CN220544876U - 一种空载电源模块及基于其的四旋翼系留无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空载电源模块，其包括壳体、电源适配模块、系留线缆连接模块、以及安装模块。其中电源适配模块设置于壳体的内部，系留线缆连接模块及安装模块设置于壳体的外表面，系留线缆连接模块用于连接系留线缆，以使得空载电源模块与地面电源电连接，以及安装模块用于固定空载电源模块。将系留线缆连接模块、安装模块集合在一个壳体上，壳体在起到承载和保护的作用的同时，也在尽可能减少空间占用的前提下，将电源适配板等部件整合到一起，使得整个模块更加简便，功能更加明确。此外，通过设置安装模块使得空载电源模块可以方便的从诸如无人机等用电设备的机体上安装与拆卸，大大降低了整个设备的维修成本。

Description

一种空载电源模块及基于其的四旋翼系留无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种空载电源模块及基于其的四旋翼系留无人机。

背景技术

近年来，随着现代航空技术、微处理技术、机器人技术及网络技术的发展，多旋翼无人机在众多领域都得到了广泛的应用。但是传统的多旋翼无人机受限于的体积及重量要求，其续航时间通常较短。为解决传统无人机续航时间短的问题，系留无人机应运而生。系留无人机是一种能够通过绳索或电缆与地面或其他载体相连的无人机。系留无人机具有高稳定性和长时间飞行能力，且可以悬停在空中，提供实时视频和图像数据，并通过连接的绳索获取能量和数据传输。除了可应用于各种需要固定观测或持久监控的场景中外，系留无人机还可以应用于农业、环境监测、科学研究等多个领域，具备灵活性和多功能性。

根据净载荷的不同，系留无人机主要分为三类，其中净载荷为1-3kg的为轻载荷系留无人机，其总功率(Power)在1-5kw，净载荷为5-10kg的为中等载荷系留无人机，其总功率在5-10kw，以及净载荷在15kg以上的为重载荷系留无人机，其功率通常在10kw以上。目前市面上常见的系留无人机多是中等载荷或重载荷，暂没有成熟的供轻载荷、及小型系留无人机使用的空载电源模块。

实用新型内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本实用新型第一方面提供一种空载电源模块，其适用于轻载荷或小型系留无人机，所述空载电源模块包括：

壳体；

电源适配模块，设置于所述壳体的内部；

系留线缆连接模块，设置于所述壳体上，用于连接系留线缆，以使得所述空载电源模块与地面电源电连接；

安装模块，设置于所述壳体的外表面，用于固定所述空载电源模块。

进一步地，所述壳体包括：

顶板，所述安装模块设置于所述顶板的外表面；

底板，所述系留线缆连接模块设置于所述底板上；以及

侧板，其两端分别固定至所述顶板及底板边沿，以形成第一腔体，所述电源适配模块设置于所述第一腔体内，且固定于侧板的内表面。

进一步地，所述壳体的材质为铝合金。

进一步地，所述电源适配模块包括：

PCB板；

次级滤波电容，其设置于所述PCB板上，用于滤除低压直流电中的纹波；

运放集成电路(I C)，其设置于所述PCB板上，用于维护电路以及调节电压；

滤波电容，其设置于所述PCB板上，用于滤除直流电中的沟通纹波；以及

开关变压器，其设置于所述PCB板上，用于将地面传输的高压交流电转换为低压直流电。

进一步地，所述系留线缆连接模块包括：

固定底座，其通过螺纹连接的方式固定至所述壳体的内表面上；

连接插头，其与所述固定底座固定连接，且通过所述壳体上的通孔伸出所述壳体。

进一步地，所述安装模块通过螺纹连接的方式固定至所述壳体上，且与所述壳体之间存在空隙。

进一步地，所述空载电源模块还包括冷却模块，所述冷却模块包括：

冷却风扇，其相对于所述电源适配模块，设置于所述壳体的内部；以及

通风孔，其设置于所述壳体上，并贯穿所述壳体。

进一步地，所述冷却风扇通过螺纹连接的方式固定至所述壳体上，且包括：

冷却风扇外壳，其包括上底板、下底板以及侧板，所述上底板、下底板与侧板形成第二腔体，且所述上底板、下底板上设置有井字形通孔；

风扇叶片，其设置于所述第二腔体内，且包括七个叶片；以及

电源线，其一端连接至所述风扇叶片的电机，另一端沿所述下底板上的导线槽向外延伸，连接至外部电源。

进一步地，所述通风孔为圆弧形。

进一步地，所述冷却模块还包括导热器，所述导热器设置于所述壳体的外表面对应于所述电源适配模块的位置处，所述导热器包括平行的铝片。

基于如前所述的空载电源模块，本实用新型第二方面提供一种四旋翼系留无人机，其包括如前所述的空载电源模块，其中所述空载电源模块通过安装模块固定于所述四旋翼系留无人机上。

本实用新型提供的一种空载电源模块及基于其的四旋翼系留无人机，将系留线缆连接模块、安装模块集合在一个壳体上，壳体在起到承载和保护的作用的同时，也在尽可能减少空间占用的前提下，将电源适配板等部件整合到一起，使得整个模块更加简便，功能更加明确。此外，通过设置安装模块使得空载电源模块可以方便的从诸如无人机等用电设备的机体上安装与拆卸，大大降低了整个设备的维修成本。冷却风扇配合壳体表面通孔，可以使得电源适配板长时间工作时产生的热量被及时散去，有效的延长了电源模块的工作时长，增大了效率。

附图说明

为进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的结构示意图；

图2示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的爆炸图；

图3示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的爆炸图；

图4示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的电源适配模块的结构示意图；

图5示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的底板的结构示意图；

图6示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的系留线缆连接模块的结构示意图；

图7示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的顶板的结构示意图；

图8示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的安装模块的前视图；

图9示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的冷却风扇的结构示意图；

图10示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的冷却风扇的前视图；

图11示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的侧板的结构示意图；以及

图12示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的导热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

为了给产品小型化小、民用化、平价化、便携化和安全化的系留无人机系统提供空载电源模块，顺应系留无人机未来发展小型化的一个大趋势，本实用新型提供一种支持小型四旋翼系留无人机供电的空载电源模块。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

图1及图2分别示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的结构示意图及爆炸图。如图所示，一种空载电源模块，包括壳体101、电源适配模块102、系留线缆连接模块103以及安装模块104。其中所述电源适配模块102设置于所述壳体101的内部、所述系留线缆连接模块103以及安装模块104设置于所述壳体101的外表面。

图3示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的爆炸图。如图3所示，所述壳体101包括顶板111、底板112以及侧板113。其中所述顶板111、底板112与侧板113一起形成第一腔体，所述安装模块104设置于所述顶板111的外表面，所述系留线缆连接模块103设置于所述底板112上，以及所述电源适配模块102则设置于所述第一腔体内。

如图所示，在本实用新型的一个实施例中，所述侧板113的顶部与所述顶板111嵌入配合，同时所述顶板111的环形凸起部分设计有螺纹孔，其与所述侧板113上端螺纹孔配合，进而使得所述顶板111与侧板113通过螺钉固定连接。类似地，所述侧板113的底部与所述底板112嵌入配合，同时所述底板112的环形凸起部分设计有螺纹孔，其与所述侧板113下端螺纹孔配合，进而使得所述底板112与侧板113通过螺钉固定连接。通过这种嵌合加螺钉固定的方式，极大的简化了壳体的结构设计，使其加工更加便利，结构嵌合加上螺钉固定的连接方式，也使得在一些特殊情况下需要调节所述电源适配模块102的输出电压时，可以快速地实现拆卸及安装。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体101的整体由铝合金材料通过钣金工艺制造得到，因此所述壳体101的质量轻，当其应用于无人机上时，能够有效减少无人机的载荷。

图4示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的电源适配模块的结构示意图。所述电源适配模块102被配置为对地面电源的电流和/或电压进行处理以给空载电源模块的负载(如无人机等)供电。例如，所述电源适配模块102可通过所述PCB板121上的各种电子元器件实现将流经系留线缆的220V交流电转变为可供无人机等设备直接使用的低压直流电。通过将地面电源传输而来的220V交流电转换成3-24V低压直流电，而不是让电源在地面就降压，使得经由系留电缆传输的为交流高压电，而非低压直流电，进而能够有效地降低电源在系留电缆上的损耗，减小系留线缆由此产生的热量。如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，所述电源适配模块102包括设置于PCB板121上的次级滤波电容122、运放集成电路(I C)123、滤波电容124以及开关变压器125。其中所述PCB板121用于搭载各种电子元器件，并刻有电路连接各元器件。所述次级滤波电容122用于滤除低压直流电中的纹波，其可设置有多个，优选为2个。所述运放I C 123用于维护电路以及调节电压。所述滤波电容124用于滤除直流电中的沟通纹波，以使电路作业更牢靠。所述开关变压器125作为所述电源适配模块102的中心元件，用于将地面传输的高压交流电转换为低压直流电。

如图所示，在本实用新型的一个实施例中，所述顶板上设置有通孔1111，经所述电源适配模块102转换后的低压直流电通过电缆传输至无人机等用电设备，所述电缆例如可以通过所述通孔1111与所述无人机等用电设备连接。

图5示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的底板的结构示意图。如图所示，所述底板112边沿设置有环形凸起部分，所述凸起部分上设置有螺纹孔1121，所述螺纹孔1121用于与所述侧板113固定。所述底板112的中心位置处设置有通孔1122以及安装孔1123，所述通孔1122以及安装孔1123用于安装所述系留线缆连接模块103。将所述系留线缆连接模块103设置于所述底板112的中心位置，可使得当系留线缆接上时，不会破坏无人机整体结构的重心。此外，在本实用新型的一个实施例中，在所述底板112未设置环形凸起的两侧边沿还设置有通风孔1124，以便于散热。所述通风孔1124例如可为梳齿状，即相互平行的一组长条形通孔。

图6示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的系留线缆连接模块的结构示意图。所述系留线缆连接模块103用于连接系留线缆，以使得所述空载电源模块与地面电源电连接。如图6所示，在本实用新型的一个实施例中，所述系留线缆连接模块包括固定底座131以及连接插头132。所述固定底座131优选为圆形，其上对称设计有四个螺纹孔1311，所述螺纹孔1311与所述底板上的安装孔1133配合，进而可通过螺钉将系留线缆连接模块103的固定底座131固定与所述底板的内表面上。所述连接插头132的一端例如可通过焊接等方式固定于所述固定底座131上，另一端则自所述底板113的中心位置处的通孔1132伸出，进而与系留线缆连接，使得所述空载电源模块与地面电源电连接，进而将地面电源的电流连接到无人机等用电设备上。所述连接插头132具有紧固设计，系留线缆一经插连就很难受单向力作用而断连.

图7示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的顶板的结构示意图。如图所示，所述顶板111边沿设置有环形凸起部分，所述凸起部分上设置有螺纹孔1112，所述螺纹孔1112用于与所述侧板113固定。如图7所示，所述顶板111的中心位置处设置有通孔1111以及安装孔1113。所述安装孔1113用于安装所述安装模块104。所述安装模块104例如可通过螺纹连接的方式固定至所述顶板111上，且与所述顶板111之间存在空隙。

图8示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的安装模块的前视图。如图8所示，在本实用新型的一个实施例中，所述安装模块104包括支腿141以及倒角卡扣142。其中所述支腿141设置于所述安装模块104的第一表面，靠近所述壳体101的一侧表面，例如通过螺钉固定至所述顶板的螺纹孔1112上。通过支腿固定所述安装模块使得所述安装模块与顶板之间存在一定空隙，进而有利于气流流通，增强壳体散热功能。所述倒角卡扣142设置于所述安装模块的与所述第一表面相对的第二表面，即靠近与无人机等用电设备的一侧表面。通过所述倒角卡扣142可将所述安装模块牢固地与无人机等用电设备的机体连接，进而将所述空载电源模块与无人机等用电设备连接为一体。应当理解的是，在本实用新型的其他实施例中，所述安装模块也可通过其他可拆卸的方式与无人机等用电设备连接，可拆卸的连接方式使得在空载电源模块出现问题时，可便捷地进行更换。此外，为了便于将所述电源适配模块转换出的低压直流电经由线缆直接供给无人机等用电设备工作，在本实用新型的一个实施例中，在所述安装模块104的中心位置处设置有通孔143。

由于电源适配模块在工作时会产生较大的热量，为了避免壳体内部过热造成器件损坏，在本实用新型的一个实施例中，所述空载电源模块还包括冷却模块，以对所述空载电源模块进行散热。

如图1、2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述冷却模块包括冷却风扇105。所述冷气风扇105设置于所述壳体的侧板上，优选地设置于所述电源适配模块的对侧，进而可以使得所述电源适配模块长时间工作时产生的热量被及时散去。

图9、10分别示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的冷却风扇的结构示意图及前视图。如图所示，所述冷却风扇105包括冷却风扇外壳以及风扇叶片152。所述冷却风扇外壳包括上底板1511、下底板1512以及侧板1512，所述上底板1511、下底板1512与侧板1513形成第二腔体，所述风扇叶片152设置于所述第二腔体内。所述冷却风扇外壳通过螺钉固定在所述侧板113的固定孔位上。在本实用新型的一个实施例中，所述上底板、下底板上设置有井字形通孔，进而增大了气流通风口，且降低了重量。所述风扇叶片152通过电机驱动，其优选地包括七个叶片。在本实用新型的一个实施例中，所述下底板1512上设计有导线缺口及导线横槽，所述风扇叶片的电机线可以通过所述导线缺口及导线横槽连接至外部电源，进而避免电机线给风扇旋转造成干扰。

为了使得所述冷却风扇带动的热量快速流出所述外壳101，在本实用新型的一个实施例中，在所述侧板113上还设置有通风孔。图11示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的壳体的侧板的结构示意图。如图11所示，所述侧板上设置有圆形花纹状的通风口1131。相对设计的两面通风口，使得热气流能够以极快的速度被冷却风扇带动排出，同时另外所述侧板的底部设计有长条形通风口1132，与底板上设计的长条形通风口配合，使得冷却效果最大化。

为了避免所述电源适配模块造成壳体局部温度过高，在本实用新型的一个实施例中，所述冷却模块还包括导热器106。所述导热器106例如通过螺钉等方式固定在所述侧板113上，所述电源适配模块102则可通过螺钉等方式连接所述侧板并进一步地固定安装在所述导热器106上。通过这一安装方式可以避免电源适配模块直接与壳体接触，通过所述导热器散热，所述壳体的局部温度不会太高，能够避免造成使用人员误触受伤。图12示出本实用新型一个实施例的一种空载电源模块的导热器的结构示意图。如图所示，所述导热器106由许多平行铝片整齐布置而成。

基于如前所述的空载电源模块，本实用新型还提供一种四旋翼系留无人机，其包括如前所述的空载电源模块，其中所述空载电源模块通过安装模块固定于所述四旋翼系留无人机上。在使用时，首先将所述安装模块连接上所述四旋翼系留无人机的机体，然后将系留线缆一端先接上地面电源，另一端则连接至系留线缆连接模块，此时，地面电源的220V高压交流电经由系留线缆、系留线缆连接模块输入壳体内部电源适配模块，电源适配模块将输入的220V高压交流电转变为24V低压直流电，通过输出线给无人机平台供电。

本实用新型采用轻质铝合金壳体，不仅结构简单，材质轻巧，使得无人机载重减少，而且设计了良好的通风孔道，增大了散热效果；采用大尺度冷却风扇的设计，使得通风气流足够大，散热性能无比优越；采用的系留线缆连接模块的设计，使得系留线缆的连接不仅牢固而且方便，系留线缆一经插连就很难受单向力作用而断连；采用的小体积、小重量电源适配板的设计，极大的降低了无人机载重，使得无人机的动力更加充裕，在姿态调整、稳定悬停上更加可靠；采用的安装模块的设计，使得空载电源模块不再是与无人机一体，当无人机出现故障或者是机载电源模块出现故障时，都能够很方便的更换损坏部分，不至于整个模块与无人机都更换。

尽管上文描述了本实用新型的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本实用新型的精神和范围。因此，此处所公开的本实用新型的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种空载电源模块，其特征在于，包括：

壳体；

电源适配模块，设置于所述壳体中；

系留线缆连接模块，设置于所述壳体处，且被配置为能够电连接系留线缆；

安装模块，设置于所述壳体的外表面处，且被配置为能够固定所述壳体。

2.如权利要求1所述的空载电源模块，其特征在于，所述壳体包括：

顶板，所述安装模块设置于所述顶板的外表面；

底板，所述系留线缆连接模块设置于所述底板上；以及

侧板，其两端分别固定至所述顶板及底板边沿，以形成第一腔体，所述电源适配模块设置于所述第一腔体内，且固定于侧板的内表面。

3.如权利要求1所述的空载电源模块，其特征在于，所述壳体的材质为铝合金。

4.如权利要求1所述的空载电源模块，其特征在于，所述电源适配模块包括：

PCB板；

次级滤波电容，其设置于所述PCB板上，且被配置为滤除低压直流电中的纹波；

运放集成电路，其设置于所述PCB板上，且被配置为维护电路以及调节电压；

滤波电容，其设置于所述PCB板上，且被配置为滤除直流电中的沟通纹波；以及

开关变压器，其设置于所述PCB板上，且被配置为将地面传输的高压交流电转换为低压直流电。

5.如权利要求1所述的空载电源模块，其特征在于，所述系留线缆连接模块包括：

固定底座，其通过螺纹连接的方式固定至所述壳体的内表面上；

连接插头，其与所述固定底座固定连接，且通过所述壳体上的通孔伸出所述壳体。

6.如权利要求1所述的空载电源模块，其特征在于，所述安装模块通过螺纹连接的方式固定至所述壳体上，且与所述壳体之间存在空隙。

7.如权利要求1所述的空载电源模块，其特征在于，还包括冷却模块，其中所述冷却模块包括：

冷却风扇，其相对于所述电源适配模块，设置于所述壳体的内部；以及

通风孔，其设置于所述壳体上，并贯穿所述壳体，所述通风孔为圆弧形。

8.如权利要求7所述的空载电源模块，其特征在于，所述冷却风扇通过螺纹连接的方式固定至所述壳体上，且包括：

冷却风扇外壳，其包括上底板、下底板以及侧板，所述上底板、下底板与侧板形成第二腔体，且所述上底板、下底板上设置有井字形通孔；

风扇叶片，其设置于所述第二腔体内，且包括七个叶片；以及

电源线，其一端连接至所述风扇叶片的电机，另一端沿所述下底板上的导线槽向外延伸，并连接至外部电源。

9.如权利要求7所述的空载电源模块，其特征在于，所述冷却模块还包括导热器，所述导热器设置于所述壳体的外表面对应于所述电源适配模块的位置处，所述导热器包括平行的铝片。

10.一种四旋翼系留无人机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的空载电源模块，其中所述空载电源模块通过安装模块固定于所述四旋翼系留无人机上。