螺旋桨连接结构及带桨动力设备的制作方法

[0001]
本申请涉及螺旋桨技术领域，具体而言，涉及一种螺旋桨连接结构及带桨动力设备。


背景技术：

[0002]
螺旋桨作为无人机、无人船等带桨设备的关键部件，是实现飞行或航行的末端执行机构，通常螺旋桨桨叶尺寸较大，不便于收纳，又由于桨叶的高速转动，是易损部件，经常会产生拆卸螺旋桨进行运输、减小收纳空间或者更换桨叶的需求。
[0003]
而现在的无人机或无人船螺旋桨普遍采用的是固定式螺旋桨，即将螺旋桨通过螺钉或螺纹固定在电机轴上或者外转子电机的电机壳上，拆装时需要用专用工具拆卸，费时且不方便，局限性大。


技术实现要素：

[0004]
本申请的目的在于提供一种螺旋桨连接结构，结构紧凑，占用空间小，拆装时操作方便，能够实现快速拆卸与装配，提高了维修效率。
[0005]
本申请的另一个目的在于提供一种带桨动力设备，装配效率高，便于螺旋桨的更换与维修。
[0006]
为了实现上述目的，本申请提供了一种螺旋桨连接结构，包括：
[0007]
电机，电机的电机轴上设置有第一定位部；
[0008]
桨毂，桨毂包括第一基板，第一基板上开设有供电机轴和第一定位部穿过的第一通孔，第一基板的背离电机的一侧设置有第一限位凸台和第二限位凸台，第二限位凸台高于第一限位凸台，第一限位凸台和第二限位凸台之间形成用于卡接第一定位部的卡槽，卡槽与第一通孔成角度设置；
[0009]
弹性件，弹性件套设在电机轴上，弹性件用于向第一基板施加弹性力以使第一定位部与第一基板抵接。
[0010]
根据本申请提供的螺旋桨连接结构，第二限位凸台高于第一限位凸台，限定了电机轴的转动方向，第一定位部只能越过第一限位凸台后与卡槽卡接；通过弹性件使第一定位部与第一基板抵接，能够实现桨毂与电机轴的自锁紧；结构紧凑，占用空间小，拆装时操作方便，能够实现快速装配与拆卸，提高了维修效率。
[0011]
可选地，第一基板上设置有两个第一限位凸台和两个第二限位凸台，第一限位凸台和第二限位凸台围绕第一通孔的中心线交替间隔设置，每个第一限位凸台与对应的第二限位凸台之间形成一个卡槽。
[0012]
在上述实施方式中，第一基板上设置有两个第一限位凸台和两个第二限位凸台，使得桨毂上形成有两个卡槽，提高了第一连接部的限位效果。
[0013]
可选地，桨毂还包括第二基板，第二基板与第一基板平行间隔设置，第二基板位于第一基板背离电机的一侧，第二基板与第一基板通过第二限位凸台连接。
[0014]
在上述实施方式中，第二基板与第一基板平行间隔设置，并且第二限位凸台连接第一基板和第二基板，使得第二基板与第一基板之间形成限位空间，第一定位部被限定于该限位空间内。
[0015]
可选地，第二基板上开设有供电机轴穿过的第二通孔，第二通孔与第一通孔同轴设置。
[0016]
在上述实施方式中，第二通孔的设置，便于安装桨毂时，电机轴穿设。
[0017]
可选地，螺旋桨连接结构还包括桨叶，桨叶的一端设置在第一基板和第二基板之间，且通过连接件连接于第一基板和第二基板。
[0018]
在上述实施方式中，桨叶连接于第一基板和第二基板，合理利用安装空间；桨叶通过连接件连接于桨毂，在运输时，可以将桨叶与桨毂分开，便于减少运输占用空间。
[0019]
可选地，第一定位部为第一销轴，电机轴上沿径向开设有第一销孔，第一销轴穿设于第一销孔且与第一销孔过盈配合。
[0020]
在上述实施方式中，第一定位部采用第一销轴，结构简单，便于安装，同时，便于实现与桨毂的锁定。
[0021]
可选地，电机轴上设置有第二定位部，弹性件的一端抵接于第一基板，另一端抵接于第二定位部。
[0022]
在上述实施方式中，第二定位部的设置，便于实现弹性件的定位，保证弹性件将第一定位部与第一基板锁定。
[0023]
可选地，第二定位部为第二销轴，电机轴上沿径向开设有第二销孔，第二销轴穿设于第二销孔且与第二销孔过盈配合。
[0024]
在上述实施方式中，第二定位部采用第二销轴，结构简单，便于安装。
[0025]
可选地，电机为外转子电机，电机的外壳与电机轴同步旋转，弹性件的一端抵接于第一基板，另一端抵接于电机的外壳。
[0026]
在上述实施方式中，采用外转子电机，电机的外壳与电机轴同步转动，弹性件抵接于电机的外壳，保证弹性件与电机轴同步转动，不会发生周向的相对位移。
[0027]
本申请还提供了一种带桨动力设备，包括设备本体和上述的螺旋桨连接结构，电机安装于设备本体。
[0028]
本申请提供的带桨动力设备，采用上述的螺旋桨连接结构，能够实现螺旋桨的快速装配，装配效率高，便于螺旋桨的更换与维修。
[0029]
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]
图1为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的装配图；
[0032]
图2为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的爆炸图；
[0033]
图3为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的剖视图(示出了电机轴上的第一定位部与桨毂的配合方式)；
[0034]
图4为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的桨毂的轴测图(示出了第一通孔)；
[0035]
图5为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的桨毂的轴测图(示出了第一基板与第二基板的位置关系)；
[0036]
图6为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的桨毂的剖视图(示出了第一通孔、第一安装孔及第二安装孔)；
[0037]
图7为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的剖视图(示出了电机轴上的桨毂与桨叶的配合方式)；
[0038]
图8为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的剖视图(示出了电机轴上的第二定位部，此电机为内转子电机)；
[0039]
图9为本申请实施例提供的螺旋桨连接结构的爆炸图(示出了电机轴上的第二销孔)。
[0040]
图标：100-螺旋桨连接结构；10-电机；11-电机轴；111-第一销孔；112
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第二销孔；12-第一定位部；13-第二定位部；14-外壳；30-桨毂；31-第一基板；311-第一通孔；312-第一安装孔；32-第一限位凸台；33-第二限位凸台； 34-卡槽；35-第二基板；351-第二通孔；352-第二安装孔；40-桨叶；401-第三安装孔；41-连接件；50-弹性件。
具体实施方式
[0041]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0042]
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0043]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0044]
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045]
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0046]
下面参考图描述根据本申请第一方面实施例的螺旋桨连接结构。
[0047]
如图1-图3所示，根据本申请实施例的螺旋桨连接结构100，包括：电机10、桨毂30及弹性件50。
[0048]
具体而言，电机10用于提供动力，如图2所示，电机10的电机轴11 上设置有第一定位部12，以实现与桨毂30的装配。如图2和图4所示，桨毂30包括第一基板31，第一基板31上开设有供电机轴11和第一定位部12穿设的第一通孔311(如图4所示)，第一通孔311被限定为电机轴11 连接有第一定位部12的形状，安装桨毂30时，电机轴11及第一定位部12 能够穿过第一通孔311。如图2和图5所示，第一基板31的背离电机10的一侧设置有第一限位凸台32和第二限位凸台33，第二限位凸台33高于第一限位凸台32(这里的高度是指以第一基板31为基准，限位凸台背离电机 10的高度)，第一限位凸台32和第二限位凸台33之间形成用于卡接第一定位部12的卡槽34。如图6所示，卡槽34与第一通孔311成角度设置，当电机轴11和第一定位部12穿过第一通孔311且高过第一限位凸台32后，转动电机轴11，第一定位部12能够跟随电机轴11转动至与第二限位凸台 33抵接，此时第一定位部12位于卡槽34的上方，朝向背离电机10的方向移动第一基板31，第一定位部12能够与卡槽34卡接(如图1所示)，实现电机轴11与桨毂30的装配。弹性件50套设于电机轴11上，弹性件50用于向第一基板31施加弹力，以使第一定位部12与第一基板31抵接，从而实现电机轴11与桨毂30的锁定。
[0049]
根据本申请实施例的螺旋桨连接结构100，第二限位凸台33高于第一限位凸台32，限定了电机轴11的转动方向，第一定位部12只能越过第一限位凸台32后与卡槽34卡接；通过弹性件50使第一定位部12与第一基板31抵接，能够实现桨毂30与电机轴11的自锁紧。该螺旋桨连接结构100，结构紧凑，占用空间小，拆装时操作方便，能够实现快速装配与拆卸，提高了维修效率。
[0050]
需要指出的是，卡槽34与第一通孔311的角度根据第二限位凸台33 与第一通孔311在电机轴11的周向上的间隔角度确定，当第一定位部12 跟随电机轴11转动至与第二限位凸台33抵接时，第一定位部12转动至卡槽34的对应位置。
[0051]
可选地，如图5所示，第一基板31上设置有两个第一限位凸台32和两个第二限位凸台33，第一限位凸台32和第二限位凸台33围绕第一通孔 311的中心线交替间隔设置，每个第一限位凸台32与对应的第二限位凸台 33之间形成一个卡槽34。当第一定位部12相对于第一基板31转动时，第一定位部12的两端分别抵接于两个第二限位凸台33，移动第一基板31，第一定位部12的两端分别与两个卡槽34卡接。两个第一限位凸台32和两个第二限位凸台33的设置，使得第一定位部12的两端均能够被卡槽34卡接，从而提高了第一基板31对电机轴11的转动限位效果。
[0052]
作为本申请的可选实施方式，两个卡槽34分布于第一通孔311的两侧，且两个卡槽34的连线垂直于第一通孔311的延伸方向，也即卡槽34与第一通孔311的角度为90
°
。当设置有两个卡槽34时，卡槽34与第一通孔 311的间隔角度采用90
°
，使得第一定位部12能够跟随电机轴11转动较大的角度范围，合理利用安装空间，无论电机轴11正转还是反转，都可以转动相同的角度。
[0053]
进一步地，如图5所示，桨毂30还包括第二基板35，第二基板35与第一基板31沿电机轴11的轴向平行间隔设置，第二基板35位于第一基板 31的背离电机10的一侧，第二基板35与第一基板31通过第二限位凸台 33连接，第一限位凸台32与第二基板35之间形成有间隙，该间隙能够允许第一定位部12通过。第二基板35与第一基板31平行间隔设置，并且第二
限位凸台33连接第一基板31和第二基板35，使得第二基板35和第一基板31之间形成限位空间。安装桨毂30时，桨毂30套设于电机轴11，并挤压弹性件50，在第一定位部12穿过第一通孔311后，第一定位部12进入限位空间，朝向电机10移动桨毂30时，由于第二基板35的阻挡，第一定位部12不会由于用力过大而与桨毂30脱离，第二基板35起到限制第一定位部12的作用。
[0054]
可选地，如图6所示，第二基板35上开设有供电机轴11穿过的第二通孔351，第二通孔351与第一通孔311同轴设置。第二通孔351的设置，便于安装桨毂30时，电机轴11的顶端(电机轴11的背离电机10的外壳的一端)穿设。在安装桨毂30时，在电机轴11和第一定位部12穿过第一通孔311后，需要继续移动第一基板31以使第一定位部12越过第一限位凸台32，此时，由于第二通孔351的设置，电机轴11能够穿设于第二通孔 351内，当松开桨毂30，第一定位部12落入卡槽34内。
[0055]
根据本申请的一些实施例，如图1和图2所示，该螺旋桨连接结构100 还包括桨叶40，桨叶40的一端设置在第一基板31和第二基板35之间，且通过连接件41(铆钉或销钉)连接于第一基板31和第二基板35，如图7 所示。桨叶40连接于第一基板31和第二基板35，合理利用安装空间；桨叶40通过连接件41连接于桨毂30，在运输时，能够实现桨叶40与桨毂 30的拆卸，即桨叶40与桨毂30分开，便于减少运输占用空间。在本申请的其他实施方式中，桨叶40与桨毂30还可以固定连接，例如焊接等，桨叶40与桨毂30也可以一体成型，便于保证桨叶40与桨毂30的连接强度。需要指出的是，桨叶40的数量可以为两片，也可以为三片及以上，本申请的实施例对于桨叶40的数量不作限定；作为本申请的可选实施方式，如图 7所示，桨叶40的数量为两片。
[0056]
如图6所示，第一基板31上开设有供连接件41穿过的第一安装孔312，第二基板35的朝向第一基板31的一面设置有与连接件41对应的第二安装孔352；如图2所示，桨叶40上开设有与连接件41对应的第三安装孔401。当安装桨叶40时，连接件41从第一基板31的靠近电机10的一侧依次穿过第一安装孔312及第三安装孔401并进入第二安装孔352内，连接件41 与第一安装孔312、第三安装孔401及第二安装孔352过盈配合，以将桨叶 40与桨毂30锁定，如图7所示。
[0057]
需要指出的是，为了保证桨毂30的外形美观，第二安装孔352为盲孔，在连接件41将桨叶40连接于桨毂30后，连接件41的与第二基板35连接的一端位于第二基板35内，连接件41的与第一基板31连接的一端与第一基板31的表面齐平或位于第一基板31内。
[0058]
根据本申请的一些实施例，第一定位部12为第一销轴，如图2所示，电机轴11上开设有第一销孔111，第一销孔111与电机轴11的端部之间具有间距，以保证电机轴11的强度。第一销轴穿设于第一销孔111内，并且第一销轴与第一销孔111过盈配合，保证第一销轴与电机轴11的连接牢固。第一定位部12采用第一销轴，结构简单，便于安装，同时，便于实现与桨毂30的锁定。
[0059]
可选地，如图3所示，第一销轴的中心位于电机轴11的中心线上，也即第一销轴以电机轴11的中心线为中心对称分布。
[0060]
可选地，第一定位部12与电机轴11的端部之间的间距，能够保证第一定位部12与卡槽34卡接时，电机轴11能够同时穿设于第一基板31和第二基板35，便于电机轴11与第一基板31和第二基板35同时配合。该种设置方式，增加了电机轴11与桨毂30的径向稳定性。
[0061]
如图3所示，电机10包括外壳14和电机轴11，电机轴11与电机10 的转动部件连接，通过转动部件带动电机轴11转动，以驱动连接于电机轴 11的桨毂30转动。
[0062]
根据电机10的转动部件的设置位置不同，电机10分为外转子电机10 和内转子电机10。当电机10为外转子电机10时，电机10旋转时，电机 10的外壳14及电机轴11是同时旋转的，如图3所示；当电机10为内转子电机10时，电机10旋转时，电机10的外壳14不转，仅电机轴11及电机 10内部转子旋转，如图8所示。
[0063]
进一步地，如图8所示，电机轴11上设置有第二定位部13，第二销轴的中心位于电机轴11的中心线上，也即第二销轴以电机轴11的中心线为中心对称分布；弹性件50的一端抵接于第一基板31，弹性件50的另一端抵接于第二定位部13。无论电机10为外转子电机10还是内转子电机10，第二定位部13的设置，均能够实现弹性件50的定位，保证弹性件50将第一定位部12与第一基板31锁定。
[0064]
需要指出的是，当电机10为外转子电机10时，由于电机轴11与电机 10的外壳14同时转动，电机轴11上可以不设置第二定位部13，如图3所示，弹性件50的一端抵接于第一基板31，弹性件50的另一端抵接于电机 10的外壳14。
[0065]
可选地，如图9所示，第二定位部13为第二销轴，电机轴11上沿径向开设有第二销孔112，第二销轴穿设于第二销孔112且与第二销孔112过盈配合。第二定位部13采用第二销轴，结构简单，便于安装。
[0066]
需要指出的是，第一销轴和第二销轴可以为相同的结构，第一销轴和第二销轴的直径小于电机轴11的直径。
[0067]
在本申请的一些具体实施例中，弹性件50为弹簧，弹簧套设于电机轴 11，弹簧的直径(内径)小于第一定位部12的长度，以防止弹簧与电机轴 11脱离。弹簧的两端被限位后，挤压弹簧，弹簧变形蓄能，当弹簧的约束限位松开后，弹簧的弹力释放，从而将第一基板31抵接于第一定位部12，从而实现桨毂30与电机轴11的锁定。在本申请的其他实施方式中，弹性件50还可以为其他弹性结构(例如弹性橡胶)，具有压缩后复位的功能即可。
[0068]
下面介绍根据本申请实施例的螺旋桨连接结构100的装配方式：
[0069]
对于顺时针旋转电机10，首先将弹簧安装在电机轴11上，再将第一销轴压入电机轴11；对应顺时针旋转电机10的桨毂30如图5所示，连接有桨叶40的桨毂30在安装时，将电机轴11穿过桨毂30的第一通孔311，并要求第一销轴对准桨毂30的第一通孔311，第一销轴的长度稍短于第一通孔311，保证销轴可顺利通过第一通孔311；桨毂30继续安装并靠近电机10，此时电机轴11穿入第二通孔351内，当第一销轴的高度高于第一限位凸台32时，第一销轴顶在桨毂30的第二基板35上达到一个极限位置，此时弹簧为压缩最大位置；此时，顺时针旋转桨毂30，当第一销轴与桨毂30 的第二限位凸台33接触时，释放桨毂30，由于弹簧压缩产生的弹力，桨毂 30背离电机10，此时第一销轴落在桨毂30的第一限位凸台32和第二限位凸台33之间形成的卡槽34内，弹簧仍然处于压缩状态，第一销轴不能够相对于桨毂30进行左右转动，并且由于弹簧压缩弹力的存在，第一销轴不会越过桨毂30的第一限位凸台32，从而避免了桨毂30的脱落。此时，对于顺时针旋转电机10，在电机10旋转时，电机轴11提供扭力，第一销轴与第二限位凸台33配合，第一销轴将扭力传递给桨毂30和桨叶40，保证桨叶40的旋转，同时，桨叶40旋转产生升力，对桨毂30产生背离电机10 的力，使得第一销轴紧紧固定在桨毂30的第一限位凸台32和第二限位凸台33之间，保证桨毂30相对于电机轴11的锁
死。
[0070]
对于逆时针旋转电机10，螺旋桨连接结构100的不同在于桨毂30，对于逆时针旋转电机10的桨毂30，桨毂30的第一限位凸台32和第二限位凸台33的位置是相反的(图中未示出)，保证桨毂30在安装时，通过逆时针旋转才能够将第一销轴固定在桨毂30的第一限位凸台32和第二限位凸台 33之间，在电机10旋转时，第一销轴与桨毂30的第二限位凸台33配合，将扭力传递给桨毂30和桨叶40，保证桨叶40的旋转，同时，桨叶40旋转产生升力，对桨毂30产生背离电机10的力，使得第一销轴紧紧固定在桨毂30的第一限位凸台32和第二限位凸台33之间，保证桨毂30相对于电机轴11的锁死。
[0071]
需要指出的是，上述的装配方式是针对的外转子电机10。当对内转子电机10进行装配时，内转子电机10的电机轴11上设置有两个销轴，装配时，先将第二销轴安装于电机轴11的靠近电机10的外壳14的孔内，然后将弹簧套设于电机轴11上，再将第一销轴安装于电机轴11的背离电机10 的外壳14的孔内，此时弹簧位于第一销轴和第二销轴之间。然后再按照上述的步骤安装桨毂30。
[0072]
根据本申请第一方面实施例的螺旋桨连接结构100的有益效果为：
[0073]
1、应用场景：此螺旋桨连接结构100不仅适合于常规的无人机及飞行器领域，还可应用于无人船、小型水面、水下舰艇以及风机、涡轮等带螺旋桨的设备及场景；2、能够实现无论是正转或者反转电机10的螺旋桨的自锁紧，在运转状态下，不会存在由于电机轴11上销锁紧桨毂30不充分造成的螺旋桨脱落、射桨等风险；3、本申请不仅适用于外转子电机10，同时适用于内转子电机10，拓展了应用的普适性；4、结构紧凑，占用空间小，拆装时操作方便。
[0074]
下面介绍根据本申请第二方面实施例提供的带桨动力设备。
[0075]
根据本申请第二方面实施例的带桨动力设备，包括设备本体和根据本申请第一方面实施例的螺旋桨连接结构100。
[0076]
螺旋桨连接结构100的电机10安装于设备本体上，电机10驱动桨叶 40旋转，从而为设备本体提供动力。这里的带桨动力设备包括无人机及飞行器领域，还包括无人船、小型水面、水下舰艇以及风机、涡轮等带螺旋桨的设备；只要是螺旋桨为动力驱动的设备，均在本申请提及的带桨动力设备的范围内。
[0077]
该带桨动力设备，螺旋桨的装配效率高，便于螺旋桨的更换与维修。
[0078]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
[0079]
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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