混合动力无人机及系统的制作方法

本实用新型实施例涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种混合动力无人机及系统。

背景技术：

无人机的应用领域很广泛，例如，可以应用在军事、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等领域。在一些特殊应用环境下，可能需要无人机长时间进行作业工作，现有的大多无人机续航能力弱。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种混合动力无人机及系统，能够提高无人机的续航能力。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种混合动力无人机，包括：舱体、发动机、发电机组件、机臂组件和机架组件；

所述机臂组件固定连接于所述舱体，所述机臂组件与所述舱体电性连接；

所述机架组件设置于所述机臂组件远离所述舱体的位置；

所述发动机设置于所述机架组件，所述发动机位于所述机臂组件远离所述舱体的位置；

所述发电机组件设置于所述机架组件靠近所述发动机的位置，所述发电机组件位于所述机臂组件远离所述舱体的位置；

所述发动机与所述发电机组件电性连接；

所述发电机组件与所述机臂组件电性连接，所述发电机组件还与所述舱体电性连接。

可选地，所述发电机组件包括发电机、整流器和锂电池；

所述发电机与所述发动机电性连接；

所述整流器与所述发电机电性连接，所述整流器还与所述锂电池并联；

所述整流器与所述锂电池并联之后与所述机臂组件电性连接，所述整流器与所述锂电池并联之后还与所述舱体电性连接。

可选地，所述舱体包括本体、机载电子设备和控制设备；

所述本体为圆饼状结构，所述本体内部为空腔；

所述机载电子设备和控制设备设置于所述空腔；

所述整流器与所述锂电池并联之后与所述机载电子设备电性连接；

所述整流器与所述锂电池并联之后还与所述控制设备电性连接；

所述控制设备与所述机臂组件电性连接。

可选地，所述舱体还包括变压器；

所述整流器与所述锂电池并联之后与所述变压器电性连接，所述变压器与所述控制设备电性连接，所述变压器还与所述机载电子设备电性连接；

所述变压器用于将所述发电机和所述锂电池输出的高压电降压，为所述机载电子设备和所述控制设备提供低压电源。

可选地，所述机臂组件包括固定件、旋翼电机和多个机臂，所述固定件为圆饼状结构；

所述固定件固定于所述本体的一侧；

所述固定件内部为空腔；

所述旋翼电机设置于所述空腔内，所述整流器与所述锂电池并联之后与所述旋翼电机电性连接；

所述固定件的周侧设置有多个安置部，所述安置部的数量与所述机臂的数量相适配，各所述机臂固定连接于各所述安置部；

所述旋翼电机与各所述安置部固定连接。

可选地，所述机架组件包括四个第一机架、两个第二机架和两个第三机架；

所述固定件远离所述本体的一侧开设有四个结合部，所述结合部的内径与所述第一机架的外径相适配；各所述第一机架的一端套设于各所述结合部；

每个所述第二机架固定于每两个所述第一机架之间，所述发电机、所述整流器和所述锂电池固定连接于两个所述第二机架，所述发动机固定连接于两个所述第二机架；

每个所述第三机架固定连接于每两个所述第一机架远离所述固定件的一端。

可选地，所述第一机架远离所述固定件的一端设置有套管；

所述套管的内径与所述第三机架的外径相适配，每个所述第三机架套设于每两个所述套管。

可选地，所述发动机为汽油发动机。

可选地，所述发动机包括机体和油箱；

所述机体和所述油箱连通；所述机体和所述油箱设置于所述机架组件，所述机体和所述油箱位于所述机臂组件远离所述舱体的位置；

所述机体与所述发电机组件电性连接。

本实用新型实施例还提供了一种混合动力无人机系统，包括：

上述混合动力无人机；

遥控设备；

汽油；

发动机中注入有所述汽油，所述遥控设备与舱体通信连接。

本实用新型实施例提供的混合动力无人机及系统，采用油电混合的模式对无人机提供动力来源，发动机直接驱动发电机组件发电，发电机组件将电能传输至机架组件和舱体，以实现无人机的运行作业，由于使用发动机驱动发电机组件发电，避免了额外在无人机的结构上增设变距机构、传动机构等复杂机械机构，减轻了无人机的重量，提高了续航能力。

进一步地，由于发电机组件靠发动机获得电能，避免了对电池进行频繁的充放电，提高了无人机运行作业时的可靠性和安全性。

进一步地，发电机输出电压稳定，避免传统电动无人机出现电池电压降低导致无人机动力不足现象产生。

进一步地，整流器与锂电池并联，锂电池作为储能和备用电源，能够保障当发动机故障导致发电机不能正常工作时无人机的安全降落或返航。

进一步地，在无人机飞行过程中，油箱里的燃油逐渐减少，发动机功率逐渐减小，延长了续航时间。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种混合动力无人机的结构示意图。

图2为本实用新型实施例所提供的一种混合动力无人机的结构框图。

图3为本实用新型实施例所提供的一种混合动力无人机系统的结构框图。

图4为本实用新型实施例所提供的一种混合动力无人机的组装方法流程图。

图标：100-混合动力无人机；200-混合动力无人机系统；1-舱体；11-本体；12-机载电子设备；13-控制设备；14-变压器；2-发动机；21-机体；22-油箱；3-发电机组件；31-发电机；32-整流器；33-锂电池；4-机臂组件；41-固定件；42-旋翼电机；43-机臂；5-机架组件；51-第一机架；511-套管；52-第二机架；53-第三机架；6-遥控设备。

具体实施方式

无人机的应用领域很广泛，例如，可以应用在军事、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等领域。在一些特殊应用环境下，可能需要无人机长时间进行作业工作。

发明人经调查发现，现有的大多无人机续航能力弱。

经仔细调研和分析发现，现有的无人机主要分为油动和电动无人机。电动无人机即采用锂电池提供电力直接驱动电机为无人机提供动力，通过改变电机转速产生偏转力，从而控制无人机飞行姿态。油动无人机即采用发动机提供动力，通过传动轴或皮带驱动螺旋桨，通过改变螺旋桨螺距变化控制无人机飞行姿态。

电池对无人机的重要作用可以称之为无人机的“心脏”，给无人机提供动力的主要来源。由于目前电池技术发展进入瓶颈，短期内难于有大的突破，直接导致了多旋翼无人机作业时续航能力很难突破1小时。传统锂电池不宜保存，对电池的充放电压电流有严格要求，在使用过程中极易造成虽坏，大大缩短了电池使用寿命，且传统锂电池由于化学特性相对活泼，极易与氧气发生化学反应，在使用过程中如电池表面老化、破损，电池电芯还容易造成火灾事故。

油动无人机中采用发动机通过传动机构驱动螺旋桨，再通过变距机构控制螺旋桨螺距变化，这种设计必须有变距机构、传动机构等复杂机械机构，导致无人机重量重，机构复杂，维护不便，由于发动机震动大，导致变距机构和传动机构不可避免出现零部件松动、老化、脱落、断裂等情况，降低了无人机整体可靠性。

以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是实用新型人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本实用新型实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是实用新型人在本实用新型过程中对本实用新型做出的贡献。

基于上述研究，本实用新型实施例提供了一种混合动力无人机及系统，用于能够提高无人机的续航能力。

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，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，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。

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。

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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“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；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。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。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种混合动力无人机100的结构示意图，由图可见，该混合动力无人机100包括舱体1、发动机2、发电机组件3、机臂组件4和机架组件5。

其中，机臂组件4固定连接于舱体1，机臂组件4与舱体1电性连接，机架组件5设置于机臂组件4远离舱体1的位置，发动机2设置于机架组件5，发动机2位于机臂组件4远离舱体1的位置，发电机组件3设置于机架组件5靠近发动机2的位置，发电机组件3位于机臂组件4远离舱体1的位置。进一步地，发动机2与发电机组件3电性连接，发电机组件3与舱体1电性连接，发电机组件3与机臂组件4电性连接。

请继续参阅图1，舱体1包括本体11、机载电子设备、控制设备和变压器，其中，本体11为圆饼状结构，本体11内部为空腔，机载电子设备和控制设备设置于空腔。进一步地，变压器与发电机组件3电性连接，变压器还与机载电子设备和控制设备电性连接，变压器用于将发电机组件3输送的高压电降压，为机载电子设备和控制设备提供低压电源。

请继续参阅图1，机臂组件4包括固定件41、旋翼电机和多个机臂43，其中，固定件41为圆饼状结构，固定件41固定于本体11的侧，固定件41内部为空腔，旋翼电机设置于空腔内，旋翼电机与发电机组件3电性连接，固定件41的周侧设置有安置部，安置部的数量与机臂的数量相同，各机臂固定连接于各安置部，旋翼电机与各安置部固定连接，旋翼电机用于驱动各安置部转动，进而带动各机臂转动，实现无人机的起飞。

请继续参阅图1，机架组件5包括四个第一机架51、两个第二机架52和两个第三机架53，其中，固定件41远离本体11的一侧开设有四个结合部，结合部的内径与第一机架51的外径相适配，各第一机架51的一端套设于结合部。每个第二机架52固定于每两个第一机架51之间，发电机组件3固定连接于两个第二机架52，发动机2固定连接于两个第二机架52。进一步地，第一机架51远离固定件41的一端设置有套管511，套管511的内径与第三机架53的外径相适配，每个第三机架53套设于每两个套管511。

该混合动力无人机100为油电混合，发动机2为汽油发动机，进一步地，请继续参阅图1，发动机2包括机体21和油箱22，其中，机体21和油箱22连通，机体21和油箱22设置于机架组件5，机体21和油箱22位于机臂组件4远离舱体1的位置。进一步地，机体21和发电机组件3电性连接，发电机组件3将电能分两路传输至舱体1和机臂组件4。

以上为该混合动力无人机的结构连接关系，下面针对该混合动力无人机的内部电路连接方式做进一步说明。

图2示出了本实用新型实施例所提供的混合动力无人机的结构框图，由图可见，发电机组件3包括发电机31、整流器32和锂电池33，其中，发电机31与发动机2电性连接，发动机2驱动发电机31发电，发电机31与整流器32电性连接，整流器32与锂电池33并联，发电机31发出的电通过整流器32整流与锂电池33并联后分为两路，一路直接接入旋翼电机42，为无人机提供高压动力电源，一路为舱体1内部的机载电子设备12和控制设备13提供低压电源。

进一步地，请继续参阅图2，整流器32与锂电池33并联之后与变压器14电性连接，变压器14分别与机载电子设备12和控制设备13电连接，控制设备13还与固定件41电连接。发电机31发出的电通过整流器32整流与锂电池33并联后通过变压器14降压，然后向机载电子设备12和控制设备13提供低压电源。

应当理解，并联的锂电池33仅起电压缓冲、储能和备用动力电源作用，不作为无人机主要动力电源输出。

该混合动力无人机100使用92#以上混合汽油直接为发动机提供燃料，补给维护方便，补充方便且节约成本。发电机输出电压稳定，避免传统电动无人机出现电池电压降低导致无人机动力不足现象产生。进一步地，燃油在飞行过程中逐渐减轻，发动机功率逐渐减小，延长续航时间。该混合动力无人机也可以挂载大容量油箱，可实现长航时，续航时间远远超过传统电池动力无人机。进一步地，混合动力无人机100结构简单，使用油转电混合形式减少传动机构零件，较少震动，增加可靠性。

本实用新型实施例还提供了一种混合动力无人机系统200，如图3所示，该混合动力无人机系统200包括遥控设备6、汽油和上述混合动力无人机100。其中，发动机2中注入有汽油，遥控设备6与舱体1通信连接，遥控设备6用于控制该混合动力无人机100进行作业。

由于该混合动力无人机100结构相对简单，本实用新型实施例还提供了一种组装方法，用于组装该混合动力无人机100，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S41，将机臂组件固定连接于舱体，将机架组件设置于机臂组件远离舱体的位置。

步骤S42，将发动机和发电机组件设置于机架组件，并使发动机和发电机组件位于机臂组件远离舱体的位置。

步骤S43，将机臂组件与舱体进行电连接，将发动机与发电机组件进行电连接，将发电机组件与机臂组件进行电连接，将发电机组件与舱体进行电连接。

综上，本实用新型实施例所提供的一种混合动力无人机及系统，对结构进行了巧妙设计，能够提高无人机的续航能力，并且能够保证无人机的使用可靠性和安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。