一种双散热式油转电无人机的动力系统的制作方法

本实用新型涉及一种动力系统，具体涉及一种双散热式油转电无人机的动力系统，属于无人机技术领域。

背景技术：

无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器，其具有结构简单、体积小、机动性好、造价低、环境适应能力强等诸多优点，可以完成很多有人驾驶的飞机难以完成的任务，目前无人机的应用范围已经拓展到军用、民用等各个领域。

现有的无人机的动力系统主要有三种，即发动机动力，电池动力和发动机电池并联动力。相较于直升机、固定翼飞行器，多旋翼飞行器以其机械结构简单，起降方便，操控容易的优点，在勘测、侦察、应急通信、农林保护等军、民用领域得到了广泛的应用。常规的多旋翼无人机采用定桨距的气动方式，由电机分别驱动固定桨距的旋翼产生升力来驱动飞行器，通过改变旋翼转速来实现飞行器的平衡操纵，只能使用锂电池作为动力能源。而随着人们对无人机的要求越来越高，电动多旋翼无人机在载重和续航时间上的缺点变得越来突出。

而汽油在能量密度上的优势使得利用汽油发动机的无人机在载重和续航时间上具有电动多旋翼无法比拟的优势，因此油转电无人机具有特定的适用领域。

申请号为2016210811591的中国专利公布了一种多旋翼无人机的一体式散热系统，包括桨叶、电机、横臂、上电机定位块、下电机定位块、电调和电调罩。桨叶固定连接在所述电机的轴上，电机固定连接在所述上电机定位块上，下电机定位块固定连接在上电机定位块的底部，横臂设于所述上电机定位块和下电机定位块之间，电调固定连接在下电机定位块的底部，电调罩固定连接在下电机定位块的底部，本实用新型，电机、电调工作发热后，电机、电调的热量可以散发到电机定位块上，也可以通过桨叶转动时的风量把热量散发掉，有效的型成了一个低温高效动力的系统，减少损失。

但是，由于油转电无人机动力系统中包含发电机和发动机两个装置，在工作的过程中会产生大量的热能，当电机发热不能够及时散热的话就会对无人机的动力系统造成损坏，影响无人机正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种新型双散热式油转电无人机的动力系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种双散热式油转电无人机的动力系统，包括：发动机组件、发电机组件以及设置于两者之间的安装板；所述发动机组件包括：发动机、一对排气管和用于对发动机进行散热的第一散热机构，所述发动机固定于安装板下表面并与无人机的油箱相连接，所述排气管与发动机的排气口相连接；所述发电机组件包括：发电机和第二散热机构，所述发电机固定于安装板的上表面，其外转子连接轴由发动机的输出轴驱动转动；所述第二散热机构包括一冷却液箱，所述冷却液箱的进液管和出液管均连通至内定子底部；所述外转子下部和上部分别形成有排风口和吸风口。

优选地，上述第一散热机构为风扇散热结构，采用下进上出的散热模式，通过冷风通过下方吸气口吸入，将发动机的热量带走，沿出风通道排出，对发动机起到散热的作用。

优选地，上述发动机壳体上方在位于发电机下方的位置设置有一对导风结构，所述导风结构将自壳体顶部排出的气体向侧方输送，避免风扇排出的热风输送至上方的发电机组件处，影响无人机正常工作的平稳性。

更优选地，上述导风结构包括：一体成型的一对侧板和连接一对侧板的顶板，所述导风结构与发动机壳体之间留有出风通道，且出风通道的截面积自内向外渐进增大，保证热风能够顺利排出。

再优选地，上述冷却液箱安装于发电机上方，其重量均匀分布于发电机上方使整个机体保持平衡，且所述冷却液箱表面设置有若干风冷散热翅片，对热交换后的冷却介质进行有效的散热。

进一步优选地，上述发电机的内定子底部形成有用于连接进液管/出液管的进液口/出液口，连接冷却液箱，实现冷却介质的循环利用。

更进一步优选地，上述内定子腔体内的冷却介质其流道为蛇形流道，具体为一种弯曲迂回的结构，增加冷却介质的流程，增强冷却的效果。

再进一步优选地，上述内定子的底部向上延伸形成有若干挡片，所述内定子腔体顶部安装一导流盖体，所述导流盖体具有若干向内定子腔体方向延伸的导流片，所述挡片与导流片交错设置，且，所述挡片与导流盖体之间留有间隙，所述导流片与内定子腔体底壁之间也留有间隙，构成蛇形流道。

再进一步优选地，上述导流盖体与内定子本体为过盈配合，确保冷却介质的密封性。

且，上述发电机的外转子为风冷散热型外转子，采用上吸下排的散热模式，其上盖和下盖的吸风口和排风口均设置为离心叶片形状，旋转吸风。

本实用新型的有益之处在于：

i）该动力系统适用于油转电无人机，能够为无人机在载重和续航时间上提供更多的优势；

ii）该动力系统为双散热式结构，具有第一散热机构和第二散热机构，能够及时对无人机动力系统的发电机和发动机进行有效散热，保护了发动机和发电机的安全，避免过热造成的器件损坏，保证了无人机能够正常的工作并具有可靠的使用寿命；

iii）双散热式结构充分考虑了两种散热模式的独立性，避免相互之间发生干扰，尤其是，对第一散热机构的出风通道进行了结构优化，第二散热机构的位置则进行了巧妙布局，使得整体动力系统的结构更加紧凑合理，且散热性能更加优化。

附图说明

图1是本实用新型的双散热式油转电无人机的动力系统立体结构图；

图2是本实用新型的发电机组件的爆炸图；

图3是本实用新型的内定子剖面结构立体图；

图4是本实用新型的内定子冷却介质导流片剖视图；

图5是本实用新型的外转子上吸风盖立体图；

图6是本实用新型的外转子下排风盖立体图。

图中附图标记的含义：

1、发动机组件，2、发电机组件，3、壳体，4、排气管，5、吸气口，6、出风通道，7、冷却液箱，8、出液管，9、进液管，10、外转子连接轴，11、上吸风盖，12、安装板，13、外转子外壳，14、导流盖体，15、内定子线圈，16、内定子上部轴承，17、内定子腔体，18、内定子下部轴承，19、下排风盖，20、上盖通风口，21、离心叶片形状吸风口，22、下盖通风口，23、离心叶片形状出风口，24、风冷散热翅片，25、挡片，26、导流片，27、进液口，28、出液口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1和图2，本实施例的双散热式油转电无人机的动力系统，其主要由发动机组件1、发电机组件2以及安装板12组成，发动机组件1和发电机组件2分别设置于安装板12的上下两侧。其中，发动机组件1包括：设置于壳体3内的发动机、一对排气管4和用于对发动机进行散热的第一散热机构，发动机固定于安装板12下表面并与无人机的油箱相连接，排气管4与发动机的排气口相连接。发电机组件2包括：发电机和第二散热机构，发电机固定于安装板12的上表面，其外转子连接轴10由发动机的输出轴驱动转动，这样即可实现油转电，为无人机提供持久稳定的电源。

由于发动机在工作过程中均会产生大量的热量，为保证发动机的使用寿命，需要及时将工作过程中产生的热量散发。上面所述的第一散热机构即是用于对壳体3内的发动机进行散热的，具体为一种风扇散热结构，采用下进上出的散热模式，在壳体3下部为风扇的吸气口5，此处吸入的冷空气在壳体3内与发动机进行热交换后，热空气自壳体3上方排出。由于壳体3上方为发电机组件2，为避免排出的热风影响发电机的性能，因而在发动机壳体3上方在位于发电机下方的位置设置有一对导风结构，该导风结构将自壳体3顶部排出的气体向侧方输送。具体到本实施例中，导风结构包括：一体成型的一对侧板和连接一对侧板的顶板，导风结构与发动机壳体3之间留有出风通道6，且出风通道6的截面积自内向外渐进增大。这样能够保证热风能够顺利排出，优化散热性能。

如图2的爆炸图所示，发电机组件2包括：冷却液箱7、出液管8、进液管9、发动机与外转子连接轴10、外转子上吸风盖11、外转子外壳13、导流盖体14、内定子线圈15、内定子上部轴承16、内定子腔体17、内定子下部轴承18及外转子下排风盖19。发电机在工作过程中内定子和外定子部分都会产生大量热量，通过前述的第二散热机构进行有效散热。第二散热机构实际上包含两种散热方式的综合利用，第一种为冷却液冷却（如水冷），用于冷却发电机的内定子；第二种为风冷，用于冷却发电机的外转子。

参见图5和图6，外转子的风冷散热是这样实现的：在上吸风盖11上设有外转子上盖通风口20和离心叶片形状吸风口21，外转子下排风盖19设有外转子下盖通风口22和离心叶片形状出风口23。工作过程中，外转子转动时带动外转子上吸风盖11和外转子下排风盖19一起转动，空气从外转子上吸风盖11的上盖通风口20和离心叶片形状吸风口21吸入，流经外转子对外转子进行换热后，从外转子下排风盖19的外转子下盖通风口22和离心叶片形状出风口23排出，将产生的热量带走。由于离心叶片形状的出风口23和吸风口21在旋转时有更好的吸风和排风的效果，因而能够达到更好的散热效果。

冷却液箱7冷却是针对发电机的内定子部分，冷却液从冷却液箱7经进液管9从内定子底部的进液口27流入，在内定子内部蜿蜒迂回的蛇形流道内流通，再经出液口28从出液管8返回至冷却液箱7内，经风冷散热翅片24散热后循环使用，达到对内定子散热的作用。具体到本实施例中，参见图3和图4，内定子的底部向上延伸形成有若干挡片25，内定子腔体17顶部安装一导流盖体14，导流盖体14具有若干向内定子腔体17方向延伸的导流片26，挡片25与导流片26交错设置，且，挡片25与导流盖体14之间留有间隙，导流片26与内定子腔体17底壁之间也留有间隙，这样一来，内定子内部构成了蛇形通道，可以增大冷却液在内定子中的流程，以达到更优的冷却效果。

下面，结合图1至图6，对无人机的动力系统的散热过程做进一步的说明：

在本发明中，充分综合有效地利用了风冷和水冷两种散热模式，发动机组件1采用的是下进上出的风冷散热模式（第一散热机构），发电机组件2的内定子部分采用的是冷却介质冷却（水冷）的散热模式，外转子部分采用的是上吸下排的散热模式。第一散热机构工作时，壳体3底部的吸气口5吸入冷空气，冷空气流过发动机时，将发动机产生的热量带走，后经两边的侧出风通道6排出热风。第二散热机构中，发电机的内定子冷却液箱7安装于发电机上方，发电机的内定子底部形成有用于连接出液管8/进液管9的进液口27/出液口28，且发电机内定子冷却液箱7表面设置有若干风冷散热翅片24用来对使用过后的冷却液进行冷却，实现了冷却介质的循环有效利用。

综上，本实用新型是一种双散热式油转电无人机的动力系统，拥有两种散热机构，分别对动力系统中的发动机和发电机进行冷却，使得无人机能够持续稳定地工作，保证了发电机和发动机不会因过热而损坏，延长了使用寿命。同时循环液冷和风冷的冷却方式可以有效避免资源浪费，降低了使用成本。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。