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转动组件装配在一起，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、桨叶和连接轴，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，所述连接轴穿设于所述第一连接孔和所述第二连接孔；其中，所述连接轴与所述第一连接孔过盈配合并与所述第二连接孔间隙配合。

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，且所述连接轴与所述上半段间隙配合并与所述下半段过盈配合。

可选的，所述连接轴至少具有第一段以及第二段；所述第一段的一部分与所述上半段间隙配合，另一部分与所述第二连接孔间隙配合；所述第二段设置有滚花，所述第二段的全部与所述下半段过盈配合，且所述第二段的长度小于或等于所述下半段的长度。

可选的，所述上半段的孔径小于所述下半段的孔径，所述连接轴依次穿过所述下半段、第二连接孔以及上半段；或者，所述第一段的直径大于或等于所述第二段的直径，且所述连接轴依次穿过所述上半段、第二连接孔以及下半段，所述连接轴还具有与所述第二段相连的第三段，所述第三段与所述下半段间隙配合。

可选的，所述滚花沿所述连接轴轴向的长度小于或等于所述第二段的长度。

可选的，所述桨座上还设置有非贯通的中心孔，且所述连接轴为中空结构。

可选的，所述连接轴具有内螺纹。

可选的，所述桨座上还设置有与所述上半段相连的沉头孔。

可选的，所述连接轴的数量为多根，每根连接轴上套设有一个桨叶，所述桨座为对称结构，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。

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，还包括设置在所述连接轴内的紧固件；

其中，所述电机包括壳体以及驱动轴，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；所述壳体上设置有螺纹孔，所述紧固件的一端与该螺纹孔螺纹配合，另一端至少与所述桨座相结合。

更进一步的，本发明另提供了一种便携式无人机，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：

将所述连接轴插入所述桨座的第一连接孔以及所述桨叶的第二连接孔，并使所述连接轴与所述第一连接孔过盈配合，以及与所述第二连接孔间隙配合；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插入所述连接轴的所述紧固件固定连接，且使所述紧固件至少与所述桨座相结合。

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，通过与桨座过盈配合的连接轴实现了桨座与桨叶的组装，使得桨叶、桨座和连接轴形成了整体，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，过盈配合所能实现的结构更为简单，且组装更为方便、快速，尤其生产成本低。

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所示的旋翼式无人机的旋翼的结构示意图；

图1c是图1b所示的旋翼的剖视图；

图1d是图1a所示的旋翼的分解示意图；

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时的剖视图；

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连接轴的示意图；

图6是本发明另一实施例提供的桨叶转动组件之连接轴的示意图；

图7是本发明另一实施例提供的桨叶转动组件之桨座的示意图；

图8a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8b是图8a所示转动系统装配后的示意图；

图8c是图8b所示转动系统的剖视图；

图9是本发明一实施例提供的电机的示意图；

图10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、34；第一连接孔-221、341；上半段-221a、341a；下半段-221b、341b；凹槽-222；中心孔-224；沉头孔-223；

连接轴-23、33’；第一段-231、331；第二段-232、332；第三段-233；

转动系统-40；

电机-30；壳体-31；驱动轴-32；螺纹孔-33；

螺钉-40；

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10，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5，图2a是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装配时的剖视结构，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之连接轴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和连接轴23。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。但是所述连接轴23的数量与桨叶21相一致，即一根连接轴23上套接有一个桨叶21。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。

本实施例中，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。且所述桨叶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。所述连接轴23优选具有相连的第一段231和第二段232(更清楚显示于图5)。

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)，所述下半段221b用于靠近电机30设置，且所述上半段221a用于与第一段231实现间隙配合，且所述下半段221b用于与第二段232实现过盈配合。

结合图2a至图5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；

之后，沿着箭头r所指示的方向，将连接轴23依次插入第一连接孔221的上半段221a、第二连接孔211以及第一连接孔221的下半段221b，且所述下半段221b用于靠近下述的电机30设置；

完全插入后，所述连接轴23的第一段231与上半段221a间隙配合(即第一段231的直径小于上半段221a的孔径)，且所述第一段231还与第二连接孔211间隙配合(即第二连接孔211的孔径大于第一段231的直径)，同时所述连接轴23的第二段232与下半段221b过盈配合(即第二段232的直径大于下半段221b的孔径，优选第二段232的直径还小于上半段221a的孔径)，最终实现了连接轴23与桨座22的固定连接，以及连接轴23与桨叶21的转动连接；这样一来，一方面使得桨叶21能够绕连接轴23转动，另一方面使得连接轴23以过盈配合的方式实现了与桨座22的固定连接，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套接在连接轴23上后，所述连接轴23或所述桨座22上设置有限位特征，该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，所述第一段231的长度大于上半段221a的长度，以使第一段231的一部分与上半段221a间隙配合，另一部分与第二连接孔211间隙配合。此外，所述第二段232的长度优选小于或等于下半段221b的长度，以使第二段232的全部与下半段221b过盈配合。当所述第二段232的长度小于下半段221b的长度时，所述连接轴23还包括与第二段232相连的第三段233，所述第三段233与下半段221b间隙配合。所述第二段232与第三段233的长度之和优选小于或等于下半段221b的长度。

为了增强紧固效果，所述第二段232具有滚花，即所述第二段232的最大直径小于上半段221a的孔径并大于下半段221b的孔径，以便于顺利通过上半段221a而进入下半段221b。所述第一段231的直径小于上半段221a的孔径，并优选大于或等于第二段232的最大直径(即滚花的外径)，更优选所述第一段和第二段的直径相同。可选的，所述滚花沿连接轴23之轴线方向的长度可小于或等于第二段232的长度，例如图5所示，所述滚花的长度等于第二段232的长度。在一个实施例中，所述第三段233的直径可以是2.9mm，而所述下半段221b的孔径为3.0mm，且所述滚花的外径为3.1mm。

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过盈配合的连接轴23实现了桨座22与桨叶21的组装，使得桨叶21、桨座22和连接轴23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，过盈配合所能实现的结构更为简单，且组装更为方便、快速，尤其生产成本低。

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。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。

接着，返回参阅图2c，所述桨叶21可绕着连接轴23在一定范围内转动，以实现飞行功能。而且。应当知晓的是，本实施例将所述第一连接孔221的上半段221a设置为与连接轴23的第一段231间隙配合，目的在于防止连接轴23偏斜，起到限位作用，另将连接轴23的第三段233与下半段221b间隙配合，以起导向作用，这样可以使连接轴23顺利插入第一连接孔221和第二连接孔211并顺利拧紧，操作更为方便。

接着，参阅图5，所述连接轴23的第二段232带有滚花，从而通过压铆的方式实现连接轴23与桨座22的过盈配合。所述第二段232与下半段221b的干涉量可以在0.1mm～0.2mm之间。显然，滚花的设置可以增强连接强度，有效避免连接轴23脱落。所述连接轴23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。

在上述实施例中，所描述的是，所述连接轴23依次穿过第一连接孔221的上半段221a、第二连接孔211以及第一连接孔221的下半段221a后，实现与桨座22和桨叶21的连接。但是，在其他实施例中，所述连接轴23还可以是，依次穿过下半段221b、第二连接孔211以及上半段221a，以实现其与桨叶21和桨座22的连接，具体参阅图6和图7。除上述桨叶21外，所述桨叶转动组件20包括连接轴33’和桨座34，以下仅针对与上述实施例的不同点进行描述。

如图6和图7所示，所述连接轴33’具有第一段331和第二段332，且所述桨座34上的第一连接孔341具有上半段341a和下半段341b，且所述上半段341a的孔径小于下半段341b的孔径。实际组装时，按图7中箭头方向插入连接轴33，并使所述第一段331的一部分与上半段341a间隙配合，另一部分与桨叶21的第二连接孔211间隙配合，同时所述第二段332的全部与下半段341b过盈配合。此外，所述连接轴33的第二段332的长度等于下半段341b的长度，而且，所述第二段332上的滚花沿轴线方向的长度小于第二段332的长度。

其中，若以连接轴23依次穿过上半段、第二连接孔和下半段的方式组装，则在将连接轴23压入第一连接孔221时，该连接轴23不会对桨座22远离电机30的上端部产生轴向力，防止了桨座上端部产生变形而压紧桨叶22根部，使桨叶转动的灵活性降低。具体的，在以连接轴23依次穿过下半段、第二连接孔和上半段的组装方式中，所述连接轴33’之第二段332与桨座34之下半段341b过盈配合时，将对桨座34靠近电机的下端部施加轴向的力，会使桨座34下端部产生一定的变形，从而使得桨座34的上下端部间的距离变小，使桨叶21转动不灵活.。

进而，在完成桨叶和桨座的装配后，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8a至图9。

图8a是本发明一实施例提供的便携式无人机上单个转动系统40的分解结构，图8b是图8a所示转动系统40装配后的结构，图8c是图8b所示转动系统10的剖视结构，图9是本发明一实施例提供的电机30的示意图。所述转动系统40即包括上述桨叶转动组件20、电机30以及紧固件50。在下述描述中，以桨座22和连接轴23作为示意来简化叙述，但下述的实施方式同样适用于桨座34和连接轴33。

如图9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，螺纹孔33的数量与桨叶21的数量相一致。

结合图8a至图8c，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，并使桨座22上每个第一连接孔221与壳体31上对应的螺纹孔33对齐；

之后，沿箭头s所指示的方向，分别将一根紧固件50插入一根连接轴23内，且使紧固件50伸出连接轴23的一端旋入对应的一个螺纹孔33内；

之后，将所有紧固件50与对应的螺纹孔33锁紧，且使所有紧固件50还至少与桨座22相结合，以此实现桨叶转动组件20与电机30的固连，即可得到所述转动系统40。

一个实施例中，所述紧固件50具有工作段以及与该工作段相连的一个头部51，该头部51在组装时可容置在桨座22的沉头孔223内，从而限定桨座22的位移并将桨座22和电机30相连。在另一个实施例中，所述连接轴23为中空结构并设置有内螺纹，在紧固件50插入连接轴23后，一方面使紧固件50与连接轴23螺纹连接，另一方面使紧固件50与电机上螺纹孔33连接。

所述紧固件50的头部51包括但不限于凸头，也可以是平头，优选为平头，美观性好。所述头部51上设置有槽孔(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紧固件50。

具体的，所述紧固件50包括一段外螺纹以及一段光滑段(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)，所述头部51与所述一段光滑段相连，实际组装时，所述一段外螺纹至少与所述螺纹孔33螺纹配合，且所述一段光滑段可与连接轴23间隙配合或紧配。所述一段外螺纹的规格可以为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，至少所述螺纹孔33的孔径可选是直径1.7mm的内螺纹。

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的底面与壳体31的上表面贴合。所述第一连接孔221的上半段221a与下半段221b之间的最大距离大于或等于连接轴23的长度，以使组装后所述连接轴23不超出桨座22靠近电机30的一面。

进一步的，如图10所示，本发明实施例还提供了一种便携式无人机60，其包括可折叠的机身61以及多个转动系统，每个转动系统包括一个桨叶转动组件20以及一个电机30。

该多个转动系统沿机身61的周向间隔设置，且每个转动系统的电机壳体与一根可折叠的连接臂62转动连接。每根连接臂62以可伸缩的方式与机身61相连接，即连接臂62可以作靠近或远离机身61的运动。当所述连接臂62作靠近机身61的运动时，可以缩小便携式无人机60的尺寸，便于携带和运输；当所述连接臂62作远离机身61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连接轴轴向上的移动，确保桨叶不会掉落，但是，在连接轴与桨座过盈配合的前提下，其他能够实现连接轴与桨叶活动连接且能够确保桨叶不会从连接轴上掉落的方式，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，通过与桨座过盈配合的连接轴实现了桨座与桨叶的组装，使得桨叶、桨座和连接轴形成了整体，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，过盈配合所能实现的结构更为简单，且组装更为方便、快速，尤其生产成本低。

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。