一種電驅(qū)動無人直升機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電驅(qū)動直升機技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著直升機技術(shù)的發(fā)展，對直升機的環(huán)保性能要求越來越高，電驅(qū)動直升機成為新的發(fā)展潮流。傳統(tǒng)直升機構(gòu)型以航空發(fā)動機作為動力源，飛行時燃油消耗巨大，排放的尾氣污染環(huán)境，且航空發(fā)動機的噪聲大到95dB。航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化范圍小，不能使直升機在全功率狀態(tài)下變轉(zhuǎn)速輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電驅(qū)動無人直升機，取消了直升機中的航空發(fā)動機，消除了燃油消耗，降低了直升機噪聲。可以實現(xiàn)直升機在全功率狀態(tài)下的變轉(zhuǎn)速輸出，提高了在低槳尖速度的巡航效率。
[0004]本發(fā)明電驅(qū)動無人直升機，包括直升機的機身，尾梁和減速器等，還包括動力電池組、電機和電機控制器，其中，動力電池組通過兩根導線b給電機控制器供電，電機控制器通過三根導線a連接電機并向電機供電，從而實現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)。所述電機控制器通過多相交錯并聯(lián)的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉(zhuǎn)速；動力電池組通過安裝框固定在機身上，電機和電機控制器通過安裝支架固定在機身上。
[0005]優(yōu)選的是，所述減速器包括主減速器和尾減速器，主減速器通過花鍵與電機連接。
[0006]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述尾減速器通過安裝支架固定在尾梁內(nèi)，所述尾減速器通過聯(lián)軸節(jié)與所述主減速器連接，電機通過主減速器和尾減速器可以驅(qū)動旋翼和尾槳旋轉(zhuǎn)。
[0007]在上述任一方案中優(yōu)選的是，電機控制器由三相交錯并聯(lián)的Buck變換器、三相逆變橋及DSP控制系統(tǒng)構(gòu)成，電機控制器的功率主回路通過所述三相交錯并聯(lián)Buck變換器進行調(diào)壓，輸出給所述三相逆變橋，經(jīng)過相應(yīng)的控制進而驅(qū)動電機本體高速運行。
[0008]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述DSP控制系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速控制通過在所述三相交錯并聯(lián)的Buck變換器上進行電流電壓內(nèi)環(huán)控制、多相Buck的均流控制以及轉(zhuǎn)速外環(huán)控制實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明關(guān)鍵點是:
[0010]電流相互疊加，減小了輸入、輸出電流紋波，減小了電磁干擾，提高了系統(tǒng)的功率密度；開關(guān)管的導通損耗，銅箔損耗與輸入電流有效值的平方成正比。降低了導通損耗，提高了效率；由于各相電流減小，可以采用小型的輸出電感，容易集成，使負載突變時的瞬態(tài)響應(yīng)速度提高。
【附圖說明】
[0011]圖1是按照本發(fā)明電驅(qū)動無人直升機的一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是圖1所示實施例的動力電池組、電機和電機控制器的連接示意圖。
[0013]其中，I為動力電池組，2為電機控制器，3為電機，4為主減速器，5為導線a，6為導線b0
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所涉及的電驅(qū)動無人直升機做進一步詳細說明。
[0015]本發(fā)明的電力驅(qū)動直升機，取消了傳統(tǒng)的航空發(fā)動機，采用鋰離子電池作為動力源，驅(qū)動直升機飛行，鋰離子電池組安裝在機艙內(nèi)，與電機控制器相連接，為電機控制器及電機提供動力。電機與主減速器連接，電機運轉(zhuǎn)時，通過主減速器，帶動直升機主旋翼旋轉(zhuǎn)。直升機主旋翼提供直升機飛行所需要的升力和拉力，使直升機向上爬升及向前飛行。尾減速器與尾槳連接，電機運轉(zhuǎn)時通過尾減速器帶動尾槳旋轉(zhuǎn)，尾槳平衡直升機主旋翼產(chǎn)生的反扭矩，保持直升機飛行平穩(wěn)。
[0016]該電驅(qū)動無人直升機，取消除了燃油消耗，降低了直升機噪聲?？梢詫崿F(xiàn)直升機在全功率狀態(tài)下的變轉(zhuǎn)速輸出，提高了在低槳尖速度的巡航效率。
[0017]本發(fā)明電驅(qū)動無人直升機，包括直升機的機身，尾梁和減速器等，還包括動力電池組1、電機3和電機控制器2，其中，動力電池組I通過兩根導線b給電機控制器2供電，電機控制器2通過三根導線a連接電機3并向電機供電，從而實現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)。所采用的電機控制器2重量25Kg，外形尺寸小于550_\350_父200_，工作環(huán)境溫度-20-+60°0所述電機控制器通過多相交錯并聯(lián)的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉(zhuǎn)速；所述電機帶動主減速器旋轉(zhuǎn)，主減速器4同時帶動槳轂和尾減速器旋轉(zhuǎn)，槳轂帶動旋翼旋轉(zhuǎn)，尾減速器帶動尾槳旋轉(zhuǎn)。旋翼轉(zhuǎn)速100-2500轉(zhuǎn)每分鐘；尾槳轉(zhuǎn)速800-6000轉(zhuǎn)每分鐘。旋翼轉(zhuǎn)動提供升力和前進力，實現(xiàn)所述電力驅(qū)動直升機上升及向前飛行。尾槳旋轉(zhuǎn)提供推力，實現(xiàn)所述電力驅(qū)動直升機的偏航。動力電池組I通過安裝框固定在機身上，電機3和電機控制器2通過安裝支架固定在機身上。
[0018]上述5為導線b，指電機控制器與電機連接線纜，電機控制器與電動機之間有2組線連接，一組是電源線，另一組連接霍爾的線；6為導線a，指動力電池與電機控制器連接電纜，因容易過熱等問題，采用三相發(fā)電機組。
[0019]在本實施例中，所述減速器包括主減速器4和尾減速器，主減速器4通過花鍵與電機連接。所述尾減速器通過安裝支架固定在尾梁內(nèi)，所述尾減速器通過聯(lián)軸節(jié)與所述主減速器連接，電機通過主減速器和尾減速器可以驅(qū)動旋翼和尾槳旋轉(zhuǎn)。電機控制器由三相交錯并聯(lián)的Buck變換器、三相逆變橋及DSP控制系統(tǒng)構(gòu)成，電機控制器的功率主回路通過所述三相交錯并聯(lián)Buck變換器進行調(diào)壓，輸出給所述三相逆變橋，經(jīng)過相應(yīng)的控制進而驅(qū)動電機本體高速運行。所述DSP控制系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速控制通過在所述三相交錯并聯(lián)的Buck變換器上進行電流電壓內(nèi)環(huán)控制、多相Buck的均流控制以及轉(zhuǎn)速外環(huán)控制實現(xiàn)。
[0020]需要說明的是，本發(fā)明電驅(qū)動無人直升機包括上述實施例中的任何一項及其任意組合，但上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電驅(qū)動無人直升機，包括直升機的機身，尾梁和減速器，其特征在于:還包括動力電池組(I)、電機和電機控制器，其中，動力電池組(I)通過兩根導線b(6)給電機控制器(2)供電，電機控制器(2)通過三根導線a(5)連接電機(3)并向電機(3)供電，從而實現(xiàn)電機⑶旋轉(zhuǎn)，所述電機控制器⑵通過多相交錯并聯(lián)的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉(zhuǎn)速；動力電池組(I)通過安裝框固定在機身上，電機(3)和電機控制器(2)通過安裝支架固定在機身上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動無人直升機，其特征在于:所述減速器包括主減速器(4)和尾減速器，主減速器(4)通過花鍵與電機(3)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電驅(qū)動無人直升機，其特征在于:所述尾減速器通過安裝支架固定在尾梁內(nèi)，所述尾減速器通過聯(lián)軸節(jié)與所述主減速器連接，電機通過主減速器和尾減速器可以驅(qū)動旋翼和尾槳旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動無人直升機，其特征在于:電機控制器(2)由三相交錯并聯(lián)的Buck變換器、三相逆變橋及DSP控制系統(tǒng)構(gòu)成，電機控制器(2)的功率主回路通過所述三相交錯并聯(lián)Buck變換器進行調(diào)壓，輸出給所述三相逆變橋，經(jīng)過相應(yīng)的控制進而驅(qū)動電機本體高速運行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電驅(qū)動無人直升機，其特征在于:所述DSP控制系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速控制通過在所述三相交錯并聯(lián)的Buck變換器上進行電流電壓內(nèi)環(huán)控制、多相Buck的均流控制以及轉(zhuǎn)速外環(huán)控制實現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電驅(qū)動無人直升機，包括直升機的機身，尾梁、減速器、動力電池組(1)、電機和電機控制器，其中，動力電池組(1)通過兩根導線b(6)給電機控制器(2)供電，電機控制器(2)通過三根導線a(5)連接電機(3)并向電機(3)供電，從而實現(xiàn)電機(3)旋轉(zhuǎn)，電機控制器(2)通過多相交錯并聯(lián)的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了直升機在全功率狀態(tài)下的變轉(zhuǎn)速輸出，提高了在低槳尖速度的巡航效率，同時，該電驅(qū)動直升機取消除了燃油消耗，降低了直升機噪聲。
【IPC分類】H02P23-00, B64D27-24
【公開號】CN104773297
【申請?zhí)枴緾N201510205421
【發(fā)明人】李新民, 黃建萍, 蔣太宇, 夏富春, 金小強, 陳衛(wèi)星, 王娟, 孫傳亮, 王江華, 陳傳琪, 涂天佳, 盛超, 姚海濤, 李德洪, 李英明, 郭震中, 苑曉帥, 陳煥, 孫偉, 陳垚鋒, 鄧建軍, 劉正江
【申請人】中國直升機設(shè)計研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月27日