專利名稱：多旋翼飛行器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種飛行器，尤其涉及一種多旋翼飛行器。
背景技術：
目前，多旋翼無人飛行器采用多個獨立電機驅動，例如四旋翼飛行器采用四個獨立電機驅動。旋翼無人飛行器通過多個旋翼產生的推力能更好地實現靜態盤旋，可以在懸空靜止的狀態下短時間內改變其姿態，有高度的機動性和有效承載力。現有的多旋翼無人飛行器的旋轉是依靠正轉與反轉的槳產生的反扭力差來驅動飛行器的方向角改變。由于反扭力產生力的大小和反應都有限，對于慣性比較大的飛行器 來說，方向角的驅動力比較弱，導致多旋翼無人飛行器旋轉過程中響應速度較慢。同時由于不能快速響應，當出現如刮風等外部干擾時，需要一個相對較長的調整平衡的時間，進而抗擾動的能力也不強。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種能夠獲得大反扭力、更快旋轉響應速度的多旋翼飛行器。為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種多旋翼飛行器，其包括機體、偶數個支撐臂、正旋翼及反旋翼，所述各正旋翼及反旋翼分別交替固定于各所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述正旋翼及反旋翼數量相等，結構相同，所述正旋翼及反旋翼的旋轉方向相反，所述機體包括一個第一參考平面，所述偶數個支撐臂呈輻射狀環繞所述機體固定，所述偶數個支撐臂呈中心對稱排布，所述偶數個支撐臂遠離所述機體的一端分別沿多個第一軸線延伸，所述第一軸線與所述第一參考平面呈第一夾角，所述第一夾角為2° -45°度，多個所述第一軸線分別位于多個第二參考平面上，所述第二參考平面與所述第一參考平面的二面角為所述第一夾角，所述正旋翼的轉軸垂直于第三參考平面，所述第三參考平面位于所述第二參考平面背向所述第一參考平面的一側，所述第三參考平面與第二參考平面的二面角為第二夾角，所述第二夾角為0° -10°，所述反旋翼的轉軸方向與相鄰的所述正旋翼的轉軸方向鏡像對稱。其中，所述第二夾角為1° -5°。其中，所述第一夾角為5° -20°。其中，所述第一夾角為7. 5-17. 5度。其中，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器、槳葉及第一墊片，所述電子調速器固定于所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述電子調速器包括承靠平面，所述承靠平面平行于所述第二參考平面，所述電機固定于所述承靠平面上，所述第一墊片夾持于所述電機及所述承靠平面之間，用于將所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。其中，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述電子調速器固定于所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述電子調速器包括承靠平面，所述承靠平面平行于所述第三參考平面，所述電機固定于所述承靠平面上，所述電機的轉軸垂直于所述承靠平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。其中，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述電子調速器固定于所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述電子調速器包括承靠平面，所述承靠平面平行于所述第二參考平面，所述電機固定于所述承靠平面上，所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。其中，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器、槳葉及第二墊片，所述支撐臂遠離所述機體的一端包括一安裝平面，所述安裝平面平行于所述第二參考平面，所述電子調速器固定于所述安裝平面，所述電機固定于所述電子調速器上，所述第二墊片夾持于所述電子調速器及所述安裝平面之間，用于將所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。 其中，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述支撐臂遠離所述機體的一端包括一安裝平面，所述安裝平面平行于所述第二參考平面，所述電子調速器固定于所述安裝平面，所述電機固定于所述電子調速器上，所述安裝平面上設置一凸起，所述凸起設置于所述電子調速器及所述安裝平面之間，用于傾斜所述電機的轉軸，將所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。其中，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述支撐臂遠離所述機體的一端包括一安裝平面，所述安裝平面平行于所述第三參考平面，所述電子調速器固定于所述安裝平面，所述電機固定于所述電子調速器上，所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。本實用新型中通過將所述正旋翼及反旋翼的轉軸垂直于一與所述第二參考平面呈一夾角的第三參考平面，獲得所述正旋翼及反旋翼的升力在反扭力方向上的分力，從而增強反扭力，提高旋轉過程中響應速度。
為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型提供的多旋翼飛行器的結構示意圖；圖2是圖I的多旋翼飛行器的支撐臂及正旋翼的分解示意圖；圖3是圖I的多旋翼飛行器的受力示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施方式中的附圖，對本實用新型實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述。請一并參閱圖I至圖3，本實用新型實施方式提供的一種多旋翼飛行器100。該多旋翼飛行器100包括機體10、支撐臂20、正旋翼30及反旋翼40。[0022]所述機體10包括一個第一參考平面A。所述第一參考平面A平行于所述多旋翼飛行器100水平飛行時的水平面。本實施方式中，所述第一參考平面A與所述機體10頂面共面。當然，在其他實施方式中，根據特別使用要求，所述第一參考平面A也可以與所述多旋翼飛行器100水平飛行時的水平面成一夾角。本實施方式中，所述多旋翼飛行器100包括六個支撐臂20。所述支撐臂20為截面是矩形的桿狀物。所述支撐臂20遠離所述機體10的一端21形成一圓臺21a，所述圓臺21a包括一用于安裝所述正旋翼30或反旋翼40的安裝平面21b。所述六個支撐臂20呈輻射狀環繞所述機體10固定，所述六個支撐臂20呈中心對稱排布。當然，在其他實施方式中，所述支撐臂20的個數也可以是四個、八個、十個等偶數。所述六個支撐臂20遠離所述機體10的一端21分別沿多個第一軸線LL’延伸，所述第一軸線LL’與所述第一參考平面A呈第一夾角，所述第一夾角為2° -45°。本實施方式中，所述支撐臂20沿所述第一軸線LL’延伸。當然，在其他實施方式中，所述支撐臂20也可以與所述第一參考平面A平行， 僅將所述支撐臂20遠離所述機體10的一端21沿多個第一軸線LL’延伸，即所述支撐臂20遠離所述機體10的一端21向上傾斜。或將所述支撐臂20設計成分段結構，通過多段結構的逐段傾斜實 現所述支撐臂20遠離所述機體10的一端21的傾斜。多個所述第一軸線LL’分別位于多個第二參考平面B上，所述第二參考平面B與所述第一參考平面A的二面角α為所述第一夾角。所述安裝平面21b平行于所述第二參考平面B。所述六個個支撐臂20以60°夾角均勻固定于所述機體10四周。所述第一夾角為2° -45°。優選地，所述第一夾角的范圍為5° -20°。為了保證無人機飛行的穩定性，所述第一夾角優選范圍為7. 5° -17.5°。為了兼顧飛行效率，所述第一夾角優選范圍為10° -15°，具體地，如15°、14. 5°、13. 5°、12。 、11。 、10·5。或 10。。所述各正旋翼30及反旋翼40分別交替固定于各所述支撐臂20遠離所述機體10的一端21。所述正旋翼30及反旋翼40數量相等,幾何形狀相同,所述正旋翼30及反旋翼40的旋轉方向相反。本實施方式中，所述正旋翼30逆時針旋轉,所述反旋翼40順時針旋轉。所述正旋翼30的轉軸MT垂直于第三參考平面C，所述第三參考平面C位于所述第二參考平面B背向所述第一參考平面A的一側，所述第三參考平面C與第二參考平面B的二面角β為第二夾角，所述第二夾角為0° -10°，優選地，所述第二夾角為1° -5°。本實施方式中，所述第二夾角為5°。所述反旋翼40的轉軸方向ΝΝ’與相鄰的所述正旋翼30的轉軸方向MT鏡像對稱。本實施方式中，多旋翼飛行器100包括三個正旋翼30及三個反旋翼40。由于所述正旋翼30及反旋翼40結構相同，以所述正旋翼30為例詳細介紹。所述正旋翼30包括電機31、電子調速器32、槳葉33及第一墊片34。所述電子調速器32固定于所述支撐臂20遠離所述機體10的一端21。所述電子調速器32包括承靠平面32a，所述承靠平面32a平行于所述第二參考平面B，所述電機31固定于所述承靠平面32a上。本實施方式中，所述電子調速器32位于所述圓臺21a內，所述承靠平面32a與所述安裝平面21b平齊。所述第一墊片34夾持于所述電機31及所述承靠平面32a之間，用于將所述電機31的轉軸31a垂直于所述第三參考平面C，即所述正旋翼30的轉軸方向MT垂直于所述第三參考平面C。本實施方式中，將所述第一墊片34夾持于所述電機31及所述安裝平面21b一側，從而將所述電機31 —側墊高，將所述電機31的轉軸31a相對所述承靠平面32a偏轉第二夾角大小。所述反旋翼40上的第一墊片34的放置位置與所述正旋翼30的第一墊片34的放置位置相對，即所述反旋翼40上的第一墊片34的放置位置與所述正旋翼30的第一墊片34的放置位置鏡像對稱。從所述多旋翼飛行器100中心想外看，所述反旋翼40的轉軸31a向左傾斜，所述正旋翼30的轉軸向右傾斜。所述電機31的轉軸31a驅動所述槳葉33旋轉產生升力H)。當所述多旋翼飛行器100飛行時，所述正旋翼30產生垂直于所述第三參考平面C的所述升力H)。所述正旋翼30的電機31驅動槳葉33會同時產生扭力，即力矩，所述槳葉33會對所述電機31產生反扭力。所述多旋翼飛行器100利用這個反扭力來控制飛行的旋轉這種姿態。本實施方式中，所述正旋翼30逆時針旋轉，產生的反扭力方向為順時針方向；所述反旋翼40順時針旋轉，產生的反扭力方向為逆時針方向。所述升力FO可以分解為一垂直于第二參考平面B的分力Fl以及平行于第二參考平面B的分力F2，由于所述升力H)垂直所述第三參考平面C，所述分力Fl垂直于第二參考平面B，所以通過幾何關系推導可知·分力Fl與力H)之間的夾角大小等于所述第三參考平面C與第二參考平面B的二面角β，即第二夾角。通過力分解可得F2=F0X sinP , Fl=F0XcosP。所述分力F2方向與反扭力方向一致。使得所述正旋翼30轉速提高時將產生讓所述機體10順時針旋轉的分力F2，用于增強所述正旋翼30的反扭力，同理所述反旋翼40在提高轉速的時候同時產生讓所述機體10向逆時針旋轉的分力，用于增強所述反旋翼40的反扭力。本實施方式中，由于所述第二夾角為5°，即所述正旋翼30的傾斜角度只有5 °，所以向上的升力因傾斜損失的效率是(l-cos5 ° )，大概是O. 0038，損失很小。Fl=F0XCOS5 °，近似等于H)。然而由于傾斜額外產生的旋轉推力F2=F0Xsin5° =0. 087F0，這個額外產生的旋轉推力對于旋轉機體10來說相當大，可以保證所述多旋翼飛行器100轉向時獲得足夠的驅動力，從而在航向角的控制方向更迅速更準確。所述分力Fl可以分解為分力F3和分力F4，所述分力F3直接使所述多旋翼飛行器100發生橫滾、前傾后仰、上升、下降姿態變化，所述分力F4能夠使橫滾、前傾后仰時響應更快。當然,在其他實施方式中，所述第一墊片34也可以設計成一側薄,一側厚的正圓墊圈，墊于所述電機31及所述承靠平面32a之間。在其他實施方式中，所述第一墊片34也可以省略，將所述電子調速器32平放到所述安裝平面21b上，將所述電子調速器32的承靠平面32a設計成一側高，一側低，從而使得所述承靠平面32a平行于所述第三參考平面C，所述電機31固定于所述承靠平面32a上，使所述電機31的轉軸31a垂直于所述承靠平面32a。或者雖然將所述電子調速器32的承靠平面32a設計成平行于所述安裝平面21b，即所述電子調速器32的承靠平面32a平行于所述第二參考平面B，將所述電機31與所述承靠平面32a接觸的部分設計成不同高度，使得所述電機31的轉軸31a垂直于所述第三參考平面C。當然，還可以省略所述第一墊片34時，將所述電子調速器32設置于所述安裝平面21b上方，在所述電子調速器32及所述安裝平面21b之間設置第二墊片，所述第二墊片將所述電子調速器32及所述電機31 —同傾斜，使得所述電機31的轉軸31a垂直于所述第三參考平面C。或者省略所述第二墊片，將所述安裝平面21b上設置一凸起，所述凸起設置于所述電子調速器32及所述安裝平面21b之間，用于傾斜所述電機31的轉軸31a，將所述電機31的轉軸31a垂直于所述第三參考平面C。或者直接將所述支撐臂20繞所述第一軸線LL’旋轉一所述第二夾角，使得所述支撐臂20上的安裝平面21b平行于所述第三參考平面C，從而實現所述電機31的轉軸31a的傾斜。本實用新型提供的多旋翼飛行器通過將所述正旋翼及反旋翼的轉軸垂直于一與所述第二參考平面呈一夾角的第三參考平面，獲得所述正旋翼及反旋翼的升力在反扭力方向上的分力，從而增強反扭力，提高旋轉過程中響應速度。以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤 飾也視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種多旋翼飛行器，其包括機體、偶數個支撐臂、正旋翼及反旋翼，所述各正旋翼及反旋翼分別交替固定于各所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述正旋翼及反旋翼數量相等，結構相同，所述正旋翼及反旋翼的旋轉方向相反，其特征在于，所述機體包括一個第一參考平面，所述偶數個支撐臂呈輻射狀環繞所述機體固定，偶數個支撐臂呈中心對稱排布，所述偶數個支撐臂遠離所述機體的一端分別沿多個第一軸線延伸，所述第一軸線與所述第一參考平面呈第一夾角，所述第一夾角為2° -45°度，多個所述第一軸線分別位于多個第二參考平面上，所述第二參考平面與所述第一參考平面的二面角為所述第一夾角，所述正旋翼的轉軸垂直于第三參考平面，所述第三參考平面位于所述第二參考平面背向所述第一參考平面的一側，所述第三參考平面與第二參考平面的二面角為第二夾角，所述第二夾角為0。-10°，所述反旋翼的轉軸方向與相鄰的所述正旋翼的轉軸方向鏡像對稱。
2.根據權利要求I所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述第二夾角為1°-5°。
3.根據權利要求I所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述第一夾角為5°-20°。
4.根據權利要求3所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述第一夾角為7.5-17. 5°。
5.根據權利要求I所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器、槳葉及第一墊片，所述電子調速器固定于所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述電子調速器包括承靠平面，所述承靠平面平行于所述第二參考平面，所述電機固定于所述承靠平面上，所述第一墊片夾持于所述電機及所述承靠平面之間，用于將所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。
6.根據權利要求I所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述電子調速器固定于所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述電子調速器包括承靠平面，所述承靠平面平行于所述第三參考平面，所述電機固定于所述承靠平面上，所述電機的轉軸垂直于所述承靠平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。
7.根據權利要求I所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述電子調速器固定于所述支撐臂遠離所述機體的一端，所述電子調速器包括承靠平面，所述承靠平面平行于所述第二參考平面，所述電機固定于所述承靠平面上，所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。
8.根據權利要求I所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器、槳葉及第二墊片，所述支撐臂遠離所述機體的一端包括一安裝平面，所述安裝平面平行于所述第二參考平面，所述電子調速器固定于所述安裝平面，所述電機固定于所述電子調速器上，所述第二墊片夾持于所述電子調速器及所述安裝平面之間，用于將所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。
9.根據權利要求8所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述支撐臂遠離所述機體的一端包括一安裝平面，所述安裝平面平行于所述第二參考平面，所述電子調速器固定于所述安裝平面，所述電機固定于所述電子調速器上，所述安裝平面上設置一凸起，所述凸起設置于所述電子調速器及所述安裝平面之間，用于傾斜所述電機的轉軸，將所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。
10.根據權利要求9所述的多旋翼飛行器，其特征在于，所述正旋翼及反旋翼均包括電機、電子調速器及槳葉，所述支撐臂遠離所述機體的一端包括一安裝平面，所述安裝平面平行于 所述第三參考平面，所述電子調速器固定于所述安裝平面，所述電機固定于所述電子調速器上，所述電機的轉軸垂直于所述第三參考平面，所述電機的轉軸驅動所述槳葉旋轉。
專利摘要一種多旋翼飛行器，其包括機體、偶數個支撐臂、正旋翼及反旋翼。正、反旋翼交替固定于各支撐臂遠離機體的一端，機體包括一個第一參考平面，偶數個支撐臂呈輻射狀環繞機體固定，且以機體中心對稱，且分別沿多個第一軸線延伸，第一軸線與第一參考平面呈2°-45°的第一夾角，第一軸線位于第二參考平面上，第二、第一參考平面的二面角為第一夾角，正旋翼的轉軸垂直于第三參考平面，第三參考平面位于第二參考平面背向第一參考平面的一側，第三、二參考平面的二面角為0°-10°的第二夾角，反旋翼的轉軸方向與正旋翼的轉軸方向鏡像對稱。通過將正、反旋翼的轉軸傾斜，獲得升力在反扭力方向上的分力，從而增強反扭力，提高旋轉過程中響應速度。
文檔編號B64C27/32GK202670095SQ20122014804
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者汪滔, 石峻, 藍玉欽 申請人:深圳市大疆創新科技有限公司