一种四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置及测量方法与流程

本发明涉及一种推力系数的测量装置及测量方法，特别是一种四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置及测量方法。

背景技术：

如今，四轴飞行器被广泛运用在各个方面，例如航拍、摇感，其中无刷电机的推力系数在四轴飞行器的动力学建模和实际算法代码中是必不可少了，而生产厂家并没有给出这个参数。因此做四轴飞行器的开发和理论研究，得到四轴飞行器无刷电机的推力系数就变得十分重要。但现有的测电机推力系数的装置体积过大、测量方法复杂、价格也很昂贵。

技术实现要素：

为了解决现有市场上没有便捷地测出四轴飞行器无刷电机推力系数的装置的问题，本发明提供了一种四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置及测量方法。

本发明的技术方案是：一种四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置，包括底座1、正方形板2、小梯形板3、大梯形板4、带孔的t形板5、带孔的正方形板6、手持测速仪7、蝴蝶铰链8、角铁9、压力计10、大螺栓11、带桨叶电机12、小螺栓13、蝶形螺母14和机架15；

其中底座1顶面和正方形板2一侧面通过蝴蝶铰链8和自攻螺钉连接，小梯形板3一端和大梯形板4一端通过角铁9和自攻螺钉连接形成一个直角结构，正方形板2另一侧面和小梯形板3一侧面通过自攻螺钉连接，小梯形板3另一端和带孔的t形板5通过自攻螺钉连接，带孔的t形板5和带孔的正方形板6通过大螺栓11和蝶型螺母14连接，大梯形板4另一端的通孔内放入小螺栓13并用六角螺母固定，机架15一端固定带桨叶电机12，机架15另一端放入带孔的t形板5和带孔的正方形板6之间通过大螺栓11和蝶型螺母14拧紧且满足机架15与小梯形板3在同一直线上，手持测速仪7测量带桨叶电机12的转速，放置在小螺栓13正下方的压力计10与小螺栓13接触且与大梯形板4平行，带桨叶电机12产生推力的点到大梯形板4底面的距离等于大梯形板4上通孔中心点到正方形板2与蝴蝶铰链8连接的面的距离。

一种采用四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置进行测量的方法，所述方法为：

s1、安装四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置；

s2、读取压力计10显示的压力f1；

s3、通过手持测速仪7测出带桨叶电机12的转速n；

s4、根据公式f1=k×n²，得到推力系数k。

所述带桨叶电机12通过arduino板与计算机连接，计算机输入数据通过arduino板控制带桨叶电机12转动，从而产生推力f2=f1。

本发明的有益效果是：

1、本发明可以精确地测得四轴飞行器无刷电机的推力系数；

2、本装置体积较小，方便携带到实际环境中现场测量；

3、本装置的所有零件都可以拆卸，便于替换损坏的零件。

附图说明

图1为本发明的装配示意图一；

图2为本发明的装配示意图二；

图3为本发明的测推力原理图；

图4为本发明中小梯形板的结构示意图；

图5为本发明中大梯形板的结构示意图；

图中各标号为：1-底座、2-正方形板、3-小梯形板、4-大梯形板、5-带孔的t形板、6-带孔的正方形板、7-手持测速仪、8-蝴蝶铰链、9-角铁、10-压力计、11-大螺栓、12-带桨叶电机、13-小螺栓、14-蝶形螺母、15-机架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-5所示，一种四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置，包括底座1、正方形板2、小梯形板3、大梯形板4、带孔的t形板5、带孔的正方形板6、手持测速仪7、蝴蝶铰链8、角铁9、压力计10、大螺栓11、带桨叶电机12、小螺栓13、蝶形螺母14和机架15；

其中底座1顶面和正方形板2一侧面通过蝴蝶铰链8和自攻螺钉连接，小梯形板3一端和大梯形板4一端通过角铁9和自攻螺钉连接形成一个直角结构，正方形板2另一侧面和小梯形板3一侧面通过自攻螺钉连接，小梯形板3另一端和带孔的t形板5通过自攻螺钉连接，带孔的t形板5和带孔的正方形板6通过大螺栓11和蝶型螺母14连接，大梯形板4另一端的通孔内放入小螺栓13并用六角螺母固定，机架15一端固定带桨叶电机12，机架15另一端放入带孔的t形板5和带孔的正方形板6之间通过大螺栓11和蝶型螺母14拧紧且满足机架15与小梯形板3在同一直线上，手持测速仪7测量带桨叶电机12的转速，放置在小螺栓13正下方的压力计10与小螺栓13接触且与大梯形板4平行，带桨叶电机12产生推力的点到大梯形板4底面的距离等于大梯形板4上通孔中心点到正方形板2与蝴蝶铰链8连接的面的距离。

一种采用四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置进行测量的方法，所述方法为：

s1、安装四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置；

s2、读取压力计10显示的压力f1；

s3、通过手持测速仪7测出带桨叶电机12的转速n；

s4、根据公式f1=k×n²，得到推力系数k。

实现带桨叶电机12转动可以为：所述带桨叶电机12通过arduino板与计算机连接，计算机输入数据通过arduino板控制带桨叶电机12转动，从而产生推力f2=f1。

也可以为其它，比如通过电机控制器控制带桨叶电机12转动。

本发明的工作过程是：

测量推力时，先用夹钳将底座1固定好，然后将压力计10放在大梯形板4上的小螺栓13的正下方，再将机架15放入带孔的正方形板6和带孔的t形板5之间通过调节蝶型螺母14固定机架15，调整机架15位置使带桨叶电机12产生推力的点到大梯形板4底面的距离要等于大梯形板4上通孔中心点到正方形板2与蝴蝶铰链8连接的面的距离，再将带桨叶电机12、arduino板、计算机之间的线路连接好。接通电源，从压力计10上得到的数值f1就是“测推力原理”内容中所述的推力f2，同时用手持测速仪7测出带桨叶电机12的转速n，通过上述公式就可以求得带桨叶电机12的推力系数k。

图3所示，机翼在2点处产生水平向右的推力f2，则1点处受到竖直向上的支持力，即压力计10测得的压力f1。列力矩方程得：

f1×l1=f2×l2；

若l1=l2，则：f1=f2。

其中，l1为大梯形板4上通孔中心点到正方形板2与蝴蝶铰链8连接的面的距离（如图2中，正方形板2的左平面），l2为带桨叶电机12产生推力的点到大梯形板4底面的距离，所以可以通过测量f1的值间接测得机翼产生的推力f1。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置及测量方法，包括底座、正方形板、小梯形板、大梯形板、带孔的T形板、带孔的正方形板、手持测速仪、蝴蝶铰链、角铁、压力计、大螺栓、带桨叶电机、小螺栓、蝶形螺母和机架；方法为：安装四轴飞行器无刷电机推力系数的测量装置；读取压力计显示的压力；通过手持测速仪测出带桨叶电机的转速；计算推力系数。本发明可以精确地测得四轴飞行器无刷电机的推力系数；本装置体积较小，方便携带到实际环境中现场测量；本装置的所有零件都可以拆卸，便于替换损坏的零件。

技术研发人员：梁子豪;高贯斌;刘洪平;陈新;徐绍麟
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2017.06.09
技术公布日：2017.09.22