+V₁）-（V₀-V₁）= 2V₁，即前行桨叶的相对气流速度高于后行桨叶的相对气流速度，这导致了前行桨叶比后行桨叶产生了更大的升力。升力的不平衡在螺旋桨上产生了非对称应力，同时这种应力也带来了机身的振动。

目前，对于较轻的小型无人机可以通过加强结构强度来达到消除应力的目的，但是对于重型无人机来说，这种方案难以实现，一方面强大的振动会对桨叶根部造成材料疲劳，导致桨叶有断裂风险，二是强大的振动对飞控IMU的数据采集造成干扰，减少机上的部件寿命，带来成本的增加。为解决这种非对称应力导致的无人机机身振动，本实用新型提供了一种螺旋桨组件及无人机。

另外，为便于描述，本实用新型的技术方案中，将前行桨叶所在区域称为“桨叶前行区”，后行桨叶所在区域称为“桨叶后行区”。

如图2至图4所示，本实用新型提供了一种无人机的螺旋桨组件。该实施例的螺旋桨组件包括底座3、安装座2以及缓冲件7，其中，底座3能够与电机100的输出轴连接；安装座2上设有轴向通孔21，底座3的至少部分位于轴向通孔21内，安装座2与底座3活动连接且安装座2相对于底座3绕第一预设轴线S1可摆动地设置；缓冲件7设置在底座3的外周，且缓冲件7位于轴向通孔21的内壁面和底座3的外壁面之间。

在上述技术方案中，安装座2和底座3之间通过连接构件6活动连接，连接构件6沿第一预设轴线S1延伸，这样安装座2就可以绕第一预设轴线S1摆动；同时，底座3在电机100的驱动下能够绕自身轴线转动，由于安装座2与底座3连接，底座3能够带动整个螺旋桨组件绕其第二预设轴线S2（即电机100的转动轴线）转动，其中，第二预设轴线S2与第一预设轴线S1之间具有夹角α₁。

通过上述设置，在螺旋桨组件旋转的过程中，当出现相对气流时，安装座2能够相对于底座3绕第一预设轴线S1发生倾斜（如图6所示，安装座2会向左倾斜），这样，位于桨叶前行区的螺旋桨组件的迎角减小，位于桨叶后行区的螺旋桨组件的迎角增大，由于迎角与升力呈正相关，位于桨叶前行区的螺旋桨组件的升力减小，位于桨叶后行区的螺旋桨组件的升力增大，两个区域的螺旋桨组件的升力差也随之减小，即螺旋桨组件受到的非对称应力减小，从而可以实现减小机身振动的效果；同时，安装座2发生倾斜时会挤压设置在安装座2和底座3之间的缓冲件7，这样，一方面安装座2不会与底座3发生直接接触或碰撞，能够避免对螺旋桨组件产生磨损，另一方面，利用缓冲件7能够产生阻尼减震效果，位于桨叶前行区和桨叶后行区的螺旋桨组件上的应力能够通过缓冲件7传递并且被缓冲件7进一步释放，从而能够进一步释放螺旋桨组件的非对称应力，避免较大的非对称应力导致的螺旋桨组件的过大振动。这样就能够通过改变螺旋桨组件的迎角从根源上减少应力，然后再通过倾斜和阻尼释放剩余的应力。

在一个可选的实施例中，安装座2和底座3的上表面平齐设置；缓冲件7为环形垫，环形垫的内壁面与底座3的外周紧密贴合，环形垫的外壁面与安装座2的内壁面紧密贴合，环形垫的上表面和下表面均分别与安装座2的上表面和下表面相平齐。这样，当安装座2发生倾斜时，通过挤压缓冲件7可以实现进一步释放应力的效果。

优选地，α₁为90°。

优选地，缓冲件7由橡胶材质制成，以更好地实现阻尼减震的效果。比如，缓冲件7由半透明硅胶制成。

在本实用新型附图未示出的实施例中，缓冲件7的上表面还可以凸出于安装座2的上表面，或者，缓冲件7的下表面凸出于安装座2的下表面，这样缓冲件7的阻尼减震效果更好。

在本实用新型未示出的实施例中，缓冲件7也可以设置为沿周向依次布置的多个缓冲段，这样设置的缓冲件7同样可以实现阻尼减震的效果，从而释放螺旋桨组件的非对称应力。

如图4所示，在本实用新型的实施例中，安装座2上设有与轴向通孔21连通的第一径向通孔22，底座3上设有与第一径向通孔22对应的第二径向通孔33，缓冲件7上设有用于供连接构件6穿设的安装孔，连接构件6穿设在第一径向通孔22和第二径向通孔33内，以连接底座3和安装座2。

在上述技术方案中，第一径向通孔22、第二径向通孔33以及安装孔均沿第一预设轴线S1的方向设置，这样连接构件6能够穿过安装座2、底座3和缓冲件7，从而实现连接底座3和安装座2的作用。另外，连接构件6包括连接件61和与连接件61螺纹连接的防脱件62，这样，连接件61从第一径向通孔22的一侧穿入后经第一径向通孔22的另一侧穿出，再由防脱件62锁紧，可以避免连接件61从第一径向通孔22内脱出。

通过上述设置，连接构件6可以连接底座3和安装座2，同时，安装座2还能够相对于底座3绕连接构件6摆动，也就是说，安装座2能够绕第一预设轴线S1摆动或者发生倾斜，从而实现释放应力、减小机身振动的效果。

如图3和图4所示，在本实用新型的实施例中，底座3包括底板31和与底板31连接的支撑件32，底板31能够与电机100的输出轴连接，支撑件32上设有第二径向通孔33。

在上述技术方案中，支撑件32的至少部分结构位于安装座2的轴向通孔21内，这样，连接构件6能够穿过支撑件32，从而将底座3和安装座2连接在一起；同时，底板31的外径大于支撑件32的外径，这样，底板31与待安装螺旋桨组件的平面具有更大的接触面积，螺旋桨组件能够更加稳定，不易产生晃动。

如图2和图3所示，在本实用新型的实施例中，螺旋桨组件还包括设置在安装座2上的两个螺旋桨5，螺旋桨5与安装座2枢转连接。

通过上述设置，由于螺旋桨5与安装座2枢转连接，当螺旋桨组件处于静止状态时，可以将两个螺旋桨5分别逆时针和顺时针旋转90°，使两个螺旋桨5平行，这样，即可将两个螺旋桨5折叠起来，此时整个螺旋桨组件体积较小，便于携带和运输；当螺旋桨组件开始旋转，两个螺旋桨5会在离心力作用下自动甩成一条直线，此时两个螺旋桨5沿螺旋桨组件的长度方向S3延伸，并且S3与第一预设轴线S1之间具有夹角α₂。

优选地，α₂为45°，此时，如图5所示，螺旋桨5甩直的连线垂直于气流，S1与气流的夹角也刚好是45°，螺旋桨组件具有最佳的缓冲性能和安全性能，能够实现最佳的缓冲和减震效果。

如图3和图4所示，在本实用新型的实施例中，安装座2包括上底板24、下底板25以及用于连接上底板24和下底板25的连接柱26，轴向通孔21贯通上底板24、连接柱26和下底板25，上底板24和下底板25之间具有两个安装槽27，螺旋桨5的至少部分位于安装槽27内，螺旋桨5通过枢转轴28与上底板24和下底板25连接。

通过上述设置，上底板24和下底板25对应设置并且通过连接柱26固定连接，第一径向通孔22沿第一预设轴线S1贯穿连接柱26；上底板24和下底板25上分别开设有第一定位孔241和第二定位孔，两个螺旋桨5的一端均开设有第三定位孔，枢转轴28依次穿过第一定位孔241、第三定位孔以及第二定位孔，这样，在枢转轴28的作用下，螺旋桨5能够和安装座2连接在一起，并且螺旋桨5还能够相对于安装座2转动，从而实现可折叠的效果。

本实用新型还提供了一种无人机，该实施例的无人机包括机身、电机100及上述的螺旋桨组件。

在上述技术方案中，螺旋桨组件与电机100的输出轴连接，电机100启动时，螺旋桨组件开设高速旋转，从而带动无人机前行。这样，无人机在前行过程中，当遇到相对气流时，机身也能够保持相对平稳，不会出现大幅振动。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：在螺旋桨组件旋转的过程中，当出现相对气流时，安装座能够相对于底座绕第一预设轴线发生倾斜，这样，螺旋桨组件的升力差减小，即螺旋桨组件受到的非对称应力减小，从而可以实现减小螺旋桨组件振动的效果；同时，安装座发生倾斜时会挤压设置在安装座和底座之间的缓冲件，缓冲件能够产生阻尼减震效果，从而能够进一步释放螺旋桨组件的非对称应力。这样就能够通过改变螺旋桨组件的迎角从根源上减少应力，然后再通过倾斜和阻尼释放剩余的应力。同时，缓冲件的上表面和下表面均与安装座的上表面和下表面平齐，这样设置的缓冲件能够起到阻尼减震的作用；连接构件能够穿过安装座、底座和缓冲件，从而实现连接底座和安装座的作用；同时，安装座还能够相对于底座绕连接构件摆动，从而实现释放应力、减小机身振动的效果；第一预设轴线与螺旋桨长度方向的夹角为45°，与气流的夹角也是45°，这样螺旋桨组件具有最佳的缓冲性能和安全性能，能够实现最佳的缓冲和减震效果；另外，螺旋桨与安装座枢转连接，能够实现可折叠的效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机的螺旋桨组件，其特征在于，包括：

底座（3），能够与电机的输出轴连接；

安装座（2），所述安装座（2）上设有轴向通孔（21），所述底座（3）的至少部分位于所述轴向通孔（21）内，所述安装座（2）与所述底座（3）活动连接且所述安装座（2）相对于所述底座（3）绕第一预设轴线S1可摆动地设置；以及

缓冲件（7），设置在所述底座（3）的外周，且所述缓冲件（7）位于所述轴向通孔（21）的内壁面和所述底座（3）的外壁面之间。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨组件，其特征在于，

所述缓冲件（7）的至少一侧凸出于所述安装座（2）的表面；或者，

所述缓冲件（7）的至少一侧与所述安装座（2）的表面平齐设置。

3.根据权利要求1所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述缓冲件（7）为环形垫或者沿周向依次布置的多个缓冲段。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述螺旋桨组件还包括连接构件（6），所述安装座（2）上设有与所述轴向通孔（21）连通的第一径向通孔（22），所述底座（3）上设有与所述第一径向通孔（22）对应的第二径向通孔（33），所述连接构件（6）穿设在所述第一径向通孔（22）和所述第二径向通孔（33）内，以连接所述底座（3）和所述安装座（2）。

5.根据权利要求4所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述缓冲件（7）上设有用于供所述连接构件（6）穿设的安装孔。

6.根据权利要求4所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述连接构件（6）包括连接件（61）和与所述连接件（61）螺纹连接的防脱件（62），以防止所述连接件（61）脱出。

7.根据权利要求4所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述底座（3）包括底板（31）和与所述底板（31）连接的支撑件（32），所述底板（31）能够与所述电机的输出轴连接，所述支撑件（32）上设有所述第二径向通孔（33）。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述螺旋桨组件还包括设置在所述安装座（2）上的两个螺旋桨（5），所述螺旋桨（5）与所述安装座（2）枢转连接。

9.根据权利要求8所述的螺旋桨组件，其特征在于，所述安装座（2）包括上底板（24）、下底板（25）以及用于连接所述上底板（24）和所述下底板（25）的连接柱（26），所述轴向通孔（21）贯通所述上底板（24）、所述连接柱（26）和所述下底板（25），所述上底板（24）和所述下底板（25）之间具有两个安装槽（27），所述螺旋桨（5）的至少部分位于所述安装槽（27）内，所述螺旋桨（5）通过枢转轴（28）与所述上底板（24）和所述下底板（25）连接；或者，

所述第一预设轴线S1与所述螺旋桨（5）的长度方向之间的夹角为45°。

10.一种无人机，其特征在于，包括机身、电机（100）及权利要求1至9中任一项所述的螺旋桨组件。

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