[发明专利]轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构和方法

说明书

技术领域

本发明涉及变桨距四旋翼技术领域，具体涉及一种轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构和方法。

背景技术

四旋翼飞行器，是一种具有四个旋翼的飞行器。所述四个旋翼的旋转面一般位于同一平面内，转轴位于一个正方形的四个顶点位置并与正方形所在平面垂直，对角的两个旋翼旋向相同，并与另外两个旋翼旋向相反，即四个旋翼依次按照顺时针-逆时针-顺时针-逆时针的旋向旋转。四个旋翼的总拉力可控制整体升降，四个旋翼的相对拉力可控制俯仰及横滚，四个旋翼的相对扭矩可控制偏航。

定距四旋翼飞行器通过改变转速改变拉力及扭矩，一般只能使用响应迅速的电机驱动而无法使用时滞性大的发动机，而电池的能量密度低，加之电机的部分潜在动力需要用于姿态控制而无法工作在效率最佳的转速下，因此导致了定距四旋翼航程短、载重小等问题。

与定距四旋翼飞行器不同，变桨距四旋翼飞行器仅需要发动机提供动力，因此可以克服燃料发动机非线性、大时滞性等缺点；此外变桨距四旋翼飞行器可以仅通过改变螺距改变拉力及扭矩，即旋翼转速保持恒定的情况下，依然可以实现对飞行器姿态以及位置的控制，因此可以令电机或发动机工作在效率较高的转速下，进而提高效率。

尽管变桨距四旋翼飞行器具有诸多优点，机械结构的复杂性制约了其发展。变桨距旋翼机构仅需要改变总螺距，可采用直升机尾翼的变桨距机构，技术、工艺成熟。目前已经实现的变桨距四旋翼或多旋翼飞行器，驱动机构复杂，甚至导致变桨距旋翼机构不统一，严重限制了变桨距四旋翼飞行器的适用范围，降低了飞行器的可靠性和实用性。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构，以提升飞行器的可靠性和实用性。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构，包括：四个伞齿，所述四个伞齿两两相对设置且所述四个伞齿相互啮合；驱动装置，用于为所述四个伞齿中的一个或多个伞齿提供驱动力；支撑结构，用于为所述四个伞齿和所述驱动装置提供支撑。

进一步地，所述支撑结构包括：伞齿轴承外套筒；至少两个伞齿轴承，其中一个伞齿轴承与所述四个伞齿中的其中一个伞齿连接，且另外一个伞齿轴承设置在所述伞齿轴承外套筒的筒口处；上固定板和下固定板，所述上固定板和所述下固定板分别与所述伞齿轴承外套筒固定连接；固定座，用于将将所述驱动装置固定在所述上固定板和所述下固定板之间。

进一步地，所述四个伞齿中至少一个伞齿上设置有十字形凸起或六角形凸起，所述十字形凸起或所述六角形凸起通过传动机构与所述驱动装置连接。

进一步地，所述驱动装置包括直驱电机或直驱发动机。

进一步地，所述直驱电机包括内转子无刷电机、外转子无刷电机和有刷电机。

进一步地，所述直驱发动机包括活塞发动机、涡轮发动机、冲压发动机和脉冲发动机。

进一步地，所述驱动装置通过传动机构为所述四个伞齿中的一个或多个伞齿提供驱动力，所述传动机构包括皮带齿轮、伞齿或齿轮组合、万向节或变速器。

根据本发明实施例的轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构，结构简单可靠，动力输出按照顺时针-逆时针-顺时针-逆时针的旋向，可直接适用于结构统一的变桨距旋翼机构，便于变桨距旋翼机构的维护更换。动力输出同步，在旋翼安装相位适当的情况下，即使各个旋翼翼尖形成的圆互有交叠，各个旋翼互不影响(例如四个旋翼的翼尖指向分别为南北-东西-南北-东西，因为旋转同步，对角旋翼轴距只需大于旋翼长度即可，而定距四旋翼飞行器则要求对角旋翼轴距大于旋翼长度的倍)，可以在保证旋翼面积即旋翼效率的情况下，进一步降低整机体积及重量。

为此，本发明的另一个目的在于提出一种轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动方法，以提升飞行器的可靠性和实用性。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动方法，包括上述实施例的轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构，该方法包括以下步骤：所述驱动装置接收驱动指令；根据驱动指令驱动为所述四个伞齿中的一个或多个伞齿提供驱动力，以便所述轴传变桨距四旋翼飞行器执行相应动作。

进一步地，所述驱动装置包括一个、两个、三个或四个驱动单元，每个驱动单元用于为所述四个伞齿中的对应的一个伞齿提供驱动力。

本发明实施例的轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动方法与轴传变桨距四旋翼飞行器的驱动机构相对现有技术的优势相同，为了减少冗余，不作赘述。