无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统的制作方法

1.本实用新型属于机电技术领域，特别涉及一种无人机内燃机发电系统。


背景技术：

2.传统的小型内燃机发电系统主要由内燃机、发电机、散热系统、控制系统构成，内燃机通过联轴器带动发电机旋转，将内燃机动能转换成电能。传统的内燃机发电系统中的发电机主要使用鼠笼式异步电机。
3.对于30kw以下的内燃机动力发电系统，其所用的发电机为鼠笼式三相异步电机，这种发电机体积较大，功率密度低，重量重，这对于重量敏感的航空飞行器来说是非常不利的，势必会造成飞行器的载荷能力续航能力的减少。
4.另外，由于构成内燃机发电系统的鼠笼式异步发电机具有较大的磁阻，也会消耗一部分内燃机的功率，进而降低发电效率，增加耗油量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统，以解决现有技术中存在的构成内燃机发电系统的鼠笼式异步发电机具有较大的磁阻，会消耗一部分内燃机的功率，进而降低发电效率，增加耗油量的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统，包括内燃机、主轴、发电机，其中：
8.所述内燃机的曲轴连接有联轴器，联轴器与主轴连接，曲轴能够带动联轴器旋转，联轴器能够带动主轴旋转；
9.所述发电机包括第一转子盘和第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘对向设置，并固定在主轴上，第一转子盘第二转子盘内侧盘体上分别设置有第一环状组合型磁极和第二环状组合型磁极，第一环状组合型磁极和第二环状组合型磁极之间设置有无铁芯线圈定子。
10.所述第一环状组合型磁极和第二环状组合型磁极相同，且相向设置；所述第一环状组合型磁极和第二环状组合型磁极的边缘设置有台阶，台阶处固定有垫圈，第一环状组合型磁极和第二环状组合型磁极的垫圈分别通过紧固件与第一转子盘和第二转子盘连接。
11.所述第一转子盘和第二转子盘上均设置有离心散热风扇结构，第二转子盘上设置有若干散热进风口，无铁芯线圈定子的中心孔与主轴之间有环状间隙、无铁芯线圈定子的两侧表面分别与第一转子盘和第二转子盘直接有间隙，环状间隙与间隙连通。
12.所述离心散热风扇结构为设置在第一转子盘和第二转子盘边缘的离心风扇叶片。
13.所述主轴与联轴器通过紧固件相连。
14.所述第一转子盘和第二转子盘分别通过第一螺丝和第二螺丝与主轴相连，成为一个整体。
15.所述无铁芯线圈定子通过第三螺丝连接在定子固定架上，成为一个整体。
16.所述定子固定架通过第四螺丝与内燃机的曲轴箱相连。
17.所述无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统还包括散热系统，设置于内燃机上。
18.所述无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统还包括减震系统，设置于内燃机上。
19.所述发电机输出的交流电经整流、滤波传输至无人机。
20.有益效果：本实用新型提供的一种无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统，具有结构紧凑、体积小、重量轻的优点。
21.本实用新型充分利用无铁芯盘式永磁发电机的体积小、效率高、重量轻的特点，将无铁芯盘式发电机的组合型磁极与内燃机曲轴集成为一体，再将发电机的定子盘与定子固定架整体安装在内燃机曲轴箱体上，使整个发电系统的结构更紧凑、体积更小、重量更轻。另，由于无铁芯盘式永磁发电机内无铁芯，故其没有磁阻力，在内燃机输出动力较小的时候，曲轴就能轻松通过联轴器和主轴带动无铁芯盘式永磁发电机的组合型磁极旋转发电，因此本实用新型解决了传统小型内燃机发电系统效率低的弊端，发电效率高。
附图说明
22.图1为本实用新型结构图；
23.图2为本实用新型的局部剖面结构图；
24.图3为台阶与垫圈的连接结构示意图；
25.图4为环状组合型磁极的结构示意图；
26.图5为散热进风口的结构示意图；
27.图6为转子盘的散热方式示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
29.如图1和2所示，本实用新型的一种无铁芯盘式永磁发电机构成的无人机内燃机发电系统，包括内燃机1、主轴2、发电机3、定子固定架4、散热系统5、减震系统6，其中：
30.内燃机1的曲轴15连接有联轴器16，联轴器16与主轴2通过紧固件相连，曲轴15能够带动联轴器16旋转，联轴器16能够带动主轴2旋转；
31.发电机3包括第一转子盘7和第二转子盘8，第一转子盘7和第二转子盘8对向设置，第一转子盘7和第二转子盘8分别通过第一螺丝11和第二螺丝12与主轴2相连，成为一个整体；第一转子盘7第二转子盘8内侧盘体上分别设置有第一环状组合型磁极9和第二环状组合型磁极10，第一环状组合型磁极9和第二环状组合型磁极10之间设置有无铁芯线圈定子17，无铁芯线圈定子17通过第三螺丝13连接在定子固定架4上，成为一个整体，定子固定架4通过第四螺丝14与内燃机1的曲轴箱相连。
32.如图3，第一环状组合型磁极9和第二环状组合型磁极10相同，且相向设置。第一环状组合型磁极9和第二环状组合型磁极10的边缘设置有台阶，台阶处固定有垫圈18，第一环状组合型磁极9和第二环状组合型磁极10的垫圈18分别通过紧固件与第一转子盘7和第二
转子盘8连接。现有技术中，常规发电机的组合型磁极是通过树脂胶粘连到转子盘上，本实用新型中为了其可靠性，在组合型磁极的边缘设置有台阶，即将组合型磁极设计成阶梯型，并通过垫圈和紧固件将组合型磁极和转子盘连接在一起，以提高其可靠性。
33.无人机内燃机发电系统相比于其他形式的发电系统来说显著的特点是体积小、重量轻、并由于有内燃机本身发热量大，会通过主轴将热量传递到两个转子盘上，加上在发电过程中定子内部线圈产生的电流本身也会发出热量，因此对发电机的散热设计比较重要。如图4和5，第一转子盘7和第二转子盘8上均设置有离心散热风扇结构19，离心散热风扇结构19为设置在第一转子盘7和第二转子盘8边缘的离心风扇叶片。第二转子盘8上设置有若干散热进风口20，无铁芯线圈定子17的中心孔与主轴2之间有环状间隙21、无铁芯线圈定子17的两侧表面分别与第一转子盘7和第二转子盘8直接有间隙22，环状间隙21与间隙22连通。当发电系统开始工作旋转时，第一转子盘和第二转子盘上的离心风扇叶片也开始旋转，在两个转子盘的外侧边缘产生离心风，从而在定子和两个转子盘之间的间隙当中产生负压，致使冷空气通过第二转子盘的散热进风口进入到定子中心孔内，进而将第一转子盘和第二转子盘的热量通过离心叶片带出发电系统。
34.散热系统5和减震系统6均设置在内燃机1上。
35.本实用新型的工作过程是：当内燃机1启动曲轴15旋转时，曲轴15带动联轴器16旋转，联轴器16带动主轴2旋转，主轴2带动第一转子盘7和第二转子盘8旋转，进而带动与第一转自盘7和第二转自盘8相连的第一组合型磁极9和第二组合型磁极10旋转，第一组合型磁极9和第二组合型磁极10产生的磁力线切割无铁芯线圈定子17产生电能输出，即发电。
36.发电机3输出的交流电经整流、滤波传输至无人机。
37.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。