一种共轴双桨飞行装置的制作方法

本申请涉及飞行器领域，特别涉及一种共轴双桨飞行装置。

背景技术：

目前，国内电动无人机系统基本为电机直驱单桨形式，对电机扭矩要求高，目前无人机动力系统优化思路一直是在不断对电机结构进行优化，以期得到更高效率，但单位重量内驱动力及效率已出现瓶颈。此外，单桨直驱会出现反扭及陀螺效应，在实际使用中需论证及测试动力系统相对于飞机的拉力线，以期能通过拉力线调整抵消部分反扭从而获得相对稳定性。但受制于结构形式，无论如何调整均无法消除陀螺效应并只能抵消部分反扭，飞机无法获得更相对的稳定。

因此，需要一种具有更稳定、更高系统效率、更强续航能力且可消除飞行癖性的无人机动力装置。

技术实现要素：

本申请提供一种共轴双桨飞行装置，能够实现同轴双桨产生驱动力，具有更高系统效率和续航能力。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本申请的一方面，提供一种共轴双桨飞行装置，包括：支架；第一轴，安装于所述支架；第二轴，穿过所述第一轴并安装于所述支架；第一从动轮和第二从动轮；所述第一从动轮连接于所述第一轴；所述第二从动轮连接于所述第二轴；第一螺旋桨，所述第一螺旋桨连接于所述第一轴，所述第一轴带动所述第一螺旋桨产生上升升力；第二螺旋桨，所述第二螺旋桨连接于所述第二轴，所述第二轴带动所述第二螺旋桨产生上升升力；驱动电机；第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮连接于所述电机；第一传动装置和第二传动装置；所述第一传动装置连接所述第一从动轮和所述第一驱动轮，所述第二传动装置连接所述第二从动轮和所述第二驱动轮。

从而，所述驱动电机通过所述第一驱动轮、第二驱动轮、所述第一传动装置、所述第二传动装置、所述第一从动轮、所述第二从动轮、所述第一轴和所述第二轴带动第一螺旋桨、第二螺旋桨旋转，产生上升升力。

根据一些实施例，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨配置为彼此反向旋转，从而减少反扭和陀螺效应。

根据一些实施例，所述支架包括第一安装板、第二安装板、第三安装板、至少两个第一立柱、至少两个第二立柱，其中

所述至少两个第一立柱连接所述第一安装板与所述第二安装；

所述至少两个第二立柱连接所述第二安装板与所述第三安装板；

所述第二安装板具有第一安装孔和第四安装孔，所述第一安装板具有第二安装孔和第三安装孔，所述第一安装孔与所述第二安装孔同轴心；所述第一安装孔连接所述第一轴，所述第二安装孔连接所述第二轴；所述第三安装孔与所述第四安装孔之间同轴连接所述第一驱动轮和所述第二驱动轮。

根据一些实施例，还包括:第一法兰，设置于所述第一轴，所述第一法兰连接固定于所述第一从动轮；第二法兰，设置于所述第二轴，所述第二法兰连接固定于所述第二从动轮；阻挡圈，设置于所述第一法兰和所述第二法兰之间以使所述第一法兰和第二法兰保持间距。

根据一些实施例，所述第一驱动轮和第二驱动轮同轴设置于所述第一安装板与所述第二安装板之间，并配置为同向运动。

根据一些实施例，所述第二传动装置为双面齿皮带。所述第一安装板具有第一长孔；所述共轴双桨飞行装置还包括同步轮，所述同步轮轴设于所述第一长孔，用于调整所述双面齿皮带的张紧力。

根据一些实施例，所述第一驱动轮直接驱动所述第一从动轮；所述第二驱动轮经过所述同步轮间接驱动第二从动轮，使得所述第一从动轮和所述第二从动轮反向运动。

根据一些实施例，所述第一传动装置为单面齿皮带。所述第二安装板具有第二长孔；所述共轴双桨飞行装置还包括张紧轮，所述张紧轮轴设于所述第二长孔，用于调整所述单面齿皮带的张紧力。

根据本申请实施例，通过同轴双桨的驱动机构实现两个螺旋桨反向运动，从而驱动机构达到增加驱动效率，并减少反扭和陀螺效应。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1示出根据本申请示例实施例的共轴双桨驱动机构立体图。

图2示出根据本申请示例实施例的支架立体图。

图3示出根据本申请示例实施例的支架轴承安装示意图。

图4示出根据本申请示例实施例的共轴双桨驱动机构组装示意图。

图5示出根据本申请示例实施例的从动轮安装示意图。

图6示出根据本申请示例实施例的第一轴结构立体图。

图7示出根据本申请示例实施例的第二轴结构立体图。

图8示出根据本申请示例实施例的张紧结构示意图。

图9示出根据本申请示例实施例的驱动电机的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

目前，国内电动无人机系统基本为电机单桨直驱形式。单桨直驱常出现问题为动力及效率不足。此外，单桨直驱会出现反扭及陀螺效应，在实际使用中需论证及测试动力系统拉力线。

而共轴双桨自身的特点，无需对拉力线进行设置，可以零角度安装，在航拍航摄等无人机作业时可以给飞行装置提供更好的稳定性并且相对于直驱形式的螺旋桨效率更高，可以给飞行装置提供更高续航。

因此，开发一款共轴双桨的驱动机构成为本领域人员亟待解决的技术难题。为此，本申请提出一种共轴双桨驱动机构。根据本申请的技术构思，利用共轴双桨的驱动形式，提升其动力，增加其续航能力。

以下将结合附图，对本申请的技术方案进行详细说明。

如图所示，图1示出根据本申请示例实施例的共轴双桨驱动机构的立体图。

如图1所示，本申请的共轴双桨驱动机构包括支架、第一轴200、第二轴300。

所述支架包括第一安装孔121和第二安装孔111。所述第一安装孔121内设置有第一轴承125，所述第二安装孔111内设置有第二轴承113；

第一轴200具有设置于轴线方向的通孔，所述第一轴200设置于所述第一安装孔121。

根据一些实施例，所述通孔内设置有第三轴承，所述第三轴承可以使第二轴300连接固定于第一轴200上，进行任意旋转。

所述第二轴300设置于所述第二安装孔111，所述第二轴300穿过所述通孔。

根据本申请的示例实施例，所述共轴双桨驱动机构还包括从动轮。所述从动轮可包括第一从动轮220和第二从动轮320，所述第一从动轮220与所述第二从动轮320同轴设置。所述第一从动轮220通过第一法兰210与所述第一轴200固定，所述第二从动轮320通过第二法兰310与所述第二轴300固定。

根据本申请的飞行装置，采用驱动电机来驱动双桨，减少无人机干扰项和开发项，在保证结构强度的同时增加少量的重量。以目前开发的10kg动力组为例，2218桨、42v驱动，电流约为65a。相较与目前直驱系统的80a左右的电流，共轴双桨系统效率和续航优势明显。

图2示出根据本申请示例实施例的支架的立体图。

图3示出根据本申请示例实施例的支架轴承安装示意图。

如图2和3所示，所述支架包括第一安装板110、第二安装板120、第三安装板130、多个第一立柱140和多个第二立柱150，所述第一安装板110通过所述多个第一立柱140与所述第二安装板120连接，所述第二安装板120通过所述多个第二立柱150与所述第三安装板130连接。

根据本申请的示例实施例，第一安装孔121设置于所述第二安装板120，所述第二安装孔111设置于所述第一安装板110，所述第一安装孔121与所述第二安装孔111同轴设置。

所述第二安装板120上设置有第一轴固定套123，所述第一安装孔121贯穿所述第一轴固定套123，所述第一安装孔设置有第一轴承125。

所述第一安装板110上具有第二安装孔111，所述第二安装孔111内设置有第二轴承113。在进行所述共轴双桨驱动机构的装配时，先将所述第一安装板110与所述第二安装板120通过所述多个第一立柱140通过螺杆与设置于所述多个第一立柱140内的螺纹固定。再将所述第三安装板130与所述第二安装板120通过所述多个第二立柱150通过螺杆与设置于所述多个第二立柱150内的螺纹固定。

装配好支架后，将所述第一轴固定套123螺接固定到所述第二安装板120上，再将所述第一轴承125装到贯穿所述第一轴固定套123与所述第二安装板120的所述第一安装孔121内，从而使第一轴可以任意旋转。将所述第二轴承113固定到所述第一安装板110上的所述第二安装孔111内，从而使第二轴可以任意旋转。

图4示出根据本申请示例实施例的共轴双桨驱动机构组装示意图。

图5示出根据本申请示例实施例的从动轮安装示意图。

如图4和图5所示，支架上安装第一轴200，所述第一轴200穿过所述第一安装孔121，所述第一轴200具有轴线方向的通孔，所述第二轴300同时穿过所述通孔和所述第一安装板110上的所述第二安装孔111。

所述共轴双桨驱动机构还包括第一法兰210和第二法兰310，所述第一法兰210设置于所述第一轴200，所述第二法兰310设置于所述第二轴300。

根据本申请的示例实施例，第一从动轮220设置于所述第一法兰210，第二从动轮320设置于所述第二法兰310。在将所述第一法兰210安装到所述第一轴200，所述第二法兰310安装到所述第二轴300之后。将所述第一从动轮220通过螺接安装到所述第一法兰210上，所述第二从动轮320通过螺接安装到所述第二法兰310上。

根据一些示例实施例，为在所述第一从动轮220和所述第二从动轮320之间保持一定的间隙，所述第一法兰210和所述第二法兰310之间设置有阻挡圈315。

图6示出根据本申请示例实施例的第一轴结构立体图。

图7示出根据本申请示例实施例的第二轴结构立体图。

如图6和图7所示，第一轴200具有轴线方向的通孔215，第二轴300可穿过所述通孔215。

根据本申请的示例实施例，可以先将所述第一法兰210和所述第一从动轮220与所述第一轴200组装好，再安装到支架上，将所述第二法兰310和所述第二从动轮320与所述第二轴300组装好，再将所述第二轴300穿过所述通孔。

根据一些示例实施例，所述第一轴200的端部与所述第二轴300配合的地方设置有第六轴承325，可实现所述第一轴200与所述第二轴300的相对自由转动。

根据一些示例实施例，所述第一轴200和第二轴300均为高强度重量轻的材料，例如第一轴200可以是内径16mm的中空的铝材料，所述第二轴300可以是外径8mm的合金材料，本公开对其材料不做具体限定。第一轴200和第二轴300可以设置有第三轴承连接，其型号可以是mf128-zz型号。当然，本公开实施例中，不限定其具体型号。

根据本申请提供的包括上述共轴双桨驱动机构的飞行装置包括上述的共轴双桨驱动机构，另外还包括驱动轮、驱动电机700、传动装置和螺旋桨。

驱动轮设置于所述支架，所述驱动轮包括第一驱动轮410和第二驱动轮420。当然，本公开中不限定所述驱动轮的数量。所述驱动电机700具有驱动轴710，所述驱动轴710同时穿过所述第一驱动轮410和所述第二驱动轮420。

图9示出根据本申请示例实施例的驱动电机的示意图。

参见图9，本申请的飞行装置采用驱动电机来提供动力。所述第一驱动轮410和所述第二驱动轮420同轴设置于所述第一安装板110与所述第二安装板120之间，所述驱动电机700具有驱动轴710，所述驱动轴710同时穿过所述第一驱动轮410和所述第二驱动轮420。

根据本申请的示例实施例，所述第一安装板110上具有第三安装孔115，所述第二安装板120上具有第四安装孔124，所述第三安装孔115与第四安装孔124同轴设置。

所述第一驱动轮410与所述第二驱动轮420具有中空结构，所述驱动轴710依次穿过所述第三安装孔115、所述第二驱动轮420、所述第一驱动轮410和所述第四安装孔124。

根据一些示例实施例，所述第三安装孔115设置有第四轴承，所述第四安装孔124设置有第五轴承，所述驱动轴同时穿过所述第四轴承和第五轴承。所述第四轴承和所述第五轴承可以使第一驱动轮410与所述第二驱动轮420任意旋转。

所述传动装置包括第一传动装置和第二传动装置(图中未示出)，所述第一传动装置包括单面齿皮带，所述第二传动装置包括双面齿皮带，所述第一传动装置连接所述第一驱动轮410与所述第一从动轮220，所述第二传动装置连接所述第二驱动轮420、所述第二从动轮320与同步轮500。所述同步轮500设置于所述支架。

所述第一传动装置与所述第二传动装置通过不同的绕法可实现所述第一从动轮220与所述第二从动轮320的反向转动，例如所述第一传动装置采用单面齿皮带，所述第一驱动轮410和所述第一从动轮220均与所述单面齿皮带内表面接触。所述第二传动装置采用双面齿皮带，所述同步轮500和所述第二从动轮320均与所述双面齿皮带内表面接触，所述第二驱动轮420与所述双面齿皮带内表面接触。在所述第一驱动轮410和所述第二驱动轮420转向一致的情况下可实现所述第一从动轮220与所述第二从动轮320的反向转动。

如图所示，图8示出根据本申请示例实施例的张紧结构示意图。

如图8所示，所述第一安装板110上具有第一长孔114，所述第二安装板120上具有第二长孔126，同步轮500通过所述第一长孔114固定在所述第一安装板110上。

根据本申请的示例实施例，在所述第二安装板上设置有张紧轮600，所述张紧轮600通过所述第二长孔126固定在所述第二安装板120上。

所述第一驱动轮410和所述第一从动轮220之间设置有第一传动装置，在所述第二驱动轮420、所述第二从动轮320和所述同步轮500之间设置有第二传动装置。

例如，所述第一传动装置包括单面齿皮带，所述第一驱动轮410和所述第一从动轮220与所述单面齿皮带的内表面接触，由所述第一驱动轮410来带动所述第一从动轮220转动，所述张紧轮600与所述单面齿皮带的外表面接触，通过调整所述张紧轮600在所述第二长孔126中的位置，来调整所述单面齿皮带的张紧力。

例如，所述第二传动装置包括双面齿皮带，所述第二驱动轮420与所述双面齿皮带的外表面接触，所述第二从动轮320和所述同步轮500与所述双面齿皮带的内表面接触。通过调整所述同步轮500在所述第一长孔114中的位置，来调整所述双面齿皮带的张紧力。

根据本申请的示例实施例，通过所述单面齿皮带和所述双面齿皮带不同的绕法，可以实现所述第一轴200与所述第二轴300的反方向旋转。并且，相对于直驱系统，系统维护及使用便利性均不降低，主要维护项仅为同步带，更换快捷方便。

根据一些示例实施例，可以调整驱动轮与从动轮的速比，来调整所述第一轴200和所述第二轴300的转速，例如减速比为从动轮与驱动轮直径之比，可以设置为4:1，当然，本公开不限定其减速比的具体值。

所述飞行装置还包括第一螺旋桨，所述第一螺旋桨设置于所述第一轴；第二螺旋桨，所述第二螺旋桨设置于所述第二轴。当然，本公开不限定所述螺旋桨的尺寸、形状。安装好第一轴200和第二轴300之后，所述第一轴200和所述第二轴300的端部均具有螺纹结构，可在所述第一轴200和所述第二轴300的端部均安装螺旋桨。第一螺旋桨和第二螺旋桨反方向转动，同时产生上升升力，最终实现更加稳定的双桨驱动。

根据本申请的飞行装置，利用共轴双桨的形式，减少反扭和陀螺效应，可以给飞行装置提供更好的稳定性。

本申请实施例进行详细介绍，本文中应用具体个例对本申请的原理及实施方式进行阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

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