CN112319823A - 一种混合动力无人机及用于无人机的内燃机发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力无人机及用于无人机的内燃机发电机，用于无人机的内燃机发电机包括发动机及由所述发动机驱动的发电机，所述发动机具有曲轴和两个对置的汽缸，所述发电机具有定子和转子，还包括由所述发动机驱动的风冷装置，所述风冷装置用于产生并引导冷却风吹向所述汽缸以使之冷却。上述用于无人机的内燃机发电机利用发动机作为动力源，由风冷装置以风冷的方式对发动机实现散热降温，使得用于无人机的内燃机发电机自身具有散热效果，无需额外装卸散热系统以及向散热系统供能的动力系统；而且风量随发动机转速变化，在发动机大负荷高转速的工作状态下提供大风量散热，低负荷低转速的工作状态提供小风量散热，散热效果好。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力技术领域，特别涉及一种用于无人机的内燃机发电机。还涉及一种混合动力无人机。
背景技术
在现有的采用混合动力的无人机中，通常具有电池组、驱动螺旋桨的电动机及内燃机发电机，内燃机发电机给电动机提供电源或/和给电池组充电。
尤其是一种现有的应用于小型无人机的内燃机发电机，其内燃机为水平对置双缸，每缸的排量较小(总排量100cc，单缸约50cc)，在安装应用于无人机时存在以下缺陷：第一，内燃机发电机无独立的散热系统，当安装到无人机时，需要额外安装散热系统以及向散热系统供能的动力系统；第二，在需要拆卸发电机时，需要先拆除散热系统，这样，发电机在无人机上的拆装均极其不便；第三，现有的散热系统出风散乱、不集中，导致散热效果不佳，发电机性能受到影响。
因此，如何能够提供一种具有良好散热效果以无需额外装卸散热系统的用于无人机的内燃机发电机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于无人机的内燃机发电机，利用发动机作为动力源，由风冷装置以风冷的方式对发动机实现散热降温，使得用于无人机的内燃机发电机自身具有散热效果，无需额外装卸散热系统以及向散热系统供能的动力系统；风量随发动机转速变化，在发动机大负荷高转速的工作状态下提供大风量散热，低负荷低转速的工作状态提供小风量散热，散热效果好。本发明的另一目的是提供一种混合动力无人机。
为实现上述目的，本发明提供一种用于无人机的内燃机发电机，包括发动机及由所述发动机驱动的发电机，所述发动机具有曲轴和两个对置的汽缸，所述发电机具有定子和转子，还包括由所述发动机驱动的风冷装置，所述风冷装置用于产生并引导冷却风吹向所述汽缸以使之冷却。
优选地，所述风冷装置具有导流罩和风扇，所述导流罩部分或完全包裹所述汽缸，所述导流罩的两端分别设有进气口和出气口，所述风扇设于所述进气口，所述风扇用于使冷却风从所述进气口吹向所述出气口。
优选地，所述风扇与所述进气口形状相配地设置于所述导流罩的上端，所述风扇通过皮带由所述发动机驱动。
优选地，所述进气口的形状为圆筒形，所述风扇的形状设置为与所述进气口的形状相似的圆筒形。
优选地，所述导流罩完全包裹所述汽缸，所述出气口的形状设置为与所述进气口的形状相似的圆筒形。
优选地，还包括固定于所述发动机的第一电机支架，所述第一电机支架的中心设有与所述曲轴同轴的圆孔，所述转子与所述曲轴相连；所述发电机还具有电机罩壳，所述电机罩壳用于遮盖所述定子，所述电机罩壳与所述定子一同靠近所述圆孔固设于所述第一电机支架。
优选地，所述发动机具有箱体，所述第一电机支架固定于所紧邻的所述箱体的一端端面。
还包括第二电机支架，所述第一电机支架通过所述第二电机支架固定于所述发动机。
优选地，所述发动机具有箱体，所述第二电机支架固定于所紧邻的所述箱体的一端端面。
优选地，还包括安装板，所述安装板固定于所述发动机，所述安装板用于辅助定位并安装所述第二电机支架。
优选地，所述第一电机支架的四角设有具有减震装置的悬挂支架。
本发明还提供一种混合动力无人机，包括上述任一项所述的用于无人机的内燃机发电机。
相对于上述背景技术，本发明所提供的用于无人机的内燃机发电机包括发动机及由发动机驱动的发电机，发动机具有曲轴和两个对置的汽缸，发电机具有定子和转子，还包括由发动机驱动的风冷装置，风冷装置用于产生并引导冷却风吹向汽缸以使之冷却；该用于无人机的内燃机发电机通过发动机提供转子和风冷装置做旋转运动的动能，使得风冷装置旋转吹风实现以风冷的形式对发动机散热降温；该用于无人机的内燃机发电机自身具有散热功能，无需额外装卸散热系统以及向散热系统供能的动力系统，而且风量随发动机转速变化，在发动机大负荷高转速的工作状态下提供大风量散热，低负荷低转速的工作状态提供小风量散热，散热效果好。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的拆分示意图；
图2为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的正视图；
图3为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的俯视图；
图4为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的侧视图；
图5为图2的部分剖视图；
图6为图3的部分剖视图；
图7为图4的部分剖视图；
图8为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的仰视方向的部分结构示意图。
其中：
1-电机罩壳、2-内六角螺钉、3-定子、4-悬挂支架、5-第一电机支架、6-转子、7-减震装置、8-异形垫片、9-皮带、10-风扇、11-风扇支架、12-风扇保持架、13-导流罩、14-发动机、15-第二电机支架、16-安装板、20-曲轴、21-箱体、22-汽缸、30-皮带缺口、301-风扇固定支耳、1701-第一连接件、1702-第二连接件、1703-第三连接件、1704-第四连接件、1705-第五连接件、1706-第六连接件、1707-第七连接件、1708-第八连接件、1709-第九连接件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图8，其中，图1为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的拆分示意图，图2为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的正视图，图3为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的俯视图，图4为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的侧视图，图5为图2的部分剖视图，图6为图3的部分剖视图，图7为图4的部分剖视图，图8为本发明实施例提供的用于无人机的内燃机发电机的仰视方向的部分结构示意图。
在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的用于无人机的内燃机发电机包括发动机14及由发动机14驱动的发电机，发动机14具有曲轴20和两个对置的汽缸22，发电机具有定子3和转子6，还包括由发动机14驱动的风冷装置，风冷装置用于产生并引导冷却风吹向汽缸22以使之冷却。
具体而言，发动机14的输出端分别连接并驱动转子6和风冷装置，风冷装置的出风口朝向发动机14设置；其中，定子3、转子6和发动机14作为传统的用于无人机的内燃机发电机的固有结构，由发动机14作为动力源提供动力，使得转子6在定子3旋转，旋转的转子6切割磁感线并根据磁生电的原理实现该用于无人机的内燃机发电机的发电功能；除此以外，发动机14在驱动转子6的过程中，同步驱动风冷装置，使得风冷装置旋转吹风，由出风口吹出的气流直接作用在处于工作状态的发动机14上实现该用于无人机的内燃机发电机的散热功能。
需要说明的是，本发明所提供的用于无人机的内燃机发电机相较于现有的用于无人机的内燃机发电机而言，额外增加了风冷装置，使得风冷装置作为用于无人机的内燃机发电机自身的一部分，在用于无人机的内燃机发电机实现发电功能的同时实现散热功能；至于发电原理以及定子3、转子6和发动机14的具体选型和设置，不属于本发明的改进内容，请参照现有技术，这里不再一一赘述。
在本实施例中，风冷装置可采用具有倾斜角度的叶片盘，由发动机14的输出端如输出轴等直接或间接连接叶片盘的旋转轴，叶片盘在发动机14输出的旋转动力下转动，从而实现对发动机14的风冷作用。
需要强调的是，该用于无人机的内燃机发电机将具有风冷作用的风冷装置内置为一体，从而实现该用于无人机的内燃机发电机的散热功能，不仅无需额外装卸散热系统以及向散热系统供能的动力系统以减少外置动力源且简化结构，而且风冷装置的风量随发动机14的转速变化而变化，从而在发动机14的不同工作状态自动提供相适应的风冷散热效果，散热效果好；更具体地说，在发动机14大负荷高转速的工作状态下提供大风量散热，在发动机14低负荷低转速的工作状态提供小风量散热。
示例性的，发动机14与风冷装置通过带传动的方式相连，其中，发动机14的输出端为曲轴20，传动结构简单，由曲轴20连接并驱动皮带9，再由皮带9连接并驱动风冷装置。
在一种具体的实施方式中，风冷装置具有导流罩13和风扇10，导流罩13部分或完全包裹汽缸22，导流罩13的两端分别设有进气口和出气口，风扇10设于进气口，风扇10用于使冷却风从进气口吹向出气口。
具体而言，风扇10通过风扇支架11和风扇保持架12安装，风扇支架11固定于风扇10上部分的端部位置，风扇保持架12固定于风扇10下部分的主体位置。
在本实施例中，风扇10通过皮带9与发动机14的曲轴20连接，导流罩13包裹发动机14和风扇10，导流罩13设有进气口和出气口。
更具体的，进气口开设于导流罩13的上端，出气口开设于导流罩13的下端，由风扇10和导流罩13组成自上而下的散热通道，如图5所示的箭头为气流方向，此时风扇10与进气口形状相配地设置于导流罩13的上端，风扇10位于上端也即靠近进气口的位置，发动机14位于下端也即靠近出气口的位置，风扇10的出风口朝下设置以正对发动机14的缸头，对高热量部分集中散热。
示例性的，进气口的形状为圆筒形，风扇10的形状设置为与进气口的形状相似的圆筒形，圆筒形的形状具有散热量大以及结构强度高的特点，与此类似的，还可设置为其他形状，同应属于本实施例的说明范围。
更进一步的，导流罩13完全包裹汽缸22，出气口的形状设置为与进气口的形状相似的圆筒形。
在此基础上，发动机14还设置有散热片，沿气流方向流动的气流可促进散热片进行散热，此时可结合散热片和上述自上而下的散热通道的散热效果进行更高效的散热。
需要说明的是，本实施例中的导流罩13的设置方式包括但不限于一体式和分体式；当导流罩13为分体式设置时，导流罩13可采用上下分体结构，分体的导流罩13通过成对的第九连接件1709连接，第九连接件1709可以是一对卡扣，也可以是螺栓连接，优选为卡接方式。
除此以外，也可采用左右分体结构或其他形式的分体结构，同应属于本实施例的说明范围。
在一种具体的实施方式中，发动机14为对置的双缸内燃机，也就是说，双缸内燃机具有两个沿某一方向相对设置的汽缸22；与此对应的，风冷装置的数量为一对，一对风冷装置分别布设于双缸内燃机的两个缸体，此时该用于无人机的内燃机发电机大体上或完全在左右方向上为对称结构，两个汽缸22上下存在错位，两个风冷装置的风扇10分别通过一条皮带9带动，此时发动机14的输出端位于皮带9的中心位置，两个风扇10位于皮带9的左右两端。
除此以外，该用于无人机的内燃机发电机还包括电机支架，电机支架起到支撑与固定的作用，电机支架固定于发动机14。
在一种具体的实施方式中，发动机14具有箱体21，电机支架包括第一电机支架5，第一电机支架5的中心设有与曲轴20同轴的圆孔，转子6与曲轴20相连；发电机还具有电机罩壳1，电机罩壳1用于遮盖定子3，电机罩壳1与定子3一同靠近圆孔固设于第一电机支架5。
在本实施例中，第一电机支架5固定于所紧邻的箱体21的一端端面，从而实现第一电机支架5及其上的部件在发动机14上的固定。
在另一种具体的实施方式中，发动机14具有箱体21，电机支架包括可拆卸连接的第一电机支架5和第二电机支架15，第一电机支架5通过第二电机支架15固定于发动机14。
在本实施例中，第二电机支架15固定于箱体21，定子3固定于第一电机支架5，风冷装置的导流罩13的周向固定于第二电机支架15，更进一步的，风冷装置的导流罩13的轴向还可固定于第一电机支架5；更具体的，导流罩13的上端设有避让皮带9的皮带缺口30，风扇10的周向套在导流罩13上端，风扇10与导流罩13的上端通过两对风扇固定支耳301固定，导流罩13的内侧固定于第二电机支架15的外侧，更进一步的，导流罩13的上端还可固定于第一电机支架5的下表面。
在本实施例中，该用于无人机的内燃机发电机采用在无人机上下挂式安装，此时第一电机支架5设有电机罩壳1和悬挂支架4，悬挂支架4位于第一电机支架5的四角，悬挂支架4与第一电机支架5的连接处设有减震装置7，减震装置7具体为胶套，电机罩壳1用于封闭定子3，电机罩壳1开设有一定数量的通孔，悬挂支架4用于悬空安装用于无人机的内燃机发电机。
其中，悬挂支架4采用上下半圆结构形式的吊耳，可更好地贴合无人机的悬挂杆，且上下分体式半圆结构更易于拆装。除此以外，设置异形垫片8和减震装置7起到减震平衡的作用，在第一电机支架5的四角通过悬挂支架4将该用于无人机的内燃机发电机悬挂于无人机的下方，可利用无人机的下洗气流对该用于无人机的内燃机发电机进行辅助散热。
在本实施例中，发动机14设有安装板16，安装板16作为尾部的定位平面对第二电机支架15进行辅助定位与安装，保证第二电机支架15的底部位于水平位置，从而第一电机支架5安装到位，以保障各零部件安装精度如定子3和转子6同轴、两个风扇10水平安装，避免因风扇10歪斜导致皮带9加速损坏，提高可靠性。
在一种具体的实施方式中，该用于无人机的内燃机发电机的多个结构通过多个连接件连接固定，连接件可采用螺栓、螺钉等螺纹连接件。
具体而言，电机罩壳1通过第一连接件1701固定于第一电机支架5，第一连接件1701具体为内六角螺钉2，第一连接件1701的数量为四个，四个第一连接件1701上下左右对称且位于电机罩壳1的周向；定子3和第一电机支架5通过第二连接件1702固定于第二电机支架15，第二连接件1702的数量为四个，四个第二连接件1702上下左右对称且位于定子3的周向。
除此以外，第二电机支架15包括前后分体包裹发动机14的两部分，前后两部分的第二电机支架15通过第三连接件1703固定，第三连接件1703的数量为四个，两两分别位于第二电机支架15前后的两部分，第三连接件1703位于第二电机支架15的上部位置；导流罩13包括上下分体包裹风扇10和发动机14的两部分，上下两部分的导流罩13通过第四连接件1704和第九连接件1709固定，第四连接件1704和第九连接件1709的数量为两个，第四连接件1704和第九连接件1709同时固定左右两边的导流罩13；导流罩13和第二电机支架15同时通过第五连接件1705固定于发动机14的箱体21，第五连接件1705的数量为八个，单个导流罩13的前后分别通过两个第五连接件1705固定，其中一个第五连接件1705连接于单个导流罩13的单面的上部分、另一个第五连接件1705连接于单个导流罩13的单面的下部分。
除此以外，第二电机支架15通过第六连接件1706固定于安装板16，第六连接件1706的数量为四个，四个第六连接件1706上下左右对称且位于安装板16的周向；悬挂支架4包括上下分体的两部分，单个悬挂支架4的上下两部分通过两个第七连接件1707固定；安装板16通过第八连接件1708固定于发动机14，第八连接件1708的数量为四个，四个第八连接件1708上下左右对称且位于安装板16的周向。
本发明还提供一种混合动力无人机，包括上述用于无人机的内燃机发电机，应具有上述用于无人机的内燃机发电机的全部有益效果，这里不再一一赘述。
需要注意的是，该混合动力无人机尤其是指一种小型的采用混合动力的无人机，为旋翼机，具体为多旋翼或直升机，除上述用于无人机的内燃机发电机以外还具有电池组和驱动螺旋桨的电动机等结构，至于除用于无人机的内燃机发电机以外的结构不属于本发明的改进内容，至于其具体的设置方式，可参照现有技术，这里不再一一赘述。
需要再次说明的是，该混合动力无人机的用于无人机的内燃机发电机装设于无人机的下方，由悬挂支架4将用于无人机的内燃机发电机吊挂于无人机的悬挂杆上，此时不仅可利用用于无人机的内燃机发电机自身的散热功能，还可利用无人机下洗气流对用于无人机的内燃机发电机进行辅助散热。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的混合动力无人机及用于无人机的内燃机发电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (11)
1.一种用于无人机的内燃机发电机，包括发动机(14)及由所述发动机(14)驱动的发电机，所述发动机(14)具有曲轴(20)和两个对置的汽缸(22)，所述发电机具有定子(3)和转子(6)，其特征在于，还包括由所述发动机(14)驱动的风冷装置，所述风冷装置用于产生并引导冷却风吹向所述汽缸(22)以使之冷却。
2.根据权利要求1所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，所述风冷装置具有导流罩(13)和风扇(10)，所述导流罩(13)部分或完全包裹所述汽缸(22)，所述导流罩(13)的两端分别设有进气口和出气口，所述风扇(10)设于所述进气口，所述风扇(10)用于使冷却风从所述进气口吹向所述出气口。
3.根据权利要求2所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，所述风扇(10)与所述进气口形状相配地设置于所述导流罩(13)的上端，所述风扇(10)通过皮带(9)由所述发动机(14)驱动。
4.根据权利要求3所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，所述进气口的形状为圆筒形，所述风扇(10)的形状设置为与所述进气口的形状相似的圆筒形。
5.根据权利要求4所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，所述导流罩(13)完全包裹所述汽缸(22)，所述出气口的形状设置为与所述进气口的形状相似的圆筒形。
6.根据权利要求1至5任一项所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，还包括固定于所述发动机(14)的第一电机支架(5)，所述第一电机支架(5)的中心设有与所述曲轴(20)同轴的圆孔，所述转子(6)与所述曲轴(20)相连；所述发电机还具有电机罩壳(1)，所述电机罩壳(1)用于遮盖所述定子(3)，所述电机罩壳(1)与所述定子(3)一同靠近所述圆孔固设于所述第一电机支架(5)。
7.根据权利要求6所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，所述发动机(14)具有箱体(21)，所述第一电机支架(5)固定于所紧邻的所述箱体(21)的一端端面。
8.根据权利要求6所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，还包括第二电机支架(15)，所述第一电机支架(5)通过所述第二电机支架(15)固定于所述发动机(14)。
9.根据权利要求8所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，还包括安装板(16)，所述安装板(16)固定于所述发动机(14)，所述安装板(16)用于辅助定位并安装所述第二电机支架(15)。
10.根据权利要求6所述的用于无人机的内燃机发电机，其特征在于，所述第一电机支架(5)的四角设有具有减震装置(7)的悬挂支架(4)。
11.一种混合动力无人机，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的用于无人机的内燃机发电机。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2020
- 2020-11-19 CN CN202011305920.6A patent/CN112319823A/zh active Pending
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