具有无铁芯启发一体机的无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机领域，具体是涉及一种具有无铁芯启发一体机的无人机。

背景技术：

目前的无人机动力来源主要依赖于电能与油动两种，多旋翼无人一般有电能驱动，而目前电池组的容量是有限的，无法供电使无人机长时间飞行，若是盲目增加电池组容量只会增加飞机重量。而油动的无人机一般采用单旋翼飞机例如固定翼或者直升机上，多旋翼由于结构的特殊性很难实现油动结构，但油动飞机的优势是续航时间长。如果要使多旋翼无人机也获得较长的飞行时间，行业内普遍做法是采用油电混合动力来为多旋翼无人机提供能源，而油电混合动力的核心部分由发电机与发动机两部分组成，市面上的混合动力发电机主要由航空发动机结合传统发电机实现无人机需要的长时间供电，而传统发电机的主要结构由转子与定子组成，并且主要组成部分定子里面包括定子铁芯，定子绕组，定子固定座等部件组成，其中定子铁芯的重量由于材质问题占了非常大的比重，使传统发电机的重量大，从而无人机的重量大。另外传统发电机启动过程需要一个手拉装置或者启动电机辅助发动机进入工作循环。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种减少发电机重量的具有无铁芯启发一体机的无人机。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的具有无铁芯启发一体机的无人机包括机身、多个连接杆、多个飞行组件和供电系统，多个连接杆连接机身的外周壁上，飞行组件和连接杆一一对应，飞行组件和连接杆的自由端连接，供电系统设置在机身上；供电系统包括电池组、处理器、启发一体机和发动机，处理器分别与电池组、启发一体机和发动机连接，电池组与启发一体机连接，启发一体机与发动机连接，启发一体机和电池组分别与飞行组件连接；启发一体机包括盘状的定子盖、两个转子磁轭、两组永久磁极、托盘、多个定子绕组、定子固定座和转轴，托盘上设置有多个扇形的放置通槽，定子绕组设置在放置通槽内，两个转子磁轭沿转轴的轴向分别设置在托盘的两侧上，转子磁轭朝向托盘的侧壁上设置有多个凹槽，永久磁极设置在凹槽内，转子磁轭和托盘位于定子盖和定子固定座之间，定子盖和定子固定座连接，转轴贯穿定子盖、转子磁轭、托盘和定子固定座，转子磁轭与转轴连接；转轴的一端连接有第一皮带轮，第一皮带轮的外周沿周向设置有多个第一定位槽，发动机上连接有第二皮带轮，第二皮带轮的外周沿周向设置有多个第二定位槽，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带连接，皮带上设置有多个凸起块，凸起块位于第一定位槽和第二定位槽内。

有上述方案可见，在无人机的供电系统中，在处理器的控制下，电池组供电至启发一体机和飞行组件，启发一体机驱动发动机转动，当发动机进入工作循环后，发动机驱动启发一体机进入发电机的状态，作为发电机的启发一体机可为电池组充电，也可直接连接飞行组件，以实现驱动螺旋桨叶转动；启发一体机通过使用托盘代替铁芯作为定子绕组的载体，有效降低机体整体重量，提高无人机动力系统效率；本实用新型取消了启动电机部件，发电机与启动电机一体化，启动过程由处理器智能切换，减轻了发动机的重量，进一步减小了无人机的整体重量。

进一步的方案是，定子盖上设置有多个位置传感器，位置传感器用于检测永久磁极的位置，无人机包括联轴器、电子调速器、稳压模块和电压传感器，联轴器与转轴连接，联轴器上固定有扭力传感器，扭力传感器与第一皮带轮连接，第二皮带轮与发动机连接；电子调速器分别与定子绕组、位置传感器、稳压模块连接，稳压模块与电池组连接，电池组与电压传感器连接，电压传感器与处理器连接，处理器分别与扭力传感器、电子调速器和稳压模块连接。

可见，当需要启发一体机进入发动机状态时，处理器发出启动信号至电子调速器，电子调速器开始接收位置传感器对应的永久磁极的磁极位置信号，根据该磁极位置信号，电子调速器针对性进行功率输出，连接启发一体机的联轴器带动第一皮带轮进行工作循环，第一皮带轮的转动带动第二皮带轮的转动，从而使发动机开始进行工作循环，处理器检测联轴器上的扭力传感器是否在预设扭力范围内，若是超出预设扭力范围内，说明扭力传感器检测到联轴器的扭力较大，发动机未完全进行工作循环，当发动机完全进行工作循环后，处理器发出终止信号至电子调速器，使电子调速器停止工作，此时启发一体机进行发电机状态，发动机带动启发一体机的转轴转动，带动永久磁极切割磁感线，产生感应电流，感应电流通过电子调速器整流的同时，处理器通过电压传感器对电池组的电压进行检测，若是电压处于电池组电压上限时，处理器不发送信号至稳压模块，若是检测到的电压在电池组的电压区间范围内，处理器认为电池组缺电，处理器发出充电信号至稳压模块，整流后的电流通过稳压模块对电池组充电，另外处理器通过电子调速器接收位置传感器的位置信号，计算得到启发一体机的转速，处理器将处理好的转速数据发送至稳压模块，从而控制通电时长，同时处理器控制发动机输出功率。

进一步的方案是，飞行组件包括飞行电机和螺旋桨叶，飞行电机和螺旋桨叶连接。

可见，通过启发一体机对电池组充电，电池组作为飞行组件飞行的电源，实现无人机的电池与启发一体机混合供电系统。

附图说明

图1是本实用新型具有无铁芯启发一体机的无人机实施例的立体图。

图2是本实用新型具有无铁芯启发一体机的无人机实施例供电系统与飞行组件的连接示意图。

图3是本实用新型具有无铁芯启发一体机的无人机实施例部件连接示意图。

图4是本实用新型具有无铁芯启发一体机的无人机实施例中启发一体机的爆炸图。

图5是本实用新型具有无铁芯启发一体机的无人机实施例中启发一体机的剖视图。

图6是本实用新型具有无铁芯启发一体机的无人机实施例中启发一体机和发动机的连接示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的具有无铁芯启发一体机的无人机包括机身1、四个连接杆2、四个飞行组件3、飞行控制器5和供电系统4，四个连接杆2沿机身1的周向连接在机身1的外侧周壁上，飞行组件3和连接杆2一一对应，飞行组件3和连接杆2的自由端连接。一个飞行组件3包括螺旋桨叶32和飞行电机31，飞行电机31与螺旋桨叶32连接，飞行电机31驱动螺旋桨叶32转动。供电系统4和飞行控制器5设置在机身1上；参见图2，在本实施例中，供电系统4通过多个变频器33与多个飞行电机31连接，一个变频器33对应一个飞行电机31，飞行控制器5也通过变频器33与飞行电机31连接。

参见图3，供电系统4包括电池组41、处理器42、启发一体机6、发动机7、联轴器43、电子调速器44、稳压模块45和电压传感器46，图4和图5，启发一体机6包括盘状的定子盖61、两个转子磁轭62、两组永久磁极63、托盘64、多个定子绕组65、定子固定座66和转轴67，托盘64上设置有中心圆孔641和多个扇形的放置通槽642，多个放置通槽642沿中心圆孔641的周向均匀分布，定子绕组65设置在放置通槽642内。两个转子磁轭62沿转轴67的轴向分别设置在托盘64的两侧上，转子磁轭62朝向托盘64的侧壁上设置有多个凹槽621，凹槽621的形状可对应放置通槽642的形状，凹槽641的形状也为扇形，永久磁极63设置在凹槽621内。转子磁轭62和托盘64位于定子盖61和定子固定座66之间，定子盖61和定子固定座66连接。转轴67贯穿定子盖61、转子磁轭62、托盘64的中心圆孔641和定子固定座66，转子磁轭62与转轴67连接，转轴67的转动带动转子磁轭62及凹槽621内的永久磁极63转动。

参见图6，转轴67的一端连接有第一皮带轮68，第一皮带轮68的外周沿周向设置有多个第一定位槽681，发动机7上连接有第二皮带轮71，第二皮带轮71的外周沿周向设置有多个第二定位槽711，第一皮带轮68和第二皮带轮71通过皮带8连接，皮带8上设置有多个凸起块81，凸起块81位于第一定位槽681和第二定位槽711内。

处理器42分别与电子调速器44、稳压模块45、电压传感器46和发动机7上的控制信号线连接，电池组41分别与稳压模块45、电压传感器46连接。启发一体机6的定子盖61内设置有位置传感器69，位置传感器69用于检测启发一体机6内的永久磁极63的位置，联轴器43与转轴67连接，联轴器43上固定有扭力传感器431，扭力传感器431与第一皮带轮68连接，第一皮带轮68和第二皮带轮71通过皮带8连接，完成启发一体机6与发动机7之间的连接，扭力传感器431与处理器42连接。电子调速器44分别与定子绕组65、位置传感器69、稳压模块45连接，电压传感器46与处理器42连接。电池组41与启发一体机6连接，启发一体机6和电池组41分别与飞行电机31连接。

当需要启发一体机6进入发动机7状态时，处理器42发出启动信号至电子调速器44，电子调速器44开始接收位置传感器69对应的永久磁极63的磁极位置信号，根据该磁极位置信号，电子调速器44针对性启动定子绕组65所对应的igbt功率管进行功率输出至处理器42，利用二二导通法使电池组41对启发一体机6供电，使启发一体机6进行电动机状态，转轴67开始转动，连接转轴67的联轴器43带动第一皮带轮68进行工作循环，第一皮带轮68的转动带动第二皮带轮71的转动，从而使发动机7开始进行工作循环，处理器42检测联轴器43上的扭力传感器431是否在预设扭力范围内，若是超出预设扭力范围内，说明扭力传感器431检测到联轴器43的扭力较大，发动机7未完全进行工作循环，当发动机7完全进行工作循环后，处理器42发出终止信号至电子调速器44，使电子调速器44停止工作，此时启发一体机6进行发电机状态，发动机7带动启发一体机6的转轴67转动，带动永久磁极63切割磁感线，产生感应电流，感应电流通过电子调速器44整流的同时，处理器42通过电压传感器46对电池组41的电压进行检测，若是电压处于电池组41电压上限时，处理器42不发送信号至稳压模块45，若是检测到的电压在电池组41的电压区间范围内，处理器42认为电池组41缺电，处理器42发出充电信号至稳压模块45，稳压模块45接收处理器42发出的信号开始判断时候开启内部的igbt功率管对定子绕组65充电，使整流后的电流通过稳压模块45对电池组41充电，另外处理器42通过电子调速器44接收位置传感器69的位置信号，计算得到启发一体机6的转速，处理器42将处理好的转速数据发送至稳压模块45，从而控制通电时长，同时处理器42控制发动机7输出功率。

在无人机的供电系统中，在处理器42的控制下，电池组41供电至启发一体机6和飞行组件，启发一体机6驱动发动机7转动，当发动机7进入工作循环后，发动机7驱动启发一体机6进入发电机的状态，作为发电机的启发一体机6可为电池组41充电，也可直接连接飞行组件3，形成混合动力供电系统,以实现驱动螺旋桨叶32转动；启发一体机6通过使用托盘64代替铁芯作为定子绕组65的载体，有效降低机体整体重量，提高无人机动力系统效率；本实用新型取消了启动电机部件，发电机与启动电机一体化，启动过程由处理器42智能切换，减轻了发动机7的重量，进一步减小了无人机的整体重量。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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