螺旋槳鎖定裝置、垂直起降組件及無(wú)人機(jī)制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種螺旋槳鎖定裝置、垂直起降組件及無(wú)人機(jī)，所述螺旋槳鎖定裝置包括第一永磁體和第二永磁體，所述垂直起降組件包括所述螺旋槳鎖定裝置，所述無(wú)人機(jī)包括所述垂直起降組件。本鎖定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕；同時(shí)對(duì)螺旋槳進(jìn)行鎖定采用的是非接觸式方式，故在使用過(guò)程中鎖定裝置無(wú)機(jī)械磨損。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及無(wú)人機(jī)
，特別是涉及一種螺旋槳鎖定裝置、垂直起降組件及無(wú)人機(jī)。
技術(shù)介紹
復(fù)合翼無(wú)人機(jī)兼顧固定翼無(wú)人機(jī)的高速飛行能力以及久航能力和多軸無(wú)人機(jī)的垂直起降能力，因此，其實(shí)用價(jià)值得到了工業(yè)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的廣泛推崇。復(fù)合翼飛行器具有兩種飛行狀態(tài)，低速狀態(tài)和高速狀態(tài)。低速狀態(tài)下拉力向上的垂直螺旋槳克服全機(jī)重力，同時(shí)，通過(guò)螺旋槳拉力差和轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩差產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航控制力矩。高速狀態(tài)下垂直螺旋槳不工作，拉力向前的水平螺旋槳克服氣動(dòng)阻力，機(jī)翼產(chǎn)生氣動(dòng)升力克服重力。由于高速飛行時(shí)采用固定翼飛行模式，垂直螺旋槳無(wú)需工作，只產(chǎn)生氣動(dòng)阻力，降低了全機(jī)升阻比，影響了復(fù)合翼無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)航與久航能力的提升。為此，希望固定翼模式下將垂直螺旋槳鎖定于迎風(fēng)面積最小的前后方向。現(xiàn)有鎖槳方案中，接觸式鎖槳通過(guò)偏心彈簧銷(xiāo)等被動(dòng)鎖槳機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)力矩小于鎖槳機(jī)構(gòu)力矩閾值時(shí)，鎖槳機(jī)構(gòu)產(chǎn)生徑向阻力矩能將螺旋槳鎖定于固定角度。接觸式機(jī)構(gòu)的問(wèn)題在于每一次鎖定解鎖循環(huán)都產(chǎn)生交變載荷，磨損接觸部件，顯著影響整個(gè)垂直螺旋槳壽命。常用的非接觸式鎖定方案為電磁鎖，通過(guò)電路通斷控制是否鎖定，通過(guò)電流大小控制鎖定力矩大小，在門(mén)鎖等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，電磁鎖用于無(wú)人機(jī)螺旋槳鎖定的主要問(wèn)題是勵(lì)磁電路產(chǎn)生的附加重量大。設(shè)計(jì)出一種故障率更低、重量更小的垂直螺旋槳鎖定裝置，無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中提出的為實(shí)現(xiàn)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)在固定翼模式下，將垂直螺旋槳鎖定于迎風(fēng)面積最小的前后方向而采用的接觸式鎖定機(jī)構(gòu)或非接觸式鎖定機(jī)構(gòu)，分別存在一定的缺陷，設(shè)計(jì)出一種故障率更低、重量更小的垂直螺旋槳鎖定裝置，無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的問(wèn)題，本技術(shù)提供了一種螺旋槳鎖定裝置、垂直起降組件及無(wú)人機(jī)。本技術(shù)提供的螺旋槳鎖定裝置、垂直起降組件及無(wú)人機(jī)通過(guò)以下技術(shù)要點(diǎn)來(lái)解決問(wèn)題：螺旋槳鎖定裝置，所述螺旋槳為復(fù)合翼無(wú)人機(jī)的垂直螺旋槳，所述鎖定裝置包括第一永磁體和第二永磁體，所述第一永磁體固定于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸上，在螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第一永磁體隨螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二永磁體在無(wú)人機(jī)上的位置固定，且第一永磁體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝挥来朋w與第二永磁體兩者磁吸力產(chǎn)生的力矩最大時(shí)，螺旋槳的長(zhǎng)度方向平行于無(wú)人機(jī)機(jī)身的長(zhǎng)度方向。現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)人機(jī)的垂直螺旋槳多呈條狀，螺旋槳額驅(qū)動(dòng)軸固定于螺旋槳的中部。以上方案中，采用包括第一永磁體和第二永磁體的鎖定裝置，在第一永磁體隨驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，在第一永磁體和第二永磁體之間磁吸力產(chǎn)生的力矩大于驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，將螺旋槳鎖定在無(wú)人機(jī)機(jī)身的長(zhǎng)度方向，即無(wú)人機(jī)以固定翼飛行的飛行方向，這樣，可使得垂直螺旋槳的氣動(dòng)阻力最小，整個(gè)復(fù)合翼無(wú)人機(jī)的氣動(dòng)效率最高。現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)人機(jī)的垂直螺旋槳多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無(wú)人機(jī)以固定翼飛行時(shí)垂直螺旋槳不工作，考慮到固定翼飛行狀態(tài)下垂直螺旋槳上有一定的大氣擾動(dòng)，為維持大氣擾動(dòng)狀態(tài)下垂直螺旋槳相對(duì)于無(wú)人機(jī)方向的穩(wěn)定性，即維持垂直螺旋槳的方向不變，采用設(shè)置為：第一永磁體與第二永磁體之間磁吸力產(chǎn)生的力矩最大時(shí)，第一永磁體與第二永磁體相互吸引可產(chǎn)生的對(duì)垂直螺旋槳的最大阻力矩為電機(jī)額定驅(qū)動(dòng)力矩的0.5%至1%。以上第一永磁體和第二永磁體各自的數(shù)量可分別為一個(gè)，也可以是分別為多個(gè)，也可以是兩者中其中一者的數(shù)量為一個(gè)，另一個(gè)為兩個(gè)。在第一永磁體和第二永磁體各自為一個(gè)時(shí)，第一永磁體和第二永磁體各自的安置位置只需保證垂直螺旋槳的長(zhǎng)度方向位于無(wú)人機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度方向時(shí)，第一永磁體和第二永磁體兩者的磁吸力最大；在第一永磁體和第二永磁體兩者中，其中一者為一個(gè)，另一者為兩個(gè)時(shí)，如第一永磁體為兩個(gè)，第二永磁體為一個(gè)，兩個(gè)第一永磁體相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸的軸線環(huán)狀均布，當(dāng)為任意一個(gè)第一永磁體與第二永磁體的磁吸力產(chǎn)生的力矩最大時(shí)，垂直螺旋槳的長(zhǎng)度方向位于無(wú)人機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度方向即可滿足要求；當(dāng)?shù)谝挥来朋w和第二永磁體均為多個(gè)時(shí)，只需保證在磁吸力產(chǎn)生的合力矩最大時(shí)，垂直螺旋槳的長(zhǎng)度方向位于無(wú)人機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度方向即可滿足要求。作為以上所述螺旋槳鎖定裝置更進(jìn)一步的技術(shù)方案：作為第一永磁體與第二永磁體具體的實(shí)現(xiàn)方案，所述第二永磁體的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)第二永磁體相對(duì)于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第二永磁體上，第二永磁體靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；兩個(gè)第二永磁體兩者中，其中一者靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為N極，另一者靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為S極；所述第一永磁體的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)第一永磁體相對(duì)于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第一永磁體上，第一永磁體靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；兩個(gè)第一永磁體兩者中，其中一者靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為N極，另一者靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為S極。本方案中，只需保證其中的第一永磁體與一個(gè)第二永磁體磁吸力最大、另一個(gè)第一永磁體與另一個(gè)第二永磁體磁吸力最大，垂直螺旋槳的長(zhǎng)度方向位于無(wú)人機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度方向即可滿足要求。本方案中，由于第一永磁體在驅(qū)動(dòng)軸上環(huán)狀均布，可使得兩個(gè)第一永磁體不影響驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)平衡。作為以上包括兩個(gè)第一永磁體和兩個(gè)第二永磁體更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述第一永磁體和第二永磁體均為長(zhǎng)度方向平行于螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸軸線的條形磁體，且兩個(gè)第一永磁體和兩個(gè)第二永磁體四者在螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸軸線上的投影重合。本方案中，如驅(qū)動(dòng)軸位于豎直方向，則第一永磁體和第二永磁體位于同樣的高度上，若驅(qū)動(dòng)軸傾斜，則第一永磁體和第二永磁體同步于驅(qū)動(dòng)軸傾斜，且第一永磁體和第二永磁體各自端部距螺旋槳的距離相等。同時(shí)，本方案中，對(duì)應(yīng)的第一永磁體與第二永磁體磁吸力最大時(shí)，以上磁吸力位于驅(qū)動(dòng)軸的徑向方向，利于優(yōu)化驅(qū)動(dòng)軸工作過(guò)程中的受力。作為以上第一永磁體和第二永磁體另一種實(shí)現(xiàn)方案，所述第二永磁體的數(shù)量為四個(gè)，且四個(gè)第二永磁體相對(duì)于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第二永磁體上，第二永磁體靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；四個(gè)第二永磁體四者中，相鄰兩者各自靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)的極性相反；所述第一永磁體的數(shù)量為四個(gè)，且四個(gè)第一永磁體相對(duì)于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第一永磁體上，第一永磁體靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；四個(gè)第一永磁體四者中，相鄰兩者各自靠近螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)的極性相反。本方案區(qū)別于上述采用兩個(gè)第一永磁體和采用兩個(gè)第二永磁體的技術(shù)方案，在電機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，螺旋槳最多轉(zhuǎn)動(dòng)180°即可實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋槳的鎖定，而包括兩個(gè)第一永磁體和兩個(gè)第二永磁體的方案需要螺旋狀最多轉(zhuǎn)動(dòng)360°才能達(dá)到下一個(gè)鎖定狀態(tài)。故采用本方案，可更快的對(duì)螺旋槳進(jìn)行鎖定。作為以上包括四個(gè)第一永磁體和四個(gè)第二永磁體更進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述第一永磁體和第二永磁體均為長(zhǎng)度方向平行于螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸軸線的條形磁體，且兩個(gè)第一永磁體和兩個(gè)第二永磁體四者在螺旋槳驅(qū)動(dòng)軸軸線上的投影重合。本方案中，對(duì)應(yīng)的第一永磁體與第二永磁體磁吸力最大時(shí)，以上磁吸力位于驅(qū)動(dòng)軸的徑向方向，利于優(yōu)化驅(qū)動(dòng)軸工作過(guò)程中的受力。作為以上螺旋槳鎖定裝置在無(wú)人機(jī)垂直起降組件上的具體運(yùn)用方案，本技術(shù)還公開(kāi)了一種垂直起降組件，包括垂直螺旋槳、用于驅(qū)動(dòng)垂直螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)、用于安裝電機(jī)的電機(jī)座，還包括如上任意一項(xiàng)所本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
螺旋槳鎖定裝置，所述螺旋槳（4）為復(fù)合翼無(wú)人機(jī)的垂直螺旋槳，其特征在于，所述鎖定裝置包括第一永磁體（5）和第二永磁體（6），所述第一永磁體（5）固定于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸上，在螺旋槳（4）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第一永磁體（5）隨螺旋槳（4）轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二永磁體（6）在無(wú)人機(jī)上的位置固定，且第一永磁體（5）在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝挥来朋w（5）與第二永磁體（6）兩者磁吸力產(chǎn)生的力矩最大時(shí)，螺旋槳（4）的長(zhǎng)度方向平行于無(wú)人機(jī)機(jī)身的長(zhǎng)度方向。

【技術(shù)特征摘要】
1.螺旋槳鎖定裝置，所述螺旋槳（4）為復(fù)合翼無(wú)人機(jī)的垂直螺旋槳，其特征在于，所述鎖定裝置包括第一永磁體（5）和第二永磁體（6），所述第一永磁體（5）固定于螺旋槳的驅(qū)動(dòng)軸上，在螺旋槳（4）轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，第一永磁體（5）隨螺旋槳（4）轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二永磁體（6）在無(wú)人機(jī)上的位置固定，且第一永磁體（5）在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝挥来朋w（5）與第二永磁體（6）兩者磁吸力產(chǎn)生的力矩最大時(shí)，螺旋槳（4）的長(zhǎng)度方向平行于無(wú)人機(jī)機(jī)身的長(zhǎng)度方向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳鎖定裝置，其特征在于，所述第二永磁體（6）的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)第二永磁體（6）相對(duì)于螺旋槳（4）的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第二永磁體（6）上，第二永磁體（6）靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；兩個(gè)第二永磁體（6）兩者中，其中一者靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為N極，另一者靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為S極；所述第一永磁體（5）的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)第一永磁體（5）相對(duì)于螺旋槳（4）的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第一永磁體（5）上，第一永磁體（5）靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；兩個(gè)第一永磁體（5）兩者中，其中一者靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為N極，另一者靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)為S極。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋槳鎖定裝置，其特征在于，所述第一永磁體（5）和第二永磁體（6）均為長(zhǎng)度方向平行于螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸軸線的條形磁體，且兩個(gè)第一永磁體（5）和兩個(gè)第二永磁體（6）四者在螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸軸線上的投影重合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槳鎖定裝置，其特征在于，所述第二永磁體（6）的數(shù)量為四個(gè)，且四個(gè)第二永磁體（6）相對(duì)于螺旋槳（4）的驅(qū)動(dòng)軸軸線呈環(huán)狀均布；同一個(gè)第二永磁體（6）上，第二永磁體（6）靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)與遠(yuǎn)離螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)極性相反；四個(gè)第二永磁體（6）四者中，相鄰兩者各自靠近螺旋槳（4）驅(qū)動(dòng)軸的一側(cè)的極性相反；所述第一永磁體（5）的數(shù)量為四個(gè)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田裕夫，王進(jìn)，王利光，王陳，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：成都縱橫大鵬無(wú)人機(jī)科技有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：四川;51