碳纤维管、刚性支撑结构、机架组件以及无人飞行器的制作方法

本实用新型一般涉及飞行器技术领域，具体涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及碳纤维管、刚性支撑结构、机架组件以及无人飞行器。

背景技术：

近些年，随着物流行业的快速发展，快递的配送方式也随之增多。目前，无人机已经被应用至物流行业，以用于配送快递等。

无人机一般包括机架组件，机架组件可用于支撑无人机的动力设备等部件。常见的机架组件是由刚性的支撑结构构成，且支撑结构又由多根圆管组装构成。现有的圆管为单层结构，且抗扭转抗扭转强度较低，在使用时容易扭转变形，降低了圆管的结构性能，影响无人机的安全性能。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种碳纤维管、刚性支撑结构、机架组件以及无人飞行器。

本申请提供一种碳纤维管，碳纤维管为多层碳纤维层结构，多层碳纤维层中包括第一碳纤维层，第一碳纤维层中的碳纤维丝按照±θ°交叉编织，且θ的值大于0且小于90。

进一步地，多层碳纤维层中包括第二碳纤维层，第二碳纤维层中的碳纤维丝按照0°排列。

进一步地，多层碳纤维层中包括第三碳纤维层，第三碳纤维层中的碳纤维丝按照90°排列。

进一步地，第三碳纤维层、第二碳纤维层和第一碳纤维层沿碳纤维管的径向向外顺次设置。

进一步地，碳纤维管的横截面为非圆形。

进一步地，碳纤维管上沿轴向顺次设置有多个第一安装孔，第一安装孔贯穿碳纤维管设置。

本申请还提供一种刚性支撑结构，包括第一框架，第一框架由三根以上的碳纤维管沿周向顺次设置形成，相邻两个碳纤维管之间通过连接件连接。

进一步地，连接件包括上下设置两个连接管，碳纤维管插设于连接管中；

连接管的内孔形状与碳纤维管的形状相匹配，以使碳纤维管与连接管在周向上定位配合。

进一步地，第一框架包括四根碳纤维管，四根碳纤维管中两两平行设置，其中：

四根碳纤维管沿周向首尾顺次连接以形成矩形状，且连接处通过连接件连接；或者，

两根平行设置的碳纤维管的两端分别搭接于另外两根平行设置的碳纤维管的异于端部的部分上，且在搭接处通过连接件连接。

进一步地，还包括第二框架，第二框架搭接于第一框架上；

其中，第二框架中的碳纤维管与第一框架中的碳纤维管在搭接处通过连接件连接。

进一步地，连接管上设有第二安装孔，第二安装孔贯穿连接管设置；

第二安装孔与碳纤维管上的第一安装孔相匹配；

刚性支撑结构包括紧固件，紧固件穿过对应设置的第一安装孔和第二安装孔以将连接管和碳纤维管固定连接。

本申请还提供一种机架组件，包括刚性支撑结构。

本申请还提供一种无人飞行器，包括机架组件。

本申请提供的碳纤维管、刚性支撑结构、机架组件以及无人飞行器，碳纤维管为多层碳纤维层结构，其中多层结构中包括第一碳纤维层，通过将第一碳纤维层中的碳纤维丝按照±θ°交叉编织且θ的值大于0且小于90，提高了碳纤维管的抗扭转强度，进而提高了无人飞行器的安全性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的碳纤维管的端部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的第一框架的结构示意图；

图3为图2中的a部放大图；

图4为本申请实施例提供的刚性支撑结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考附图1，本申请实施例提供一种碳纤维管1，碳纤维管1为多层碳纤维层结构，多层碳纤维层中包括第一碳纤维层，第一碳纤维层中的碳纤维丝按照±θ°交叉编织，且θ的值大于0且小于90。

在本实施例中，碳纤维管1具有较强的抗拉伸强度且质量轻，使得无人飞行器的机架组件能够在满足支撑强度的条件下使自身重量较低。碳纤维管1为多层碳纤维层结构，其中多层碳纤维层中包括第一碳纤维层，第一碳纤维层中的碳纤维丝按照±θ°交叉编织，且θ的值大于0且小于90，通过碳纤维丝的交叉编织，使得第一碳纤维层的抗扭转强度，进而提高了无人飞行器的安全性能。其中，θ的值可优选为30、45或60。

在某些优选的实施例中，多层碳纤维层中包括第二碳纤维层，第二碳纤维层中的碳纤维丝按照0°排列。

在本优选的实施例中，第二碳纤维层中的碳纤维丝按照0°排列，即沿着碳纤维管1的轴向排列，使得碳纤维管1的抗拉伸强度较大。

在某些优选的实施例中，多层碳纤维层中包括第三碳纤维层，第三碳纤维层中的碳纤维丝按照90°排列。

在本优选的实施例中，第三碳纤维层中的碳纤维丝按照90°排列，即沿着碳纤维管1的周向排列，使得碳纤维管1的径向抗压强度较好。

在某些优选的实施例中，第三碳纤维层、第二碳纤维层和第一碳纤维层沿碳纤维管1的径向向外顺次设置，即第三碳纤维层为内层，第二碳纤维层为中层，第一碳纤维管1为外层。碳纤维管1沿径向向外顺次设置有增加抗拉伸强度、抗压强度以及抗扭转强度的碳纤维层，使得碳纤维的整体结构强度较好，进而提高无人飞行器的安全性能。

当然，碳纤维管1的层数可以由三层组成，也可以由三层以上的碳纤维层组成。碳纤维管1中的第一碳纤维层、第二碳纤维层和第三碳纤维层的排列顺次并不局限于上述优选的排列方式，例如还可以为：第三碳纤维层、第一碳纤维层和第二碳纤维层沿碳纤维管1的径向向外顺次设置等。

在某些优选的实施例中，碳纤维层包括碳纤维丝和环氧树脂，环氧树脂具有较好的黏性以增加碳纤维丝之间的连接强度，使得碳纤维层中炭纤维丝之间稳固连接，也使得碳纤维层之间稳固连接。

在某些优选的实施例中，碳纤维管1通过在线编织拉挤工艺制备，不仅成本低且可实现量产，同时还能获取不同长度的碳纤维管1，以满足不同的使用需求。

在某些优选的实施例中，碳纤维管1的横截面为非圆形。

在本优选的实施例中，碳纤维管1的横截面为非圆形，使得碳纤维管1与连接管212之间的连接可通过自身进行周向定位以限制碳纤维管1在连接管212中转动，避免使用紧固件对圆管和连接管212之间进行周向定位，进而降低了机架组件的安装难度以及生产成本。同时，也降低了驱动电机在碳纤维管1上偏转角的定位调节难度。

其中，碳纤维管1的横截面可优选为椭圆形或多边形。多边形可进一步优选为正多边形，例如三角形、矩形或方形。

在某些优选的实施例中，多边形的碳纤维管1的棱边处设有倒角12，以降低风阻和风噪。

在某些优选的实施例中，碳纤维管1上沿轴向顺次设置有多个第一安装孔11，第一安装孔11贯穿碳纤维管1设置。

在本优选的实施例中，碳纤维管1上设有贯穿自身的第一安装孔11，第一安装孔11可供紧固件使用，例如螺栓、铆钉等。在使用时，碳纤维管1上的第一安装孔11可与连接管212上对应的安装孔配合使用，以将碳纤维管1和连接管212之间进行紧固连接以避免碳纤维管1从连接管212中脱离。

请参考附图2-3，本申请实施例还提供一种刚性支撑结构，刚性支撑结构包括第一框架2，第一框架2由三根以上的碳纤维管1沿周向顺次设置形成，相邻两个碳纤维管1之间通过连接件21连接。

在本实施例中，碳纤维管1为刚性结构，由多根碳纤维管1以及连接件21组成的支撑结构也具有刚性。刚性支撑结构包括第一框架2，第一框架2由三根以上的碳纤维管1沿周向顺次设置形成，相邻两个碳纤维管1之间通过连接件21连接。其中，在相连接的两个碳纤维管1中，连接位置可以为碳纤维管1的端部或中部。第一框架2具有较好的结构强度以及结构稳定性，使得第一框架2上可用于对外部设备进行稳固支撑。

在某些优选的实施例中，连接件21包括上下设置两个连接管212，碳纤维管1插设于连接管212中；连接管212的内孔形状与碳纤维管1的形状相匹配，以使碳纤维管1与连接管212在周向上定位配合。

在本优选的实施例中，连接件21包括上下设置两个连接管212，两个连接管212之间固定连接。两个连接管212的轴线可交叉设置，可连接两个不同方向的碳纤维管1。进一步优选地，两个连接管212的轴线正交设置。

碳纤维管1的横截面可以为圆形，此时连接管212形状也为圆形，两者之间可通过尺寸过盈配合以实现周向定位配合。

碳纤维管1的横截面可以为非圆形，连接管212的内孔形状与碳纤维管1的形状相匹配，碳纤维管1与连接管212之间通过形状的限制以使碳纤维管1与连接管212在周向上定位配合。例如：当碳纤维管1为方形时，连接管212的内孔也为方形，当碳纤维管1插设至连接管212中时，两者之间在周向上便自动形成定位，进而限制了两者之间的相对转动。又例如：当碳纤维管1为椭圆形时，连接管212的内孔也为椭圆形，当碳纤维管1插设至连接管212中时，两者之间在周向上便自动形成定位，进而限制了两者之间的相对转动。

非圆形的碳纤维管1与圆形的碳纤维管1在实现与连接管212周向定位配合方式上相比，非圆形的碳纤维管1与连接管212之间的组装效率以及周向定位配合的稳定性皆更高。

在某些优选的实施例中，两个连接管212之间固定连接，两个连接管212之间可优选为一体成型。连接件21材质优选但不局限于铝、铁等。

在某些优选的实施例中，第一框架2包括四根碳纤维管1，四根碳纤维管1中两两平行设置，其中：

四根碳纤维管1沿周向首尾顺次连接以形成矩形状，且连接处通过连接件21连接；或者，

两根平行设置的碳纤维管1的两端分别搭接于另外两根平行设置的碳纤维管1的异于端部的部分上，且在搭接处通过连接件21连接。

在本优选的实施例中，第一框架2包括四根碳纤维管1，且四根碳纤维管1中两两平行设置，以降低刚性支撑结构的组装难度。同时连接件21只需同一型号便可满足整个刚性支撑结构的组装，进一步降低刚性支撑结构的组装难度。

上述四根碳纤维管1构成的第一框架2的形状可以为矩形状，具体地：四根碳纤维管1沿周向首尾顺次设置以形成矩形状。这里的矩形状可以为长方形状或正方形状。矩形状的第一框架2可具有较好的结构稳定性。

上述四根碳纤维管1构成的第一框架2的形状还可以为平行四边形状，具体地：相连接的两个碳纤维管1之间倾斜交叉设置，以使四根碳纤维管1构成平行四边形状。

请参考附图2，上述四根碳纤维管1构成的第一框架2的形状还可以为“井”字状，具体地：四根碳纤维管1包括两根横向设置的碳纤维管1和两根纵向设置的碳纤维管1，纵向设置的碳纤维管1分别搭接在横向设置的碳纤维管1异于端部的部分上。

上述四根碳纤维管1构成的第一框架2还可以如下形状，具体地：四根碳纤维管1包括两根横向设置的碳纤维管1和两根纵向设置的碳纤维管1，纵向设置的碳纤维管1的端部分别搭接在横向设置的碳纤维管1异于端部的部分上。

请参考附图4，在某些优选的实施例中，刚性支撑结构还包括第二框架3，第二框架3搭接于第一框架2上；其中，第二框架3中的碳纤维管1与第一框架2中的碳纤维管1在搭接处通过连接件21连接。

在本优选的实施例中，刚性支撑结构可以为两层以及上的结构。以两层为例：刚性支撑结构还包括第二框架3，第二框架3搭接于第一框架2上。第二框架3中的碳纤维管1与第一框架2中的碳纤维管1在搭接处通过连接件21连接，以使第一框架2固定搭接在第一框架2上。

第二框架3可由三根以上的碳纤维管1以及连接件21组合形成。在某些优选的实施例中，第二框架3的形状与第一框架2的形状基本相同，具体地：第二框架3也包括四根碳纤维管1，四根碳纤维管1也包括两根横向设置的碳纤维管1和两根纵向设置的碳纤维管1，纵向设置的碳纤维管1分别搭接在横向设置的碳纤维管1异于端部的部分上，且搭接处通过连接件21连接。其中，第二框架3中的横向设置的碳纤维管1可优选位于第一框架2中的两个横向设置的碳纤维管1之间，第二框架3中的纵向设置的碳纤维管1可优选位于第一框架2中的两个纵向设置的碳纤维管1之间。

在某些优选的实施例中，连接管212上设有第二安装孔211，第二安装孔211贯穿连接管212设置；

第二安装孔211与碳纤维管1上的第一安装孔11对应设置；

刚性支撑结构包括紧固件，紧固件穿过对应设置的第一安装孔11和第二安装孔211以将连接管212和碳纤维管1固定连接。

在本优选的实施例中，连接管212上设有贯穿自身的第二安装孔211，第二安装孔211与碳纤维管1上的第一安装孔11对应设置，可供紧固件将两者紧固连接。其中，紧固件可优选为螺栓或铆钉等。以铆钉为例，将碳纤维管1插设在连接管212上时，第一安装孔11与第二安装孔211对应设置以形成铆钉穿过的通孔结构，然后通过铆钉将连接管212碳纤维管1之间固定连接以避免碳纤维管1从连接管212中脱离。

在某些优选的实施例中，连接件21还设有分别与两个连接管212的外侧壁连接加强筋213，以加强两个连接管212之间的连接强度。

在某些优选的实施例中，加强筋213与两个连接管212的连接处连接，以增加两个连接管212连接处的连接强度。

在某些优选的实施例中，连接件21可为一体成型结构。

本申请实施例还提供一种机架组件，机架组件包括上述的刚性支撑结构，以通过刚性支撑结构向外部设备提供安装平台以支撑外部设备。

本申请还提供一种无人飞行器，包括上述的机架组件，机架组件可用于支撑安装无人飞行器的动力设备等部件。

需要理解的是，上文如涉及术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。