CN211202098U - 一种用于无人机的混合动力散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了无人机技术领域的一种用于无人机的混合动力散热装置。该装置包括同轴连接的发动机和电机，发动机包括发动机外壳和飞轮，发动机外壳周壁设有若干进气孔，发动机外壳内部设有接通进气孔的第一轴向流通通道，飞轮正对第一轴向流通通道并紧靠进气孔设置，飞轮的正反两面均设有离心风扇；电机包括电机外壳，电机外壳内部设有接通第一轴向流通通道的第二轴向流通通道，电机外壳的前端连接发动机，电机外壳的末端端部设有接通第二轴向流通通道的若干排气孔，第二轴向流通通道内设有紧靠排气孔设置的排风扇，排风扇设置在电机转子上，排风扇为轴流风扇。本实用新型的优点是不增加散热面积的基础上，增加冷却空气流量，提高散热效果。

Description

一种用于无人机的混合动力散热装置

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种用于无人机的混合动力散热装置。

背景技术

冷却系统直接决定了热机动力系统的输出性能、负荷强度和工作寿命，属于动力系统的核心子系统。微型航空混合动力系统可以有效解决当前电动旋翼无人机续航时间短、载重能力弱的弱点，是目前最为有效的高性能多旋翼无人机动力系统解决方案。轻质高效的微型航空混合动力系统，结构上一般采用高速两冲程风冷汽油机，和高速永磁无刷直流电机直接耦合的方式，将发动机机械轴功转换为电能，供负载(一个或多个旋翼)工作。

上述航空混合动力系统散热条件差，主要由两大因素引起，从产热方面来讲：一方面，上述混合动力系统的发动机一般工作在12000r/min以上，燃烧做功频率大于200Hz，气缸体发热严重；另一方面，永磁无刷直流电机转子工作于 12000r/min以上，不可避免地产生电涡流，发热严重。从散热方面来讲：一方面，为压缩系统总质量，无法大量增加散热面积；另一方面，多旋翼无人机一般工作状态下，飞行速度较低，导致散热表面的空气流量无法满足其散热要求。综合来讲，传统的被动散热方式无法满足上述混动动力装置的散热需求，散热效果差，使得热负荷极易超载，整体效率降低，使用寿命大大缩减。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增加冷却空气流量，提高散热效果的用于无人机的混合动力散热装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型用于无人机的混合动力散热装置采用的如下技术方案：

一种用于无人机的混合动力散热装置，包括同轴连接的发动机和电机，发动机包括发动机外壳和飞轮，发动机外壳周壁设有若干进气孔，所述发动机外壳内部设有接通进气孔的第一轴向流通通道，飞轮正对第一轴向流通通道并紧靠进气孔设置，所述飞轮的正反两面均设有离心风扇；所述电机包括电机外壳，电机外壳内部设有接通第一轴向流通通道的第二轴向流通通道，所述电机外壳的前端连接发动机，所述电机外壳的末端端部设有接通第二轴向流通通道的若干排气孔，第二轴向流通通道内设有紧靠排气孔设置的排风扇，排风扇设置在电机转子上，所述排风扇为轴流风扇。本实用新型通过将发动机外壳内的第一轴向流通通道与电机外壳内的第二轴向流通通道相接通，形成内部的散热通道，冷空气从发动机外壳的进气孔进入第一轴向流通通道，此时，发动机的飞轮紧靠进气孔设置，飞轮两面均设有离心风扇，离心风扇的转动将大量冷空气快速吸入第一轴向流通通道内，同时利用离心力将冷空气从飞轮的圆周方向甩出去，加快了空气的流通，使得内部原本的热空气被挤入第二轴向流通通道；同时，第二轴向流通通道内设有紧靠排气孔布置的排风扇，排风扇为轴流风扇，轴流风扇产生的泵吸作用加快了第二轴流流通通道内的热空气的排出速度，提高冷热空气的置换速度，增加冷却空气流量，提高散热效果。

优选的，所述发动机的输出轴设有配合安装电机外壳的电机安装座，电机安装座设有便于空气流通的若干流通孔。

优选的，所述电机安装座设有用于减重的若干凹槽。

优选的，所述发动机还包括气缸体和导流风罩，导流风罩设有正对离心风扇设置的若干导流气孔，导流风罩与离心风扇之间形成变径渐开线状的冷风通道，冷风通道的出口正对气缸体设置。通过变径渐开线状冷风通道的设置，渐开方向与发动机飞轮旋转方向一致，气道截面积随进气量同步增加，确保飞轮恒功率工作，从而保证增压冷却空气的同时，最大程度上减小飞轮对发动机系统的影响，冷却空气经飞轮增压后，经过冷风通道引入气缸体，保证气缸体有充足的冷却空气。

优选的，所述气缸体设有第一散热翅，冷风通道的出口正对气缸体的第一散热翅设置。冷风通道的出口正对气缸体的第一散热翅设置，冷却第一散热翅所吸收的热量，提高气缸体的散热效果。

优选的，所述电机外壳设置第二散热翅，第二散热翅沿电机外壳的轴向设置若干个。通过若干第二散热翅的设置，增加散热面积，提高电机的散热，同时加强了电机外壳的轴向刚度，防止电机外壳因振动发生变形。

优选的，所述离心风扇包括设置在飞轮外沿的叶片，叶片沿飞轮的圆周方向间隔设置若干个。叶片位于飞轮外沿设置，减少配重。

优选的，所述进气孔的孔径为2-3毫米，所述导流气孔的孔径为2-3毫米。保证进气流畅的情况下最大限度提升发动机外端的密封性能。

优选的，所述排气孔的孔径为2-3毫米。保证排气流畅的情况下最大限度提升电机外端的密封性能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过设置相接通的第一轴向流通通道和第二轴向流通通道，形成内部的散热通道，直接给整个装置的内部进行散热，提高散热效果；同时，在发动机进气孔的位置设置离心风扇，离心风扇直接布置在发动机的飞轮上，不仅节约空间，同时加快了冷却空气的进气量，并且，离心风扇位于飞轮的两面设置，便于发动机沿轴向的内外两侧吸入冷却空气，进一步提升空间利用率以及最大化提高冷却空气流量；与此同时，在电机排气孔的位置设置排风扇，排风扇为轴流风扇，其泵吸作用加快内部热空气的排出速度，通过离心风扇与排风扇的相互配合，提高冷热空气的置换速度，增加冷却空气流量，提高散热效果，提高工作效率，延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸图一；

图2为本实用新型的爆炸图二；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为本实用新型的空气流通示意图；

图6为导流风罩的结构示意图；

图7为电机安装座的结构示意图；

图8为图2的A部放大图。

其中，1发动机，2气缸体，3飞轮，4离心风扇，5导流风罩，6导流气孔，7进气孔，8发动机外壳，9电机外壳，10电机，11排气孔，12第二散热翅， 13排风扇，14电机转子，15电机安装座，16第一散热翅，17冷风通道，18出口，19流通孔，20凹槽，21第一轴向流通通道，22第二轴向流通通道。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1-8所示，一种用于无人机的混合动力散热装置，包括同轴连接的发动机1和电机10，其中发动机1为高速两冲程风冷汽油机，电机10为高速永磁无刷直流电机，发动机1包括发动机外壳8和飞轮3，发动机外壳8周壁设有若干进气孔7，进气孔7的孔径为2-3毫米，发动机外壳8内部设有接通进气孔7的第一轴向流通通道21，飞轮正对第一轴向流通通道并紧靠进气孔设置，飞轮3 的正反两面均设有离心风扇4，离心风扇4包括设置在飞轮3外沿的叶片，叶片沿飞轮3的圆周方向间隔设置若干个；发动机1还包括气缸体2和导流风罩5，导流风罩5设有正对离心风扇4设置的若干导流气孔6，导流气孔6的孔径为 2-3毫米，导流风罩5与离心风扇4之间形成变径渐开线状的冷风通道17，冷风通道17的出口18正对气缸体2设置，气缸体2设有第一散热翅16，冷风通道 17的出口18正对气缸体2的第一散热翅16设置；电机10包括电机外壳9，电机外壳9设置第二散热翅12，第二散热翅12沿电机外壳9的轴向设置若干个，电机外壳9内部设有接通第一轴向流通通道21的第二轴向流通通道22，电机外壳9的前端连接发动机1，电机外壳9的末端端部设有接通第二轴向流通通道 22的若干排气孔11，排气孔11的孔径为2-3毫米，第二轴向流通通道22内设有紧靠排气孔11设置的排风扇13，排风扇13设置在电机转子14上，排风扇 13为轴流风扇；发动机1的输出轴设有配合安装电机外壳9的电机安装座15，电机安装座15设有便于空气流通的若干流通孔19，电机安装座15设有用于减重的若干凹槽20。

本实用新型的具体工作过程与原理：发动机1工作时，由于飞轮3两面设置离心风扇4，通过离心风扇4的位置，一方面加快了冷却空气从进气孔7进入发动机1内部的第一轴向流通通道21内进行冷却，另一方面离心风扇4的离心力将冷空气从飞轮3的圆周方向甩出去，与设置的导流风罩5相配合，使得冷空气进入变径渐开线状的冷风通道17，加速并加压冷却空气，使其顺着冷风通道17流动排出并正对气缸体2的第一散热翅16冷却，实现发动机1气缸体2 源源不断的冷却循环；混动动力装置工作时，发动机1带动电机转子14同步旋转，电机转子14上的排风扇13通过固定螺栓与电机转子14刚性连接，同步旋转，排风扇13为轴流风扇，轴流风扇工作时产生泵吸作用，冷却空气通过发动机1的进气孔7进入发动机1底部空间的第一轴向流通通道21内，进气孔7布置在发动机外壳8的前侧、后侧、左侧、右侧和底部，而后冷空气通过流通孔19被吸入到电机10内部的第二轴向流通通道内，对电机10进行冷却，并通过电机外壳9末端上的排气孔11排出，从而实现源源不断的冷却循环，加强散热，降低热负荷，延长使用寿命。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：包括同轴连接的发动机和电机，发动机包括发动机外壳和飞轮，发动机外壳周壁设有若干进气孔，所述发动机外壳内部设有接通进气孔的第一轴向流通通道，飞轮正对第一轴向流通通道并紧靠进气孔设置，所述飞轮的正反两面均设有离心风扇；所述电机包括电机外壳，电机外壳内部设有接通第一轴向流通通道的第二轴向流通通道，所述电机外壳的前端连接发动机，所述电机外壳的末端端部设有接通第二轴向流通通道的若干排气孔，第二轴向流通通道内设有紧靠排气孔设置的排风扇，排风扇设置在电机转子上，所述排风扇为轴流风扇。

2.根据权利要求1所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述发动机的输出轴设有配合安装电机外壳的电机安装座，电机安装座设有便于空气流通的若干流通孔。

3.根据权利要求2所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述电机安装座设有用于减重的若干凹槽。

4.根据权利要求1所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述发动机还包括气缸体和导流风罩，导流风罩设有正对离心风扇设置的若干导流气孔，导流风罩与离心风扇之间形成变径渐开线状的冷风通道，冷风通道的出口正对气缸体设置。

5.根据权利要求4所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述气缸体设有第一散热翅，冷风通道的出口正对气缸体的第一散热翅设置。

6.根据权利要求1所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述电机外壳设置第二散热翅，第二散热翅沿电机外壳的轴向设置若干个。

7.根据权利要求1所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述离心风扇包括设置在飞轮外沿的叶片，叶片沿飞轮的圆周方向间隔设置若干个。

8.根据权利要求4所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述进气孔的孔径为2-3毫米，所述导流气孔的孔径为2-3毫米。

9.根据权利要求1所述的用于无人机的混合动力散热装置，其特征在于：所述排气孔的孔径为2-3毫米。

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