便携式无人机、桨叶转动组件、转动系统及其组装方法与流程

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种便携式无人机及其桨叶转动组件和转动系统以及转动系统的组装方法。

背景技术：

无人机，根据飞行特点，主要分为固定翼式、旋翼式和扑翼式，其中旋翼式无人机具有体积小、结构简单、控制比较灵活等特点，能够垂直起降、自由悬停，还能够适应各种自然环境，具备自主飞行和着陆能力等优点，可以在一些不适合人类进入的复杂和危险环境中进行作业，近年来有着越来越重要的应用。

图1a至图1c示出了一种旋翼式无人机，其具有四个旋翼11，每个旋翼11由电机12、桨座13和两片桨叶14组成。如图1d所示，每个旋翼11组装时，首先将桨叶14放置在桨座13上相应位置，保证桨叶14上的连接孔与桨座13上的连接孔对齐，之后插入螺钉15，将桨叶14和桨座13一起锁定在电机12上的螺纹孔中。

在这样的安装方式中，无论是厂商还是用户自行组装，均需先对准相应的孔位才能将电机12、桨座13和桨叶14连接在一起，操作非常不便。而且若由用户自行组装电机12、桨座13和桨叶14，还存在着包装琐碎、容易出错等问题，不利于出货管控。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种便携式无人机及其桨叶转动组件和转动系统及其组装方法，以简化便携式无人机在组装以及更换时的操作过程，且在用户使用前便将桨叶和桨座装配在一起形成桨叶转动组件，一旦用户需要更换损坏的桨叶时，只需整体更换桨叶转动组件即可，避免了因单独更换桨叶对桨座以及电机所造成的损伤。

为实现上述目的，本发明提供了一种桨叶转动组件，用于便携式无人机，其包括桨座、桨叶、第一连接件和第二连接件；所述桨座上设有贯通的第一连接孔，所述桨叶上设有贯通的第二连接孔，所述第一连接件具有一夹持空间，所述第二连接件具有一限位特征；所述第二连接件穿设于所述第一连接孔和第二连接孔内，并分别与所述第一连接孔和第二连接孔间隙配合；

其中，所述第一连接件通过所述夹持空间与所述第二连接件相夹持，且所述第二连接件通过所述限位特征与所述桨座相配合，所述限位特征与所述第一连接件共同限定所述第二连接件在轴向上的位移。

可选的，所述桨座具有与所述第一连接孔相连的沉头孔，所述第二连接件的一端设置有用于容置在所述沉头孔内的所述限位特征；所述第二连接件的另一端设置有周向延伸的凹槽，所述第一连接件于所述凹槽内夹持所述第二连接件。

可选的，所述夹持空间由多个周向间隔设置的弧形段构成。

可选的，所述第一连接孔具有上半段以及用于靠近电机的下半段，所述第二连接孔位于所述上半段以及所述下半段之间；所述第二连接件依次穿过所述上半段、第二连接孔以及下半段；

其中，所述第二连接件还具有相连的一段外螺纹以及一段光滑段，所述一段外螺纹的全部经由所述下半段伸出所述桨座，且所述一段光滑段分别与所述第二连接孔以及所述上半段和下半段中的至少一个间隙配合，所述第一连接件与所述一段光滑段伸出所述下半段的部分相夹持。

可选的，所述第二连接件还具有与所述一段光滑段相连的头部，该头部构成所述限位特征。

可选的，所述桨座为对称结构并还设置有非贯通的中心孔，所述第一连接孔为多个，多个所述第一连接孔对称设置在所述桨座上。

可选的，所述桨座靠近电机的一面呈中央高于两侧的阶梯型结构。

进一步的，本发明还提供了一种转动系统，其包括电机以及上述任意一项所述的桨叶转动组件，所述电机包括壳体和驱动轴，所述驱动轴固设在所述壳体上，且所述驱动轴伸出所述壳体的一端与所述桨座固连；其中，所述壳体上设置有螺纹孔，该螺纹孔与所述第二连接件螺纹配合。

更进一步的，本发明另提供了一种便携式无人机，其包括可折叠的机身以及上述任意一项所述的转动系统，所述转动系统为多个，多个所述转动系统均与所述机身连接。

再进一步的，本发明又提供了一种上述转动系统的组装方法，包括：

将所述第二连接件插入所述桨座的第一连接孔以及所述桨叶的第二连接孔内，并使所述第二连接件的限位特征与所述桨座相配合；

将所述第一连接件与所述第二连接件相夹持，以使所述第一连接件与所述限位特征共同限定所述第二连接件在轴向上的位移；以及

将所述电机的驱动轴插入所述桨座的中心孔并固连，并将所述电机的壳体与所述第二连接件伸出所述桨座的一端螺纹连接。

综上，为了便于用户组装，以及便于用户更换损坏的桨叶，在将便携式无人机出货之前，本发明可预先通过生产端(比如工厂)将桨叶和桨座装配在一起，这样一来，可以减少包装数量，提升出货包装的美观性，而且不容易包装出错，便于生产管控。更为重要的是，本发明通过与桨座相配合的第二连接件以及与第二连接件相夹持的第一连接件，实现了桨座与桨叶的组装，使得桨叶、桨座、第一连接件和第二连接件形成了整体，这样一来，相比于一体成型的桨叶和桨座以及其他实现桨座和桨叶连接的方式，夹持结合形锁配合所能实现的连接更为简单，且组装方便，生产成本也低。

附图说明

图1a是现有的旋翼式无人机的结构示意图；

图1b是图1a所示旋翼式无人机的旋翼的结构示意图；

图1c是图1b所示旋翼的剖视图；

图1d是图1a所示旋翼的分解示意图；

图2a是本发明一实施例提供的便携式无人机上单个桨叶转动组件的分解示意图；

图2b是图2a所示桨叶转动组件装配后的剖视图；

图2c是图2a所示桨叶转动组件装配后的示意图；

图3是本发明一实施例提供的桨叶转动组件之桨叶的示意图；

图4a是本发明一实施例提供的桨叶转动组件之桨座的示意图；

图4b是图4a所示桨座的俯视图；

图4c是图4a所示桨座的剖视图；

图5是本发明一实施例提供的桨叶转动组件之第二连接件的示意图；

图6是本发明一实施例提供的桨叶转动组件之第一连接件的示意图；

图7a是本发明一实施例提供的便携式无人机上单个转动系统的分解示意图；

图7b是图7a所示转动系统装配后的示意图；

图7c是图7b所示转动系统装配后的剖视图；

图8是本发明一实施例提供的电机的示意图；

图9是本发明一实施例提供的便携式无人机的示意图。

附图标记说明如下：

旋翼-11；电机-12；桨座-13；桨叶-14；螺钉-15；

桨叶转动组件-20；

桨叶-21；第二连接孔-211；

桨座-22；第一连接孔-221；上半段-221a；下半段-221b；凹槽-222；沉头孔-223；中心孔-224；

第一连接件-23；夹持空间-231；

第二连接件-24；限位特征-241；一段光滑段-242；一段外螺纹-241；凹槽-244；转动系统-40；

电机-30；壳体-31；驱动轴-32；螺纹孔-33；

便携式无人机-50；

机身-51；连接臂-52。

具体实施方式

以下结合附图2a至附图9，以及具体实施例对本发明提出的便携式无人机及其桨叶转动组件、转动系统以及转动系统的组装方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

首先参阅图2a至图6，图2a为本发明一实施例的便携式无人机上单个桨叶转动组件20的分解结构，图2b是图2a所示桨叶转动组件20装配后的剖视结构，图2c是图2a所示桨叶转动组件20装配后的结构，图3是本发明一实施例的桨叶转动组件20之桨叶21的结构，图4a是本发明一实施例的桨叶转动组件20之桨座22的结构，图4b是图4a所示桨座22的俯视结构，图4c是图4a所示桨座22的剖视结构，图5是本发明一实施例的桨叶转动组件20之第二连接件24的结构，图6是本发明一实施例的桨叶转动组件20之第一连接件23的结构。

如图2a所示，所述桨叶转动组件20包括桨叶21、桨座22、第一连接件23和第二连接件24。所述桨叶21包括但不限于二个，还可以是三个或三个以上等。但是所述第一连接件23和第二连接件24的数量均与桨叶21一致，即一个第二连接件24上套接有一个桨叶21，一个第一连接件23与一个第二连接件24相夹持。然而，为了便于叙述，以下描述中针对一个桨叶21来说明本实施例的桨叶转动组件20。

接着，所述桨座22上设置有贯通的第一连接孔221(更清楚显示于图4c)，该第一连接孔221与桨叶21的转动平面相垂直。所述桨叶21上设置有贯通的第二连接孔211(更清楚显示于图3)，该第二连接孔211与桨叶21的转动平面相垂直。此外，所述第一连接件23具有一个夹持空间231(更清楚显示于图6)，该夹持空间231可以由多个周向间隔设置的弧形段构成，如三个弧形段，每个弧形段的轮廓优选与第二连接件24的表面相匹配。

参阅图5，所述第二连接件24具有一个限位特征241，该限位特征241的横截面尺寸可大于第二连接件24之本体的横截面尺寸，比如t字型的第二连接件24。具体的，所述第二连接件24之本体具有一段光滑段242(光滑段在本文中，并不是字面上所理解的具有光滑的表面，也就是，本发明并不限定光滑段的表面状况，如也可设置凸起或凹槽等)。所述一段光滑段242的一端设置有所述限位特征241，另一端用于插入第一连接孔221和第二连接孔211。实际组装时，所述一段光滑段242与第二连接孔211间隙配合，并与第一连接孔221的一部分间隙配合。优选的，所述第二连接件24之本体还具有与所述一段光滑段242相连的一段外螺纹243(更清楚显示于图5)，该一段外螺纹243用于与下述的电机30螺纹连接。

参阅图6，所述第一连接件23在本实施例中为一薄片，其具有二个相对设置的夹持臂，该二个夹持臂之间的空间构成夹持空间231。参阅图5，所述一段光滑段242上设置有周向延伸的凹槽244，以使第一连接件23通过该凹槽244夹持第二连接件24。所述凹槽244在轴向上的宽度大于或等于第一连接件23的厚度，以使第一连接件23的夹持臂可插入凹槽244内。该凹槽244所在区域的直径可以是1.5mm。

可选的，所述第一连接孔221具有上半段221a和下半段221b(可参阅图4c)，所述上半段221a用于与所述一段光滑段242实现间隙配合。且所述下半段221b的一部分或全部与所述一段光滑段242，既可以过盈配合，也可以间隙配合，优选过盈配合，增强连接强度。

结合图2a至图6来说，所述桨叶转动组件20的组装过程具体包括：

首先，将所述桨叶21放置在桨座22上一预定位置处，并使桨叶21的第二连接孔211与桨座22的第一连接孔221对齐(即同轴)；本实施例中，所述桨叶21带有第二连接孔211的根部插入桨座22的凹槽222中(凹槽222清楚显示于图4c)，该凹槽222位于上半段221a和下半段221b之间；

接着，沿着箭头r所指示的方向，将第二连接件24依次插入第一连接孔221的上半段221a、第二连接孔211和第一连接孔221的下半段221b内，且所述下半段221b用于靠近下述的电机30设置；

完全插入后，所述第二连接件24的所述一段光滑段242至少与第一连接孔221的上半段221a间隙配合，且所述一段光滑段242还与第二连接孔211间隙配合，此时，使所述第二连接件24的限位特征241与桨座22相配合，以防止第二连接件24沿着轴向以靠近电机30的方向移动；

之后，将所述第一连接件23与第二连接件24伸出下半段221b的部分相夹紧，以防止第二连接件24沿着轴向以背离电机30的方向移动；这样一来，所述第一连接件23与所述限位特征241共同限定第二连接件24在轴向上的位移，即第二连接件24在轴向上不可移动。

进而，通过上述方式可实现第一连接件23与第二连接件23的固定连接、第二连接件24与桨叶21的转动连接、以及第二连接件23与桨座22的相对固定；如此，一方面使得桨叶21能够绕第二连接件24转动，另一方面使得第二连接件24以轴向上限位的方式间接实现了与桨座22的相对固定，从而将桨叶21以可摆动的方式设置在桨座22上。当然，所述桨叶21套接在第二连接件24上后，所述第二连接件24或所述桨座22上设置有另一限位特征，该另一限位特征用以限定桨叶21在轴向上的移动，以防止桨叶21脱落，优选的，将桨叶21插入桨座22的凹槽222内，可在轴向上限定桨叶21的位移。

本实施例中，所述第二连接件24之所述一段外螺纹243的最大直径优选小于第一连接孔221之上半段221a和下半段221b的孔径，并还小于第二连接孔211的孔径，以便于所述一段外螺纹243可以顺利通过上半段221a、第二连接孔211以及下半段221b伸出桨座22。

继续参阅图5，所述一段光滑段242可具有第一直径和第二直径，所述第二直径靠近所述一段外螺纹243，且所述第二直径小于所述第一直径。所述第一直径用于与第一连接孔221的上半段221a以及第二连接孔211间隙配合，且通过与上半段221a相间隙配合的第一直径，可以实现良好的导向作用。所述第二直径用于与下半段221b间隙配合或过盈配合。

当所述第二直径与下半段221b间隙配合时，所述下半段221b的孔径可小于上半段221a的孔径。优选的，所述第一直径大于所述一段外螺纹243的最大直径(即螺纹的大径)，所述第二直径大于或等于所述一段外螺纹243的最大直径，优选所述第二直径与所述一段外螺纹243的最大直径相等，便于加工。

需要说明的是，为了方便用户组装，以及在使用过程中便于用户更换损坏的桨叶21，在将便携式无人机出货之前，预先通过生产端(比如工厂)将桨叶21和桨座22装配在一起，这样一来，可以减少包装数量，提升出货包装的美观性，而且不容易包装出错，便于生产管控。更为重要的是，通过与桨座22相配合的第二连接件24、以及与第二连接件24相夹持的第一连接件23，实现了桨座22与桨叶21的组装，使得桨叶21、桨座22、第一连接件23和第二连接件24形成了整体，这样一来，相比于一体成型的桨叶和桨座以及其他实现桨座和桨叶连接的方式，夹持结合形锁配合所能实现的连接更为简单，且组装方便，生产成本低。

参阅图4a至图4c，所述桨座22上还设置有沉头孔223，该沉头孔223与上半段221a相连，使得第一连接孔221与沉头孔223一起构成了t字型孔，那么，所述限位特征241便可容置在该沉头孔223内。将限位特征241容置在所述沉头孔223内，既可避免其凸出桨座22的顶面(背离电机的一面)，以确保美观性，又可限定第二连接件24在轴向上的位移。

所述桨座22优选为对称结构，多个所述第一连接孔221优选关于桨座22沿高度方向的中轴线对称。此外，所述桨座224还设置有中心孔224，该中心孔224的中心线与桨座22沿高度方向的中轴线重合，以便于后续电机驱动轴穿设于中心孔，实现让挡以及桨座中心定位的目的。另外，所述中心孔224可以是通孔，也可以是盲孔，优选为盲孔，美观性好。

继续参阅图4c，所述桨座22与其顶面相对的底面为阶梯型结构，即底面的中央相对于两侧凸起，这样可以避免第一连接件23凸出于桨座22的底面，致使第一连接件23直接与电机表面接触，造成电机表面磨损且接触面积减小，影响固定的牢靠度。

接着，返回参阅图2c，每个桨叶21可绕着第二连接件24在一定范围内转动，以实现飞行功能。而且，应当知晓的是，将所述第一连接孔221的上半段221a设置为与第二连接件24间隙配合，目的在于防止第二连接件24偏斜，以起到限位作用，以便于第二连接件24顺利插入第一连接孔221和第二连接孔211，操作更为方便。

继续参阅图5，所述第二连接件24的限位特征241，即头部包括但不限于凸头，也可以是平头，优选为平头，美观性好。所述限位特征241上可设置槽孔(未标号)，比如一字型或十字型的槽孔，以便于外部工具借助该槽孔拆卸或锁紧第二连接件24。且优选的，所述第二连接件24为实心结构。

可选的，所述第二连接件24之所述一段外螺纹243的规格可以为m2，但粗牙或细牙皆可，只要能够牢固锁紧即可。为了与m2的外螺纹配合，下述电机30的螺纹孔的孔径可选是直径1.7mm。所述第二连接件24优选金属材质，连接强度高，更优选黄铜或类似的金属材质，以防生锈。所述第一连接件23相应优选金属材质。

进而，在完成桨叶21和桨座22的装配后，便可将两者一起包装出货，之后，用户在收货时，只需将桨叶转动组件20与对应的电机30相组装，便可实现便携式无人机之转动系统的组装，最后，将所有转动系统设置在便携式无人机的连接臂上，即可完成便携式无人机的组装，如此，简化了用户的组装过程，而且一旦桨叶21出现损坏，只要将桨叶转动组件20整体自电机30上取下，即可实现桨叶21的更换，非常方便。以下说明另一实施例的便携式无人机之单个转动系统40，请参阅图7a至图8。

图7a是本发明另一实施例的便携式无人机上单个转动系统40的分解结构，7b是图7a所示转动系统40装配后的结构，7c是图7b所示转动系统40装配后的剖视结构，图8是本发明一实施例提供的电机30的结构。所述转动系统40即包括上述桨叶转动组件20和电机30。

如图8所示，所述电机30包括壳体31和驱动轴32，所述驱动轴32设置在壳体31上并与壳体31固连，且所述壳体31上设置有二个螺纹孔33，具体螺纹孔33的数量与桨叶21的数量相一致。

结合图7a至图7c，所述转动系统40的组装过程为：

首先，将所述驱动轴32伸出外壳31的部分插入桨座22的中心孔224内，同时沿箭头s所指示的方向，使二个所述第二连接件24伸出桨座22的所述一段外螺纹243各自旋入对应的一个螺纹孔33内；

之后，将所有第二连接件24伸出桨座22的所述一段外螺纹243与对应的螺纹孔33锁紧，即可实现桨叶转动组件20与电机30的固连，即可得到所述转动系统40。

实际使用时，所述电机30通过其驱动轴32驱动桨座22转动，并同时带动桨座22上的二个桨叶21转动，而且，该电机30的壳体31也随之转动。其中，所述驱动轴32与中心孔224可以紧配以实现固连，且所述桨座22的底面之一部分与壳体31的上表面贴合。

进一步的，如图9所示，本发明实施例还提供了一种便携式无人机50，其包括可折叠的机身51以及多个转动系统40，每个转动系统40包括一个桨叶转动组件20以及一个电机30。

多个转动系统50沿机身51的周向间隔设置，且每个转动系统40的电机壳体与一根可折叠的连接臂52连接。每根连接臂52以可伸缩的方式与机身51相连接，即连接臂52可以作靠近或远离机身51的运动。当所述连接臂52作靠近机身51的运动时，可以缩小便携式无人机50的尺寸，便于携带和运输；当所述连接臂52作远离机身51的运动时，可以实现飞行功能。所述转动系统在本实施例中为四个，但包括且不限于四个，主要根据飞行需要设置。

最后，本发明较佳实施例如上所述，但不限于上述实施例所公开的范围，例如，不限于在桨座的第一连接孔处开设容置桨叶之第二连接孔的凹槽(即第二连接孔位于第一连接孔的上、下半段之间)，显然，此处的凹槽用于限位桨叶在第二连接件轴向上的移动，确保桨叶不会掉落，但是，在第二连接件分别与桨座和第一连接件相配合的前提下，其他能够实现第二连接件与桨叶活动连接且能够确保桨叶不会从第二连接件上掉落的方式，亦可适用于本发明的桨叶与桨座的组装。另外，本发明的桨叶转动组件尤其适用于旋翼可折叠的无人机。

综上所述，为了便于用户组装，以及便于用户更换损坏的桨叶，在将便携式无人机出货之前，本发明可预先通过生产端(比如工厂)将桨叶和桨座装配在一起，这样一来，可以减少包装数量，提升出货包装的美观性，而且不容易包装出错，便于生产管控。更为重要的是，本发明通过与桨座相配合的第二连接件以及与第二连接件相夹持的第一连接件，实现了桨座与桨叶的组装，使得桨叶、桨座、第一连接件和第二连接件形成了整体，这样一来，相比于一体成型的桨叶和桨座以及其他实现桨座和桨叶连接的方式，夹持结合形锁配合所能实现的连接更为简单，且组装方便，生产成本低。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。