集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的制作方法

本实用新型涉及无人机的电机驱动电源技术领域，具体涉及一种集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

特别是近年来，以深圳大疆创新科技有限公司为首的无人机企业在世界范围内的行业地位越来越高，从而也带动了一批杰出的科技创新型企业也跻身于无人机的研发当中。无人机，特别是多旋翼无人机能够在空中悬浮，飞行范围受控，操作灵活、可靠性高在各行各业中备受青睐。无人机，特别是多旋翼无人机一般要求长续航、高载荷，因此必须采用高效可靠的动力技术。无人机中带有旋翼的无人机越来越多，特别是多旋翼无人机的多旋翼基本上没有活动部件，旋翼的可靠性、动力基本上取决于无刷电机的可靠性，特别是对于高载荷多旋翼无人机，即载荷大于100kg的多旋翼无人机一般采用6轴高速电机提供动力，该电机采用作为驱动电源的开关电源驱动。随着载荷的增大，电机功率也在增大，驱动电源的功率、功耗也随之上升，这样使得驱动电源散热问题也越来越突显，由此选择合适的散热结构显得尤为重要。

另外，无人机常用在户外作业，对驱动电源而言，防水防尘也特别重要。加上现有所述驱动电源总功率常常为12kw，这样驱动电源就采用壳体结构，壳体内部器件采用3层结构布置，每层上主要有4只1000w全砖模块，每层功耗能达300w。这样散热的结构普遍采用风机强制风冷散热，每层上4只模块的散热面紧贴一块型材散热器，型材散热器的散热齿的高度为40mm，风机气流通过散热器齿间隙，将热量带出壳体。

但是无人机工作环境多变，对于每组器件的防护要求也较高。驱动电源要求完全密封，防护等级需ip65以上。现行方案对每层器件进行密封处理，把每层器件单独安装于一个壳体内，散热器露在壳体外侧，风机安装在散热器一端。依照这种方式组装成3套独立的电源部件，将3套电源部件并列排布，再在并列排布后的3套电源部件的外围加上前后、上下盖板，组装成一台电源，在电源部件之间形成风道，利用风机强制风冷对电源进行散热。再通过防水连接器，将电源部件进行连接，实现其供电要求。驱动电源悬挂于无人机下方，电源部件之间形成的风道水平放置。

这样驱动电源的总功耗为900w,每个电源部件上都需要一定高度的散热器，并配备3组直流风机对驱动电源散热器进行降温。这样就会使得驱动电源整体体积大，重量大，占用无人机所使用的有效载荷和承载空间大，限制的无人机的机动性和挂载能力，使得无人机大部分有效功用来克服自身重量，偏离了无人机设计初衷。这样单独密封多层并列排布的方式使得壳体结构变得体积庞大，加工难度增加，成本增加，后期维修、拆装过程繁琐，有悖于无人机搭载部件小型化，高效化及其便捷性的要求。

驱动电源水平搭载与无人机上，所述风道的风向易受水平自然风的干扰，在自然风与驱动电源风道气流方向相反的情况下，所述风机有停机的隐患。风机停转，驱动电源内部温度升高，电源模块常会出于自我保护的目的而断电，这样无人机的电机供电也会中断，无人机会空中坠落会造成设备损坏，威胁无人机之下的人员安全。只有驱动电源可靠运行，才能为无人机提供源源不断的动力支持。

现有驱动电源的方案，风道内容易积尘、积水，电源部件防水密封做不好以致很容易引起其内部器件损坏。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置，有效避免了现有技术中无人机的高速电机的驱动电源采用的壳体体积庞大、驱动电源结构中的风道内容易积尘、积水，电源部件防水密封做不好以致很容易引起其内部器件损坏的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供了一种集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的解决方案，具体如下：

一种集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置，包括设置在中空长方体状的壳体5中的驱动电源结构，所述驱动电源结构包括驱动电源，所述驱动电源包括n组电源模块，每组电源模块包括m个电源模块1，其中n为不小于1的正整数，m为不小于1的正整数，所述电源模块1与无人机的高速电机连接；

所述驱动电源结构还包括n个pcb板2和n个热沉3，所述n个pcb板2与n组电源模块一一对应，所述n个热沉3也与n组电源模块一一对应，每组电源模块中的所有电源模块1均水平放置，所述电源模块1的底端为铝基板，每组所述电源模块中的所有电源模块1的作为焊接面的顶壁均与该组电源模块相对应的那个pcb板2焊接，每组所述电源模块中的所有电源模块1底端的铝基板4的作为散热面的底壁均与该组电源模块相对应的那个热沉3的顶壁相贴合。

所述电源模块1底端的铝基板4同与之相贴合的热沉3通过螺钉固定。

所述电源模块1底端的铝基板4同与之相贴合的热沉3之间涂抹着导热硅脂。

所述集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置还包括n个热管组，所述n个热沉3与n个热管组一一对应，每个所述热管组均包括若干根热管6，每个所述热管组中所有的热管6的一端均贯穿透过与该热管组相对应的那个热沉3的两个相向的边壁并直至伸出中空长方体状的壳体5之外。

所述中空长方体状的壳体5包含处在前端的前面板7、处在后端的后面板、处在顶端的盖板8、处在底端的底板、处在左端的左侧板9和处在右端的右侧板10；所述盖板与采用拼板焊接方式焊接起来的处在前端的前面板7、处在后端的后面板、处在底端的底板、处在左端的左侧板9和处在右端的右侧板10组成的箱体的顶端相连，所述箱体的顶部的端面开有u型槽，所述u型槽内装有密封条。

所述热管6穿过所述中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10延伸到壳体外部，所述热管6同所述中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10的穿孔之间加装密封圈。

所述中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10之外相向分布有若干散热翅片11，所述热管穿透每个散热翅片11。

所述散热翅片11的个数为30。

每个所述散热翅片11厚度为0.4mm,所述散热翅片11的长度和宽度分别同与之相向的所述中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10的长度和宽度的大小相等，且所述散热翅片11同与之相向的所述中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10保持平行。

所述中空长方体状的壳体5与所述散热翅片11均设置在无人机的螺旋桨叶下方。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型能够将驱动电源的多层单独散热改为集中散热，让功耗大的无人机的电机驱动电源去掉内部风机及部分散热器，巧妙的利用无人机螺旋桨产生的风量为驱动电源散热。驱动电源上电，无人机的螺旋桨叶旋转产生风压，风压使驱动电源外部的散热翅片周围空气流动，带走散热翅片上热量，达到对驱动电源散热的目的。避免了驱动电源因为过热停止工作，无人机中供电中断，螺旋桨叶停止旋转的问题。此种散热方式减小了壳体尺寸，降低产品重量和壳体设计难度，提高了驱动电源工作可靠性。总之，该实用新型优化了驱动电源散热方式，简化驱动电源的壳体结构，降低了成本，提高了壳体的密封性，提高了驱动电源运行可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的立体图。

图2为本实用新型的集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的主视图。

图3为本实用新型的集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的内部结构图。

图4为本实用新型的集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的部分平面图。

图5为本实用新型的集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置的部分立体图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步地说明。

如图1-图5所示，集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置，包括设置在中空长方体状的壳体5中的驱动电源结构，驱动电源结构包括驱动电源，驱动电源包括n组电源模块，每组电源模块包括m个电源模块1，其中n为不小于1的正整数，m为不小于1的正整数，电源模块1与无人机的高速电机连接以此用于为无人机的电机供电，无人机为多旋翼无人机，多旋翼无人机的一个旋翼头的下方嵌入安装于一个无人机的高速电机的上方。旋翼头为半圆形结构。无人机的螺旋桨叶安装在无人机的旋翼头上；另外驱动电源可以由12只1kw的电源模块组成，12只1kw的电源模块分为3组，每组的4只电源模块为2个无人机的高速电机供电。每组电源模块的总功率为4kw，每组电源模块的功耗为300w。每个电源模块采用的都是paf1000sq-yc型的全砖模块，该全砖模块的输出电压为48v和输出功率是1000w，高速电机是功率为2000w、工作电压为48v、品牌为bluefish和型号为sun2019的无刷有齿轮毂电机，其转速能够达到在12000转/分钟以上，每组的4只电源模块为2个无人机的高速电机供电，也就是两只电源模块为一个无人机的高速电机供电，两只电源模块为一个无人机的高速电机供电的结构为：该两只电源模块的正极均与该无人机的高速电机的正极连接，该两只电源模块的负极均与该无人机的高速电机的负极连接，也就是两只电源模块并联后与该无人机的高速电机连接。驱动电源结构还包括n个pcb板2和n个热沉3，n个pcb板2与n组电源模块一一对应，n个热沉3也与n组电源模块一一对应，热沉3为平板状，每组电源模块中的所有电源模块1，比如如上的每组的4只电源模块均水平放置，电源模块1的底端为平板状铝基板，每组电源模块中的所有电源模块1的作为焊接面的顶壁均与该组电源模块相对应的那个pcb板2焊接，这样利于让同组的电源模块达到模块化的结构，每组电源模块中的所有电源模块1底端的平板状铝基板4的作为散热面的底壁均与该组电源模块相对应的那个热沉3的顶壁相贴合。驱动电源工作时，电源模块内部的功率器件产生的热量就会传导到电源模块1底端的平板状铝基板4上。电源模块1底端的平板状铝基板4同与之相贴合的热沉3通过螺钉紧密固定。电源模块1底端的平板状铝基板4同与之相贴合的热沉3之间涂抹着导热硅脂，这样就能让传递到电源模块1底端的平板状铝基板4中的热量直接传导到热沉3中。集中式用于无人机的电机驱动电源的散热装置还包括n个热管组，n个热沉3与n个热管组一一对应，每个热管组均包括若干根，比如4-6根热管6，每个所述热管组中所有的热管6的一端均贯穿透过与该热管组相对应的那个热沉3的两个相向的边壁并直至伸出中空长方体状的壳体5之外。这样能使得传递到热沉3当中的热量通过热管6导到壳体5外部，以实现热量从电源模块1到壳体5外部的转移。壳体5内部只有热沉3作为导热介质，无型材散热器。结合热管6能在短时间内将壳体内部热量转移，壳体内部其他器件不再受热干扰。壳体内部热量转移到壳体外部，原壳体内部风机可完全去掉，也能避免风机的电刷产生的磁场干扰内部器件。中空长方体状的壳体5包含处在前端的长方体状前面板7、处在后端的长方体状后面板、处在顶端的长方体状盖板8、处在底端的长方体状底板、处在左端的左侧板9和处在右端的右侧板10；壳体在设计时可直接采用拼板焊接方式，只留盖板做装配用操作台。盖板与采用拼板焊接方式焊接起来的处在前端的长方体状前面板7、处在后端的长方体状后面板、处在底端的长方体状底板、处在左端的左侧板9和处在右端的右侧板10组成的箱体的顶端相连，箱体的顶部的端面开有u型槽，u型槽内装有密封条，这样装有密封条的u型槽与盖板配合安装以此来密封壳体5。热管6穿过中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10延伸到壳体外部，热管6同中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10的穿孔之间加装密封圈。这样壳体5上没有通风孔，灰尘、雨水无法进入壳体5内部。中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10之外相向分布有若干板状散热翅片11，热管穿透每个板状散热翅片11，这样热管6上传递来的热量就能传导到散热翅片11上。板状散热翅片11的个数为30，使得板状散热翅片11散热面积大能接受热管6传递过来的大部分热量。每个板状散热翅片11厚度为0.4mm,板状散热翅片11的长度和宽度分别同与之相向的中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10的长度和宽度的大小相等，且板状散热翅片11同与之相向的中空长方体状的壳体5的前面板7、后面板、左侧板9或右侧板10保持平行。中空长方体状的壳体5与板状散热翅片11均设置在无人机的螺旋桨叶下方。驱动电源工作时，高速电机通电也开始驱动无人驾驶飞机的螺旋桨叶旋转工作，使周围空气开始循环。驱动电源工作时，电源模块1内的器件产生的热量传导到铝基板，再通过热沉、热管传递到到壳体外部的散热翅片。加上螺旋桨叶产生的气流直吹散热翅片，带走热量，降低散热翅片的温度，达到对驱动电源的电源模块的散热的目的。本实用新型对现有技术中功耗大的无人机的电机驱动电源，将工作过程中驱动电源的电源模块产生的热量通过热管导出到壳体外部的散热翅片上，利用无人机螺旋桨叶用强制风冷的方式将热量带走。实现无人机的电机驱动电源集中散热的目标。这样采用集中散热方式，壳体内部大尺寸的型材散热器改为其他类型的热沉，壳体尺寸得到有效的压缩，重量得以降低。内部风机完全去除，壳体没有形成风道，使得结构简洁，维修方便。

以上以用实施例说明的方式对本实用新型作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本实用新型的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。