CN106542100B - 无人机动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空动力系统领域，特别是一种主要应用于无人机领域的体积小、重量轻且工作可靠性高的无人机动力装置。沿涡轴发动机的输出轴输出方向的轴线依次设置有发电装置和减速箱；减速箱上设置有传动轴轴承座，传动轴左端与减速箱内部传动且与传动轴轴承座通过轴承配合，右端与输出轴传动配合；发电装置包括定子和转子，定子固定在传动轴轴承座的右端面，传动轴自由穿过定子；转子套装在传动轴上。本发明的无人机动力装置，通过涡轴发动机、传动轴、减速箱、定子以及转子等的配合，在为无人机提供动力的同时也输出电力，具有结构简单、重量小、占用舱内体积少的特点，而且能够同时发电驱动无人机旋翼及机载电气设备，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及航空动力领域，特别是一种主要应用于无人机领域的体积小、重量轻且工作可靠性高的无人机动力装置。
背景技术
无人直升机常用的动力系统主要可分为电力驱动方式和燃油驱动方式两大类。
电力驱动系统由电池驱动，输出功率低，续航时间较短，电力驱动系统中包含的电池占用机舱体积较多，结构重量大，在低温低压环境下工作可靠性欠佳，长时间工作时电池发热量较大，给无人直升机舱内其他设备带来安全风险。此外，使用的时候需要预先充电，相当不方便。
燃油动力系统以活塞式航空发动机为主，燃料在气缸内燃烧膨胀，驱动活塞往复运动，通过曲轴连杆机构输出轴功率。活塞式发动机运行振动剧烈，噪声大，机械结构复杂，维护保养不方便，长时间运行需要加装强化冷却装置并携带工质，大大增加动力系统结构重量。使用发电机为机载设备供电时，需额外安装传动变速机构，既增加重量，又降低动力系统整体可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻且工作可靠性高的无人机动力装置。
本发明解决其技术问题所采用技术方案是：无人机动力装置，包括涡轴发动机，沿该涡轴发动机的输出轴输出方向的轴线依次设置有发电装置和减速箱；还包括有传动轴，所述的减速箱上设置有传动轴轴承座，所述的传动轴左端与减速箱内部传动且与传动轴轴承座通过轴承配合，右端与输出轴传动配合；所述的发电装置包括定子和转子，所述的定子固定在传动轴轴承座的右端面，所述的传动轴自由穿过定子；所述的转子套装在传动轴上，配合于定子右端。
进一步的，为方便安装拆卸，维护设备，所述的传动轴通过联轴器与输出轴传动配合。
进一步的，所述的联轴器包括联轴器输入盘和联轴器输出盘，所述的联轴器输入盘右端与输出轴固定连接，左端与联轴器输出盘的右端连接，所述的联轴器输出盘的左端与传动轴连接。
进一步的，为减少振动对飞行造成的影响，提高稳定性和可靠性，所述的联轴器输入盘和联轴器输出盘之间设置有柔性连接过渡块。
进一步的，所述的柔性连接过渡块采用弹性橡胶制作而成。
进一步的，所述的柔性连接过渡块采用尼龙材料制作而成。
进一步的，所述的柔性连接过渡块采用聚氨酯材料制作而成。
进一步的，所述的定子为飞轮式圆柱状，沿该圆柱的柱面均匀布置有多个线圈；所述的转子为罩住该定子的圆筒状，在所述的转子的筒面上均匀设置有多个永磁铁块，该永磁铁块与线圈配合。
进一步的，为了提高稳定性能和可靠性能，所述的转子的右端面与联轴器输出盘连接。
进一步的，为了减少静电干扰无人机中的精密电子元器件，所述的减速箱、发电装置以及涡轴发动机均喷涂有防静电漆。
本发明的有益效果是：本发明的无人机动力装置，通过涡轴发动机、传动轴、减速箱、定子以及转子等的配合，在为无人机提供动力的同时也输出电力，具有结构简单、重量小、占用舱内体积少的特点，而且能够同时发电驱动无人机旋翼及机载电气设备，使用相当方便。由于所述的传动轴通过联轴器与输出轴传动配合，方便了安装和拆卸，方便了维护，若所述的传动轴和输出轴一体化成型设置，则其他零部件的安装和拆卸会相当不方便。由于所述的联轴器包括联轴器输入盘和联轴器输出盘，所述的联轴器输入盘右端与输出轴固定连接，左端与联轴器输出盘的右端连接，所述的联轴器输出盘的左端与传动轴连接，通过联轴器输入盘和联轴器输出盘的配合实现动力传动，可以通过在联轴器输入盘和联轴器输出盘相对的一面上设置凹凸结构来实现稳定传动。由于所述的联轴器输入盘和联轴器输出盘之间设置有柔性连接过渡块，通过柔性连接过渡块的作用，能够及吸收传动时产生的大部分振动，提高机械的稳定性和可靠性，减少了对无人机飞行的干扰。由于所述的定子为飞轮式圆柱状，沿该圆柱的柱面均匀布置有多个线圈；所述的转子为罩住该定子的圆筒状，在所述的转子的筒面上均匀设置有多个永磁铁块，该永磁铁块与线圈配合，圆筒状的转子和圆柱状的定子配合，使得均匀切割磁感线，均匀发电，减少了脉冲电压的产生，提高了整个装置的稳定性和可靠性。由于所述的转子的右端面与联轴器输出盘连接，辅助传动轴与联轴器连接，双重保障，提高了稳定性和可靠性。由于所述的减速箱、发电装置以及涡轴发动机均喷涂有防静电漆，减少了静电对无人机中的精密电子元器件的干扰，提高了稳定性能和可靠性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的无人机动力装置的一种爆炸结构示意图；
图中，1—涡轴发动机；2—联轴器输入盘；3—柔性连接过渡块；4—联轴器输出盘；5—转子；6—定子；7—传动轴轴承座；8—减速箱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一面分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明的无人机动力装置，包括涡轴发动机1，沿该涡轴发动机1的输出轴输出方向的轴线依次设置有发电装置和减速箱8；还包括有传动轴，所述的减速箱8上设置有传动轴轴承座7，所述的传动轴左端与减速箱8内部传动且与传动轴轴承座7通过轴承配合，右端与输出轴传动配合；所述的发电装置包括定子6和转子5，所述的定子6固定在传动轴轴承座7的右端面，所述的传动轴自由穿过定子6；所述的转子5套装在传动轴上，配合于定子6右端。本发明的无人机动力装置，通过涡轴发动机1、传动轴、减速箱8、定子6以及转子5等的配合，在为无人机提供动力的同时也输出电力，具有结构简单、重量小、占用舱内体积少的特点，而且能够同时发电驱动无人机旋翼及机载电气设备，使用相当方便。使用时，涡轴发动机1燃烧燃料做功，通过输出轴输出动力，带动传动轴传动，对减速箱8输入动力，同时，传动轴带动转子转动与定子发生磁感线切割，发电为无人机的其他电子设备供电，当然为了保证供电的可持续，还可以配合有相应的蓄电池。需要说明的是，图1中为了方便显示其他部件的位置关系，并没有画出传动轴。
实施例2：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的传动轴通过联轴器与输出轴传动配合。由于所述的传动轴通过联轴器与输出轴传动配合，方便了安装和拆卸，方便了维护，若所述的传动轴和输出轴一体化成型设置，则其他零部件的安装和拆卸会相当不方便。
实施例3：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的联轴器包括联轴器输入盘2和联轴器输出盘4，所述的联轴器输入盘2右端与输出轴固定连接，左端与联轴器输出盘4的右端连接，所述的联轴器输出盘4的左端与传动轴连接。由于所述的联轴器包括联轴器输入盘2和联轴器输出盘4，所述的联轴器输入盘2右端与输出轴固定连接，左端与联轴器输出盘4的右端连接，所述的联轴器输出盘4的左端与传动轴连接，通过联轴器输入盘2和联轴器输出盘4的配合实现动力传动，可以通过在联轴器输入盘2和联轴器输出盘4相对的一面上设置凹凸结构来实现稳定传动，也可以通过花键或者其他结构来实现。
实施例4：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的联轴器输入盘2和联轴器输出盘4之间设置有柔性连接过渡块3。由于所述的联轴器输入盘2和联轴器输出盘4之间设置有柔性连接过渡块3，通过柔性连接过渡块3的作用，能够及吸收传动时产生的大部分振动，提高机械的稳定性和可靠性，减少了对无人机飞行的干扰。
实施例5：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，上述的柔性连接过渡块3可以采用弹性橡胶制作而成，通过弹性吸收振动，提高稳定性。
实施例6：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的柔性连接过渡块3可以采用尼龙材料制作而成，通过弹性吸收振动，提高稳定性。
实施例7：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的柔性连接过渡块3可以采用聚氨酯材料制作而成，通过弹性吸收振动，提高稳定性。
实施例8：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的定子6为飞轮式圆柱状，沿该圆柱的柱面均匀布置有多个线圈；所述的转子5为罩住该定子6的圆筒状，在所述的转子5的筒面上均匀设置有多个永磁铁块，该永磁铁块与线圈配合。由于所述的定子6为飞轮式圆柱状，沿该圆柱的柱面均匀布置有多个线圈；所述的转子5为罩住该定子6的圆筒状，在所述的转子5的筒面上均匀设置有多个永磁铁块，该永磁铁块与线圈配合，圆筒状的转子5和圆柱状的定子6配合，使得均匀切割磁感线，均匀发电，减少了脉冲电压的产生，提高了整个装置的稳定性和可靠性。
实施例9：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的转子5的右端面与联轴器输出盘4连接。由于所述的转子5的右端面与联轴器输出盘4连接，辅助传动轴与联轴器连接，双重保障，提高了稳定性和可靠性。
实施例10：
作为优选的，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，所述的减速箱8、发电装置以及涡轴发动机1均喷涂有防静电漆。由于所述的减速箱8、发电装置以及涡轴发动机1均喷涂有防静电漆，减少了静电对无人机中的精密电子元器件的干扰，提高了稳定性能和可靠性能。
实施例11：
作为一种优选的实施方式，在上述实施例的基础上，本实施例做进一步优化，涡轴发动机1作为无人机的动力来源，将燃料燃烧的化学能转化为输出轴旋转的机械能，可带动传动轴转动，从而通过减速箱8带动旋翼转动，还可以驱动发电装置。柔性联轴器由联轴器输入盘2、柔性连接过渡块3和联轴器输出盘4构成。柔性联轴器的联轴器输入盘2和柔性连接过渡块3与涡轴发动机1的输出轴紧固，柔性连接过渡块3的外形与联轴器输出盘4中心开槽的形状相互匹配，柔性连接过渡块3嵌入联轴器输出盘4相应位置后，既能可靠传递涡轴发动机1的输出轴的旋转运动，又可借助柔性材料吸收振动，减小共振危害。
发电装置由转子5与定子6两部分组成，联轴器输出盘4直接连接发电装置的转子5，简化连接结构，发电装置的转子5中心与减速箱8的传动轴相连，输出旋转运动。定子6内置于转子5空腔内并固定于减速箱壳体之上，减小了动力系统外形尺寸，圆柱状定子6的外侧均匀布置若干线圈。发电装置的转子5的壁面沿圆周方向均匀嵌入永磁体块，高速转动时可在定子6的线圈内形成周期性的磁通量变化，导线产生感应电动势，汇总后可向外输出电能，为其他电子设备供电。
使用涡轴发动机1作为动力来源，具有体积小，重量轻，输出功率高，机械振动小，工作可靠性高的特点。
无人机动力装置内各部件沿同一轴线布置，充分利用无人直升机轴向空间，减小动力系统横向尺寸，有助于减小机身迎风面积，降低空气阻力，提高飞行效率。
无人机动力装置中使用的具有柔性过度连接块3的联轴器结构简单、安装方便，便于拆解更换，其中的柔性连接过渡块3既能依靠外形与输出盘紧密配合，可靠地传递旋转运动，又能利用自身柔性材料特性吸收振动，改善无人机动力装置与机身旋翼等部件间的振动特性，降低共振危害。
圆柱状的定子6和圆筒状的转子5，能在较少占用动力系统空间与重量的前提下充分利用涡轴发动机1较高的转速，提高了发电装置的输出功率与输出效率，满足了更多大型机载设备的供电需求，同轴安装方式省去复杂的传动装置，发电装置的转子5与定子6分别与其他部件紧固，二者不直接接触，无需使用轴承等支撑润滑机构，增加了电能输出效率与无人机动力装置的整体可靠性，转子5高速转动还会产生风冷效果，为舱内设备降温，提高无人机飞行可靠性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.无人机动力装置，其特征在于：包括涡轴发动机(1)，沿该涡轴发动机(1)的输出轴输出方向的轴线依次设置有发电装置和减速箱(8)；还包括有传动轴，所述的减速箱(8)上设置有传动轴轴承座(7)，所述的传动轴左端与减速箱(8)内部传动且与传动轴轴承座(7)通过轴承配合，右端与输出轴传动配合；所述的发电装置包括定子(6)和转子(5)，所述的定子(6)固定在传动轴轴承座(7)的右端面，所述的传动轴自由穿过定子(6)；所述的转子(5)套装在传动轴上，配合于定子(6)右端；所述的传动轴通过联轴器与输出轴传动配合；所述的联轴器包括联轴器输入盘(2)和联轴器输出盘(4)，所述的联轴器输入盘(2)右端与输出轴固定连接，左端与联轴器输出盘(4)的右端连接，所述的联轴器输出盘(4)的左端与传动轴连接；所述的转子(5)的右端面与联轴器输出盘(4)连接；所述的减速箱(8)、发电装置以及涡轴发动机(1)均喷涂有防静电漆。
2.根据权利要求1所述的无人机动力装置，其特征在于：所述的联轴器输入盘(2)和联轴器输出盘(4)之间设置有柔性连接过渡块(3)。
3.根据权利要求2所述的无人机动力装置，其特征在于：所述的柔性连接过渡块(3)采用弹性橡胶制作而成。
4.根据权利要求2所述的无人机动力装置，其特征在于：所述的柔性连接过渡块(3)采用尼龙材料制作而成。
5.根据权利要求2所述的无人机动力装置，其特征在于：所述的柔性连接过渡块(3)采用聚氨酯材料制作而成。
6.根据权利要求1所述的无人机动力装置，其特征在于：所述的定子(6)为飞轮式圆柱状，沿该圆柱的柱面均匀布置有多个线圈；所述的转子(5)为罩住该定子(6)的圆筒状，在所述的转子(5)的筒面上均匀设置有多个永磁铁块，该永磁铁块与线圈配合。
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