CN220114826U - 一种混动无人机动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油电混动无人机动力系统，涉及无人机，飞行器技术领域。本实用新型通过螺旋桨、发动机、直流永磁电机，使用同轴直驱直连的配合设计，其结构简单、可靠、耐用、功重比极高，其中燃油发动机和永磁直流电机，配合形成油电混动系统，永磁直流电机既能启动发动机又能将多余的动力转换成电能给电瓶充电，直流永磁电机受到直流双向电调的调控可改变混入发动机的扭矩，故可精准调控螺旋桨的转速，进而构成了一机三用，不同排量的发动机可配合相应功率的直流永磁电机，不同功率的配比，可用于不同型号的无人机及多旋翼飞行器，且通过不同功率的发动机和直流永磁电机配合，可组合不同的精准控制与调速范围的配比。

Description

一种混动无人机动力系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体为一种混动无人机动力系统。

背景技术

无人机及与其配套的通信站、起飞(发射)回收装置以及无人机的运输、储存和检测装置等的统称；

现有的无人机动力系统在应用的过程中，申请人发现还存在以下问题：

1、无人机启动方式过于单一，无法构成复合的高效启动应用，且缺乏对应的混合调整的稳定启动设置；起动机启动发动机后就处于闲置状态，增加无人机的自重，做不到一机多用

2、缺乏回充电路设计，在无人机启动过程中无法实现多余动力回收利用，反向电瓶充电，导致续航应用性能下降；

3、对与多台发动机的并用不能更加精准地调节各个螺旋桨之间所需要的精准转速；

因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混动无人机动力系统，以超简单的结构，巧妙的设计解决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：一种混动无人机动力系统，包括遥控接收机和飞控，还包括无人机框架，所述无人机框架的顶端固定连接有定位横梁，所述定位横梁的底端固定连接有直流双向电调和油箱，所述直流双向电调位于油箱的一端，所述无人机框架的顶端固定连接有蓄电池，所述定位横梁的两侧分别固定连接有第一混动螺旋桨启动模块和第二混动螺旋桨启动模块，所述定位横梁的顶端固定连接有联动调控模块。

优选的，所述第一混动螺旋桨启动模块包括第一直流有刷电机、第一联动轴、第一发动机、第一油门节气阀和第一螺旋桨，所述定位横梁一侧的底端固定连接有第一直流有刷电机，所述定位横梁靠近第一直流有刷电机一侧的顶端固定连接有第一发动机，所述第一直流有刷电机的输出端固定连接有第一联动轴，所述第一联动轴与第一发动机的内侧连接，所述第一联动轴的顶端固定连接有第一螺旋桨，所述第一发动机的一侧固定连接有第一油门节气阀。

优选的，所述第二混动螺旋桨启动模块包括第二直流有刷电机、第二联动轴、第二发动机、第二油门节气阀和第二螺旋桨，所述定位横梁远离第一直流有刷电机一侧的底端固定连接有第二直流有刷电机，所述定位横梁靠近第二直流有刷电机一侧的顶端固定连接有第二发动机，所述第二直流有刷电机的输出端固定连接有第二联动轴，所述第二联动轴与第二发动机的内侧连接，所述第二联动轴的顶端固定连接有第二螺旋桨，所述第二发动机的一侧固定连接有第二油门节气阀。

优选的，所述联动调控模块包括舵机、推导臂和第三联动杆，所述第一油门节气阀与第二油门节气阀之间通过第三联动杆连接，所述定位横梁的顶端固定连接有舵机，所述舵机与第二油门节气阀之间通过推导臂连接，所述联动调控模块用于一键调控第一发动机的输出功率和第二发动机的输出功率。

优选的，所述舵机至少与遥控接收机或飞控中的一个电性连接，所述第一直流有刷电机与直流双向电调之间通过反灌二极管电性连，所述第二直流有刷电机与直流双向电调之间通过反灌二极管电性连接，所述油箱与第一发动机通过油管连接，所述油箱与第二发动机通过油管连接。

优选的，所述无人机框架的两侧分别固定连接有第一可控升压充电模块和蓄电池，所述蓄电池与第一直流有刷电机之间通过第一可控升压充电模块连接，所述蓄电池与第二直流有刷电机之间通过第二可控升压充电模块连接。

优选的，所述直流双向电调与遥控接收机、飞控、第一油门节气阀、第二油门节气阀间均通过电讯连接。

优选的，所述直流双向电调内侧搭载有两个直流有刷电调，所述蓄电池与第一直流有刷电机和第二直流有刷电机之间还接入有一键启动开关。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供两种不同的启动方式，其中一种为把电池直接引导至有刷永磁电机上进行发动，配合发动机同步起动，即一键起动方式，另一种由遥控器发出控制命令进行直流有刷电调开启，从而构成更好的应用效果和稳定遥控启动方式；

2、本实用新型通过螺旋桨、发动机、直流永磁电机，采用同轴直驱直连的配合设计，其结构简单、可靠、耐用、功重比极高，实现了一机三用，其中直流永磁电机第一可做为起动机用第二利用，发动机多余的动力作为发电机用，第三来自飞控的指令送入直流有刷电调来控制直流永磁电机的输出功率，即可精准的控制混入油动发动机的扭矩，实现精准可调的混动，进而构成了合三为一，不同排量的发动机可配合相应功率的直流永磁电机，不同功率的配比，可用于不同型号的无人机，且通过不同功率的发动机和直流永磁电机配合，搭建不同的转速控制范围；

3、本实用新型通过电子模块的设计运用，可有效的解决混动调控，启动，充电，时的运行冲突，实现一些有用的能量转换，整体可构成不同的启动和充电同步应用，从而实现对于多余功率的回收充电，又能利用充电模块对螺旋桨进行阻尼式调控，进一步的节省了动力能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型整体的机械结构示意图；

图2为本实用新型整体的启动，调控电路示意图；

图3为本实用新型功率回收，阻尼调控，充电的电路示意图。

图中：1、无人机框架；2、定位横梁；3、蓄电池；4、直流双向电调；5、油箱；6、第一直流有刷电机；7、第一可控升压充电模块；8、第一联动轴；9、第一燃油发动机；10、第一油门节气阀；11、第一螺旋桨；12、第二直流有刷电机；13、第二可控升压充电模块；14、第二联动轴；15、第二燃油发动机；16、第二油门节气阀；17、第二螺旋桨；18、舵机；19、推导臂；20、第三联动杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1－图3，一种混动无人机动力系统，包括遥控接收机和飞控，还包括无人机框架1，无人机框架1的顶端固定连接有定位横梁2，定位横梁2的底端固定连接有直流双向电调4和油箱5，直流双向电调4位于油箱5的一端，无人机框架1的顶端固定连接有蓄电池3，定位横梁2的两侧分别固定连接有第一混动螺旋桨启动模块和第二混动螺旋桨启动模块，定位横梁2的顶端固定连接有联动调控模块。

第一混动螺旋桨启动模块包括第一直流有刷电机6、第一联动轴8、第一燃油发动机9、第一油门节气阀10和第一螺旋桨11，定位横梁2一侧的底端固定连接有第一直流有刷电机6，定位横梁2靠近第一直流有刷电机6一侧的顶端固定连接有第一燃油发动机9，第一直流有刷电机6的输出端固定连接有第一联动轴8，第一联动轴8与第一发动机9的内侧连接，第一联动轴8的顶端固定连接有第一螺旋桨11，第一燃油发动机9的一侧固定连接有第一油门节气阀10；

第二混动螺旋桨启动模块包括第二直流有刷电机12、第二联动轴14、第二燃油发动机15、第二油门节气阀16和第二螺旋桨17，定位横梁2远离第一直流有刷电机6一侧的底端固定连接有第二直流有刷电机12，定位横梁2靠近第二直流有刷电机12一侧的顶端固定连接有第二燃油发动机15，第二直流有刷电机12的输出端固定连接有第二联动轴14，第二联动轴14与第二发动机15的内侧连接，第二联动轴14的顶端固定连接有第二螺旋桨17，第二燃油发动机15的一侧固定连接有第二油门节气阀16；

联动调控模块包括舵机18、推导臂19和第三联动杆20，第一油门节气阀10与第二油门节气阀16之间通过第三联动杆20连接，定位横梁2的顶端固定连接有舵机18，舵机18与第二油门节气阀16之间通过推导臂19连接，联动调控模块用于一键调控第一发动机9的输出功率和第二发动机15的输出功率；

舵机18至少与遥控接收机或飞控中的一个电性连接，第一直流有刷电机6与直流双向电调4之间通过反灌二极管电性连，第二直流有刷电机12与直流双向电调4之间通过反灌二极管电性连接，油箱5与第一燃油发动机9通过油管连接，油箱5与第二燃油发动机15通过油管连接；

无人机框架1的两侧分别固定连接有第一可控升压充电模块7和蓄电池3，蓄电池3与第一直流有刷电机6之间通过第一可控升压充电模块7连接，蓄电池3与第二直流有刷电机12之间通过第二可控升压充电模块13连接；

直流双向电调4与遥控接收机、飞控、第一油门节气阀10、第二油门节气阀16间均通过电讯连接；

直流双向电调4内侧搭载有两个直流电调，其中一个直流电调与第一直流有刷电机6连接，另一个直流电调与第二直流有刷电机12连接，蓄电池3与第一直流有刷电机6和第二直流永磁电机12之间还接入有一键启动开关；

由于第一直流有刷电机6与第一燃油发动机9是同轴直连传动连接，用于启动第一燃油发动机9以及在第一直流有刷电机6工作时在第一燃油发动机9驱动下产生电能并输出，并且在第一燃油发动机9功率不足时处于电动状态并向第一燃油发动机9提供辅助动力；

由于第二直流有刷电机12与第二燃油发动机15是同轴直连传动连接，用于启动第二燃油发动机15以及在第二直流有刷电机12工作时在第二燃油发动机15驱动下产生电能并输出，并且在第二燃油发动机15功率不足时处于电动状态并向第二燃油发动机15提供辅助动力；

第一电动状态，需要第一直流有刷电机6进行加速时，与第一直流有刷电机6连接的直流电调工作，与第一直流有刷电机6连接的第一可控升压充电模块7关闭，与第二直流有刷电机12连接的第二可控升压充电模块13开启，实现快充模式，同时第二直流有刷电机在做发电输出的情况下对第二燃油发动机15产生一个阻尼作用，来降低发动机15的转速，实现反调速。需要第二直流有刷电机12进行启动加速时的过程则相反，打开第二直流有刷电机控制电调，关闭第二可控升压充电模块13开启第一可控升压充电模块7；

第一直流有刷电机发电，降低第一燃油发动机9的转速。

在第一直流有刷电机6和第二直流有刷电机12均不加速混动时，第一可控升压充电模块7和第二可控升压充电模块13均开启慢充模式，使得第一直流有刷电机6和第二直流有刷电机12均处于慢充发电模式。

在第一直流有刷电机6和第二直流有刷电机12均需要加速混动时，将直流电调全部打开，将第一可控升压充电模块7和第二可控升压充电模块13均进行关闭；

具体的充电方法为，第一直流有刷电机6和第二直流有刷电机12均为直流永磁有刷电机，当电机在被燃油发动机带动旋转的过程中，产生的一种反电动势能产生一个随转速升高而升高的电压，通过由第一可控升压稳压充电模块7和第二可控升压稳压充电模块13的配合，给蓄电池3进行充电。

电动调速状态，当要改变螺旋桨11的转速时，启动直流永磁电机6向燃油发动机9提供辅助动力；

第一联动轴8和第二联动轴14均为直连轴，由于第一直流有刷电机6、第一联动轴8、第一燃油发动机9和第一螺旋桨11的同轴直连直驱设计，以及第二直流有刷电机12、第二联动轴14、第二燃油发动机15和第二螺旋桨17的同轴直连直驱设计，通过遥控器控制第一油门节气阀10带动第一燃油发动机9启动，并配合控制第二油门节气阀16带动第二燃油发动机15启动，提供给第一联动轴8和第二联动轴14的第一转矩，为了稳定该转矩功率或提供更大，通过控制舵机18带动推导臂19完成转动，利用推导臂19的转动带动第二油门节气阀16调节开启角度配合第三联动杆20传递，带动第一油门节气阀10完成同步的开启角度调节，从而控制第一燃油发动机9和第二燃油发动机15的同步输出功率，并通过双向电调控制第一直流有刷电机6和第二直流有刷电机12输出功率介入至第一联动轴8的转速和第二联动轴14的转速，从而辅助精准控制第一螺旋桨11和第二螺旋桨17的输出转矩，且通过遥控器控制第一直流有刷电机6和第二直流有刷电机12的输出功率，从而完成两个螺旋桨转速的细调。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种混动无人机动力系统，包括遥控接收机和飞控，其特征在于：还包括无人机框架(1)，所述无人机框架(1)的顶端固定连接有定位横梁(2)，所述定位横梁(2)的底端固定连接有直流双向电调(4)和油箱(5)，所述直流双向电调(4)位于油箱(5)的一端，所述无人机框架(1)的顶端固定连接有蓄电池(3)，所述定位横梁(2)的两侧分别固定连接有第一混动螺旋桨启动模块和第二混动螺旋桨启动模块，所述定位横梁(2)的顶端固定连接有联动调控模块。

2.根据权利要求1所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述第一混动螺旋桨启动模块包括第一直流有刷电机(6)、第一联动轴(8)、第一发动机(9)、第一油门节气阀(10)和第一螺旋桨(11)，所述定位横梁(2)一侧的底端固定连接有第一直流有刷电机(6)，所述定位横梁(2)靠近第一直流有刷电机(6)一侧的顶端固定连接有第一发动机(9)，所述第一直流有刷电机(6)的输出端固定连接有第一联动轴(8)，所述第一联动轴(8)与第一发动机(9)的内侧连接，所述第一联动轴(8)的顶端固定连接有第一螺旋桨(11)，所述第一发动机(9)的一侧固定连接有第一油门节气阀(10)。

3.根据权利要求2所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述第二混动螺旋桨启动模块包括第二直流有刷电机(12)、第二联动轴(14)、第二发动机(15)、第二油门节气阀(16)和第二螺旋桨(17)，所述定位横梁(2)远离第一直流有刷电机(6)一侧的底端固定连接有第二直流有刷电机(12)，所述定位横梁(2)靠近第二直流有刷电机(12)一侧的顶端固定连接有第二发动机(15)，所述第二直流有刷电机(12)的输出端固定连接有第二联动轴(14)，所述第二联动轴(14)与第二发动机(15)的内侧连接，所述第二联动轴(14)的顶端固定连接有第二螺旋桨(17)，所述第二发动机(15)的一侧固定连接有第二油门节气阀(16)。

4.根据权利要求3所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述联动调控模块包括舵机(18)、推导臂(19)和第三联动杆(20)，所述第一油门节气阀(10)与第二油门节气阀(16)之间通过第三联动杆(20)连接，所述定位横梁(2)的顶端固定连接有舵机(18)，所述舵机(18)与第二油门节气阀(16)之间通过推导臂(19)连接，所述联动调控模块用于一键调控第一发动机(9)的输出功率和第二发动机(15)的输出功率。

5.根据权利要求4所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述舵机(18)至少与遥控接收机或飞控中的一个电性连接，所述第一直流有刷电机(6)与直流双向电调(4)之间通过反灌二极管电性连接，所述第二直流有刷电机(12)与直流双向电调(4)之间通过反灌二极管电性连接，所述油箱(5)与第一发动机(9)通过油管连接，所述油箱(5)与第二发动机(15)通过油管连接。

6.根据权利要求4所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述无人机框架(1)的两侧分别固定连接有第一可控升压充电模块(7)和蓄电池(3)，所述蓄电池(3)与第一直流有刷电机(6)之间通过第一可控升压充电模块(7)连接，所述蓄电池(3)与第二直流有刷电机(12)之间通过第二可控升压充电模块(13)连接。

7.根据权利要求4所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述直流双向电调(4)与遥控接收机、飞控、第一油门节气阀(10)、第二油门节气阀(16)间均通过电讯连接。

8.根据权利要求4所述的一种混动无人机动力系统，其特征在于：所述直流双向电调(4)内侧搭载有两个直流电调，所述蓄电池(3)与第一直流有刷电机(6)和第二直流有刷电机(12)之间还接入有一键启动开关。