无人机机臂及无人机的制作方法

1.本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种无人机机臂及无人机。


背景技术：

2.多旋翼无人机，即多轴飞行器，通常有3个以上的旋翼，通过多个电机控制多个旋翼来实现飞行，其机动性能是通过改变不同旋翼的扭力和转速来实现。常见的多旋翼无人机，如四旋翼、六旋翼和八旋翼无人机，广泛用于航拍、监测、搜救、安保、资源勘查、农业等各个领域，具有体积小、重量轻、费用低、操作灵活和安全性高等特点。
3.无人机上通常设置有用于控制电机的电子调速器，电子调速器在正常工作的时候会产生大量的热量，若不将热量散出，会导致电子调速器过热受损。相关技术中，通常将电子调速器(简称电调)安装于马达的下方，并安装有用于对电调进行散热的散热器，这种电调和散热器的设置方式会增大无人机的飞行阻力，降低无人机的气动性能。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种无人机机臂及无人机，该无人机机臂在对无人机上的电子调速器进行散热的同时不影响无人机的气动性能。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种无人机机臂及无人机，该无人机机臂包括
6.机臂主体，该机臂主体内形成有容纳腔，所述容纳腔的至少部分侧壁形成为散热外壳，所述散热外壳沿所述无人机机臂的长度方向延伸；
7.电子调速器，设置于所述容纳腔内，并且包括多个电调板，每个所述电调板用于控制一个电机，所述电调板沿所述无人机机臂的长度方向依次布置，每个所述电调板均与所述散热外壳热传导连接。
8.可选地，所述散热外壳的内表面上凸出设置有多个导热表面，所述导热表面与所述电调板一一对应地热传导连接。
9.可选地，所述无人机机臂还包括导热介质，每个所述导热表面和所述电调板之间均夹设有所述导热介质，每个所述电调板通过所述导热介质与所述导热表面热传导连接。
10.可选地，所述散热外壳的外表面上设置有多组散热筋组，所述散热筋组与所述导热表面一一对应地相互背对设置，每个所述散热筋组包括多个间隔设置的散热筋。
11.可选地，所述机臂主体具有桨叶电机安装部，所述散热筋组中至少部分散热筋指向所述桨叶电机安装部延伸。
12.可选地，所述无人机机臂还包括紧固组件，所述紧固组件包括第一紧固件、压片和缓冲件，所述缓冲件夹设于所述压片和所述电调板之间，所述第一紧固件穿过所述压片、所述电调板和所述散热外壳连接。
13.可选地，所述机臂主体包括机臂外壳、所述散热外壳和第二紧固件，所述散热外壳盖合于所述机臂外壳并共同形成所述容纳腔，所述第二紧固件穿设于所述散热外壳和所述机臂外壳的搭接处。
14.可选地，所述无人机机臂还包括用于安装桨叶电机的安装座组件，所述安装座组件包括安装座和用于与所述桨叶电机连接的安装垫片，所述安装座构造成u型结构，所述安装座套设于所述散热外壳和所述机臂外壳外，并且所述安装座的开口处固定连接有所述安装垫片，所述机臂主体的外轮廓具有非圆截面，所述安装座与所述机臂主体的外轮廓形状配合。
15.可选地，所述机臂主体沿长度方向具有用于分别安装桨叶组件的第一安装段、第二安装段和第三安装段，所述电子调速器位于所述第二安装段内，所述散热外壳设置于所述第二安装段处，所述第一安装段和所述第三安装段关于所述第二安装段的中心对称设置，每个所述桨叶组件包括桨叶和驱动该桨叶的桨叶电机，所述桨叶电机一一对应地与所述电调板电连接。
16.根据本公开的另一方面，还提供了一种无人机，所述无人机包括机架、脚架和多个如上述的无人机机臂，多个所述无人机机臂间隔连接于所述机架，所述脚架连接于所述机架或所述无人机机臂的底部。
17.通过上述的技术方案，位于容纳腔内的电调板上产生的热量传导至构造成容纳腔侧壁的散热外壳，通过散热外壳与其周围的空气进行热交换，将热量散热出去。由于将用于控制无人机上的多个电机的多个电调板集中，从而便于通过同一散热外壳同时对多个电调板进行散热，多个电调板共用散热外壳进行散热，相比于通过单个散热结构对单个电调板进行散热，这样可减少需要布置的散热结构的数量，精简了零部件的设置，在一定程度上减轻无人机的重量，而且还能提升安装效率，降低物料成本。而且，相比于设置于机臂外，将电子调速器设置于容纳腔内不会影响无人机自身的外形，不会额外增加无人机的飞行阻力，从而不会影响无人机自身的气动性能。另外，由于将电子调速器设置于容纳腔内还能够充分利用无人机机臂的中空空间，该空间密封性好，防水防风等级高，能够保证电子调速器的正常工作。
18.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
19.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
20.图1是一种示例性的无人机的立体结构示意图；
21.图2是图1中i处的放大示意图；
22.图3是一种示例性的无人机机臂的部分结构的爆炸图；
23.图4是一种示例性的无人机机臂的部分结构的立体结构示意图；
24.图5是一种示例性的无人机机臂的散热外壳的立体结构示意图。
25.附图标记说明
26.100
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无人机机臂；10
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机臂主体；11
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机臂外壳；12
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散热外壳；121
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散热筋组；122
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导热表面；123
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连接孔；124
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第一安装段；125
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第二安装段；126
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第三安装段；127
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桨叶电机安装部；20
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电子调速器；21
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电调板；30
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导热介质；40
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分电板；50
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紧固组件；51
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紧固件；52
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压片；53
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缓冲件；60
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安装座组件；61
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安装座；611
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散热槽；62
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安装垫片；70
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桨叶组件；71
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桨叶；72
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桨叶电机；80
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机架；90
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脚架；200
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无人机。
具体实施方式
27.以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公开。
28.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”等是指无人机200处于使用时惯常状态下的方位或位置关系，可以理解为沿重力方向的上、下，也与附图1中图面的“上、下”相对应；“内、外”是指相对于部件或结构本身轮廓的“内、外”。此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
29.在相关技术中，具有多个电机的多旋翼无人机中的每个电机所对应的电调都需要设置独立的散热结构对其进行散热，这些散热结构需要独立安装，在每个检修时也需要分别拆装，安装拆卸复杂，而且，过多的散热结构会增加无人机的重量，散热结构设置于无人机机臂外时会增大无人机的飞行阻力，降低无人机的气动性能。
30.为了解决上述问题，对无人机200上的电子调速器20进行散热的同时不影响无人机200气动性能，如图1
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5所示，在本公开中提供了一种无人机机臂100及具有该无人机机臂100的无人机200。其中，无人机机臂100包括机臂主体10和电子调速器20。其中，机臂主体10，该机臂主体10内形成有容纳腔，容纳腔的至少部分侧壁形成为散热外壳12。散热外壳12沿无人机机臂100的长度方向延伸。电子调速器20设置于容纳腔内，并且包括多个电调板21。每个电调板21用于控制一个电机，电调板21沿无人机机臂100的长度方向依次布置，每个电调板21均与散热外壳12热传导连接。
31.其中，电调板21为电子调速器20中的主要元件，电调板21可为设置有电子模块、mos管和电阻的pcb板(印刷电路板)。上述的“电调板21与散热外壳12热传导连接”，既可以是pcb板的底板与散热外壳12热传导连接，也可以是pcb板上的发热元件(如mos管和电阻)等与散热外壳12热传导连接，本公开对此不作限制。
32.在无人机200的技术领域中，为了减轻无人机200的重量，无人机机臂100的外壳大多是由碳素纤维构成。在本公开的一种实施方式中，散热外壳12由具有良好的热传导性能的金属材料制成，其余无人机机臂100的外壳由碳素纤维制成。
33.通过上述的技术方案，位于容纳腔内的电调板21上产生的热量传导至构造成容纳腔侧壁的散热外壳12，通过散热外壳12与其周围的空气进行热交换，将热量散热出去。由于将用于控制无人机200上的多个电机的多个电调板21集中，从而便于通过同一散热外壳12同时对多个电调板21进行散热，多个电调板21共用散热外壳12进行散热，相比于通过单个散热结构对单个电调板21进行散热，这样可减少需要布置的散热结构的数量，精简了零部件的设置，在一定程度上减轻无人机200的重量，而且还能提升安装效率，降低物料成本。而且，相比于设置于机臂外，将电子调速器20设置于容纳腔内不会影响无人机200自身的外形，不会额外增加无人机200的飞行阻力，不会影响无人机200自身的气动性能。另外，由于将电子调速器20设置于容纳腔内还能够充分利用无人机机臂100的中空空间，该空间密封性好，防水防风等级高，能够保证电子调速器20的正常工作。
34.为了增加散热外壳12对电调板21的散热效果，在本公开的一种实施方式中，如图5所示，散热外壳12的内表面上凸出设置有多个导热表面122，导热表面122朝向电调板21凸出设置。导热表面122与电调板21一一对应地热传导连接。通过设置导热表面122与电调板
21一一对应地热传导连接，能够增大散热外壳12与电调板21的接触面积，从而加快散热速度。
35.可选地，电调板21上设置有易发热元件(例如mos管和电阻)的一侧与导热表面122热传导连接，从而更加有助于将电调板21上的热量传导出去。
36.由于电调板21的表面不完全是平面，为了使导热表面122与电调板21之间充分地热传导连接，如图3所示，无人机机臂100还包括导热介质30。每个导热表面122和电调板21之间均夹设有导热介质30，每个电调板21通过导热介质30与导热表面122热传导连接。
37.通过在导热表面122和电调板21之间设置导热介质30，能够填补导热表面122和电调板21之间的空隙，使得电调板21与导热表面122之间充分地热传导连接，使电调板21上的易发热元件产生的热量可以有效地传导至散热外壳12上，通过流经散热外壳12的空间将热量带走。
38.可选地，导热介质30可为导热硅胶垫，既能够填补导热表面122和电调板21之间的空隙，还能够缓冲导热表面122和电调板21之间的碰撞。
39.为了提高散热外壳12与外界空气的热交换效率，如图2和图3所示，散热外壳12的外表面上设置有多组散热筋组121，散热筋组121与导热表面122一一对应地相互背对设置，每个散热筋组121包括间隔设置的散热筋。
40.通过设置散热筋，能够增加散热外壳12与外界空气的接触面积，从而提高散热外壳12与外界空气的热交换效率。而且，相比于设置散热孔来增加散热效率，设置凸出于散热外壳12表面设置的散热筋不会影响散热外壳12的防风防水性能，有助于保护容纳腔内设置的电子调速器20。
41.在本公开的一种实施方式中，如图2所示，机臂主体10具有桨叶电机安装部127。无人机200的桨叶71与桨叶电机安装部127连接，无人机200的桨叶71设置在桨叶电机安装部127的上方或下方。散热筋组121中至少部分散热筋指向桨叶电机安装部127延伸。
42.因此，当无人机200工作时，桨叶71旋转，产生的强制对流会流经散热筋，从而将散热筋上的热量扩散到周围空气中，而且，指向桨叶电机安装部127延伸的这些散热筋的延伸方向与桨叶71产生的气流流动方向相同，从而这些散热筋上能够具有更高的气流流速，产生更大的对流换热系数，进一步地增强散热效果。
43.在本公开中对散热筋的延伸方向不作限制，在一种实施方式中，如图2和图3中，散热筋组121中的所有散热筋的延伸方向相同，均指向桨叶电机安装部127延伸。
44.在本公开中对于如何将散热外壳12设置于机臂主体10上不作限制，在本公开的一种实施方式中，如图3和图4所示，机臂主体10包括机臂外壳11、散热外壳12和第二紧固件51。散热外壳12盖合于机臂外壳11并共同形成容纳腔。第二紧固件51穿设于散热外壳12和机臂外壳11的搭接处，从而将散热外壳12固定于机臂外壳11上。
45.通过将散热外壳12盖合于机臂外壳11来实现二者的连接，便于安装时，先安装电子调速器20再将散热外壳12盖合于机臂外壳11，也便于拆卸下散热外壳12对容纳腔内的电子调速器20进行检修。
46.可选地，在一种实施方式中，如图3和图5所示，机臂外壳11的横截面为u型结构，其上下边缘朝向散热外壳12弯折形成第一弯折边，散热外壳12的横截面也为u型结构，其上下边缘朝向机臂外壳11弯折形成第二弯折边，第一弯折边和第二弯折边相互搭接，第二紧固
件51穿设于第一弯折边和第二弯折边上的连接孔123，通过弯折边的相互搭接能够增加容纳腔的密封性。
47.为了便于将桨叶71等安装在无人机机臂100上，如图1
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3所示，无人机机臂100还包括用于安装桨叶电机72的安装座组件60。每个上述的桨叶电机安装部127处均设置有该安装座组件60。安装座组件60包括安装座61和用于与桨叶电机72连接的安装垫片62。安装座61构造成u型结构，安装座61套设于散热外壳12和机臂外壳11外，并且安装座61的开口处固定连接有安装垫片62，从而能够对机臂主体10形成绑扎的作用，有助于加固散热外壳12和机臂外壳11之间的连接。而且机臂主体10的外轮廓具有非圆截面，安装座61与机臂主体10的外轮廓形状配合。构造成u型结构的安装座61套设于非圆截面的机臂主体10上，从而使得安装座61不会饶机臂主体10旋转，有助于安装座61上安装的电机更加稳固，从而保证了与电机连接的桨叶71的安装更加稳固，确保无人机200的稳定的飞行。
48.为了防止安装座61阻挡散热件与外界空气的热交换，在一种实施方式中，如图2所示，安装座61上开设有散热槽611，该散热槽611与散热外壳12上的散热筋相对设置，散热筋能够通过该散热槽与空气进行充分的接触。
49.在本公开中对于如何将电子调速器20固定于容纳腔内不作限制，在一种实施方式中，如图3所示，无人机机臂100还包括紧固组件50。紧固组件50包括第一紧固件51、压片52和缓冲件53。缓冲件53夹设于压片52和电调板21之间，第一紧固件51穿过压片52、电调板21和散热外壳12连接。
50.通过设置压片52将电调板21压装在散热外壳12上，能够保证电调板21与散热外壳12之间的充分地导热接触，提高散热外壳12对电调板21的散热效果。而且，在压片52和电调板21之间还设置有缓冲件53，能够缓冲二者之间的挤压力，避免压片52压坏电调板21上的电子元件(如电路板等)。将电调板21固定于散热外壳12上而不是固定于机臂外壳11上，有助于在拆卸散热外壳12时，连同电调板21一起取下，方便维修更换电调板21。
51.在一种实施方式中，如图1和图4所示，机臂主体10沿长度方向具有用于分别安装桨叶组件70的第一安装段124、第二安装段125和第三安装段126。如图1所示，第一安装段124、第二安装段125和第三安装段126上均安装有桨叶组件70。电子调速器20位于第二安装段125的机臂安装腔内。第一安装段124和第三安装段126关于第二安装段125的中心对称设置。上述的每个桨叶组件70包括桨叶71和驱动该桨叶71转动的桨叶电机72。桨叶电机72一一对应地与电调板21电连接，从而通过电调板21来控制桨叶电机72。
52.上述的散热外壳12设置在该第二安装段125处。单个电子调速器20包括用于控制该第一安装段124、第二安装段125和第三安装段126处的桨叶组件70的三个电调板21，该三个电调板21集中设置于第二安装段125的机臂安装腔内。该散热外壳12用于对这三个电调板21进行散热。同一个机臂主体10上的电调板21用于控制其所在的机臂主体10上的桨叶电机72，便于走线，缩短线缆的长度。另外，对称布置的第一安装段124、第二安装段125和第三安装段126有助于无人机200保持自身的平衡。
53.在一种实施方式中，如图3所示，电子调速器20还包括分电板40，分电板40分别与多个电调板21信号连接，以将无人机200的飞行控制信号分别传递至相应的电调板21。无人机200的总控制器将飞行控制信号通过穿设于机架80的中空结构和容纳腔中的线束传递至分电板40处，然后再传递至相应的电调板21，通过该电调板21来调节桨叶电机72。通过设置
分电板40能够将用于传递飞行控制信号的线束均集中在分电板40处，便于线束的布置，使电子调速器20整体结构更加整洁。
54.进一步地，第一安装段124和第三安装段126相对于第二安装段125朝相同方向弯折，具体地朝向下文所述的无人机200的机架80的方向弯折。第二安装段125上的桨叶组件70设置于第二安装段125的中部，该处的桨叶组件70设置在第二安装段125的下方。如图1所示，第一安装段124处的桨叶组件70设置于第一安装段124的上方，并且具体设置于第一安装段124的远离第二安装段125的一端，第三安装段126处的桨叶组件70设置于第三安装段126的上方，并且具体设置于第三安装段126的远离第二安装段125的一端。
55.根据本公开的另一方面，还提供了一种无人机200。如图1所示，该无人机200包括机架80、脚架90和多个上述的无人机机臂100。多个无人机机臂100间隔连接于机架80。脚架90连接于机架80或无人机机臂100的底部。进一步地，该无人机200包括两个上述的无人机机臂100，机架80大致呈由四根机架杆构造成的x型结构，该两个无人机机臂100相对于该x型结构的中心部分对称布置，并且每个无人机机臂100连接在两个相邻的机架杆的端部。上述的第二安装段125连接于相邻的两个机架杆之间。为了在无人机200降落时支撑无人机200，每个无人机机臂100的底部还间隔设置有两个脚架90，脚架90连接在无人机机臂100与机架80的连接处。
56.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
57.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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
58.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。