无人驾驶飞行器及其螺旋桨驱动单元以及电动机单元的制作方法

本实用新型涉及一种用于驱动无人驾驶飞行器(uav)的一个或多个部件的驱动单元，并且具体地但非排他地涉及一种用于无人驾驶飞行器(uav)的螺旋桨驱动单元。

背景技术：

在无人载具领域，特别是在无人驾驶飞行器(uav)，例如多轴飞行器和无人机技术方面，已经有了快速的发展。传统的uav可包括一个或多个从其主体向外延伸的螺旋桨，以便于飞行。每个螺旋桨或每个螺旋桨组通常可包括两个或更多个螺旋桨桨叶，其中螺旋桨(因此桨叶也)由电动机驱动旋转以产生uav飞行所需的升力和推力。因此，螺旋桨和电动机的特征和配置在无人驾驶飞行器的设计中是至关重要的，并且在飞行稳定性和控制中起重要作用。

与传统uav相关的一个已知问题是它们通常体积大且相对较重，因此不便于用户携带和存放。特别地，一个或多个螺旋桨从uav的主体延伸的布置进一步给uav的拿持和存储带来了困难，这是不期望的。

实用新型目的

本实用新型的一个目的是提供一种用于诸如无人机或多轴飞行器的无人驾驶飞行器的新型螺旋桨驱动单元或电动机单元。

本实用新型的另一个目的是在某种程度上减轻或消除与已知的无人驾驶飞行器的螺旋桨驱动单元或电动机单元相关的一个或多个问题，或者至少提供有用的替代方案。

上述多个目的通过独立权利要求的多个特征的组合实现，多个从属权利要求公开了本实用新型更多个有利实施例。

本领域技术人员将从以下描述中得出本实用新型的其他多个目的。因此，上述目的陈述并非详尽无遗，而仅用于说明本实用新型的许多目的中的一些目的。

技术实现要素：

第一主要方面，本实用新型提供了一种用于无人驾驶飞行器(uav)的螺旋桨驱动单元。所述螺旋桨驱动单元包括：电动机单元，所述电动机单元具有第一电动机模块和第二电动机模块，其中第一电动机模块适于独立地驱动第一螺旋桨或第一螺旋桨组，且第二电动机模块适于独立地驱动第二螺旋桨或第二螺旋桨组；其中所述第一电动机模块和所述第二电动机模块同轴地布置在所述电动机单元内；其中电动机单元包括电动机模块支撑体，其中第一电动机模块的定子线圈安装在电动机模块支撑体的第一侧上，第二电动机模块的定子线圈安装在电动机模块支撑体的相对的第二侧上。

进一步地，第一螺旋桨或第一螺旋桨组与第二螺旋桨或第二螺旋桨组同轴地布置在电动机单元的同一侧。

进一步地，第一螺旋桨或第一螺旋桨组适于沿与第二螺旋桨或第二螺旋桨组相反的方向旋转。

进一步地，第一电动机模块的转子线圈或转子磁体可旋转地安装在电动机模块支撑体的第一侧上，且第二电动机模块的转子线圈或转子磁体可旋转地安装在电动机模块支撑体的相对的第二侧上。

进一步地，电动机单元包括共同的轴组件，共同的轴组件将第一电动机模块可旋转地连接到第一螺旋桨或第一螺旋桨组，并将第二电动机模块可旋转地连接到第二螺旋桨或第二螺旋桨组。

进一步地，共同的轴组件包括可旋转地连接到第二螺旋桨或第二螺旋桨组的第一轴，以及可旋转地连接到第一螺旋桨或第一螺旋桨组的第二轴。

进一步地，第一轴与第二轴同轴布置，以允许各个轴独立地旋转。

进一步地，第一轴包括主轴，第二轴包括外轴，外轴具有与主轴同轴布置的套筒。

进一步地，第一电动机模块相对于第一螺旋桨或第一螺旋桨组和第二螺旋桨或第二螺旋桨组定位在电动机模块支撑体的上侧，第一轴从电动机模块支撑体的下侧延伸至第二螺旋桨或第二螺旋桨组，第二螺旋桨或第二螺旋桨组相对于电动机单元被安装在第一螺旋桨或第一螺旋桨组上方。

进一步地，第二电动机模块相对于第一螺旋桨或第一螺旋桨组和第二螺旋桨或第二螺旋桨组定位在电动机模块支撑体的下侧，第二轴从电动机模块支撑体的上侧延伸至第一螺旋桨或第一螺旋桨组，第一螺旋桨或第一螺旋桨组相对于电动机单元被安装在第二螺旋桨或第二螺旋桨组下方。

进一步地，第一电动机模块和第二电动机模块适于相对于彼此沿同样的方向或相反的方向独立地旋转。

进一步地，第一电动机模块和第二电动机模块适于相对于彼此以相同的速度或不同的速度独立地旋转。

进一步地，第一螺旋桨或第一螺旋桨组布置成靠近但不接触第二螺旋桨或第二螺旋桨组。

进一步地，还包括至少两个支撑构件，每个支撑构件适于在共同的轴组件处支撑第一螺旋桨或第一螺旋桨组和第二螺旋桨或第二螺旋桨组中的相应的一个。

进一步地，第一螺旋桨或第一螺旋桨组和第二螺旋桨或第二螺旋桨组与共同的轴组件能够可释放地连接。

进一步地，第一螺旋桨或第一螺旋桨组与第二螺旋桨或第二螺旋桨组被布置成彼此基本重叠。

在第二主要方面，本实用新型提供了一种无人驾驶飞行器(uav)，所述无人驾驶飞行器包括根据第一主要方面所述的螺旋桨驱动单元。

第三主要方面，本实用新型提供了一种用于驱动无人驾驶飞行器(uav)的多个螺旋桨的电动机单元。所述电动机单元包括沿着共同的轴组件与第二电动机模块同轴布置的第一电动机模块；其中第一电动机模块适于独立地旋转第一螺旋桨或第一螺旋桨组，且第二电动机模块适于通过共同的轴组件沿相反方向独立地旋转第二螺旋桨或第二螺旋桨组；其中电动机单元包括电动机模块支撑体，其中第一电动机模块的定子线圈安装在电动机模块支撑体的第一侧上，第二电动机模块的定子线圈安装在电动机模块支撑体的相对的第二侧上。

进一步地，第一电动机模块和第二电动机模块同轴地布置在电动机单元内。

进一步地，第一电动机模块的转子线圈或转子磁体可旋转地安装在电动机模块支撑体的第一侧上，第二电动机模块的转子线圈或转子磁体可旋转地安装在电动机模块支撑体的相对的第二侧上。

进一步地，共同的轴组件包括可旋转地连接到第二螺旋桨或第二螺旋桨组的第一轴，以及可旋转地连接到第一螺旋桨或第一螺旋桨组的第二轴。

进一步地，第一轴与第二轴同轴布置，以允许各个轴独立地旋转。

进一步地，第一轴包括主轴，第二轴包括外轴，外轴具有与主轴同轴布置的套筒。

进一步地，第一电动机模块相对于第一螺旋桨或第一螺旋桨组和第二螺旋桨或第二螺旋桨组定位在电动机模块支撑体的上侧，第一轴从电动机模块支撑体的下侧延伸至第二螺旋桨或第二螺旋桨组，第二螺旋桨或第二螺旋桨组相对于电动机单元被安装在第一螺旋桨或第一螺旋桨组上方。

进一步地，第二电动机模块相对于第一螺旋桨或第一螺旋桨组和第二螺旋桨或第二螺旋桨组定位在电动机模块支撑体的下侧，第二轴从电动机模块支撑体的上侧延伸至第一螺旋桨或第一螺旋桨组，第一螺旋桨或第一螺旋桨组相对于电动机单元被安装在第二螺旋桨或第二螺旋桨组下方。

本实用新型内容不一定公开限定本实用新型所必需的所有特征；本实用新型可以存在于所公开的多个特征的一子组合中。

附图说明

本实用新型的前述和进一步的特征将从以下仅示例性地提供的优选实施例结合附图的描述中变得清楚明了，其中：

图1是根据本实用新型的一个实施例的螺旋桨驱动单元的立体图；

图2是图1所示螺旋桨驱动单元的另一个立体图，其中移除了螺旋桨桨叶；

图3示出了图2所示螺旋桨驱动单元的俯视图；

图4示出了图2所示螺旋桨驱动单元的仰视图；

图5示出了图2所示螺旋桨驱动单元的侧视图；和

图6示出了图5所示螺旋桨驱动单元的侧面剖视图。

具体实施方式

以下描述是仅作为示例的若干优选实施例，并且不限于实现本实用新型所必需的多个特征的组合。

在本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意为描述成与该实施例相关的特定特征、结构、或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的短语“在一个实施例中”不一定全都指代相同的实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独或替代实施例。此外，还描述了各种特征，这些特征可能呈现在部分实施例中而没有呈现在另一部分实施例中。类似地，还描述了各种需求，这些需求可能对于部分实施例是必需的而对于另一部分实施例则是非必需的。

本实用新型涉及一种用于驱动无人载具的部件的驱动单元，所述部件例如但不限于无人驾驶飞行器(uav)的一个或多个螺旋桨，所述无人驾驶飞行器(uav)可以是多轴飞行器或无人机。通常，uav的螺旋桨可包括多个桨叶，例如但不限于在共同的中心处连接的两个、三个、四个或六个径向延伸的桨叶或桨叶组。每个桨叶优选地以特定形状和/或方向布置或配置，更具体地，以一定角度倾斜，使得在由螺旋桨驱动单元的电动机驱动旋转时，允许桨叶与进入的空气流相互作用，从而为飞行无人驾驶飞行器提供所需的升力和推力。

参照图1，示出了用于诸如无人机的uav的螺旋桨驱动单元10的实施例。螺旋桨驱动单元10可包括多个螺旋桨或螺旋桨组30，例如，如图中所示的第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b。螺旋桨组30布置成与电动机单元20连接并由电动机单元20驱动，以通过共同的轴组件40旋转。在该实施例中，每个第二螺旋桨组30a或第一螺旋桨组30b包括径向且相对设置的一对桨叶31a或另一对桨叶31b，一对桨叶31a或另一对桨叶31b通过一个或多个相应的支撑构件或安装装置42a和另外的安装装置42b安装在共同的轴组件40处。例如，支撑构件或安装装置42a和支撑构件或另外的安装装置42b可包括一组或多组上板和下板，所述上板和下板适于将相应的一对桨叶31a和另一对桨叶31b牢固地保持或夹紧到位。或者，支撑构件或安装装置42a和支撑构件或另外的安装装置42b可以构造成使得一对桨叶31a和另一对桨叶31b与轴组件40可以可释放地连接，且所述一对桨叶31a和另一对桨叶31b可以从所述轴组件40拆卸，从而允许螺旋桨驱动单元10的更紧凑的构造。螺旋桨驱动单元10的所述紧凑的设计因此使得无人机能够形成为更小的尺寸和更轻的重量，这便于使用者容易地拿持和/或存储无人机。

具体地，螺旋桨驱动单元10的电动机单元20可包括第一电动机模块22和第二电动机模块24，所述第一电动机模块适于独立地驱动第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b，所述第二电动机模块24适于独立地驱动第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a。第一电动机模块22和第二电动机模块24的独立的运行使得第一螺旋桨组30b和第二螺旋桨组30a能够被独立地驱动和控制，其中一个电动机模块的运行不受另一个电动机模块的运行的干扰或影响。例如，第一电动机模块22和第二电动机模块24可以布置成沿相反方向或相同方向旋转，和/或以不同速度或以相同速度旋转。例如，也可以选择性地接通第一电动机模块22和第二电动机模块24中的一个以允许仅旋转第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b中的一组。不过，虽然是独立运行，但是第一电动机模块22和第二电动机模块24同轴地布置并连接在电动机单元20内，使得电动机单元20在无人机中包括一个独立单元。在一个实施例中，例如，具有第一电动机模块22和第二电动机模块24的电动机单元20可以由电动机外壳(未示出)容纳，轴组件40从所述外壳延伸，以将两个螺旋桨组30与相应的第一电动机模块22和第二电动机模块24连接。

在如图1所示的实施例中，第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b可以与第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a同轴地布置在电动机单元20的同一侧。特别地，例如，第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b可以布置成通过共同的旋转中心彼此基本重叠，所述共同的中心基本上与电动机单元20的纵向轴线和共同的轴组件40的轴线(参见如图1和图2所示的轴线x-x)对齐。

图2至图6示出了螺旋桨驱动单元10的多个另外的不同视图，其中第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b的一对桨叶31a或另一对桨叶31b被移除，从而允许更清楚地显示电动机单元20及其相关部件。在该实施例中，螺旋桨驱动单元10的电动机单元20还可包括电动机模块支撑体50，电动机模块支撑体50优选地布置在同轴定位的第一电动机模块22和第二电动机模块24之间。如图6的剖视图所示，电动机模块支撑体50可以构造成使得第一电动机模块22的定子线圈(未示出)可以设置或安装在电动机模块支撑体50的第一侧s1上，第二电动机模块24的定子线圈(未示出)可以设置或安装在电动机模块支撑体50的相对的第二侧s2上。第一电动机模块22的转子线圈或转子磁体23可以可旋转地设置或安装在电动机模块支撑体50的第一侧s1上，第二电动机模块24的转子线圈或转子磁体25可以可旋转地设置或安装在电动机模块支撑体50的相对的第二侧s2上。在电动机单元20中的电动机模块支撑体50的两个相对侧处使用用于支撑第一电动机模块22和第二电动机模块24的定子线圈的共同的电动机模块支撑体50对于允许电动机单元20的紧凑配置是特别有利的，并且两个独立的第一电动机模块22和第二电动机模块24之后可以有效地组合以用作单个电动机单元20。这种布置显着地减小了电动机单元20的整体尺寸和重量，并且特别地，减小了最下面的电动机模块和最上面的螺旋桨组之间的距离，并因此减小了无人机的整体高度。并且仅需要一个连接点来将电动机单元20连接到无人机。

在一个实施例中，电动机模块支撑体50可以包括外壁或外壳，在所述外壁或外壳上可以设置一个或多个开口52，所述一个或多个开口52用于接收将第一电动机模块22和第二电动机模块24与一个或多个外部电源，即电动机单元20外部的电源连接的一个或多个电缆。

如上所述，第一电动机模块22和第二电动机模块24沿着位于中心的共同的轴组件40同轴地布置并且通过所述共同的轴组件40连接。特别地，轴组件40适于将第一电动机模块22可旋转地连接到第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b，并且将第二电动机模块24可旋转地连接到第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a。这种布置可以通过使共同的轴组件40包括可旋转地连接到第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a的第一轴42，以及可旋转地连接到第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b的第二轴44来实现。在一个实施例中，第一轴42可与第二轴44同轴设置，以允许每个轴独立地旋转，例如，如图6所示，通过使第一轴42包括主轴和使第二轴44包括例如呈套筒形式的外轴，所述套筒同轴布置且可套接地容纳主轴。这种布置允许两个第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b经由一个共同的轴组件40连接到两个相应的第一电动机模块22和第二电动机模块24，但是每个所述螺旋桨组都能够独立运行，例如沿相反的方向旋转，即反向旋转(counter-rotate)。

如图6的实施例所示，第一电动机模块22可以相对于第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b和第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a设置在电动机模块支撑体50的上侧，即s1；第二电动机模块24可以相对于第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b和第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a设置在电动机模块支撑体50的下侧，即s2。在该实施例中，第一轴42可以布置成从电动机模块支撑体50的下侧延伸到第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a，所述第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a相对于电动机单元20安装在第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b上方。第二轴44也可以布置成从电动机模块支撑体50的上侧延伸到第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b，所述第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b相对于电动机单元20安装在第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a下方。

在另一个实施例中，优选地，第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b布置成靠近但不接触第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a。第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b之间的短间距可再次归因于在第一电动机模块22和第二电动机模块24之间使用了共同的电动机模块支撑体50，这允许上部的第一螺旋桨组30b与其驱动第二电动机模块24(即下部的电动机模块)之间的距离尽可能短。所述短间距有利于降低所得到的无人机的整体高度，特别地，有利于使螺旋桨驱动单元10的运行期间的振动最小化，从而减少噪音并增强飞行的稳定性。两个螺旋桨组之间的短的分隔距离还有助于避免和/或最小化螺旋桨相对物(propellercounterparts)形成的可能影响或恶化无人机的飞行性能的干扰气流。

在本实用新型的另一方面，提供了一种无人驾驶飞行器(uav)，例如无人机，所述无人驾驶飞行器(uav)包括如上所述的螺旋桨驱动单元10并因而包括电动机单元20。

本实用新型还涉及一种用于诸如无人机的无人驾驶飞行器(uav)的螺旋桨驱动单元10。螺旋桨驱动单元10可包括电动机单元20，电动机单元20具有例如如上所述的那些同轴布置在电动机单元20内的第一电动机模块22和第二电动机模块24。第一电动机模块22和第二电动机模块24适于分别独立地驱动第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b和第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a，使得第一螺旋桨或第一螺旋桨组30b和第二螺旋桨或第二螺旋桨组30a可以相对彼此沿相反的方向旋转。电动机单元20还可包括共同的电动机模块支撑体50，所述电动机模块支撑体50由第一电动机模块22和第二电动机模块24共用，更具体地，所述电动机模块支撑体50适于支撑电动机单元20内的第一电动机模块22的定子线圈和第二电动机模块24的定子线圈，从而形成具有多个独立运行的电动机模块的单个运行的电动机单元。这在允许第一电动机模块22和第二电动机模块24有效地作为单个电动机单元20运行的方面是特别有利的，这显着地减小了整个电动机单元的尺寸和重量，并因此减小了所得到的无人机的尺寸和重量。螺旋桨驱动单元10的紧凑布置还使得第二螺旋桨组30a和第一螺旋桨组30b能够以最小距离间隔开，这有利于减少由相应螺旋桨的旋转的电动机引起的振动，从而降低噪音，并最小化螺旋桨相对物(propellercounterparts)形成的干扰气流，从而提高飞行的稳定性和效率。

本说明书阐述了本实用新型的原理。因此应当理解的是，本领域技术人员将能够设计各种虽然未在此明确描述或示出，但着实体现了本实用新型的原理，且包括在本实用新型的精神和范围内的布置。

此外，本文中所记载的本实用新型的原理、方面、实施例，以及其特定示例的所有陈述，均旨在包括其结构和功能等效项。另外，这样的等效项旨在包括目前已知的等效项以及未来将开发出的等效项，即，开发出的执行相同功能的任意元件，而无论其结构如何。

尽管在附图和上述说明中对本实用新型进行了详细地阐述和说明，但这些阐述和说明在特征上应当视为示例性的而非限制性的，应当理解的是，所示出和描述的实施例仅是作为示例，而不以任何方式限制本实用新型之范围。可以理解的是，在此所描述的任何特征均可与任意实施例一起使用。所阐述的实施例并非彼此排斥，也不排斥在此述及的其他实施例。因此，本实用新型还提供包括上述示意性实施例中的一个或多个组合实施例。在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，还可以对本文所阐述的实用新型进行修改和变化，因此，应当仅根据所附权利要求所指示的那样对本实用新型施行限制。

在本实用新型的权利要求书中，表示为用于实现特定功能的装置的任意元件旨在包括实现该功能的任何途径。这些权利要求所限定的实用新型寓于这样的事实，由各种所述装置提供的功能以权利要求所要求的方式结合和组合在一起。因此，可以提供这些功能的任何装置被认为等同于本文所示的那些装置。

在本实用新型随后的多个权利要求和前述描述中，除非上下文由于明确的语言或必要的含义而另外要求外，否则词语“包括(comprise)”或诸如“包括(comprises)”或“含有(comprising)”的变形以一包容的含义使用，即，指定所述特征的存在，但不排除在本实用新型的各种实施例中存在或添加其他多个特征。

应当理解，如果在此提及任何现有技术，则这种现有技术不构成承认现有技术形成本领域公知常识的一部分。

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