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一种无人机的制作方法

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1.本实用新型涉及无人机技术领域,尤其涉及一种无人机。


背景技术:

2.随着无人机行业的蓬勃发展,无人机的种类和应用领域也更加广泛;对于以巡航、测绘和物流运输为主要飞行任务的中大型固定翼或复合翼无人机来说,其航时及续航里程尤为重要。
3.现有无人机的大多采用以下两种动力输出方式:一是内置发动机机组,依靠发动机驱动发电机实现发电,电池储存电量后再供能至电动机实现螺旋桨的驱动;二是发动机直接作为无人机的动力源,通过直驱螺旋桨的方式来提供动力。第一种动力输出方式的可靠性高,即使发动机停机也不影响无人机的飞行安全,但是占用空间大,需要考虑发动机的散热问题,且多次能量转化导致能量利用率极低;第二种动力输出方式虽然结构简单、能量利用率高,但是动力输出无冗余,一旦发动机停机就会失去动力源,影响飞行安全,而且无人机的续航里程受限于挂载的电池,该电池用于为无人机的其它设备供电,电池电量不足时便需返程。三是目前无人机运行起来震动和噪音太大,没有采取相应方法进行减震降噪。
4.因此,现有技术亟待改进。


技术实现要素:

5.本实用新型的目的在于提供一种无人机,能够保证高能量利用率的同时实现动力冗余,显著提高飞行安全性,保证充足的航时和续航里程,同时又能对运行中的无人机进行减震降噪。
6.为实现上述目的,提供以下技术方案:
7.本实用新型提供一种无人机,所述无人机包括:
8.无人机机体和设于所述无人机机体上的螺旋桨;
9.发动机,所述发动机包括发动机机体和设于所述发动机机体上的发动机输出轴;所述发动机机体设于所述无人机机体上;
10.电机,所述电机包括定子、转子以及用于连接所述定子和所述转子的定子连接器;所述定子连接器设于所述发动机机体上,所述转子同轴设于所述发动机输出轴上;所述螺旋桨同轴设于所述转子上;
11.电池,与所述电机相连,所述电池能够放电为所述电机提供电能或接收所述电机输出的电能进行充电;
12.减震装置,连接于所述发动机上,所述减震装置还包括减震引导通道,各所述减震引导通道自减震装置本体中心轴向四周发散设置,相邻所述减震装置引导通道间互相呈预设夹角,用于分散和减弱运行时所述发动机产生的震动。
13.进一步地,所述发动机为二冲程发动机。
14.进一步地,所述电机为永磁式同步电机。
15.进一步地,所述减震装置引导通道分为第一引导通道,第二引导通道,第三引导通道和第四引导通道。
16.进一步地,所述相邻减震装置引导通道间互相形成预设夹角为30度-150度。
17.进一步地,所述螺旋桨为多叶推力螺旋桨。
18.进一步地,所述无人机机体为碳纤维复合材料组成。
19.进一步地,所述发动机和所述电机通过吸音材料与所述无人机机体连接。
20.进一步地,所述发动机和所述电机通过高发泡聚乙烯吸音材料与所述无人机机体连接。
21.进一步地,所述无人机还包括:
22.发动机控制器,用于接收所述控制板的控制指令,并输出执行信号至所述发动机,所述发动机控制器与所述发动机电连接;
23.电机控制器,用于接收所述控制板的控制指令,并输出执行信号至所述电机,所述电机控制器与所述电机电连接。
24.与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
25.本实用新型的无人机将电机的转子、螺旋桨和发动机输出轴设置为同轴连接,且电机既可以作为发电机使用,在发动机输出轴上做负功为电池充电,也可以作为电动机使用,即接收电池的电量,在发动机输出轴上做正功,实现动力输出;本实用新型提供的无人机利用上述无人机的结构设置,使无人机具有高能量利用率和动力冗余,显著提高飞行安全性的同时,保证充足的航时和续航里程。由于无人机又设置了减震装置和吸音材料,同时能实现对运行中的无人机进行减震降噪的功能。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例中一种无人机的部分结构的侧视图;
27.图2为图1的分解结构示意图;
28.图3为本实用新型中一种无人机的减震装置的俯视图;
29.附图标记:
30.10、螺旋桨;20、发动机;21、发动机机体;22、发动机输出轴;30、电机;31、定子;32、转子;33、定子连接器;40、减震装置;41a、第一引导通道;41b、第二引导通道;41c、第三引导通道;41d、第四引导通道。
具体实施方式
31.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一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
33.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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。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。
36.在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
38.本实用新型在于提供一种无人机,用于测绘巡检、空中物流等情形;具体实施时,如图1和图2所示,无人机包括无人机机体及设于无人机机体上的螺旋桨10,同时还包括发动机20、电机30、电池以及减震装置40。无人机机体可以选用碳纤维材料或其他材料制成,用来降低整体自身的重量。螺旋桨可以为多叶推力螺旋桨,优选地可以为三叶推力螺旋桨。
39.具体地,发动机20包括发动机机体21和设于发动机机体21上的发动机输出轴22,发动机机体21安装至相应无人机的机体上,以实现发动机20在无人机上的稳固放置,发动机输出轴22由发动机机体21伸出后连接螺旋桨10,以向螺旋桨10输出转动力矩;电机30则包括定子31、转子32以及用于连接定子31和转子32的定子连接器33;具体实施时,定子连接器33设于发动机机体21上,以实现电机30的稳固放置;而转子32则同轴设于发动机输出轴22上;螺旋桨10同轴设于转子32上;即,转子32、螺旋桨10和发动机输出轴22实现同轴连接。具体地,螺旋桨10通过紧固件直接锁紧在转子32上。
40.本实用新型中的电机30既可以作为发电机使用,也可以作为电动机使用。当电机30作电动机使用时,电机30的转子32在发动机输出轴22上做正功,将电能转化为机械能,进而可以辅助发动机20进行动力输出;当电机30作为发电机使用时,电子的转子32在发动机输出轴22上做负功,吸收发动机20的输出功率,将机械能转化为电能,实现发电操作。进一步地,无人机还包括了电池,电池与电机30相连,进而能够在电机30作为电动机使用时,电
池放电为电机30提供电能;在电机30作为发电机使用时,能够接收电机30输出的电能进行充电。当然,电池不仅与电机30相连,还与无人机上其它需要供电的设备相连,以保证整个无人机正常工作。
41.如图3所示的减震装置,通过位于减震装置本体中心的四个通孔将减震装置固定于发动机20本体上。减震装置横截面呈长方体形状或其他形状,减震装置上设置有4个引导通道,分别为第一引导通道,第二引导通道,第三引导通道和第四引导通道。每个减震引导通道自减震装置本体中心轴向四周发散设置,相邻间隔设置的减震装置引导通道互相间形成预设的夹角,用于分散和减弱运行时所述发动机产生的震动。具体实施时,在发动机运行时,由于设置了引导通道,震动力可以通过引导通道逐步向四周分散减弱,以此方式来减弱发动机本体的震动。可选地,每个引导通道沿着减震装置的中心轴向四周发散设置,相邻两引导通道预设夹角可以为30度-150度,本实用新型对此不作限制。优选地,相邻两引导通道预设夹角可以为90度,此时每相邻两个减震引导通道互相垂直于对方。减震装置材料可以为铝合金或其他金属材料制成。其中,减震装置本体中心部位还设置有四个通孔,每个通孔通过螺栓或其他铰接等方式与发动机连接,以此来实现减震装置与发动机间的固定,本实用新型对具体连接方式并不作具体限制。可选地,发动机和电机还通过吸音材料与无人机机体连接,用于进一步在无人机运行时降低噪音,优选地,吸音材料为高发泡聚乙烯、多孔陶瓷材料或其他材料,本实用新型对此材料并不作进一步限制。
42.具体实施时,发动机20可选用二冲程发动机。二冲程发动机是在两个行程内完成一个工作循环的发动机,其没有阀,可以大大简化结构,减轻自身重量,可以更加方便灵活地安装在机械设备上,减轻整个机械设备的重量,进而减少能耗。可选地,电机30是永磁式同步电机或者永磁式异步电机。本实用新型此电机种类并不作进一步限制。其中,永磁同步电机与二冲程发动机的匹配性好,无转换机制,也就不存在转换损坏。永磁同步电机和二冲程发动机可以单独工作,也可以一起工作,无需离合器。
43.为了方便实现对无人机的发动机20及电机30的工作状态的控制,无人机还包括发动机控制器和电机控制器;其中,发动机控制器用于接收控制指令,并输出执行信号至发动机20,进而控制发动机20的工作状态;所述发动机控制器与所述发动机电连接;电机控制器用于接收控制指令,并输出执行信号至电机30,进而控制电机30的工作状态;所述电机控制器与所述电机电连接。进一步地,无人机还包括控制板,控制板用于发送控制指令给发动机控制器或电机控制器。当然,电池能够为控制板、发动机控制器及电机控制器供电,确保无人机顺利工作。
44.本实用新型中的无人机将电机30的转子32、螺旋桨和发动机输出轴22设置为同轴连接,且电机30既可以作为发电机使用,在发动机输出轴22上做负功为电池充电,也可以作为电动机使用,即接收电池的电量,在发动机输出轴22上做正功,实现动力输出;本实用新型提供的无人机充分利用上述结构设置,根据发动机20不同的工况确定具体的运行模式,能够在保证高能量利用率的同时,实现动力冗余。
45.考虑到本实用新型应用于无人机领域,所以抛弃了无人机中的电机和发动机之间的离合器。常规的无人机内置发电机组通过一台二冲程发动机驱动电机来产生电力。燃料的化学能需要转化为机械能,机械能通过发动机转化电能,电能最后返回电池后还需要转化机械能才可以为飞机提供动力。发动机本身的能量转化效率仅为30%。再通过发电机转
化效率为84%,电能再转为轴功率效率为90%。以上转化效率为理想平均值。期间转化效率低加上转化次数多。能量利用率极低。
46.因此,基于上述缺陷,本实用新型应用于无人机领域中,省略了离合器,并且将发动机、电机和螺旋桨共轴连接,能够使无人机具有高能量利用率和动力冗余,显著提高飞行安全性。一方面,永磁同步电机和二冲程发动机的匹配性好,无转化机制,无转化损耗。永磁同步电机和二冲程发动机可以选择单独工作也可以一起工作,无需离合器,结构简单。通过和电机以及螺旋桨的共轴结合:可以使发动机运行在高效率区间,降低发动机的排放,降低燃油消耗。另一方面,将发动机、电机和螺旋桨共轴连接,克服了发动机输出功率受海拔的影响,总成输出功率得到大大提高,使航速提高以及有着更大的功率冗余。又一方面,将发动机、电机和螺旋桨共轴连接,可以实现在保持平飞功率输出不变的提前下,提高发动机的输出功率,电机会将这部分多出的功率转为电能在电池中储存。
47.注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

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