CN206520758U - 一种无人飞行器用油电混合动力系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人飞行器用油电混合动力系统，包括燃油发动机、一体化定子、一体化转子、单向轴承、向心轴承、轴套、桨套、螺旋桨和一体化控制器；所述一体化定子的一端固定连接在燃油发动机的动力输出轴一侧的机匣上，且一体化定子安装在一体化转子内部；所述单向轴承以及向心轴承均安装在轴套上，轴套套在燃油发动机的动力输出轴上；所述一体化控制器与一体化定子电性连接；所述一体化控制器包含控制器、无刷电机驱动器和发电机控制器。该无人飞行器用油电混合动力系统设计合理，减少了无人飞行器巡航油耗，增强飞行器的续航能力，为飞行器提供备份动力，提高飞行器安全性，为机载设备提供电能，减少了飞行器的重量。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行器领域，具体是一种无人飞行器用油电混合动力系统。
背景技术
目前，公知的无人飞行器动力系统为燃油动力系统或者电动系统，为了确保无人飞行器能够安全起飞，无人飞行器动力系统往往要预留很大的富余，因此必须增大燃油发动机的排量或者增大电动机的额定功率，但是这样会增加巡航时的能量消耗，大大降低了无人机飞行器的续航能力；同时燃油的动力系统存在可靠性不足的问题；无人飞行器机载设备采用电池供电，需要采用很大的电池为机载设备提供能源，才能将机载设备功率增加或者航时提高，也增加了飞行器的重量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无人飞行器用油电混合动力系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种无人飞行器用油电混合动力系统，包括燃油发动机、一体化定子、一体化转子、单向轴承、向心轴承、轴套、桨套、螺旋桨和一体化控制器；所述一体化定子的一端固定连接在燃油发动机的动力输出轴一侧的机匣上，且一体化定子安装在一体化转子内部，一体化转子将一体化定子包裹在其中；所述单向轴承以及向心轴承均安装在轴套上，轴套套在燃油发动机的动力输出轴上，且轴套与动力输出轴采用间隙配合，单向轴承与一体化转子采用间隙配合，一体化转子的轴心线、一体化定子的轴心线、轴套的轴心线与动力输出轴的轴心线重合；所述桨套的一端固定安装在一体化转子的一侧，桨套的另一端固定安装有螺旋桨，所述一体化控制器与一体化定子电性连接；所述一体化控制器包含控制器、无刷电机驱动器和发电机控制器；一体化控制器通过动力线分别连接至一体化定子的线圈和电池，一体化控制器通过信号线连接至飞行器控制单元。
作为本实用新型进一步的方案：所述螺旋桨通过螺丝或卡扣固定安装在桨套上。
作为本实用新型进一步的方案：所述燃油发动机为二冲程发动机或四冲程发动机。
作为本实用新型进一步的方案：所述一体化定子为一个定子或多个定子。
作为本实用新型进一步的方案：所述一体化转子为一个转子或多个转子。
作为本实用新型进一步的方案：所述桨套的一端通过螺钉固定安装在一体化转子的一侧。
作为本实用新型进一步的方案：所述控制器分别与电池、飞行器控制单元、无刷电机驱动器和发电机控制器连接，无刷电机驱动器和发电机控制器通过信号线连接，且一体化定子（2）通过动力线与无刷电机驱动器和发电机控制器之间的信号线连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
该无人飞行器用油电混合动力系统设计合理，结构紧凑，减少了无人飞行器巡航油耗，增强飞行器的续航能力，为飞行器提供备份动力，提高飞行器安全性，为机载设备提供电能，减少了飞行器的重量。
附图说明
图1为无人飞行器用油电混合动力系统的整体结构示意图。
图2为无人飞行器用油电混合动力系统的分解结构示意图。
图3为无人飞行器用油电混合动力系统的接线图。
其中：1-燃油发动机；2-一体化定子；3-一体化转子；4-单向轴承；5-向心轴承；6-轴套；7-桨套；8-螺旋桨；9-一体化控制器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-3，一种无人飞行器用油电混合动力系统，包括燃油发动机1、一体化定子2、一体化转子3、单向轴承4、向心轴承5、轴套6、桨套7、螺旋桨8和一体化控制器9；所述一体化定子2的一端固定连接在燃油发动机1的动力输出轴一侧的机匣上，且一体化定子2安装在一体化转子3内部，一体化转子3将一体化定子2包裹在其中；所述单向轴承4以及向心轴承5均安装在轴套6上，轴套6套在燃油发动机1的动力输出轴上，且轴套6与动力输出轴采用间隙配合，单向轴承4与一体化转子3采用间隙配合，单向轴承4可以实现燃油发动机1运转时会带动一体化转子3运转，但一体化转子3运转时不会带动燃油发动机1运转，一体化转子3的轴心线、一体化定子2的轴心线、轴套6的轴心线与动力输出轴的轴心线重合；所述桨套7的一端通过螺钉固定安装在一体化转子3的一侧，桨套7的另一端固定安装有螺旋桨8，可通过螺丝或卡扣等将螺旋桨8固定安装在桨套7上；所述燃油发动机1可以是二冲程发动机也可以是四冲程发动机；所述一体化定子2可以是一个定子也可以是多个定子；所述一体化转子3可以是一个转子也可以是多个转子；所述一体化控制器9与一体化定子2电性连接；
所述一体化控制器9包含控制器、无刷电机驱动器和发电机控制器。如图3所示，一体化控制器9通过动力线分别连接至一体化定子2的线圈和电池，一体化控制器9通过信号线连接至飞行器控制单元；优选的，所述控制器分别与电池、飞行器控制单元、无刷电机驱动器和发电机控制器连接，无刷电机驱动器和发电机控制器通过信号线连接，且一体化定子2通过动力线与无刷电机驱动器和发电机控制器之间的信号线连接。一体化控制器9可以根据飞行器控制单元的给出的信号，控制一体化定子2处于发动机状态或者发电机状态：一体化控制器9接收来自飞行器控制单元的油门信号，并且与其中设定的阈值向对比，如果油门信号高于阈值，则打开无刷电机驱动器，关闭发电机控制器，控制一体化定子2处于发动机状态；如果油门信号低于于阈值，并检测到电池电量不足，则关闭无刷电机驱动器，打开发电机控制器，控制一体化定子2处于发电机状态；所述一体化控制器9的安装位置随意，保证线缆长度能将一体化控制器9与一体化定子2连接即可。
本实用新型的工作原理是：由于变化的磁场能够产生电，变化的电流能产生磁场，发动机和发电机的结构是非常相似的，不同的是控制器。本实用新型为了减轻飞行器的重量，在一个机械结构上实现发电机与发电机的功能，通过电动机/发电机一体化控制器-一体化控制器9来控制其工作状态。一体化控制器9可以根据飞行器控制单元的给出的信号，控制一体化定子2处于发动机状态或者发电机状态；一体化控制器9接收来自飞行器控制单元的油门信号，并且与其中设定的阈值向对比，如果油门信号高于阈值，则打开无刷电机驱动器，关闭发电机控制器，控制一体化定子2处于电动机状态；如果油门信号低于于阈值，并检测到电池电量不足，则打开发电机控制器，关闭无刷电机驱动器，控制一体化定子2处于发电机状态。当飞行器处于巡航状态时，燃油发动机1工作，电动机不工作，此时一体化控制器9工作在发电机模式下，利用燃油发动机1剩余功率发电，燃油发动机1的动力输出轴通过轴套6带动单向轴承4运动，单向轴承4再带动一体化转子3运动，一体化转子3带动桨套7运动，桨套7带动螺旋桨8运动。当飞行器处于起飞以及爬升等需要额外动力的时候，燃油发动机1工作，一体化控制器9工作在电动机模式下，使得一体化定子2、一体化转子3有动力输出，燃油发动机1以及电动机同时为螺旋桨提供动力；当燃油发动机1失效时，一体化控制器9工作在电动机模式下，使得一体化定子2、一体化转子3有动力输出，由于一体化转子3与燃油发动机1之间有单向轴承4，因此燃油发动机1运转时会带动一体化转子3运转，但一体化转子3运转时不会带动燃油发动机1运转。所以燃油发动机1失效时，电动机可做为飞行器应急动力使用。
该无人飞行器用油电混合动力系统设计合理，结构紧凑，减少了无人飞行器巡航油耗，增强飞行器的续航能力，为飞行器提供备份动力，提高飞行器安全性，为机载设备提供电能，减少了飞行器的重量。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，包括燃油发动机（1）、一体化定子（2）、一体化转子（3）、单向轴承（4）、向心轴承（5）、轴套（6）、桨套（7）、螺旋桨（8）和一体化控制器（9）；所述一体化定子（2）的一端固定连接在燃油发动机（1）的动力输出轴一侧的机匣上，且一体化定子（2）安装在一体化转子（3）内部，一体化转子（3）将一体化定子（2）包裹在其中；所述单向轴承（4）以及向心轴承（5）均安装在轴套（6）上，轴套（6）套在燃油发动机（1）的动力输出轴上，且轴套（6）与动力输出轴采用间隙配合，单向轴承（4）与一体化转子（3）采用间隙配合，一体化转子（3）的轴心线、一体化定子（2）的轴心线、轴套（6）的轴心线与动力输出轴的轴心线重合；所述桨套（7）的一端固定安装在一体化转子（3）的一侧，桨套（7）的另一端固定安装有螺旋桨（8），所述一体化控制器（9）与一体化定子（2）电性连接；所述一体化控制器（9）包含控制器、无刷电机驱动器和发电机控制器；一体化控制器（9）通过动力线分别连接至一体化定子（2）的线圈和电池，一体化控制器（9）通过信号线连接至飞行器控制单元。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，所述螺旋桨（8）通过螺丝或卡扣固定安装在桨套（7）上。
3.根据权利要求1所述的无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，所述燃油发动机（1）为二冲程发动机或四冲程发动机。
4.根据权利要求1所述的无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，所述一体化定子（2）为一个定子或多个定子。
5.根据权利要求1所述的无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，所述一体化转子（3）为一个转子或多个转子。
6.根据权利要求1所述的无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，所述桨套（7）的一端通过螺钉固定安装在一体化转子（3）的一侧。
7.根据权利要求1所述的无人飞行器用油电混合动力系统，其特征在于，所述控制器分别与电池、飞行器控制单元、无刷电机驱动器和发电机控制器连接，无刷电机驱动器和发电机控制器通过信号线连接，且一体化定子（2）通过动力线与无刷电机驱动器和发电机控制器之间的信号线连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109693796A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-30 | 成都纵横大鹏无人机科技有限公司 | 飞行器油电混合供能系统、飞行器以及其控制方法 |
| CN110481800A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 清华大学 | 用于多旋翼飞行器的混合动力系统及多旋翼飞行器 |
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