基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机，包括，机身；主旋翼系统，所述主旋翼系统位于所述机身的上方正中位置，包括共轴的上旋翼和下旋翼、置于所述上旋翼和所述下旋翼之间用于使所述上旋翼和所述下旋翼实现同轴反向等速转动的对转双转子电机；所述主旋翼系统用于为直升机提供主要的飞行动力；副旋翼系统，所述副旋翼系统位于所述主旋翼系统的下方，所述副旋翼系统包括四个控制旋翼，四个所述控制旋翼均布在所述机身距离其重心有一定距离的四个角上；所述副旋翼系统为直升机提供姿态控制。本实用新型专利技术具有结构简单、续航能力强、电源消耗少、制作及使用成本低等优点。

Electric coaxial multi rotor helicopter based on counter rotating double rotor motor

【技术实现步骤摘要】
基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机
本技术涉及航空器设计制造
，具体地说，涉及一种基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机。
技术介绍
现有的电动直升机，一般是直接用电动机简单取代发动机作为动力源，其控制方式并没有发生变化，故仍然存在结构复杂，能耗高，续航能力差等缺陷。同时，多旋翼机也可以看作是多旋翼直升机，但多旋翼机的旋翼之间会互相干扰，导致旋翼越多，效率越低。因此，如何克服现有电动多旋翼直升机的上述技术缺陷，是目前本领域技术人员需要研究的一个方向。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本技术的目的在于提出一种基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机，具体采用如下技术方案：包括，机身；主旋翼系统，所述主旋翼系统位于所述机身的上方正中位置且与所述机身通过紧固件固定，所述主旋翼系统包括共轴的上旋翼和下旋翼、置于所述上旋翼和所述下旋翼之间用于使所述上旋翼和所述下旋翼实现同轴反向等速转动的对转双转子电机；所述主旋翼系统用于为直升机提供主要的飞行动力；副旋翼系统，所述副旋翼系统位于所述主旋翼系统的下方，所述副旋翼系统包括四个控制旋翼，四个所述控制旋翼以所述机身的重心为中心均布在所述机身距离其重心有一定距离的四个角上；所述副旋翼系统为直升机提供姿态控制。本技术以对转双转子电机为核心，由其带动两组对转的上旋翼和下旋翼等速转动，以共轴双旋翼的工作方式工作，其也是作为主旋翼系统的重要组成部分为直升机提供主要的飞行动力。本技术还同时配置了四个控制旋翼，以类似于多旋翼机的控制方式，对机身的姿态进行调节，以达到控制飞行方向的目的。在上述技术方案的基础上，本技术还可做出如下改进：优选的，四个所述控制旋翼与所述机身的重心之间的距离均相等，以确保直升机重心的平稳，同时该距离的大小可根据实际情况进行设计，以使其产生足够的杠杆效应来控制直升机的飞行姿态。优选的，所述对转双转子电机的电机轴向下延伸并通过所述紧固件固定在所述机身底部的机架上。优选的，所述对转双转子电机为大功率的电机，所述控制旋翼采用小功率电机进行控制。优选的，所述上旋翼和所述下旋翼采用的螺旋桨为长螺旋桨，所述控制旋翼采用的螺旋桨为短螺旋桨。本技术中，主旋翼系统配置有大功率的电机以及较长的螺旋桨，以便其为直升机的升降提供足够的动力。副旋翼系统配置有小功率的电机以及较短的螺旋桨，并将控制旋翼放在了距离机身重心有一定距离的四个角上，使得直升机同时具有了操控灵活，飞行姿态控制精准的优点。优选的，所述对转双转子电机为双转子无刷直流电动机。上述双转子无刷直流电动机为一种特定结构的双转子无刷直流电动机，其包括同步机构、驱动机构、上转子、下转子。所述的同步机构包括立交共轴支架、两个联动齿轮和至少一个(一般是两个)同步齿轮；所述的联动齿轮和同步齿轮分别通过轴承固定在立交共轴支架的垂直相交的轴上，联动齿轮安装在垂直轴的上下位置，同步齿轮安装在水平轴的左右位置；联动齿轮和同步齿轮严密咬合构成一个传动结构。所述的同步机构中的所有齿轮均为圆锥齿轮。所述的驱动机构包括定子绕组、永磁体和定子支架。所述的驱动机构中的定子绕组分为一个个单体，分别固定在定子支架上。所述的永磁体安装在上转子、下转子上，其位置与定子绕组相对应。所述的驱动机构中的定子绕组处在上、下两个转子的永磁体中间。所述的定子绕组排列成一个环状，定子绕组的中心半径，和安装在上转子、下转子中的永磁体的的中心半径相同；定子绕组的两个磁极分别正对上转子、下转子上的永磁体。所述的定子支架上安装有三个霍尔传感器，传感器可以120°分布或60°分布安装，霍尔传感器的输出连接到转速控制器。在一些对稳定性要求不高的场合，也可以没有霍尔传感器，此时采用相应的无霍尔转速控制器对电机的转动进行控制。所述的上转子和下转子，既与同步机构紧密连接成一体，同时又是驱动机构的一部分。所述的上转子和下转子分别通过紧固件与同步机构中的两个联动齿轮紧密连接在一起。所述的上转子和下转子在与定子绕组相对应的位置安装有永磁体，永磁体与处于上、下转子之间的定子绕组共同组成驱动机构；所述的上转子和下转子上安装的永磁体，其数量和位置完全一样，呈镜像对称。所述的立交共轴支架和定子支架通过紧固件紧密连接为一体。该双转子无刷直流电动机，需配合相应的BLDC控制器使用。本方案所述的上转子、下转子，是根据双转子无刷直流电动机用于驱动双旋翼产生升力时所处的位置定义，上转子用于驱动上面位置的旋翼，下转子则用于驱动下面的旋翼。当双转子无刷直流电动机用于产生水平方向的推进力时，上转子实际上是前转子，下转子则可称为后转子。但为了方便起见，不论双转子无刷直流电动机用于何种场合，一概通称为上转子、下转子，文中所提到的水平和垂直，也根据此空间坐标定义。该双转子无刷直流电动机主要通过一个同步机构使上转子、下转子等速对转，实现用一套定子绕组同时驱动两个转子的目的，具有轻便、高效的优点。该双转子无刷直流电动机非常适合应用于本技术这种多旋翼直升机，其可代替普通无刷直流电机，只需一个双转子无刷直流电动机即可同时驱动两个螺旋桨，可在同等转速下得到更大的推力，或以较低的转速达到同等的推力，从而使多旋翼直升机有更长的续航时间或更大的载重能力，经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术公开提供了一种基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机，具有以下有益效果：1、该直升机采用特定的双转子无刷直流电动机代替普通无刷直流电机作为该直升机的主动力系统，不仅简化了共轴双旋翼直升机的结构，降低了成本，同时也使其更易控制，具有了更长的续航时间、更大的载重能力。2、该直升机同时配置了四个控制旋翼，四个控制旋翼以类似于多旋翼机的控制方式，对机身的姿态进行调节，以达到控制飞行方向的目的。3、该直升机通过采用五轴式结构设计，并合理设计主动力系统和姿态控制系统的位置，使得该飞行器不仅具有了更长的续航时间、更大的载重能力，同时具有了姿态易灵活调整，不易发生坠毁，安全性强等多重优势。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本技术一种实施例的主视图。图2附图为本技术一种实施例的俯视图。图3附图为本技术中双转子无刷直流电动机的整体结构图；图4附图为本技术中双转子无刷直流电动机工作原理示意图；图5附图为本技术中双转子无刷直流电动机上定子支架俯视图；图6附图为本技术中双转子无刷直流电动机上定子支架侧视图；...

【技术保护点】
1.一种基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机，其特征在于，包括：/n机身(1)；/n主旋翼系统(2)，所述主旋翼系统(2)位于所述机身(1)的上方正中位置且与所述机身(1)通过紧固件固定，所述主旋翼系统(2)包括共轴的上旋翼(21)和下旋翼(22)、置于所述上旋翼(21)和所述下旋翼(22)之间用于使所述上旋翼(21)和所述下旋翼(22)实现同轴反向等速转动的对转双转子电机；所述主旋翼系统(2)用于为直升机提供主要的飞行动力；/n副旋翼系统(3)，所述副旋翼系统(3)位于所述主旋翼系统(2)的下方，所述副旋翼系统(3)包括四个控制旋翼(31)，四个所述控制旋翼(31)以所述机身(1)的重心为中心均布在所述机身(1)距离其重心有一定距离的四个角上；所述副旋翼系统(3)为直升机提供姿态控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机，其特征在于，包括：
机身(1)；
主旋翼系统(2)，所述主旋翼系统(2)位于所述机身(1)的上方正中位置且与所述机身(1)通过紧固件固定，所述主旋翼系统(2)包括共轴的上旋翼(21)和下旋翼(22)、置于所述上旋翼(21)和所述下旋翼(22)之间用于使所述上旋翼(21)和所述下旋翼(22)实现同轴反向等速转动的对转双转子电机；所述主旋翼系统(2)用于为直升机提供主要的飞行动力；
副旋翼系统(3)，所述副旋翼系统(3)位于所述主旋翼系统(2)的下方，所述副旋翼系统(3)包括四个控制旋翼(31)，四个所述控制旋翼(31)以所述机身(1)的重心为中心均布在所述机身(1)距离其重心有一定距离的四个角上；所述副旋翼系统(3)为直升机提供姿态控制。


2.根据权利要求1所述的基于对转双转子电机的电动共轴多旋翼直升机，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞一扬，
申请(专利权)人：贯月航空技术杭州有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33