一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机的制作方法

1.本发明涉及共轴双桨无人机技术领域，尤其是涉及一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机。


背景技术：

2.共轴双桨微型无人机具备执行任务能力突出、研发成本低廉、消耗资源少以及无人驾驶等优点，随着国际军事需要、国防安防技术发展以及民用领域的业务需求，其发展空间巨大。
3.共轴双桨微型无人机有着体积小、重量轻便、机动性好、任务载荷相对较大、气动布局好、应用灵活多变、噪声量低等优点。
4.在具体结构设计中，现有共轴双桨微型无人机多采用下旋翼单层变距、双电机分离结构。下单层变距结构高速飞行时有着机动能力不足和容易打桨等方面的缺点，双电机分离不利于控制共轴双桨微型无人机的尺寸，双电机分离必然带来双电调分开布线的结构，增加了共轴双桨微型无人机的结构复杂性。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中无人机组合的适用性窄和耗电量的技术问题，本发明提供一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机。采用如下的技术方案：一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，包括下旋翼机构、支撑座、主结构轴、一体式电机电调结构、上旋翼机构和上旋翼变距机构；所述支撑座的底部安装在共轴双桨微型无人机本体的端部，所述主结构轴的一端连接在支撑座的顶部，所述一体式电机电调结构设置在主结构轴上，一体式电机电调结构包括一体式电机和一体式电调，所述一体式电机底部设置第一驱动输出端，顶部设置第二驱动输出端，所述一体式电调控制一体式电机的执行动作，并与飞控系统通信连接，所述第一驱动输出端挂载下旋翼机构，并驱动下旋翼机构转动，所述上旋翼机构通过上旋翼变距机构挂载于主结构轴端部，所述上旋翼变距机构用于驱动上旋翼机构实现变距，所述一体式电机电调结构的第二驱动输出端驱动上旋翼机构转动。
6.通过采用上述技术方案，整体采用上旋翼单独变距的设计思路，将上旋翼变距机构设计在共轴双桨微型无人机的最上部，其目的是防止变距结构在高速飞行时由于升力偏置发生打桨现象；上旋翼电机和下旋翼电机以及配套的电调采用一体式设计，一体式电机的下旋翼电机部分设置第一驱动输出端，用于挂载驱动下旋翼机构转动提供升力，一体式电机的上旋翼电机部分设置第二驱动输出端，第二驱动输出端向上设置，且通过上旋翼变距机构挂载上旋翼机构，用于驱动上旋翼机构转动提供组合升力，同时上旋翼变距机构用于驱动上旋翼机构实现单独变距，避免在高速飞行时由于升力偏置发生打桨现象，提高共轴双桨微型无人机的机动性；上旋翼电机、下旋翼电机以及配套电调的一体化设计，减少非必要结构件的尺寸，
使其整体尺寸得到进一步缩减，走线方式更加集中，更加符合共轴双桨微型无人机的结构小型化需求。
7.可选的，所述一体式电机包括上旋翼驱动电机和下旋翼驱动电机；所述上旋翼驱动电机和下旋翼驱动电机分别挂载于主结构轴上，且上旋翼驱动电机的下表面与下旋翼驱动电机的上表面之间设有电调安装空间，上旋翼驱动电机设有第二驱动输出端，下旋翼驱动电机设有第一驱动输出端，所述一体式电调包括电调安装板、上旋翼电调、下旋翼电调和基于芯片的电调控制电路板，所述电调安装板设置在电调安装空间处，电调安装板的上表面和下表面分别设有电调安装槽，中部设有电路板安装腔，且电调安装槽和电路板安装腔之间设置线路通道，所述上旋翼电调和下旋翼电调分别安装在电调安装板上表面和下表面的电调安装槽处，所述电调控制电路板设置在电路板安装腔处，并通过导线分别与上旋翼电调和下旋翼电调通信连接。
8.可选的，飞控系统设置在共轴双桨微型无人机本体的内部，并通过导线组与电调控制电路板通信电连接。
9.可选的，主结构轴内部设有导线通道，所述导线组穿过导线通道与电调控制电路板通信电连接。
10.可选的，导线组是硬质线排。
11.通过采用上述技术方案，上旋翼驱动电机和下旋翼驱动电机进行一体化设计，均挂载于主结构轴上，分别驱动上旋翼机构和下旋翼机构转动，中部的部分设有一体式电调，所有的电调电器件均集成在一个电调安装板的上下表面和中部设置的内腔中，这种集中式设计，大大减小了双电机以及双电调的结构需求，对于走线也更加合理，避免了分体式电机电调的大量布线需求，采用硬质线排来进行走线，硬质线排穿过主结构轴内部的导线通道，可以不经过绕线，可以直接连接在电调安装板内部预留的导线通道，有利于各个电器件的寿命，电调控制响应速度也更快。
12.可选的，所述上旋翼机构包括上桨毂和一对上旋翼，所述上桨毂包括方框部、一对旋翼对接吊耳和一对变距对接吊耳，所述方框部套装在第二驱动输出端外围，方框部的前后外侧分别设置一对旋翼对接吊耳，左右外侧分别设置一对变距对接吊耳，一对上旋翼分别安装在一对旋翼对接吊耳处，一对变距对接吊耳通过上旋翼变距机构与第二驱动输出端传动连接。
13.通过采用上述技术方案，上旋翼机构的上桨毂的功能一是与上旋翼变距机构对接，从而与第二驱动输出端传动连接，在上旋翼驱动电机的驱动下转动的同时，可以被上旋翼变距机构驱动实现单独变距，从而避免在高速飞行时由于升力偏置发生打桨现象，提高共轴双桨微型无人机的机动性。
14.可选的，上旋翼变距机构包括轴端连接座、万向球轴承和旋转斜盘机构，所述轴端连接座中部设有球对接孔，轴端连接座的底部连接在主结构轴外壁，所述万向球轴承的活动球部抵接在轴端连接座的上表面，万向球轴承的底座上设置旋转斜盘机构，所述旋转斜盘机构设置一对连接杆，一对连接杆分别与万向球轴承的外壁球连接，万向球轴承的外壳设置一对变距驱动杆，一对变距驱动杆分别与一对变距对接吊耳球连接，旋转斜盘机构通过万向球轴承驱动上旋翼机构实现单独变距。
15.可选的，旋转斜盘机构包括一对连接杆、笼式舵机支撑架、第一舵机和第二舵机，
所述笼式舵机支撑架的底部连接在主结构轴端部，所述第一舵机安装在笼式舵机支撑架内部，并挂在与内壁上表面，输出轴通过连接杆与万向球轴承的一侧外壁球连接，所述第二舵机安装在第一舵机的下表面，输出轴通过另一根连接杆与万向球轴承的另一侧外壁球连接，第一舵机和第二舵机的同时动作下，通过万向球轴承驱动上旋翼机构实现单独变距。
16.通过采用上述技术方案，旋转斜盘机构采用双舵机实现多角度的变距驱动需求，笼式舵机支撑架为双舵机提供安装位，第一舵机和第二舵机的输出端分别通过一对连接杆来驱动万向球轴承实现变距调整，而万向球轴承通过一对变距驱动杆来同步驱动旋翼机构实现单独变距。
17.可选的，旋转斜盘机构还包括导向装置，所述导向装置包括导向板和导向杆，所述导向板中部设有滑道，导向板的固定连接在笼式舵机支撑架的外壁上，所述导向杆的一端连接在万向球轴承的外壁上，另一端位于导向板中部的滑道内活动。
18.通过采用上述技术方案，在旋转斜盘机构驱动万向球轴承偏转实现变距调整时，导向装置能够限制万向球轴承的偏转动作更加稳定。
19.可选的，笼式舵机支撑架的顶部设有拓展平台，所述拓展平台用于挂载负载。
20.通过采用上述技术方案，拓展平台上可以设置不同的连接结构，可预装电气结构，对接扩展电池组实现续航里程的增加。
21.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：本发明能提供一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，整体采用上旋翼单独变距的设计思路，将上旋翼变距机构设计在共轴双桨微型无人机的最上部，大大降低了变距结构在高速飞行时由于升力偏置发生的打桨风险，提高共轴双桨微型无人机的机动性；上旋翼电机和下旋翼电机以及配套的电调采用一体式设计，这种一体式设计大大减小了双电机以及双电调的结构需求，避免了分体式电机电调的大量布线需求，走线也更加合理，电调控制响应速度也更快；共轴双桨微型无人机顶部可加载拓展电池模块，达到更高航时的目的。
附图说明
22.图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的立体结构示意图；图3是本发明上桨毂的结构示意图；图4是本发明一体式电调的剖视结构示意图；图5是本发明的电器件连接原理示意图。
23.附图标记说明：11、一体式电机；111、上旋翼驱动电机；112、下旋翼驱动电机；12、一体式电调；121、电调安装板；122、上旋翼电调；123、下旋翼电调；124、电调控制电路板；21、上桨毂；211、方框部；212、旋翼对接吊耳；213、变距对接吊耳；23、上旋翼；31、轴端连接座；32、万向球轴承；321、变距驱动杆；33、旋转斜盘机构；331、连接杆；332、笼式舵机支撑架；3321、拓展平台；333、第一舵机；334、第二舵机；335、导向板；336、导向杆；100、共轴双桨微型无人机本体；101、支撑座；102、主结构轴；103、飞控系统；104、导线组。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
25.本发明实施例公开一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机。
26.参照图1－图5，一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，包括下旋翼机构、支撑座101、主结构轴102、一体式电机电调结构、上旋翼机构和上旋翼变距机构；支撑座101的底部安装在共轴双桨微型无人机本体100的端部，主结构轴102的一端连接在支撑座101的顶部，一体式电机电调结构设置在主结构轴102上，一体式电机电调结构包括一体式电机11和一体式电调12，一体式电机11底部设置第一驱动输出端，顶部设置第二驱动输出端，一体式电调12控制一体式电机11的执行动作，并与飞控系统103通信连接，第一驱动输出端挂载下旋翼机构，并驱动下旋翼机构转动，上旋翼机构通过上旋翼变距机构挂载于主结构轴102端部，上旋翼变距机构用于驱动上旋翼机构实现变距，一体式电机电调结构的第二驱动输出端驱动上旋翼机构转动。
27.整体采用上旋翼单独变距的设计思路，将上旋翼变距机构设计在共轴双桨微型无人机的最上部，其目的是防止变距结构在高速飞行时由于升力偏置发生打桨现象；上旋翼电机和下旋翼电机以及配套的电调采用一体式设计，一体式电机11的下旋翼电机部分设置第一驱动输出端，用于挂载驱动下旋翼机构转动提供升力，一体式电机11的上旋翼电机部分设置第二驱动输出端，第二驱动输出端向上设置，且通过上旋翼变距机构挂载上旋翼机构，用于驱动上旋翼机构转动提供组合升力，同时上旋翼变距机构用于驱动上旋翼机构实现单独变距，避免在高速飞行时由于升力偏置发生打桨现象，提高共轴双桨微型无人机的机动性；上旋翼电机、下旋翼电机以及配套电调的一体化设计，减少非必要结构件的尺寸，使其整体尺寸得到进一步缩减，走线方式更加集中，更加符合共轴双桨微型无人机的结构小型化需求。
28.一体式电机11包括上旋翼驱动电机111和下旋翼驱动电机112；上旋翼驱动电机111和下旋翼驱动电机112分别挂载于主结构轴102上，且上旋翼驱动电机111的下表面与下旋翼驱动电机112的上表面之间设有电调安装空间，上旋翼驱动电机111设有第二驱动输出端，下旋翼驱动电机112设有第一驱动输出端，一体式电调12包括电调安装板121、上旋翼电调122、下旋翼电调123和基于芯片的电调控制电路板124，电调安装板121设置在电调安装空间处，电调安装板121的上表面和下表面分别设有电调安装槽，中部设有电路板安装腔，且电调安装槽和电路板安装腔之间设置线路通道，上旋翼电调122和下旋翼电调123分别安装在电调安装板121上表面和下表面的电调安装槽处，电调控制电路板124设置在电路板安装腔处，并通过导线分别与上旋翼电调122和下旋翼电调123通信连接。
29.飞控系统103设置在共轴双桨微型无人机本体100的内部，并通过导线组104与电调控制电路板124通信电连接。
30.主结构轴102内部设有导线通道，导线组104穿过导线通道与电调控制电路板124通信电连接。
31.导线组104是硬质线排。
32.上旋翼驱动电机111和下旋翼驱动电机112进行一体化设计，均挂载于主结构轴
102上，分别驱动上旋翼机构和下旋翼机构转动，中部的部分设有一体式电调12，所有的电调电器件均集成在一个电调安装板121的上下表面和中部设置的内腔中，这种集中式设计，大大减小了双电机以及双电调的结构需求，对于走线也更加合理，避免了分体式电机电调的大量布线需求，采用硬质线排来进行走线，硬质线排穿过主结构轴102内部的导线通道，可以不经过绕线，可以直接连接在电调安装板121内部预留的导线通道，有利于各个电器件的寿命，电调控制响应速度也更快。
33.上旋翼机构包括上桨毂21和一对上旋翼23，上桨毂21包括方框部211、一对旋翼对接吊耳212和一对变距对接吊耳213，方框部211套装在第二驱动输出端外围，方框部211的前后外侧分别设置一对旋翼对接吊耳212，左右外侧分别设置一对变距对接吊耳213，一对上旋翼23分别安装在一对旋翼对接吊耳212处，一对变距对接吊耳213通过上旋翼变距机构与第二驱动输出端传动连接。
34.上旋翼机构的上桨毂21的功能一是与上旋翼变距机构对接，从而与第二驱动输出端传动连接，在上旋翼驱动电机111的驱动下转动的同时，可以被上旋翼变距机构驱动实现单独变距，从而避免在高速飞行时由于升力偏置发生打桨现象，提高共轴双桨微型无人机的机动性。
35.上旋翼变距机构包括轴端连接座31、万向球轴承32和旋转斜盘机构33，轴端连接座31中部设有球对接孔，轴端连接座31的底部连接在主结构轴102外壁，万向球轴承32的活动球部抵接在轴端连接座31的上表面，万向球轴承32的底座上设置旋转斜盘机构33，旋转斜盘机构33设置一对连接杆331，一对连接杆331分别与万向球轴承32的外壁球连接，万向球轴承32的外壳设置一对变距驱动杆321，一对变距驱动杆321分别与一对变距对接吊耳213球连接，旋转斜盘机构33通过万向球轴承32驱动上旋翼机构实现单独变距。
36.旋转斜盘机构33包括一对连接杆331、笼式舵机支撑架332、第一舵机333和第二舵机334，笼式舵机支撑架332的底部连接在主结构轴102端部，第一舵机333安装在笼式舵机支撑架332内部，并挂在与内壁上表面，输出轴通过连接杆331与万向球轴承32的一侧外壁球连接，第二舵机334安装在第一舵机333的下表面，输出轴通过另一根连接杆331与万向球轴承32的另一侧外壁球连接，第一舵机333和第二舵机334的同时动作下，通过万向球轴承32驱动上旋翼机构实现单独变距。
37.旋转斜盘机构33采用双舵机实现多角度的变距驱动需求，笼式舵机支撑架332为双舵机提供安装位，第一舵机333和第二舵机334的输出端分别通过一对连接杆331来驱动万向球轴承32实现变距调整，飞控系统103分别与第一舵机333和第二舵机334控制连接，并通过控制第一舵机333和第二舵机334的动作来进行变距控制，万向球轴承32通过一对变距驱动杆321来同步驱动旋翼机构实现单独变距。
38.旋转斜盘机构33还包括导向装置，导向装置包括导向板335和导向杆336，导向板335中部设有滑道，导向板335的固定连接在笼式舵机支撑架332的外壁上，导向杆336的一端连接在万向球轴承32的外壁上，另一端位于导向板335中部的滑道内活动。
39.在旋转斜盘机构33驱动万向球轴承32偏转实现变距调整时，导向装置能够限制万向球轴承32的偏转动作更加稳定。
40.笼式舵机支撑架332的顶部设有拓展平台3321，拓展平台3321用于挂载负载。
41.拓展平台3321上可以设置不同的连接结构，可预装电气结构，对接扩展电池组实
现续航里程的增加。
42.本发明实施例一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机的实施原理为：在一个具体的共轴双桨微型变距无人机应用场景下，飞控系统103在设定的飞行程序或者遥控信号的设定下，控制共轴双桨微型变距无人高速向任务地点飞行，在飞行过程中飞行速度若气象条件较差，有较强的横向风，确切地说，当风向与飞行方向相反，且风速达到5m/s时，或者无论风向如何，风速达到7m/s时，飞控系统103分别控制第一舵机333和第二舵机334进行动作来实现上旋翼机构的单独变距，改变上旋翼机构与风向的角度，从而避免上旋翼机构在风力影响下发生的不可控偏转导致的与下旋翼之间的打桨风险。
43.拓展平台3321上预装电气结构，对接扩展电池组实现续航里程的增加。
44.以上均为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：包括下旋翼机构、支撑座（101）、主结构轴（102）、一体式电机电调结构、上旋翼机构和上旋翼变距机构；所述支撑座（101）的底部安装在共轴双桨微型无人机本体（100）的端部，所述主结构轴（102）的一端连接在支撑座（101）的顶部，所述一体式电机电调结构设置在主结构轴（102）上，一体式电机电调结构包括一体式电机（11）和一体式电调（12），所述一体式电机（11）底部设置第一驱动输出端，顶部设置第二驱动输出端，所述一体式电调（12）控制一体式电机（11）的执行动作，并与飞控系统（103）通信连接，第一驱动输出端挂载下旋翼机构，并驱动下旋翼机构转动，所述上旋翼机构通过上旋翼变距机构挂载于主结构轴（102）端部，所述上旋翼变距机构用于驱动上旋翼机构实现变距，所述一体式电机电调结构的第二驱动输出端驱动上旋翼机构转动。2.根据权利要求1所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：所述一体式电机（11）包括上旋翼驱动电机（111）和下旋翼驱动电机（112）；所述上旋翼驱动电机（111）和下旋翼驱动电机（112）分别挂载于主结构轴（102）上，且上旋翼驱动电机（111）的下表面与下旋翼驱动电机（112）的上表面之间设有电调安装空间，上旋翼驱动电机（111）设有第二驱动输出端，下旋翼驱动电机（112）设有第一驱动输出端，所述一体式电调（12）包括电调安装板（121）、上旋翼电调（122）、下旋翼电调（123）和基于芯片的电调控制电路板（124），所述电调安装板（121）设置在电调安装空间处，电调安装板（121）的上表面和下表面分别设有电调安装槽，中部设有电路板安装腔，且电调安装槽和电路板安装腔之间设置线路通道，所述上旋翼电调（122）和下旋翼电调（123）分别安装在电调安装板（121）上表面和下表面的电调安装槽处，所述电调控制电路板（124）设置在电路板安装腔处，并通过导线分别与上旋翼电调（122）和下旋翼电调（123）通信连接。3.根据权利要求2所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：飞控系统（103）设置在共轴双桨微型无人机本体（100）的内部，并通过导线组（104）与电调控制电路板（124）通信电连接。4.根据权利要求3所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：主结构轴（102）内部设有导线通道，所述导线组（104）穿过导线通道与电调控制电路板（124）通信电连接。5.根据权利要求4所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：导线组（104）是硬质线排。6.根据权利要求1所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：所述上旋翼机构包括上桨毂（21）和一对上旋翼（23），所述上桨毂（21）包括方框部（211）、一对旋翼对接吊耳（212）和一对变距对接吊耳（213），所述方框部（211）套装在第二驱动输出端外围，方框部（211）的前后外侧分别设置一对旋翼对接吊耳（212），左右外侧分别设置一对变距对接吊耳（213），一对上旋翼（23）分别安装在一对旋翼对接吊耳（212）处，一对变距对接吊耳（213）通过上旋翼变距机构与第二驱动输出端传动连接。7.根据权利要求6所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：上旋翼变距机构包括轴端连接座（31）、万向球轴承（32）和旋转斜盘机构（33），所述轴端连接座（31）中部设有球对接孔，轴端连接座（31）的底部连接在主结构轴（102）外壁，所述万向球轴承（32）的活动球部抵接在轴端连接座（31）的上表面，万向球轴承（32）的底座上设置
旋转斜盘机构（33），所述旋转斜盘机构（33）设置一对连接杆（331），一对连接杆（331）分别与万向球轴承（32）的外壁球连接，万向球轴承（32）的外壳设置一对变距驱动杆（321），一对变距驱动杆（321）分别与一对变距对接吊耳（213）球连接，旋转斜盘机构（33）通过万向球轴承（32）驱动上旋翼机构实现单独变距。8.根据权利要求7所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：旋转斜盘机构（33）包括一对连接杆（331）、笼式舵机支撑架（332）、第一舵机（333）和第二舵机（334），所述笼式舵机支撑架（332）的底部连接在主结构轴（102）端部，所述第一舵机（333）安装在笼式舵机支撑架（332）内部，并挂在与内壁上表面，输出轴通过连接杆（331）与万向球轴承（32）的一侧外壁球连接，所述第二舵机（334）安装在第一舵机（333）的下表面，输出轴通过另一根连接杆（331）与万向球轴承（32）的另一侧外壁球连接，第一舵机（333）和第二舵机（334）的同时动作下，通过万向球轴承（32）驱动上旋翼机构实现单独变距。9.根据权利要求8所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：旋转斜盘机构（33）还包括导向装置，所述导向装置包括导向板（335）和导向杆（336），所述导向板（335）中部设有滑道，导向板（335）的固定连接在笼式舵机支撑架（332）的外壁上，所述导向杆（336）的一端连接在万向球轴承（32）的外壁上，另一端位于导向板（335）中部的滑道内活动。10.根据权利要求8所述的一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，其特征在于：笼式舵机支撑架（332）的顶部设有拓展平台（3321），所述拓展平台（3321）用于挂载负载。

技术总结
本发明公开一体式电机电调结构的共轴双桨微型变距无人机，涉及共轴双桨无人机技术领域，包括下旋翼机构、支撑座、主结构轴、一体式电机电调结构、上旋翼机构和上旋翼变距机构；所述支撑座的底部安装在共轴双桨微型无人机本体的端部，所述主结构轴的一端连接在支撑座的顶部，一体式电机电调结构包括一体式电机和一体式电调。本发明整体采用上旋翼单独变距的设计思路，将上旋翼变距机构设计在共轴双桨微型无人机的最上部，大大降低了变距结构在高速飞行时由于升力偏置发生的打桨风险；上旋翼电机和下旋翼电机以及配套的电调采用一体式设计，避免了分体式电机电调的大量布线需求，电调控制响应速度也更快。调控制响应速度也更快。调控制响应速度也更快。


技术研发人员：储瑞忠 刘鹏飞 梁德祥 杨长健 毕红哲 张舰远 朱莹 曾娅红
受保护的技术使用者：瀚科智翔无人科技（南京）有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/5/24