本实用新型专利技术公开了一种无人机螺旋桨转向锁定装置、螺旋桨，所述锁定装置包括第一磁体及第二磁体，所述第一磁体与第二磁体两者中，其中一者用于固定在螺旋桨的转子上，另一者用于固定在螺旋桨的定子上或无人机的其他固定部件上，所述两者中，其中一者为电磁铁，另一者为永磁体磁铁或电磁铁。所述锁浆方法的实现及螺旋桨基于所述锁定装置，采用以上锁定装置不仅可实现磁吸有源锁浆，同时可突破对电调选型的局限性。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机螺旋桨转向锁定装置、螺旋桨
本技术涉及飞行器
，特别是涉及一种无人机螺旋桨转向锁定装置、螺旋桨。
技术介绍
目前复合翼垂直起降无人机在市场上已得到了广泛应用，其具备了无人机飞行效率高，航程远的优点又兼顾旋翼无人机不受地域限制可以垂直起降的灵活便捷。复合翼垂直起降无人机在多轴模式下垂直起飞，如到达一定高度后，多轴电机停止，前拉电机启动，进入平飞状态，但多轴电机停止转动时，旋翼螺旋桨转向处于随机位置，且易受气流等外在因素影响，因而在固定翼模式下高速飞行极易产生不必要的空气阻力。进一步优化复合翼垂直起降无人机的结构设计，以进一步优化其性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述提出的进一步优化复合翼垂直起降无人机的结构设计，以进一步优化其性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题，本技术提供了一种无人机螺旋桨转向锁定装置、螺旋桨。所述锁浆方法的实现及螺旋桨基于所述锁定装置，采用以上锁定装置不仅可实现磁吸有源锁浆，同时可突破对电调选型的局限性。针对上述问题，本技术提供的一种无人机螺旋桨转向锁定装置、螺旋桨通过以下技术要点来解决问题：一种无人机螺旋桨转向锁定装置，包括第一磁体及第二磁体，所述第一磁体与第二磁体两者中，其中一者用于固定在螺旋桨的转子上，另一者用于固定在螺旋桨的定子上或无人机的其他固定部件上，所述两者中，其中一者为电磁铁，另一者为永磁体磁铁或电磁铁。对于无人机而言，特别是以锂电池为动力的无人机，续航能力是制约其应用场景扩展的关键因素之一。锁桨装置根本目的是：如减小垂直起降无人机(VTOL)应用于起、降阶段的旋翼桨翼在飞机平飞阶段带来的飞行阻力，使旋翼桨翼长度方向与飞行方向一致，桨翼迎风面积降到最小。锁桨装置按是否需要动力源可划分为无源和有源两种。以电机作为螺旋桨动力源的情况为例，无人机磁性锁桨装置是根据垂直起降固定翼无人机飞行特点，及电机安装结构，在机体及电机结构改动较小的情况下，利用电机转子与定子之间的安装位置之间空间、利用旋翼与无人机机身之间的空间等装设一套磁性装置，在电机正常工作时，磁性锁浆装置不会对螺旋桨转动进行锁浆，在电机需要停止转动时能够将螺旋桨上旋翼的长度方向锁定指向飞行方向，使无人机在飞行过程中降低由螺旋桨产生的阻力，提升气动性能，增大航程。同时现有技术中，锁桨方案中主要有接触式的锁桨方式和非接触式，以上磁性锁浆装置多为利用磁力矩的非接触式，接触式亦包括有源和无源的锁桨方式。接触式无源的锁桨方式：如通过偏心弹簧销等被动结构实现，当螺旋桨驱动力矩小于锁桨机构力矩阈值时，锁桨机构产生径向阻力矩能将螺旋桨锁定于固定角度。但这种方式在工作过程中，如每一次锁定解锁循环都产生交变载荷，同时存在磨损接触部件，故此种方式显著影响整个垂直螺旋桨的寿命。常用的非接触式无源锁将方案为通过永磁体产生磁吸力使螺旋桨锁定，该方案缺点在于永磁铁产生的磁吸力是固定的，且磁吸力大小与永磁旋转位置有关，如专利号CN201620752938.3、CN201810558150.2中提到的方式。磁力方向按半个周期吸引半个周期排斥的正弦变化且磁力大小也随之呈正弦波动，此种方式在具体运用时，实际上对电机本身的旋转力矩影响较大，直接表现为电机的转速呈波动状态，甚至影响电机的控制，对飞行状态和寿命构成威胁。常用的非接触式有源锁桨方式为：通过控制电调脉宽型号控制电机转速，配合电调刹车功能实现锁桨，该方案要实现相应目的，在原理上必须通过电调附属的刹车功能实现，对电调选型造成了一定的局限性，必须选用含有刹车功能的电调才能实现。本方案中，由于所述两者中，其中一者为电磁铁，另一者为永磁体磁铁或电磁铁，在具体运用时，如第一磁体安装在螺旋桨的定子上或无人机的其他固定部件上，第二磁体安装在螺旋状的转子侧面上，且第一磁体位于第二磁体的外侧，在第二磁体随转子转动时，第一磁体与第二磁体之间的间距呈周期性变化，当以上磁体为永磁体或为电磁体且通过通断电控制，两者之间产生磁力，磁力矩的大小亦随着转子的转动而发生周期性变化，这样，在无人机起飞、降落、悬停等需要垂直动力螺旋桨工作时，通过对电磁铁进行通断电控制，使得本方案的锁定装置不工作，即不存在如上所述的电机受力或转速周期性变化的问题。当无人机以平飞姿态以固定翼方式巡航时，通过对电磁铁进行通断电控制，启用锁定装置功能，通过对以上两者的具体安装相对位置进行限定，可实现两者的磁力矩在最大时，旋翼的长度方向平行于无人机的飞行方向，即达到了针对磁吸有源锁浆，避免必须采用具有刹车功能的电调的形式，可突破对无人机电调选型的局限性。同时，对于有源锁桨装置，由于其需要消耗电池能量，如果使用这种装置不能增加航时，则这种装置与其设计初衷相悖。本方案中，通过设置为以上两者中，至少有一者为电磁铁，在具体运用时，由于电磁铁产生的磁吸力大小与输入的电能功率有必然关系，采用本方案，可根据旋翼长度方向与飞行方向之间的夹角大小，在耗能最小的情况下实现锁浆：根据旋翼长度方向与飞行方向之间的夹角大小，通过通入电磁铁的电流大小控制，在保证锁浆目的前提下使得输入电磁铁的电流尽可能小，通过电磁铁功耗尽可能小的手段，使得有源磁力锁桨的运用能够把降低功耗纳入可根据实际需要进行调整的情况内。作为所述无人机螺旋桨转向锁定装置进一步的技术方案：如上所述，如针对采用电机为驱动装置的螺旋桨，在本锁定装置在具体运用时，可将以上第一磁体与第二磁体两者中，第一磁体安装在电机定子的内侧、第二磁体安装在电机转子的外侧，作为电磁铁的磁体通电后两者之间必然会在转子上产生一个由磁力引入的弯矩，为优化电机转子的受力，设置为：所述第一磁体及第二磁体数量均为多个且两者的数量相等。本方案在具体运用时，可通过设置为在转子周向方向上第一磁体和第二磁体均匀安装，且通过控制两者的N、S极方向，使得由磁力引入的转子上的弯矩能够相互抵消，达到优化转子受力的目的。如第一磁体为电磁铁，第二磁体为永磁体磁铁，且第一磁体和第二磁体均为两个，在转子的左侧安装一个第二磁体，在转子的右侧安装另一个第二磁体，左侧的第二磁体的S极位于左侧，右侧的第二磁体的S极位于右侧，在左侧第二磁体的左侧安装一个第一磁体，该第一磁体通电后，N极位于右侧，在右侧第二磁体的右侧安装另一个第一磁体，该第一磁体通电后，N极位于左侧，这样，相当于两第一磁体在锁浆状态下对转子产生的力分别为向左侧和右侧的拉力，以上两拉力可通过相互抵消，达到优化转子受力的目的。作为本领域技术人员，以上介绍了第二磁体为永磁体磁铁的情况，在第二磁体为电磁铁时、第二磁体为电磁铁且第一磁体为永磁体磁铁情况下，实现优化转子受力的原理亦为如上所述的控制两者的N、S极方向。作为电磁铁的具体实现方式，所述电磁铁包括芯棒及设置在芯棒外侧的线圈绕组，所述芯棒为铁芯或永磁体，当为永磁体时，线圈绕组通电后产生与永磁体产生的磁场相反的电磁场。本方案中，当芯棒为铁芯时，起飞、降落、悬停，线圈绕组不通电，锁定装置不产生磁力矩，锁桨装置不工作；当飞机平飞巡航，线圈绕组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无人机螺旋桨转向锁定装置，包括第一磁体(1)及第二磁体(4)，所述第一磁体(1)与第二磁体(4)两者中，其中一者用于固定在螺旋桨的转子上，另一者用于固定在螺旋桨的定子上或无人机的其他固定部件上，其特征在于，所述两者中，其中一者为电磁铁，另一者为永磁体磁铁或电磁铁。/n
【技术特征摘要】
1.一种无人机螺旋桨转向锁定装置，包括第一磁体(1)及第二磁体(4)，所述第一磁体(1)与第二磁体(4)两者中，其中一者用于固定在螺旋桨的转子上，另一者用于固定在螺旋桨的定子上或无人机的其他固定部件上，其特征在于，所述两者中，其中一者为电磁铁，另一者为永磁体磁铁或电磁铁。
2.根据权利要求1所述的一种无人机螺旋桨转向锁定装置，其特征在于，所述第一磁体(1)及第二磁体(4)数量均为多个且两者的数量相等。
3.根据权利要求1所述的一种无人机螺旋桨转向锁定装置，其特征在于，所述电磁铁包括芯棒(5)及设置在芯棒(5)外侧的线圈绕组(2)，所述芯棒(5)为铁芯或永磁体，当为永磁体时，线圈绕组通电后产生与永磁体产生的磁场相反的电磁场。
4.根据权利要求3所述的一种无人机螺旋桨转向锁定装置，其特征在于，还包括偏差角传感器及电子开关，所述偏差角传感器用于检测螺旋桨上旋翼(7)与无人机飞行方向之间的夹角，所述电子开关用于调节线圈绕组(2)上电流的大小。
5.根据权利要求4所述的一种无人机螺旋桨转向锁定装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块的信号输入端与偏差角传感器的信号输出端相接，所述电子开关连接在控制模块的信号输出端上，所述控制模块接收偏差角传感器输入的角度信号，控制电子开关调节线圈绕组(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：田裕夫，刘仕伟，王利光，
申请(专利权)人：成都纵横大鹏无人机科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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