动力装置、动力套装及无人飞行器的制作方法

本实用新型涉及无人飞行器领域，尤其涉及一种动力装置、动力套装及无人飞行器。

背景技术：

无人飞行器在飞行过程中，需要通过天线接收外部的控制信号，并将无人飞行器所拍摄的视频图像发送给地面，以及接收卫星导航信号等。

目前，为了完成各类信号发送与接收工作，无人飞行器的天线包括导航天线和图像传输天线等。其中，图像传输天线可用于接收控制信号，并回传飞行姿态信息和拍摄图像。而为了避开导航天线，以及无人飞行器的电调等辐射干扰源，通常情况下，图像传输天线设置在无人飞行器的脚架上，因脚架距离无人飞行器的机体较远，且位于机体外侧，所以图像传输天线受到干扰源和障碍的干扰较少，具有较高的信号传输质量。

然而，随着无人飞行器的日益小型化，脚架的尺寸也大为缩小，甚至为无脚架的设计。此时，图像传输天线等缺乏合适的安装位置，而只能设置在机体上，机体内设有电子元器件，大大影响了天线的信号质量。

技术实现要素：

本实用新型提供一种动力装置、动力套装及无人飞行器，能够保证天线具有较为良好的信号质量和强度。

第一方面，本实用新型提供一种动力装置，包括电机和螺旋桨，电机用于驱动螺旋桨旋转，电机具有两端开口的中空腔体，中空腔体沿电机的轴线方向从电机的顶部延伸至底部；螺旋桨包括桨毂和一端连接在桨毂上，另一端从桨毂外侧伸出的桨叶，桨毂设有通孔；其中，桨毂与电机固定连接，并且桨毂的通孔与电机的中空腔体对应，形成用于供与天线电连接的线缆穿过的穿线孔。

可选的，线缆包括如下至少一种：用于为天线供电的电源线，用于传送信号的馈线。

可选的，动力装置还包括轴套，轴套穿设在电机的中空腔体内，轴套的内径大于线缆的外径。

可选的，轴套的底端设置有用于与电机安装座或电机底座保持相对固定的限位部。

可选的，限位部为螺纹紧固部，电机安装座或电机底座设有与螺纹紧固部相螺合的螺孔。

可选的，轴套的其中一个开口端突出于桨毂之外，另外一个开口端突出于中空腔体靠近电机的底部的开口。

可选的，电机为外转子电机，电机的定子环绕中空腔体，桨毂跟随电机的转子壳一起转动。

可选的，电机包括有电机轴，桨毂套设在电机轴的顶端外侧，并且与电机轴固定连接，用于跟随电机轴的转动而旋转；中空腔体设置在电机轴内部，轴套穿过电机轴，并且相对于电机轴可转动。

可选的，轴套和中空腔体的内壁之间通过轴承连接。

可选的，电机包括有电机轴，电机轴与电机的定子固定连接；电机的转子壳绕电机轴转动，并且与桨毂固定连接，用于带动桨毂转动；中空腔体设置在电机轴内部，轴套与电机的电机轴固定连接。

可选的，轴套与电机轴过盈配合。

可选的，电机为内转子电机，电机的电机轴与桨毂固定连接，用于带动桨毂转动；中空腔体设置在电机轴内部，轴套穿过电机轴，并且相对于电机轴可转动。

可选的，电机为外转子电机，电机包括电机轴，中空腔体设置在电机轴内部，电机的转子壳与桨毂固定连接，用于带动桨毂转动；电机轴穿过桨毂，且桨毂绕电机轴转动。

可选的，电机轴与桨毂之间套设有轴承。

第二方面，本实用新型提供一种动力套装，包括如上所述的动力装置和天线装置，天线装置包括天线和接收机，天线位于动力装置中的螺旋桨的桨毂顶端，天线的线缆穿过动力装置中的中空腔体，并与接收机电连接。

可选的，天线装置还包括锁紧件；天线设置在锁紧件的顶端，锁紧件的底端位于桨毂内。

可选的，锁紧件的底端与电机轴或穿过电机轴的轴套的顶端连接。

可选的，锁紧件的底端和电机轴或穿过电机轴的轴套的顶端之间为螺纹连接。

可选的，锁紧件开设有用于使线缆通过的通孔。

可选的，锁紧件为锁紧螺母，锁紧螺母具有多边形的外立面，锁紧螺母的顶端用于设置天线。

可选的，接收机固定在天线的底部，并和天线集成为一体。

可选的，天线为图像传输天线或定位天线。

可选的，天线的形状为蘑菇状。

第三方面，本实用新型提供一种无人飞行器，包括机架和如上所述的动力套装，机架上设置有电机安装座，动力套装中的电机设置在电机安装座上，且动力套装中的天线装置和螺旋桨均位于电机的远离电机安装座的一侧。

可选的，电机位于无人飞行器的机体外侧。

可选的，动力套装的数量为多个，动力套装中的天线均为定向天线，且各天线分别朝向水平周向的不同方向，以使所有天线呈水平全向覆盖。

本实用新型的动力装置、动力套装及无人飞行器，其中动力装置包括电机和螺旋桨，电机用于驱动螺旋桨旋转，电机具有两端开口的中空腔体，中空腔体沿电机的轴线方向从电机的顶部延伸至底部；螺旋桨包括桨毂和连接在桨毂上的桨叶，桨毂设有通孔；而桨毂与电机固定连接，并且桨毂的通孔与电机的中空腔体对应，形成用于供与天线电连接的线缆穿过的穿线孔。这样在动力装置中，螺旋桨和电机的顶端位置可以设置天线，且天线的线缆可以从动力装置中穿过，从而使得动力装置上还可以设置用于收发信号的天线；天线设置的位置较为空旷，信号质量和信号强度均较好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的动力装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的动力装置的爆炸示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的另一种动力装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的又一种电机的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的一种动力套装的截面示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的一种动力套装的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的另一种动力套装的截面示意图；

图8是本实用新型实施例二提供的另一种动力套装的结构示意图；

图9是本实用新型实施例三提供的一种无人飞行器的结构示意图；

图10是本实用新型实施例三提供的无人飞行器的天线覆盖范围示意图。

附图标记说明：

1—电机；

2—螺旋桨；

3—轴套；

4—天线装置；

5—电机安装座；

11—中空腔体；

12—电机轴；

13—转子壳；

14—定子；

21—桨毂；

22—桨叶；

31—限位部；

32、121—轴承；

41—线缆；

42—天线；

43—接收机；

44—锁紧件；

100—动力装置；

200、300、400—动力套装；

211—通孔；

401—机架；

500—无人飞行器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例一提供的动力装置的结构示意图。图2是本实用新型实施例一提供的动力装置的爆炸示意图。如图1和图2所示，本实施例中的动力装置，包括电机1和螺旋桨2，电机1用于驱动螺旋桨2旋转。电机1具有两端开口的中空腔体11，中空腔体11沿电机1的轴线方向从电机1的顶部延伸至底部。螺旋桨2包括桨毂21和连接在桨毂21上的桨叶22。桨毂21设有通孔211。桨毂21与电机1固定连接。桨毂21的通孔211与电机1的中空腔体11对应，形成用于供与天线电连接的线缆41穿过的穿线孔。

具体地，动力装置中的电机1通常可以设置在无人飞行器的电机安装座或电机底座上，并通过紧固件或者卡接件与电机安装座或者电机底座实现固定连接。电机1内部具有转子和定子，转子可在定子通电后产生的电磁场作用下绕着电机1中央的电机轴12旋转，并驱动螺旋桨2产生转动，从而可带动无人飞行器进行启停或者空中姿态的调整。电机1内部设置有中空腔体11，中空腔体11的长度方向和电机1的轴向方向相同，且中空腔体11的两端分别延伸至电机1的顶部和底部。而螺旋桨2通常包括桨毂21和多个桨叶22，桨叶22的一端连接在桨毂21上，另一端向桨毂22外侧伸出。桨毂21转动时，桨叶22即可带动空气流动，以作为无人飞行器飞行的动力。在桨毂21中央设置有通孔211，通孔211和中空腔体11相对应，共同形成贯穿电机1与螺旋桨2的穿线孔，该穿线孔可供与天线连接的线缆41穿过。

由于动力装置中设置有穿线孔，所以天线可以设置在电机1和螺旋桨2的一侧，而和天线连接的线缆41可从穿线孔穿过，并与电机1另一侧的收发装置等部件保持电性连接。此时，由于无人飞行器中，一般电机1的轴向方向会沿着竖直或者近似竖直的方向，而螺旋桨2布置在电机1的顶部，所以天线可以布置在螺旋桨2和电机1的顶端位置，这样天线所在的位置较为空旷，周边的遮挡物较少，因而可以保证天线具有较好的信号强度。而中空腔体11和通孔211作为穿设线缆41的通道，可以让线缆41在穿过动力装置时，避开电机1的转动部件或者转动的螺旋桨2，并安全可靠地实现天线与其它部件的电性连接，以保证天线能够通过线缆41与其它设备之间实现电信号的传递和通信。

可选的，和天线相连接的线缆41可以包括如下至少一种：用于为天线供电的电源线，或者是用于传送信号的馈线。此外，线缆41也可以包括其他功能的线缆，例如控制信号线等。

通常，由于用于和天线连接的线缆41一般为较软的导线，为了对其进行保护，动力装置中还包括轴套3，轴套3穿设在电机1的中空腔体11内，轴套3的内径大于线缆41的外径。这样线缆41可套设在轴套3之中。轴套3一方面起到增加绝缘性、电磁屏蔽等保护作用，另一方面，由于电机1内部的中空腔体11可能会位于旋转部件内，并会随之发生转动，所以为了避免线缆41因中空腔体11的转动而发生扭转、缠绕甚至是断裂，轴套3可以和电机1的定子等不发生转动的部分相对固定，因而使线缆41处于相对静止的稳定环境中。

为了与电机1的不发生转动的部位或结构保持相对固定，轴套3的底端设置有限位部31，限位部31用于与电机安装座5或电机底座连接并固定。由于电机安装座5或电机底座相对于电机1的定子等部位为静止状态，所以轴套3也可以保持相对静止，而不会随电机1的转子等部位产生旋转，从而有效避免轴套3内的线缆41发生扭转等现象。

进一步的，通常轴套3可以采用螺接等方式实现固定。例如，限位部31为螺纹紧固部，电机安装座5或电机底座设有与螺纹紧固部相螺合的螺孔。由于限位部31被固定在螺孔中，所以可保持轴套3与电机安装座5或者是电机底座之间的相对固定。此外，轴套3也可以采用卡接等方式与电机安装座5或者电机底座进行固定，并利用限位凸起等结构避免轴套3产生旋转。

为了便于实现与天线等其它部件的安装和连接，轴套3的其中一个开口端突出于桨毂21之外，另外一个开口端突出于中空腔体11的靠近电机1的底部的开口。这样轴套3的两个开口端均伸出动力装置，便于与天线或者电机安装座5等进行连接，也便于进行线缆41的穿设。

一般的，动力装置中的电机1具有多种不同的结构，例如可以是转子在内，定子在外的内转子电机，也可以是定子在内，转子在外的外转子电机。由于不同结构的电机，其内部具有不同的旋转部位和固定部位，因而相应的，中空腔体11的位置和形式也有所不同，以保证均能延伸至电机1两端，以供线缆41穿设。

作为一种可选的实施方式，动力装置中的电机1可为外转子电机，电机1的定子位于电机内部，并环绕在中空腔体11之外，而电机1的外部为能够旋转的转子壳，桨毂21可跟随电机1的转子壳一起转动，以驱动无人飞行器飞行和启停。

通常的，电机1一般均包括有电机轴12，电机轴12既可以是与定子相固定的固定轴，也可以是可随转子壳一起旋转的转动轴。如图1所示，当电机轴12为可随转子壳13一起旋转的轴时，螺旋桨2的桨毂21可直接套设在电机轴12的顶端外侧，并且与电机轴12固定连接，这样即可跟随电机轴12的转动而旋转；而电机1内部的中空腔体11设置在电机轴12内部，此时，轴套3穿过电机轴12，并且相对于电机轴12是可转动的，这样当电机轴12转动时，轴套3会与电机1的不可转动的部位，或者其它用于连接电机1的结构相固定，因而轴套3自身仍保持静止，不会随电机轴12一起转动。

其中，为了实现轴套3与电机轴12之间的可转动连接，轴套3和中空腔体11的内壁之间一般设置有轴承32，且两者之间通过轴承32连接。由于轴承32的内外侧之间可自由转动，所以当电机轴12的中空腔体11发生旋转时，轴套3不会受到电机轴12的影响，仍可保持与电机1的定子相对静止的状态。轴套3和电机轴1的中空腔体11内壁之间的轴承32可以为多个，例如是两个分别设置在轴套两端的轴承，这样可以显著增加轴套3和电机轴12在相对旋转时的稳定性。

同样的，电机轴12也可以是与定子相固定的固定轴。图3是本实用新型实施例一提供的另一种动力装置的结构示意图。如图3所示，该种实施方式中，动力装置的整体结构与前一实施方式类似，不同之处在于，本实施方式中，电机的电机轴12与电机1的定子14固定连接，而位于电机1外侧的转子壳13绕着电机轴12转动，并且转子壳13与桨毂21固定连接，用于带动桨毂21转动。用于穿设线缆41的中空腔体11设置在电机轴12的内部，且轴套3与电机1的电机轴12固定连接。

由于电机轴12和定子14固定连接，所以电机轴12是无法转动的，此时，轴套3可直接固定连接在电机轴12的中空腔体11内，由于轴套3和电机轴12均为静止状态，所以线缆41不会产生转动，也就不会发生缠绕甚至断裂的现象。

具体的，轴套3可以与电机1的电机轴12之间为过盈配合。此时，轴套3外侧和中空腔体11的内壁之间具有较大的摩擦力，难以实现旋转，同时也可防止轴套3从电机轴12的中空腔体11内掉落。

作为可选的方式，由于电机轴12本身无法转动，所以动力装置内可不再设置轴套。图4是本实用新型实施例一提供的又一种电机的结构示意图。如图4所示，此时，中空腔体11仍设置在电机轴12内部，电机1的转子壳13与桨毂21固定连接，用于带动桨毂21转动；电机轴12穿过桨毂21，且桨毂21绕电机轴12转动。该情况下，线缆41可直接穿过电机轴12的中空腔体11，因为电机轴12是静止不动的，所以穿过电机轴12的线缆41即使和中空腔体11的内壁接触，也不会产生转动和缠绕。

在上述实施方式中，由于电机轴12穿过桨毂21的通孔，为了避免桨毂21与电机轴12相互触碰，并增加桨毂21旋转的稳定性，电机轴12与桨毂21之间还套设有轴承121。轴承121可以保持桨毂21与电机轴12之间的相对转动，并为桨毂21提供一定的支撑效果。

作为另一种可选的实施方式，动力装置中的电机还可以为内转子电机。此时，电机1的外部为固定不动的定子，电机1中央的电机轴12可在转子的带动下旋转；电机轴12同时与桨毂21固定连接，可用于带动桨毂21转动。中空腔体11设置在电机轴12内部，轴套3穿过电机轴12，并且相对于电机轴12可转动。此时，轴套3同样可以与电机1内不可转动的部分，或者用于连接电,1的外部结构相固定，并相对于电机1整体保持静止，这样穿设在轴套3内的线缆41同样可以受到轴套的保护。为了实现轴套3和电机轴12之间的可转动连接，轴套3和电机轴12之间同样可以设置轴承等部件，其具体实现方式已在前述外转子电机的实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

本实施例中，动力装置包括电机和螺旋桨，电机用于驱动螺旋桨旋转，电机具有两端开口的中空腔体，中空腔体沿电机的轴线方向从电机的顶部延伸至底部；螺旋桨包括桨毂和连接在桨毂上的桨叶，桨毂设有通孔；而桨毂与电机固定连接，并且桨毂的通孔与电机的中空腔体对应，形成用于供与天线电连接的线缆穿过的穿线孔。这样在动力装置中，螺旋桨和电机的顶端位置可以设置天线，且天线的线缆可以从动力装置中穿过，从而使得动力装置上还可以设置用于收发信号的天线；天线设置的位置较为空旷，信号质量和信号强度均较好。

图5是本实用新型实施例二提供的一种动力套装的截面示意图。图6是本实用新型实施例二提供的一种动力套装的结构示意图。如图5和图6所示，本实施例提供的动力套装200包括前述实施例一中的动力装置100和天线装置4，其中，天线装置4包括天线42和接收机43，天线42位于动力装置100中的螺旋桨2的桨毂21顶端，天线42的线缆41穿过动力装置100中电机1的中空腔体11，并与接收机43电连接。其中，动力装置100的结构、功能和工作原理均已在前述实施例一中进行了详细说明，此处不再赘述。

具体的，动力装置100中包括有电机1和螺旋桨2，电机1一般设置在无人飞行器的机臂等远离机体的部位，且螺旋桨2位于电机1的顶部，以带动无人飞行器进行飞行启停。天线42位于螺旋桨2的桨毂21顶端，由于其位置较高，且远离无人飞行器的机体等物体，所以收发信号时受障碍物的影响较小，能够实现较为可靠的通信和信号传输过程。天线42的线缆41可穿过动力装置100中由电机1的中空腔体11与桨毂21的通孔211所共同构成的穿线孔，并实现与接收机43之间的电连接。这样天线42即可保持与接收机43等设备的信号传输，实现无人飞行器与外部设备的通信和信号传输。一般的，天线42为图像传输天线或定位天线，且此时天线42通常为蘑菇状天线。

为了实现天线42与动力装置100之间的固定连接，天线装置4还包括锁紧件44；天线42设置在锁紧件44的顶端，锁紧件44的底端位于桨毂21内。锁紧件44上可以设置相应的固定或连接结构，例如连接螺纹或者卡扣等，以实现天线42和动力装置100之间的连接。一般的，由于锁紧件44连接在天线42与动力装置100之间，所以锁紧件44开设有用于使线缆41通过的通孔441，这样线缆41可以从锁紧件44内部穿过，走线较为整齐。

可选的，锁紧件44的底端可与电机轴12或者穿过电机轴12的轴套3的顶端连接。轴套3一般与电机轴12，或者电机安装座5等结构保持固定连接，所以锁紧件44的底端和轴套3连接时，会将天线42固定在电机轴12或者电机安装座5上，从而起到了对天线42的固定作用。

其中，锁紧件44的底端和电机轴12或者轴套3的顶端之间通常为螺纹连接。这样可以通过拧动锁紧件44的方式，轻松地将天线装置4从动力装置100上拆下或安装上去，实现了动力套装200的快速装卸。此外，当动力装置100中的电机1为外转子电机，因而未包括轴套时，此时可在电机1的固定不动的电机轴12的顶端设置螺纹孔等螺纹连接结构，并将锁紧件44直接和电机轴12螺接在一起。

作为一种较佳的实施方式，锁紧件44可以为锁紧螺母，锁紧螺母具有多边形外立面，锁紧螺母的顶端用于设置天线42。锁紧螺母44具有螺纹孔，可以方便地与天线42或者动力装置100实现螺纹连接。同时，锁紧螺母44的外立面可以为六边形或者八边形等多边形，这样使用者或者维护人员能够利用扳手或者其它工具快速拧动锁紧螺母，实现天线的快速拆装。

此外，与天线42电连接的接收机43也可以位于不同的位置。图7是本实用新型实施例二提供的另一种动力套装的截面示意图。图8是本实用新型实施例二提供的另一种动力套装的结构示意图。如图7和图8所示，动力套装300中，天线装置4的接收机43可固定在天线42的底部，并和天线42集成为一体。此时，通过电机1的中空腔体11的线缆41可用于实现接收机43与无人飞行器的其它设备，例如是控制器之间的信号传输。

本实施例中，动力套装包括动力装置和天线装置，其中，天线装置包括天线和接收机，天线位于动力装置中的螺旋桨的桨毂顶端，天线的线缆穿过动力装置中电机的中空腔体，并与接收机电连接。这样天线装置中的天线可以设置在动力装置的顶端位置，天线所在的位置较为空旷，周边的遮挡物较少，因而可以保证天线具有较好的信号强度。

图9是本实用新型实施例三提供的一种无人飞行器的结构示意图。如图9所示，本实施例中，无人飞行器500包括机架401和前述实施例二中所述的动力套装400，机架401上设置有电机安装座5，动力套装400中的电机1设置在电机安装座5上，且动力套装400中的天线装置4和螺旋桨2均位于电机1的远离电机安装座5的一侧。

具体的，无人飞行器500的机架401一般可包括有机臂和起落架，机臂从无人飞行器的机体伸出，机臂上设置有用于安置电机1的电机安装座5，动力套装400中的电机1固定设置在电机安装座5上，电机1驱动螺旋桨2旋转时，即可带动整个无人飞行器500飞行。而天线装置4位于电机1和螺旋桨2的顶端，设置高度较高，且远离无人飞行器500的其它部位，因而信号强度较好，信号传输的可靠性也较高。

其中，电机1通常位于无人飞行器500的机体外侧。这样电机1距离无人飞行器500的其它部位较远，天线装置4周围的空间较为空旷，信号传输效果较佳。

一般的，一架无人飞行器上动力套装的数量可能为一个或多个。图10是本实用新型实施例三提供的无人飞行器的天线覆盖范围示意图。如图10所示，当动力套装400的数量为多个时，动力套装400中的天线可以均为波束较窄的定向天线，且各天线分别朝向水平周向的不同方向，以使所有天线在水平方向上呈360°全向覆盖。例如，可以设置四个动力套装，并分别设置在无人飞行器500的四个机臂上，每个动力套装上的天线均朝向无人飞行器500水平外侧的不同方向，且每个天线覆盖至少90°的范围，这样四个动力套装即可共同完成水平全向覆盖。由于定向天线的发射距离较大，所以可以实现较大的天线覆盖范围。

本实施例中，无人飞行器包括机架和动力套装，机架上设置有电机安装座，动力套装中的电机设置在电机安装座上，且动力套装中的天线装置和螺旋桨均位于电机的远离电机安装座的一侧。这样天线装置位于电机和螺旋桨的顶端，设置高度较高，且远离无人飞行器的其它部位，因而信号强度较好，信号传输的可靠性也较高，能够实现无人飞行器的可靠通信。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。