带金属线圈的螺旋桨及无人飞行器
阅读：827发布：2024-02-16
专利汇可以提供带金属线圈的螺旋桨及无人飞行器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施方式提供一种带金属线圈的螺旋桨以及一种无人 飞行器 ，属于 无人飞行器 领域。所述螺旋桨该螺旋桨包括螺旋桨主体、金属线圈和转换 电路 ，所述金属线圈和转换电路被封装于所述螺旋桨主体内，所述转换电路被配置成将所述金属线圈获取的 电能 向负载供电。同时，还提供了一种包含上述螺旋桨的无人飞行器。本发明至少解决上述无人飞行器的螺旋桨内置 电池 所造成的重量大，以及储能受限的问题，同时也丰富了无人飞行器的功能。，下面是带金属线圈的螺旋桨及无人飞行器专利的具体信息内容。
1.一种带金属线圈的螺旋桨，其特征在于，该螺旋桨包括螺旋桨主体(1)、金属线圈(5)和转换电路(6)，所述金属线圈(5)和转换电路(6)被封装于所述螺旋桨主体(1)内，所述转换电路(6)被配置成将所述金属线圈(5)获取的电能向负载供电。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨，其特征在于，所述负载为LED光源，设置于螺旋桨主体(1)的内部和\或表面。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨，其特征在于，所述转换电路(6)布设于柔性电路板上。
4.一种无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器包括：
根据权利要求2或3中所述的螺旋桨；以及
主控芯片(10)，所述主控芯片(10)被配置成根据显示指令和/或显示信息，控制所述LED光源的显示状态。
5.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述螺旋桨正下方的机臂(8)位置设置有永磁体，所述永磁体的磁极位于所述螺旋桨旋转平面的正下方。
6.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述螺旋桨正下方的机臂(8)对应位置设置有供电线圈(7)，所述供电线圈(7)与所述金属线圈(5)的位置正对。
7.根据权利要求6所述的无人飞行器，其特征在于，所述机臂(8)上设置有凸出结构；所述供电线圈(7)设置于所述凸出结构的顶部并更靠近所述螺旋桨。
8.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述主控芯片(10)设置于所述螺旋桨主体(1)内。
9.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述主控芯片(10)由所述转换电路(6)供电。
10.根据权利要求5或6所述的无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器还包括与所述主控芯片(10)通信连接的以下模块中的一种或多种：
姿态测量模块，被配置用于获取无人飞行器的飞行姿态；
速度测量模块，被配置用于获取无人飞行器的当前速度和/或加速度；
转速测量模块，被配置用于获取螺旋桨的转速；
电量监测模块，被配置用于监测无人飞行器当前的电量信息。
11.根据权利要求10所述的无人飞行器，其特征在于，所述主控芯片(10)还被配置成：
获取无人飞行器的飞行数据；
至少根据所述的飞行数据，控制LED光源的显示状态。
12.根据权利要求11所述的无人飞行器，其特征在于，所述飞行数据包括：飞行姿势、飞行速度、飞行加速度、螺旋桨转速和无人飞行器电量信息中的一种或多种。
13.根据权利要求4所述的无人飞行器，其特征在于，所述显示状态包括LED光源的亮灭、颜色和闪烁频率。
14.根据权利要求11所述的无人飞行器，其特征在于，所述无人飞行器还包括无线通信模块，用于无线接收所述显示指令和/或显示信息，并传递至所述主控芯片(10)。
带金属线圈的螺旋桨及无人飞行器
技术领域
背景技术
[0002] 在飞行器中加入灯光效果，不仅使外行更加美观，还能显示用户所要表达的信息，满足用户的个性化需求。现在市场上有一种带LED的无人飞行器螺旋桨，采用的方案是把一个灯带黏贴在螺旋桨上面，在螺旋桨的中心处安装可充电电池和充电电路。
[0003] 上述的技术方案对无人飞行器的安全飞行有非常大的影响，首先把LED灯带粘结在螺旋桨外面影响螺旋桨的气动外形，造成无人飞行器的冗余升力下降。其次在螺旋桨上装电池和充电电路，会明显增加螺旋桨重量，增加螺旋桨的转动阻力，影响无人飞行器的动力性能下降，最后受制于电池储能能力的限制，需要频繁的给电池充电，降低可玩性。
发明内容
[0004] 本发明实施方式的目的是提供一种带金属线圈的螺旋桨及无人飞行器，其在无人飞行器的相应部件的配合下，能够自行产生电能，以至少解决上述无人飞行器的螺旋桨内置电池所造成的重量大以及储能受限的问题。
[0005] 为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种带金属线圈的螺旋桨，该螺旋桨包括螺旋桨主体、金属线圈和转换电路，所述金属线圈和转换电路被封装于所述螺旋桨主体内，所述转换电路被配置成将所述金属线圈获取的电能向负载供电。
[0007] 可选的，所述转换电路布设于柔性电路板上。
[0008] 在本发明的第二方面，提供了一种无人飞行器，所述无人飞行器包括：
[0009] 前述的螺旋桨；以及
[0010] 主控芯片，所述主控芯片被配置成根据显示指令和/或显示信息，控制LED光源的显示状态。
[0012] 可选的，所述螺旋桨正下方的机臂对应位置设置有供电线圈，所述供电线圈与所述金属线圈的位置正对。
[0013] 可选的，所述机臂上设置有凸出结构；所述供电线圈设置于所述凸出结构的顶部并更靠近所述螺旋桨。
[0014] 可选的，所述主控芯片设置于所述螺旋桨主体内。
[0015] 可选的，所述主控芯片由所述转换电路供电。
[0016] 可选的，所述无人飞行器还包括与所述主控芯片通信连接的以下模块中的一种或多种：
[0017] 姿态测量模块，被配置用于获取无人飞行器的飞行姿态；
[0018] 速度测量模块，被配置用于获取无人飞行器的当前速度和/或加速度；
[0019] 转速测量模块，被配置用于获取螺旋桨的转速；
[0020] 电量监测模块，被配置用于监测无人飞行器当前的电量信息。
[0021] 可选的，所述主控芯片还被配置成：
[0022] 获取无人飞行器的飞行数据；
[0023] 至少根据所述的飞行数据，控制LED光源的显示状态。
[0024] 可选的，所述飞行数据包括：飞行姿势、飞行速度、飞行加速度、螺旋桨转速和无人飞行器电量信息中的一种或多种。
[0026] 可选的，所述无人飞行器还包括无线通信模块，用于无线接收所述显示指令和/或显示信息，并传递至所述主控芯片。
[0027] 本发明上述技术方案通过螺旋桨内部的金属线圈与外部的永磁体或供电线圈相配合，能够从外部获取电能，简化电源结构，降低螺旋桨重量。另一方面，将LED光源内嵌入螺旋桨中，其一体化结构能够使光源与螺旋桨结合更加紧密，从而提高了螺旋桨的安全性。
[0030] 图1是本发明一种实施方式提供的内嵌LED的螺旋桨的结构示意图；
[0031] 图2是本发明一种可选实施方式提供的具有遮光片的螺旋桨示意图；
[0032] 图3是本发明一种可选实施方式提供的具有导光体的螺旋桨的剖面图；
[0033] 图4是本发明一种可选实施方式提供的螺旋桨的主控芯片的连线图；
[0034] 图5是本发明一种实施方式提供的带金属线圈的螺旋桨的结构示意图；
[0035] 图6是本发明一种可选实施方式提供的螺旋桨中金属线圈的放置示意图；
[0036] 图7是本发明一种可选实施方式提供的放置供电线圈的螺旋桨示意图；
[0037] 图8是本发明一种可选实施方式提供的无人飞行器的主控芯片的连线图。
[0038] 附图标记说明
[0039] 1螺旋桨主体 2遮光片
[0040] 3内腔 4导光体
[0041] 5金属线圈 6转换电路
[0042] 7供电线圈 8机臂
[0043] 10主控芯片 20无线通信模块
[0044] 30转速测量模块 40电源模块
具体实施方式
[0045] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0046] 在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0047] 图1是本发明一种实施方式提供的内嵌LED的螺旋桨的结构示意图。如图1所示，螺旋桨内部开设内腔3，多个LED光源呈矩阵式排列组成的LED阵列被封装在内腔3中，也可以布设于螺旋桨表面。所述LED光源发出的光线能够透出螺旋桨主体1，以构成发光螺旋桨。
[0048] 根据本发明的技术方案，螺旋桨还包括主控芯片10，主控芯片10被配置成根据显示指令和/或显示信息，控制所述LED光源进行显示。主控芯片10可以根据实际需要，选择是否也封装在螺旋桨的内腔3中。在螺旋桨制造的时候，也可以将整个电路(包括主控芯片10、若干LED组成的LED阵列)封装在螺旋桨的内腔3中。
[0049] 优选地，所述LED光源为三色LED光源，采用三色LED光源可以呈现多种颜色(七色和白光)的发光效果。
[0050] 图2是本发明一种可选实施方式提供的具有遮光片2的螺旋桨示意图。如图2所示，螺旋桨主体1采用透光或半透光材料制成，在螺旋桨内腔3中放置一排通过主控芯片10控制的LED阵列，在每两个LED之间设置遮光片2，遮光片2可以由完全吸光的材料制成，也可以由与螺旋桨主体1材料透光率不一样的材料制成。采用遮光片2可以将螺旋桨主体1划分成若干个发光区域，可视性更强。
[0051] 图3是本发明一种可选实施方式提供的具有导光体4的螺旋桨的剖面图。如图3所示，螺旋桨主体1采用非透光材料或半透光材料制成，螺旋桨主体1表面设置有与LED光源位置所对应的开孔，在螺旋桨内腔2中放置一排通过主控芯片10控制的LED阵列，LED光源的光线通过所述开孔透出。螺旋桨主体1采用开孔式设计，可以强化发光效果，可视性更强。
[0052] 优选地，所述开孔中设置有导光体4，导光体4由透明度较螺旋桨主体1更高的导光材料制成，用于将螺旋桨内部的LED光源发出的光导出到螺旋桨表面，导光体4的形状可以决定螺旋桨表面的发光形状，通过对导光体4的合理布置，可以达到将LED光源发出的光均匀导出到螺旋桨的上下两面的效果，且可视性更强。
[0053] 螺旋桨电路包括主控芯片10和若干LED组成的LED阵列，主控芯片10接收到的根据显示指令和/或显示信息，控制所述LED光源进行显示。根据本发明一种可选实施方式，所述螺旋桨还包括用于无线接收所述显示指令和/或所述显示信息的无线通信模块20和用于获取螺旋桨转速的转速测量模块30。所述转速测量模块30例如由陀螺仪和加速度计组成。
[0054] 图4是本发明一种可选实施方式提供的螺旋桨的主控芯片10的连线图。
[0055] 如图4所示，整个螺旋桨电路包括主控芯片10、若干LED组成的LED阵列、转速测量模块30、无线通信模块20和电源模块40。其中，无线通信模块20用于处理通信数据(无线接收显示指令和/或显示信息)，电源模块40用于进行电源转换，转速测量模块30用于测量螺旋桨的转速，主控芯片10根据显示指令和/或显示信息控制LED在不同的时刻亮或者灭来显示不同的文字和图案，主控芯片10还可以根据转速测量模块30所测量的螺旋桨的转速(或者在螺旋桨被用于无人飞行器时，无人飞行器的飞行控制系统发送的螺旋桨转速)通过控制LED亮或者灭对螺旋桨转速进行显示。
[0056] 在螺旋桨用于无人飞行器时，无人飞行器的飞行控制系统可以通过无线通信传送显示指令和/或显示信息(控制数据和/或信息数据)给无人飞行器的每一个螺旋桨内部的主控芯片10，控制数据包括控制LED阵列显示的颜色、显示的时间、显示的内容等，也可以控制不同的螺旋桨显示不同的内容；信息数据包括无人飞行器的飞行方向、飞行速度、电池电量、螺旋桨转速以及无人飞行器其他组件的工作状况。主控芯片10可以根据显示指令直接进行数据显示处理，或者选择相应的数据进行显示。
[0057] 主控芯片10在进行数据显示处理时，可以根据显示指令来确定是否对需要显示的数据进行可视化处理。举例来说，当主控芯片10接收到对飞行参数进行可视化处理的显示指令时，主控芯片10通过控制LED亮或者灭将飞行参数通过图案在一个或者多个螺旋桨上显示出来。
[0058] 本发明还提供一种无人飞行器，包括本发明的螺旋桨，以及被配置成接收显示指令和/或显示信息的通信接口，例如来自无人飞行器飞行控制系统的显示指令和/或显示信息可以通过所述通信接口传送至主控芯片10。
[0059] 本发明的实施方式中，若干LED组成LED阵列，线状排列的LED阵列在旋转的螺旋桨上可以显示二维的图案，以显示丰富的信息(比如文字图案)。无人飞行器姿态(可以由螺旋桨内部的陀螺仪测量)、无人飞行器的速度信息(可以通过无线通信从无人飞行器飞行控制系统处获取)、螺旋桨的转速(可以在螺旋桨内放置霍尔传感器来获取)可以通过螺旋桨主体1内封装的LED阵列来显示。特别地，可以利用封装在螺旋桨主体1内部的LED阵列来显示无人飞行器的电池电量，通过LED光源的颜色来提示操作者电池电量信息。下表为利用螺旋桨主体1内的LED光源来对无人飞行器的飞行参数(前进方向、电池电量、飞行速度)进行显示的举例。
[0060]前进方向 显示一个箭头，箭头方向指向前进方向
电池电量 电量充足螺旋桨显示绿色，电量偏低，螺旋桨显示红色
飞行速度 飞行速度越快，螺旋桨LED闪烁频率越快
电池电量 电量充足螺旋桨显示绿色，电量偏低，螺旋桨显示红色
飞行速度 飞行速度越快，螺旋桨LED闪烁频率越快
[0061] 表1
[0062] 本发明的另一个方面，还提供一种带金属线圈的螺旋桨，将螺旋桨的供电也集成于螺旋桨内，图5是本发明一种实施方式提供的带金属线圈的螺旋桨的结构示意图。如图5所示，若干LED组成的LED阵列都被封装在螺旋桨内部，其中控制LED显示的主控芯片10可以根据实际需要，选择是否也封装在螺旋桨内部。该螺旋桨包括螺旋桨主体1、金属线圈5、LED光源和转换电路6，所述金属线圈5、LED光源和转换电路6被封装于所述螺旋桨主体1的内腔3内，所述转换电路6被配置成将所述金属线圈1获取的电能向所述LED光源供电。
[0063] 根据本发明的一种实施方式，整个螺旋桨电路都被封装在螺旋桨的内腔3中，螺旋桨制造过程为先将整个螺旋桨电路固定到模具中间位置，然后通过注塑工艺将螺旋桨主体1的制造材料(塑料材质)包裹住整个螺旋桨电路，保证螺旋桨的柔韧性，所述转换电路6布设于柔性电路板上。
[0064] 本发明还提供一种无人飞行器，所述无人飞行器包括上述的螺旋桨以及主控芯片10，所述主控芯片10被配置成根据显示指令和/或显示信息，控制LED光源的显示状态。
[0065] 图6是本发明一种可选实施方式提供的螺旋桨中金属线圈5的放置示意图。金属线圈5和转换电路6(或可选地为电源模块)用于接收能量。本发明包含两种能量传输方式，第一种方式是无源传输，在无人飞行器的机臂8也就是螺旋桨正下方放置永磁体，永磁体磁极方向和螺旋桨里面金属线圈5的方向需要正对，及永磁体的磁极在螺旋桨旋转平面的正下方，能保证螺旋桨上的金属线圈最有效率的切割永磁体磁极方向的磁感线。在螺旋桨旋转时，螺旋桨内部的金属线圈5切割磁感线产生感应电流，通过转换电路6(或电源模块)稳压，最后为主控芯片10提供电力。转换电路6(或电源模块)须包含一些储能元件，例如大容量的电容。图6提供了两种线圈放置方式，但是不仅限举例的这两种典型示例，还可以根据螺旋桨的形状、大小和动平衡状况灵活更改金属线圈5在螺旋桨里面的位置。
[0066] 第二种方式是有源传输，在无人飞行器机臂8上放置供电线圈7，通过无人飞行器的内置电池供电，螺旋桨上金属线圈5接收电能。
[0067] 根据一种实施方式，所述螺旋桨正下方的机臂8对应位置设置有供电线圈7，所述供电线圈7与所述金属线圈5的位置正对。优选地，所述主控芯片10设置于所述螺旋桨主体1内。
[0068] 图7是本发明一种可选实施方式提供的放置供电线圈7的螺旋桨示意图。如图7所示，机臂8上的供电线圈7和螺旋桨内部的金属线圈5需要保持正对，而且距离减小可以增加传输的功率和效率，所以所述机臂8上设置有凸出结构，所述供电线圈7设置于所述凸出结构的顶部并更靠近所述螺旋桨。该结构使机臂8上的供电线圈7和螺旋桨内部的金属线圈6之间的距离更近。
[0069] 图8是本发明一种可选实施方式提供无人飞行器的主控芯片10的连线图。
[0070] 所述无人飞行器还包括与所述主控芯片10通信连接的以下模块中的一种或多种：姿态测量模块，被配置用于获取无人飞行器的飞行姿态；速度测量模块，被配置用于获取无人飞行器的当前速度和/或加速度；转速测量模块，被配置用于获取螺旋桨的转速；电量监测模块，被配置用于监测无人飞行器当前的电量信息。所述显示状态包括LED光源的亮灭、颜色和闪烁频率。所述无人飞行器还包括无线通信模块，用于无线接收所述显示指令和/或显示信息，并传递至所述主控芯片10。
[0071] 具体地，螺旋桨内部的主控芯片10根据来自姿态测量模块的无人飞行器的飞行姿态信息、来自速度测量模块的无人飞行器的当前速度和/或加速度、转速测量模块的螺旋桨的转速、来自电量监测模块的无人飞行器当前的电量信息控制LED光源进行显示处理，或者自主选择相应的数据进行显示。
[0072] 显示数据时，主控芯片10可以根据飞行控制系统的指令来确定是否对数据进行可视化处理。根据一种实施方式，当主控芯片10接收到对数据进行可视化处理的指令时，主控芯片10会将飞行器的飞行参数通过图案在一个或者多个螺旋桨上显示出来。
[0073] 主控芯片10可以控制LED阵列的显示，线状排列的LED阵列在旋转的螺旋桨上可以显示二维的图案，可以显示丰富的信息(比如文字图案)。
[0074] 以下为四种显示示例：
[0075] 例1：前进方向显示绿色，后方显示红色；
[0076] 例2：前进方向绿色闪烁，后方红色闪烁；
[0077] 例3：加速全部显示绿色，减速全部显示红色；
[0078] 例4：显示电池信息，电量充足显示绿色，电量很低显示红色，电量过低红色闪烁。
[0079] 以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
[0080] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0081] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
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