CN217706254U - 一种变桨距无人机动力模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变桨距无人机动力模块，涉及无人机技术领域。其包括主体框架，主体框架上设置有机翼组件，机翼组件连接有变桨距组件；主体框架上设置有将本动力模块与无人机主体进行连接的连接组件。通过变桨距组件改变桨距从而改变升力的方式调节飞行器的飞行姿态，在升力的改变时不会因为桨速的改变产生反扭力矩，使得本动力模块操控更加稳定，升力改变更为快捷；通过连接组件与无人机主体连接，将无人机模块化，方便本动力模块的拆装，在某一动力模块出现故障时，可以及时更换，而不必将无人机整机进行维修，缩短了维修周期；同时也方便对现有的无人机进行改装。

Description

一种变桨距无人机动力模块

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种变桨距无人机动力模块。

背景技术

现代无人机已经较为成熟。但仍然是定桨距变桨速的控制方法，通过改变桨速来改变拉力。这种方案受限于电机的强度以及螺旋桨的尺寸，没法获得更大尺寸、更高载重、更高灵敏度。传统飞行器结构束缚了传统飞行器的运用。且传统无人机因为结构简单，操控逻辑也相对简单，故飞行控制逻辑局限性大，有一个固定的“前向”，前进、转向、左右滚转都相对局限，有着极高的训练成本。

传统的变桨距结构是来自直升机的周期变距结构，是一种定制的大型结构。由于该结构复杂且成本较高，无法在如今模块化的民用小型飞行器上得到使用。

现有的无人机往往在机翼组件出现问题时，拆下机翼后，整个无人机就无法飞行，需等待机翼维修完成且重新安装调试好，才能飞行，维修周期长。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种小型化、方便拆装且通过改变桨距的方式控制升力从而操控无人机的变桨距无人机动力模块。

为达到上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种变桨距无人机动力模块，其包括主体框架，主体框架上设置有机翼组件，机翼组件连接有变桨距组件；主体框架上设置有将本动力模块与无人机主体进行连接的连接组件。

通过与机翼组件连接的变桨距组件改变了传统控制动力电机的转速从而控制飞行器飞行方向的方式，通过变桨距组件改变桨距从而改变升力的方式调节飞行器的飞行姿态，在升力的改变时不会因为桨速的改变产生反扭力矩，使得本动力模块操控更加稳定，升力改变更为快捷；通过连接组件与无人机主体连接，将无人机模块化，方便本动力模块的拆装，在某一动力模块出现故障时，可以及时更换，而不必将无人机整机进行维修，缩短了维修周期；同时也方便对现有的无人机进行改装。

进一步的，机翼组件包括竖直设置的动力轴，动力轴的上端固定连接有伞状桨盘；伞状桨盘包括桨盘本体，桨盘本体的下端与动力轴固定连接，桨盘本体的侧壁上均匀间隔设置有四个桨叶舵；桨叶舵的轴心垂直于桨盘本体的轴心，桨叶舵与桨盘本体转动连接，桨叶舵远离桨盘本体的一端设置有垂直于桨叶舵轴心的T型槽，T型槽滑动连接有桨叶；动力轴和桨叶均与变桨距组件连接。

桨叶通过T型槽与桨叶舵卡接，方便桨叶的安装，并且可以根据实际情况改变桨叶的数量，减少桨叶可以减轻本动力模块的重量，增强可操作性；增加桨叶能够使本动力模块具备更大的升力，实现更大载重。

进一步的，桨叶舵轴心处以及桨盘本体上均设置有加强筋孔，加强筋孔滑动连接有加强筋，加强筋上贯穿对称设置有两个桨叶，加强筋与桨叶滑动配合。加强筋孔和加强筋的设置一方面能够有效增加桨叶的抗扭强度，使得飞行器的飞行能够更加稳定；另一方面，加强筋能够避免机翼组件在工作过程中桨叶从T型槽中脱离，减少事故的发生率。

进一步的，桨盘本体的顶面设置有凹槽，且桨盘本体的顶端可拆卸连接有顶盖。凹槽的设置一方面方便对桨叶舵进行拆卸维修；另一方面能够减轻本动力模块的重量，从而增加续航和增强可操作性。顶盖能够避免凹槽内积尘或积水。

进一步的，变桨距组件包括与动力轴滑动连接的旋转滑环，旋转滑环通过第一连杆与桨叶连接，且第一连杆分别与桨叶和旋转滑环转动连接；旋转滑环沿动力轴的长度方向上下滑动，且动力轴上设置有滑槽，滑槽沿动力轴长度方向设置；旋转滑环上设置有与滑槽滑动配合的限位块；

动力轴上还滑动连接有控制滑环，控制滑环位于旋转滑环的下方，控制滑环沿动力轴的长度方向上下滑动，控制滑环与旋转滑环之间设置有上下联动轴承，上下联动轴承的内圈与控制滑环固定连接，上下联动轴承的外圈与旋转滑环固定连接；

变桨距组件还包括控制控制滑环上下移动的桨距控制组件，桨距控制组件包括pwm控制舵机，pwm控制舵机与控制滑环之间通过U形杆和第二连杆连接，U形杆的上端与控制滑环的外侧面转动连接，U形杆的下端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与pwm控制舵机的驱动轴连接；pwm控制舵机与主体框架固定连接。

变桨距组件通过pwm控制舵机完成对桨距的控制，门槛低。整个桨距调节过程简单、稳定，事故率低。

进一步的，动力轴通过齿轮组连接有储存角动量的飞轮，且飞轮位于主体框架的上板和下板之间。在飞行时，飞轮与动力轴相连，一方面可以增强飞行时系统的稳定性；另一方面，在失速时飞轮可以使动力轴获得短暂的动力，给予地面操作人员时间重启飞行器，减少事故量。

进一步的，连接组件包括设置在主体框架侧面的安装板，安装板上开设有若干安装孔；安装孔配合连接有安装螺栓，安装螺栓与无人机主体配合连接。连接组件简单、稳定，方便将本动力模块连接到无人机本体上，具有较高的适应性。

进一步的，连接组件还包括传动轴，传动轴与主体框架平行；传动轴远离安装板的一端与机翼组件通过锥齿轮副传动连接，传动轴靠近安装板的一端穿出安装板，且传动轴与安装板滑动配合；传动轴靠近安装板的一端设置有与无人机主体的动力系统传动连接的联轴器。

进一步的，主体框架内部设置有若干立板，传动轴穿过立板，且传动轴与立板滑动配合。立板的设置对传动轴进行支撑，能够增强传动轴传动过程的稳定。

进一步的，动力轴的下端连接有动力电机，动力电机的驱动轴与动力轴驱动连接，动力电机的上端通过连接板与主体框架的下表面固定连接。动力电机独立设置在本动力模块上，使动力电机作为整个无人机提供动力，方便维修和更换，能够及时使无人机重新工作。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过与机翼组件连接的变桨距组件改变了传统控制动力电机的转速从而控制飞行器飞行方向的方式，通过变桨距组件改变桨距从而改变升力的方式调节飞行器的飞行姿态，在升力的改变时不会因为桨速的改变产生反扭力矩，使得本动力模块操控更加稳定，升力改变更为快捷；通过连接组件与无人机主体连接，将无人机模块化，方便本动力模块的拆装，在某一动力模块出现故障时，可以及时更换，而不必将无人机整机进行维修；同时也方便对现有的无人机进行改装。

2、整个动力模块结构简单，方便拆装；模块化的设置方便对无人机进行个性化改装；其变桨距组件对桨叶桨距改变过程稳定，在飞行过程中保持动力电机转速的稳定，使得连接本动力模块的无人机具有更为平稳的飞行姿态，有效减少事故率。

附图说明

图1为实施例1的立体结构示意图；

图2为实施例1的爆炸示意图；

图3为实施例2的立体结构示意图。

其中，100、主体框架；101、上板；102、下板；201、动力轴；202、伞状桨盘；2021、桨盘本体；2022、顶盖；203、桨叶舵；2031、T型槽；2032、加强筋孔；204、加强筋；205、桨叶；2051、安装柱；301、旋转滑环；302、第一连杆；303、滑槽；304、限位块；305、控制滑环；306、上下联动轴承；307、pwm控制舵机；308、U形杆；309、第二连杆；401、安装板；402、安装孔；403、传动轴；404、联轴器；405、立板；500、飞轮；501、齿轮组；600、动力电机；601、连接板。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例1

当无人机本体上未带有动力系统时，如图1-2所示，一种变桨距无人机动力模块，其包括主体框架100，主体框架100上设置有机翼组件，机翼组件连接有变桨距组件；主体框架100上设置有将本动力模块与无人机主体进行连接的连接组件。

机翼组件包括竖直设置的动力轴201，动力轴201的上端穿过主体框架100的上板101，动力轴201的下端穿过主体框架100的下板102，且动力轴201与上板101和下板102均滑动配合；

动力轴201的下端连接有动力电机600，动力电机600的驱动轴与动力轴201同轴心，动力电机600的驱动轴与动力轴201固定连接，动力电机600的上端通过连接板601与下板102的下表面固定连接；动力轴201的上端固定连接有伞状桨盘202；

伞状桨盘202包括桨盘本体2021，桨盘本体2021的下端与动力轴201固定连接，桨盘本体2021的侧壁上均匀间隔设置有四个桨叶舵203；桨叶舵203的轴心垂直于桨盘本体2021的轴心，桨叶舵203与桨盘本体2021转动连接，桨叶舵203远离桨盘本体2021的一端设置有垂直于桨叶舵203轴心的T型槽2031，T型槽2031滑动连接有桨叶205；桨叶舵203轴心处设置有加强筋孔2032，加强筋孔2032滑动连接有加强筋204，加强筋204上贯穿对称设置有两个桨叶205，加强筋204与桨叶205滑动配合。桨盘本体2021的顶面设置有凹槽，且桨盘本体2021的顶端可拆卸连接有顶盖2022。

连接组件包括设置在主体框架100侧面的安装板401，安装板401上开设有若干安装孔402；安装孔402配合连接有安装螺栓，安装螺栓与无人机主体配合连接。

变桨距组件包括与动力轴201滑动连接的旋转滑环301，旋转滑环301通过第一连杆302与桨叶205连接，桨叶205的根部设置有与桨叶205平行的安装柱2051，安装柱2051与第一连杆302转动连接；第一连杆302和旋转滑环301转动连接；旋转滑环301沿动力轴201的长度方向上下滑动，且动力轴201上设置有滑槽303，滑槽303沿动力轴201长度方向设置；旋转滑环301上设置有与滑槽303滑动配合的限位块304；

动力轴201上还滑动连接有控制滑环305，控制滑环305位于旋转滑环301的下方，控制滑环305沿动力轴201的长度方向上下滑动，控制滑环305与旋转滑环301之间设置有上下联动轴承306，上下联动轴承306的内圈与控制滑环305固定连接，上下联动轴承306的外圈与旋转滑环301固定连接；

变桨距组件还包括控制控制滑环305上下移动的桨距控制组件，桨距控制组件包括pwm控制舵机307，pwm控制舵机307与控制滑环305之间通过U形杆308和第二连杆309连接，U形杆308的上端与控制滑环305的外侧面转动连接，U形杆308的下端与第二连杆309的一端转动连接，第二连杆309的另一端与pwm控制舵机307的驱动轴连接；pwm控制舵机307通过螺栓固定安装在上板101和下板102之间，pwm控制舵机307被主体框架100保护，避免降落或飞行过程中pwm控制舵机307受到磕碰损坏。

动力轴201通过齿轮组501连接有储存角动量的飞轮500，且飞轮500位于主体框架100的上板101和下板102之间。

变桨距组件的工作原理及使用流程：

pwm控制舵机307工作使第二连杆309向下移动，第二连杆309带动U形杆308向下移动，从而带动控制滑环305向下移动；控制滑环305带动上下联动轴承306向下移动，从而带动旋转滑环301向下移动，旋转滑环301在限位块304的限制下与动力轴201一同旋转，同时，旋转滑环301在上下联动轴承306的带动下向下移动，旋转滑环301带动第一连杆302向下移动，因为旋转滑环301与伞状桨盘202并未发生相对旋转，桨叶205在第一连杆302的带动下沿桨叶舵203的轴心顺时针旋转，从而使得桨距变大，升力变大。反之，要使升力变小，pwm控制舵机307使第二连杆309向上移动，越过升力为零的角度后，第二连杆19继续向上运动，升力为负，实现下落机动。

实施例2

当无人机本体上带有动力系统时，如图3所示，则本动力模块为了减轻重量，则本动力模块不安装动力电机600，通过无人机本体上的动力系统为机翼组件提供动力。

实施例2与实施例1不同之处在于：动力轴201的上端穿过主体框架100的上板101，动力轴201的下端与下板102转动连接；pwm控制舵机307通过螺栓固定安装在下板102上，使得主体框架100结构紧凑。

连接组件还包括传动轴403，传动轴403与主体框架100平行；传动轴403远离安装板401的一端与动力轴201通过锥齿轮副传动连接，传动轴403靠近安装板401的一端穿出安装板401，且传动轴403与安装板401滑动配合；传动轴403靠近安装板401的一端设置有与无人机主体的动力系统传动连接的联轴器404。

主体框架100内部设置有若干立板405，立板405与下板102为一体式设计，传动轴403穿过立板405，且传动轴403与立板405滑动配合。

Claims (10)

1.一种变桨距无人机动力模块，其特征在于，包括主体框架(100)，所述主体框架(100)上设置有机翼组件，所述机翼组件连接有变桨距组件；所述主体框架(100)上设置有将本动力模块与无人机主体进行连接的连接组件。

2.根据权利要求1所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述机翼组件包括竖直设置的动力轴(201)，所述动力轴(201)的上端固定连接有伞状桨盘(202)；所述伞状桨盘(202)包括桨盘本体(2021)，所述桨盘本体(2021)的下端与动力轴(201)固定连接，所述桨盘本体(2021)的侧壁上均匀间隔设置有四个桨叶舵(203)；所述桨叶舵(203)的轴心垂直于桨盘本体(2021)的轴心，所述桨叶舵(203)与桨盘本体(2021)转动连接，所述桨叶舵(203)远离桨盘本体(2021)的一端设置有垂直于桨叶舵(203)轴心的T型槽(2031)，所述T型槽(2031)滑动连接有桨叶(205)；所述动力轴(201)和桨叶(205)均与变桨距组件连接。

3.根据权利要求2所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述桨叶舵(203)轴心处以及桨盘本体(2021)上均设置有加强筋孔(2032)，所述加强筋孔(2032)滑动连接有加强筋(204)，所述加强筋(204)上贯穿对称设置有两个桨叶(205)，所述加强筋(204)与桨叶(205)滑动配合。

4.根据权利要求3所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述桨盘本体(2021)的顶面设置有凹槽，且所述桨盘本体(2021)的顶端可拆卸连接有顶盖(2022)。

5.根据权利要求2所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述变桨距组件包括与动力轴(201)滑动连接的旋转滑环(301)，所述旋转滑环(301)通过第一连杆(302)与桨叶(205)连接，且所述第一连杆(302)分别与桨叶(205)和旋转滑环(301)转动连接；所述旋转滑环(301)沿动力轴(201)的长度方向上下滑动，且所述动力轴(201)上设置有滑槽(303)，所述滑槽(303)沿动力轴(201)长度方向设置；所述旋转滑环(301)上设置有与滑槽(303)滑动配合的限位块(304)；

所述动力轴(201)上还滑动连接有控制滑环(305)，所述控制滑环(305)位于旋转滑环(301)的下方，所述控制滑环(305)沿动力轴(201)的长度方向上下滑动，所述控制滑环(305)与旋转滑环(301)之间设置有上下联动轴承(306)，所述上下联动轴承(306)的内圈与控制滑环(305)固定连接，所述上下联动轴承(306)的外圈与旋转滑环(301)固定连接；

所述变桨距组件还包括控制控制滑环(305)上下移动的桨距控制组件，所述桨距控制组件包括pwm控制舵机(307)，所述pwm控制舵机(307)与控制滑环(305)之间通过U形杆(308)和第二连杆(309)连接，所述U形杆(308)的上端与控制滑环(305)的外侧面转动连接，所述U形杆(308)的下端与第二连杆(309)的一端转动连接，所述第二连杆(309)的另一端与pwm控制舵机(307)的驱动轴连接；所述pwm控制舵机(307)与主体框架(100)固定连接。

6.根据权利要求2所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述动力轴(201)通过齿轮组(501)连接有储存角动量的飞轮(500)，且所述飞轮(500)位于主体框架(100)的上板(101)和下板(102)之间。

7.根据权利要求1所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述连接组件包括设置在主体框架(100)侧面的安装板(401)，所述安装板(401)上开设有若干安装孔(402)；所述安装孔(402)配合连接有安装螺栓，所述安装螺栓与无人机主体配合连接。

8.根据权利要求7所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述连接组件还包括传动轴(403)，所述传动轴(403)与主体框架(100)平行；所述传动轴(403)远离安装板(401)的一端与机翼组件通过锥齿轮副传动连接，所述传动轴(403)靠近安装板(401)的一端穿出安装板(401)，且所述传动轴(403)与安装板(401)滑动配合；所述传动轴(403)靠近安装板(401)的一端设置有与无人机主体的动力系统传动连接的联轴器(404)。

9.根据权利要求8所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述主体框架(100)内部设置有若干立板(405)，所述传动轴(403)穿过立板(405)，且所述传动轴(403)与立板(405)滑动配合。

10.根据权利要求2所述的变桨距无人机动力模块，其特征在于，所述动力轴(201)的下端连接有动力电机(600)，所述动力电机(600)的驱动轴与动力轴(201)驱动连接，所述动力电机(600)的上端通过连接板(601)与主体框架(100)的下表面固定连接。

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