无人飞行器用电磁变距螺旋桨的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无人飞行器用电磁变距螺旋桨，包括发动机、变距螺旋桨桨叶、动力控制单元、初级感应供电线圈并固定在发动机上；次级感应供电线圈并安装在发动机输出轴上；固定端光电信号收发器且安装在感应供电驱动电路上，感应供电驱动电路固定在初级电磁线圈内；旋转端光学信号收发器安装在通讯电路板上，他们之间通过光电信号通讯；变距螺旋桨桨叶与变距伞齿固接，变距轴安装在桨毂壳体中，桨叶和桨毂相对转动，整个桨毂安装在次级感应供电线圈固定座上；本实用新型由电磁线圈感应提供电源，变距信号由控制器输出，采用光学元件传递，所以发动机和螺旋桨之间不需要有电刷滑环等部件，减少部件数量，降低重量，同时提高可靠性和使用寿命。
【专利说明】无人飞行器用电磁变距螺旋桨
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种螺旋桨，具体来讲是一种无人飞行器用电磁变距螺旋桨。
【背景技术】
[0002]螺旋桨分为定距和变距两大类。一般定距螺旋桨都是安装在低速飞行器上，在飞行器达到一定飞行速度后，桨叶气流开始分离，效率变低，增加发动机功率也难以提高速度，所以定距螺旋桨只能在选定的速度范围内效率较高，为了解决这一矛盾，出现了变距螺旋桨，即通过控制装置改变螺旋桨的桨距，以适应不同的飞行速度，保证螺旋桨在不同飞行速度下，效率尽可能高。
[0003]大型飞机使用的变距螺旋桨一般变距速度和频率都较低，加上大型螺旋桨变距所需力矩较大，所以这类变距螺旋桨往往采用的是液压系统驱动变距机构，实现螺旋桨的变距；中小型飞机一般使用减速电动机带动蜗轮蜗杆机构运动，进而驱动变距机构，实现螺旋桨的变距，以上变距方式虽然能产生较大的变距力矩，但是整个变距系统机构复杂，重量较大，适合有人机或者大型无人机使用，对于小型无人机，传统的螺旋桨变距系统会显得过重，并不适用，即使缩小尺寸依然显得效费比偏大。
[0004]基于上述原因，目前的小型无人机要想达到较高的飞行速度(300公里/小时以上)，一般会安装大桨距的定距螺旋桨，并采用火箭助推的方式起飞，用火箭动力将无人机的起飞速度提高至螺旋桨的设计使用速度范围，以达到高速飞行的目的，往往这种无人机的回收只能依靠伞降，加上火箭消耗，每次的飞行成本很高，也不便于维护使用。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于在此提供一种能够用于小型高速无人机的电磁式变距螺旋桨系统，这种变距螺旋桨由小型活塞或者转子发动机驱动，变距机构靠减速电机驱动，减速电机由电磁线圈感应提供电源，而变距信号由控制器输出，并采用光学元件传递，所以发动机和螺旋桨之间不需要有电刷滑环等部件，大大减少了部件数量，降低了重量，同时提高了可靠性和使用寿命。
[0006]本实用新型是这样实现的，构造一种无人飞行器用电磁变距螺旋桨，其特征在于:包括发动机、变距螺旋桨桨叶、动力控制单元，
[0007]还包括用于产生感应磁场的初级感应供电线圈，初级感应供电线圈固定在发动机上，
[0008]还包括用于接收感应磁场并产生电流的次级感应供电线圈，次级感应供电线圈安装在发动机输出轴上，随发动机输出轴一起转动，
[0009]还包括固定端光电信号收发器，固定端光电信号收发器安装在感应供电驱动电路上，感应供电驱动电路固定在初级电磁线圈内，
[0010]还包括旋转端光学信号收发器，旋转端光学信号收发器安装在通讯电路板上，通讯电路板安装在次级感应供电线圈对应的固定座内，随固定座一起转动，[0011]所述旋转端光学信号收发器和通讯电路板之间通过光电信号进行通讯，变距螺旋桨桨叶通过变距轴与变距伞齿固接，变距轴通过变距轴承安装在桨毂壳体中，桨叶和桨毂相对转动，变距驱动电机固定在桨毂壳体上，变距驱动电机输出轴通过轴承固接变距驱动伞齿，变距驱动伞齿和变距伞齿啮合，变距角位移传感器定子部分固定在桨毂内，变距角位移传感器转子部分固定在变距伞齿上，用于检测变距角度，整个桨毂安装在次级感应供电线圈固定座上，随发动机输出轴一起转动；
[0012]所述动力控制单元与固定端光电信号收发器连接，动力控制单元与感应供电驱动电路连接，感应供电驱动电路与初级感应供电线圈连接，次级感应供电线圈与整流滤波及稳压电路连接，整流滤波及稳压电路与变距控制电路连接，变距控制电路还与变距驱动电机连接，变距角位移传感器与变距控制电路连接。
[0013]本实用新型所述的无人飞行器用电磁变距螺旋桨，所述初级感应供电线圈固定在发动机上，用于产生感应磁场；初级感应供电线圈上固定有感应供电驱动电路，该感应供电驱动电路上安装有固定端光电信号收发器；所述次级感应供电线圈安装在发动机输出轴上，随发动机输出轴一起转动，用于接收感应磁场，并产生电流，为变距驱动电机提供工作电源；旋转端光学信号收发器安装在通讯电路板上，通讯电路板安装在次级感应供电线圈对应的固定座内，随固定座一起转动，并且，光学信号收发器和通讯电路板之间可以通过光电信号进行通讯；所述变距螺旋桨桨叶通过变距轴与变距伞齿固接，变距轴通过变距轴承安装在桨毂壳体中，变距螺旋桨桨叶和桨毂活动连接即可相对转动；变距驱动电机固定在桨毂壳体上，变距驱动电机输出轴通过轴承固接变距驱动伞齿，变距驱动伞齿和变距伞齿啮合；变距角位移传感器定子部分固定在桨毂内，变距角位移传感器转子部分固定在变距伞齿上，整个桨毂部分安装在感应供电线圈次级固定座上，随变发动机输出轴一起转动。
[0014]本实用新型的有益效果是:一种能够用于小型高速无人机的电磁式变距螺旋桨系统，这种变距螺旋桨由小型活塞或者转子发动机驱动，变距机构靠减速电机驱动，减速电机由电磁线圈感应提供电源，而变距信号由控制器输出，并采用光学元件传递，所以发动机和螺旋桨之间不需要有电刷滑环等部件，大大减少了部件数量，降低了重量，同时提高了可靠性和使用寿命。
[0015]本实用新型中，动力控制单元用于接收飞行控制指令以及飞行参数信号后，计算出相应飞行状态下的最佳油门量和变距角度值，动力控制单元将油门控制信号输出给油门舵机，以控制油门量。除此之外，动力控制单元为初级感应供电线圈提供高频交流电，从而产生感应磁场,次级感应供电线圈在这个感应磁场的作用下,产生电流,为变距驱动电机供电，同时，动力控制单元发出变距角度指令，由光电信号收发器通过光学信号收发器传递给变距控制和通讯电路板，再驱动变距驱动电机，变距驱动电机带动变距驱动伞齿转动，进而驱动变距伞齿转动，以达到改变变距螺旋桨桨叶螺距的目的，变距螺旋桨桨叶螺距改变后，变距角位移传感器将桨距位置信号通过光学元件和通讯电路传给动力控制单元，动力控制单元根据该信号监控桨距改变量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型结构示意图；
[0017]图2是本实用新型电路原理示意图；[0018]其中:1.发动机，2.初级感应供电线圈3.次级感应供电线圈及其固定座，4.发动机输出轴，5.感应供电驱动电路,6.固定端光电信号收发器,7.旋转端光学信号收发器，
8.通讯电路板，9.变距螺旋桨桨叶，10.变距轴，11.桨毂，12.变距轴承，13.变距驱动电机，14.轴承，15.变距伞齿，16.变距驱动伞齿，17.变距角位移传感器，18.动力控制单元，19.变距控制电路。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合附图1、2对本实用新型进行详细说明。
[0020]如图1所示:本实用新型在此提供一种小型高速无人机的电磁式变距螺旋桨包括发动机1，初级感应供电线圈2 ;初级感应供电线圈2固定在发动机I上，用于产生感应磁场，其中次级感应供电线圈3安装在发动机输出轴4上，随输出轴4 一起转动，用于接收感应磁场，并产生电流，为变距控制器和变距驱动电机13提供工作电源，固定端光电信号收发器6安装在感应供电驱动电路5上，感应供电驱动电路5固定在初级电磁线圈2内，旋转端光学信号收发器7安装在通讯电路板8上，通讯电路板8安装在次级感应供电线圈3固定座内，随固定座一起转动；并且，旋转端光学信号收发器7和通讯电路板8之间可以通过光电信号进行通讯，变距螺旋桨桨叶9通过变距轴10与变距伞齿15固接，变距轴10通过变距轴承12安装在桨毂11壳体中，桨叶9可以和桨毂11相对转动，变距驱动电机13固定在桨毂11壳体上，变距驱动电机13输出轴通过轴承14固接变距驱动伞齿16，变距驱动伞齿16和变距伞齿15啮合，变距角位移传感器17定子部分固定在桨毂11内，变距角位移传感器17转子部分固定在变距伞齿15上，用于检测变距角度，整个桨毂11部分安装在次级感应供电线圈3固定座上，随发动机输出轴4 一起转动。
[0021 ] 图2为电路原理示意图:图中动力控制单元18用于接收飞行控制指令以及飞行参数信号后，计算出相应飞行状态下的最佳油门量和变距角度值，动力控制单元18将油门控制信号输出给油门舵机，以控制油门量。除此之外，动力控制单元18为初级感应供电线圈2提供高频交流电，从而产生感应磁场，次级感应供电线圈3在这个感应磁场的作用下，产生电流，为变距驱动电机13供电，同时，动力控制单元18发出变距角度指令，由光电信号收发器6通过光学信号收发器7传递给变距控制电路19，再驱动变距驱动电机13，变距驱动电机13带动变距驱动伞齿16转动，进而驱动变距伞齿16转动，以达到改变变距螺旋桨桨叶9螺距的目的，变距螺旋桨桨叶9螺距改变后，变距角位移传感器17将桨距位置信号通过光学元件和通讯电路传给动力控制单元18，动力控制单元18根据该信号监控桨距改变量。
[0022]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种无人飞行器用电磁变距螺旋桨，其特征在于:包括发动机(I)、变距螺旋桨桨叶(9)、动力控制单元(18), 还包括用于产生感应磁场的初级感应供电线圈(2)，初级感应供电线圈(2)固定在发动机(I)上， 还包括用于接收感应磁场并产生电流的次级感应供电线圈(3)，次级感应供电线圈(3)安装在发动机输出轴(4)上，随发动机输出轴(4) 一起转动， 还包括固定端光电信号收发器(6)，固定端光电信号收发器(6)安装在感应供电驱动电路(5)上，感应供电驱动电路(5)固定在初级电磁线圈(2)内， 还包括旋转端光学信号收发器(7 )，旋转端光学信号收发器(7 )安装在通讯电路板(8 )上，旋转端光学信号收发器(7)和通讯电路板(8)之间通过光电信号进行通讯，通讯电路板(8 )安装在次级感应供电线圈(3 )对应的固定座内，随固定座一起转动， 所述变距螺旋桨桨叶(9)通过变距轴(10)与变距伞齿(15)固接，变距轴(10)通过变距轴承(12 )安装在桨毂(11)壳体中，桨叶(9 )和桨毂(11)相对转动，变距驱动电机(13 )固定在桨毂(11)壳体上，变距驱动电机(13)输出轴通过轴承(14)固接变距驱动伞齿(16)，变距驱动伞齿(16)和变距伞齿(15)啮合，变距角位移传感器(17)定子部分固定在桨毂(11)内，变距角位移传感器(17)转子部分固定在变距伞齿(15)上，用于检测变距角度，整个桨毂(11)安装在次级感应供电线圈(3)固定座上，随发动机输出轴(4) 一起转动； 所述动力控制单元(18)与固定端光电信号收发器(6)连接，动力控制单元(18)与感应供电驱动电路(5 )连接，感应供电驱动电路(5 )与初级感应供电线圈(2 )连接， 次级感应供电线圈(3)与整流滤波及稳压电路连接，整流滤波及稳压电路与变距控制电路(19)连接，变距控制电路(19)还与变距驱动电机(13)连接，变距角位移传感器(17)与变距控制电路(19)连接。
【文档编号】B64C11/44GK203428022SQ201320457247
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】王劲, 侯旭, 孙兆虎 申请人:王劲, 侯旭, 孙兆虎