CN205770144U - 一种旋翼飞行器的动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种旋翼飞行器的动力系统，包括支架、电机、螺旋桨和风扇，所述支架的一端与飞行器本体连接，另一端连接所述电机，且所述电机的输出轴沿所述飞行器本体的长度方向设置且向所述飞行器本体的头部延伸，所述螺旋桨的桨叶和所述风扇的扇叶均通过桨毂安装于所述电机的输出轴上，且所述风扇的扇叶与所述螺旋桨的桨叶交错设置，所述扇叶的长度小于所述桨叶的长度。在旋翼飞行器飞行过程中，电机启动，带动设于电机输出轴上的螺旋桨和风扇转动，螺旋桨转动给旋翼飞行器向前飞行提供动力，风扇转动产生的气流流经电机，对电机进行散热，有效的提高了电机的散热能力，进而提供电机的工作效率和可靠性。

Description

一种旋翼飞行器的动力系统

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种旋翼飞行器的动力系统。

背景技术

当前，平流层飞艇设计均采用了电机-螺旋桨的动力推进形式。平流层飞艇动力电机对体积、重量有较为严格的要求，这导致电机表面积减小，影响其对流散热能力。对于空气冷却的电机来说，空气密度及流动速度的变化都会影响通风散热条件，进而影响电机的温升。高空环境下，温度随着海拔的增加而下降，当海拔达到20km时，温度下降为-56℃左右，大气密度仅为海平面大气密度的7％左右。与地面环境相比，高空环境外界温度较低有利于电机的散热，然而大气密度的降低使得流动介质减少，电机的对流换热能力严重下降，不利于电机的散热。平流层飞艇飞行速度较低，导致电机依靠对流散热的能力进一步变差。

平流层低密度导致常规设计的螺旋桨的效率会比较低，为保证螺旋桨推进器的推进效率，平流层飞艇一般都采用大直径螺旋桨。电机尺寸相比螺旋桨非常小，由于受大直径螺旋桨桨毂的遮挡，电机无法有效利用前飞速度和螺旋桨产生的气流进行对流散热。电机温升是电机运行性能的重要指标之一，如果电机损耗产生的热量无法及时有效地同空间环境进行热交换，则会导致电机温度过高，破坏绝缘材料和稀土永磁材料，使电机负载能力减弱，润滑脂寿命下降，电机无法正常工作甚至烧毁，进一步对电动推进系统和飞行器造成破坏性影响。另外传统设计中，一般将电机驱动器放在吊舱内，吊舱的密闭空间给驱动器散热带了不便，需要在驱动器内安装风扇辅助散热，进而增加了驱动器的体积和重量，并增加了驱动器的无效能耗。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种旋翼飞行器的动力系统以解决平流层飞艇在飞行时无法对电机进行很好的散热的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种旋翼飞行器的动力系统，包括支架、电机、螺旋桨和风扇，所述支架的一端与飞行器本体连接，另一端连接所述电机，且所述电机的输出轴沿所述飞行器本体的长度方向设置且向所述飞行器本体的头部延伸，所述螺旋桨的桨叶和所述风扇的扇叶均通过桨毂安装于所述电机的输出轴上，且所述风扇的扇叶与所述螺旋桨的桨叶交错设置，所述扇叶的长度小于所述桨叶的长度。

其中，所述电机的外表面上设有多个间隔设置的第一散热翅片，所述第一散热翅片沿所述飞行器本体的长度方向设置。

其中，还包括与所述电机连接的驱动器，所述驱动器与所述支架固定连接且与所述螺旋桨的桨叶的中部相对设置。

其中，所述驱动器的外表面上设有多个间隔设置的第二散热翅片，所述第二散热翅片沿所述飞行器本体的长度方向设置。

其中，所述电机的输出轴与桨毂通过法兰连接。

其中，还包括锥形整流罩，所述锥形整流罩设于所述电机的输出轴远离所述电机的一端。

其中，所述扇叶的数量为多个，多个所述扇叶沿所述桨毂的周向均匀且间隔设置。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供了一种旋翼飞行器的动力系统，包括支架、电机、螺旋桨和风扇，支架的一端与飞行器本体连接，另一端与电机连接，电机的输出轴沿飞行器本体的长度方向设置且沿飞行器本体的头部方向延伸，螺旋桨的桨叶和所风扇的扇叶均通过桨毂安装于电机的输出轴上，且风扇的扇叶与螺旋桨的桨叶交错设置，扇叶的长度小于桨叶的长度。旋翼飞行器在飞行过程中，电机启动，带动设于电机输出轴上的螺旋桨和风扇转动，螺旋桨转动给旋翼飞行器向前飞行提供动力，风扇转动产生的气流流经电机，对电机进行散热。本实用新型提供的旋翼飞行器利用旋翼飞行器的飞行特点，设置风扇并使风扇的扇叶与桨叶交错设置，避免桨叶挡到风扇产生的气流，使风扇产生的气流很好的向后流动，对电机进行散热，有效的提高了电机的散热能力，进而提供电机的工作效率和可靠性。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的旋翼飞行器的动力系统的结构示意图；

图2是图1的左视图。

图中：1：螺旋桨；2：风扇；3：电机；4：驱动器；5：支架；6：飞行器本体；22：整流罩；31：第一散热翅片；41：第二散热翅片；51：安装架；52：安装架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种旋翼飞行器的动力系统，包括支架5、电机4、螺旋桨1和风扇2，支架5为多条连接杆搭接成的框架结构，支架5的一端与飞行器本体6连接，另一端连接电机3，支架5可以安装在飞行器本体6的上方，也可以安装在飞行器本体6的一侧，如图1所示，在本实施例中，支架5安装在飞行器本体6的上方，支架5的下端与飞行器本体6连接，支架5的上端安装电机3。电机3的输出轴沿飞行器本体6的长度方向设置且向飞行器本体6的头部延伸，螺旋桨1的桨叶和风扇2的扇叶均通过桨毂安装于电机3的输出轴上，即螺旋桨1和风扇2安装于电机3的前端，且风扇2的扇叶与螺旋桨1的桨叶交错设置，扇叶的长度小于桨叶的长度。具体的，桨毂通过法兰安装在电机3的输出轴上，螺旋桨1的桨叶和风扇2的扇叶均安装在桨毂上，桨叶和扇叶的数量均为多个，在本实施例中，桨叶的数量为2个，扇叶的数量为4个，2个桨叶沿一条直线设置，4个扇叶沿桨毂的周向均匀间隔设置且对称的安装2个扇叶之间，且在安装时要保证桨叶和扇叶错开，避免桨叶挡到扇叶。飞行器在飞行过程中，电机3启动，螺旋桨1和风扇2随电机3的输出轴转动，螺旋桨1的转动为飞行器的前行提供动力，风扇2的转动产生气流在前行的过程中向后流动，对电机3进行很好的散热，提高了电机3的散热效果，进而提高了电机3的工作效率和可靠性。

进一步地，还包括与电机3连接的驱动器4，驱动器4用于控制电机3的输出轴转动，驱动器4与支架5固定连接且与螺旋桨2的桨叶的中部相对设置。具体的，驱动器4通过与支架5连接的安装架51和安装架52固定在支架5上与螺旋桨1的桨叶的中部相对的位置上，螺旋桨1在转动时，桨叶的中部会产生较大的气流，将驱动器4安装在与桨叶的中部相对的位置，时桨叶产生的气流对驱动器进行散热。

进一步地，电机3的外表面上设有多个间隔设置的第一散热翅片31，第一散热翅片31沿飞行器本体6的长度方向设置，相邻的两个第一散热翅片31之间形成气流通道，风扇2在转动过程中产生的气流流过气流通道，增大了气流与电机3的接触面积，增强了对电机3的散热效果。

进一步地，驱动器4的外表面上设有多个间隔设置的第二散热翅片41，第二散热翅片41沿飞行器本体6的长度方向设置，相邻的两个第二散热翅片41之间形成气流通道，螺旋桨1在转动过程中产生的气流流过气流通道，增大了气流与驱动器4的接触面积，增强了对驱动器4散热的效果。

进一步地，该旋翼飞行器动力系统还包括锥形整流罩22，锥形整流罩22设于电机3的输出轴远离电机3的一端。在飞行器前行的过程中，锥形整流罩22使气流更好的经过桨毂流向电机3，进而更好的带走电机3的热量。

使用时，将驱动器4安装在支架5上对应螺旋桨1的桨叶的中段气流较大的位置，风扇2的扇叶长度要合理设置，使风扇2产生的气流能够很好的对电机3进行散热。

综上所述，本实用新型提供的旋翼飞行器通过在桨毂上设置风扇2产生气流对电机实现散热，并通过将驱动器4设置于支架5上与螺旋桨1的桨叶的中段气流较大的位置处，实现对驱动器4的很好的散热效果，进而提高了电机3和驱动器4的工作效率和可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：包括支架、电机、螺旋桨和风扇，所述支架的一端与飞行器本体连接，另一端连接所述电机，且所述电机的输出轴沿所述飞行器本体的长度方向设置且向所述飞行器本体的头部延伸，所述螺旋桨的桨叶和所述风扇的扇叶均通过桨毂安装于所述电机的输出轴上，且所述风扇的扇叶与所述螺旋桨的桨叶交错设置，所述扇叶的长度小于所述桨叶的长度。

2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：所述电机的外表面上设有多个间隔设置的第一散热翅片，所述第一散热翅片沿所述飞行器本体的长度方向设置。

3.根据权利要求1所述的旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：还包括与所述电机连接的驱动器，所述驱动器与所述支架固定连接且与所述螺旋桨的桨叶的中部相对设置。

4.根据权利要求3所述的旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：所述驱动器的外表面上设有多个间隔设置的第二散热翅片，所述第二散热翅片沿所述飞行器本体的长度方向设置。

5.根据权利要求1所述的旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：所述电机的输出轴与桨毂通过法兰连接。

6.根据权利要求1所述的旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：还包括锥形整流罩，所述锥形整流罩设于所述电机的输出轴远离所述电机的一端。

7.根据权利要求1所述的旋翼飞行器的动力系统，其特征在于：所述扇叶的数量为多个，多个所述扇叶沿所述桨毂的周向均匀且间隔设置。