一種電驅動無人直升機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電驅動直升機技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著直升機技術的發展，對直升機的環保性能要求越來越高，電驅動直升機成為新的發展潮流。傳統直升機構型以航空發動機作為動力源，飛行時燃油消耗巨大，排放的尾氣污染環境，且航空發動機的噪聲大到95dB。航空發動機的轉速變化范圍小，不能使直升機在全功率狀態下變轉速輸出。
【發明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發明提供了一種電驅動無人直升機，取消了直升機中的航空發動機，消除了燃油消耗，降低了直升機噪聲。可以實現直升機在全功率狀態下的變轉速輸出，提高了在低槳尖速度的巡航效率。
[0004]本發明電驅動無人直升機，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，從而實現電機旋轉。所述電機控制器通過多相交錯并聯的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉速；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選的是，所述尾減速器通過安裝支架固定在尾梁內，所述尾減速器通過聯軸節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動旋翼和尾槳旋轉。
[0007]在上述任一方案中優選的是，電機控制器由三相交錯并聯的Buck變換器、三相逆變橋及DSP控制系統構成，電機控制器的功率主回路通過所述三相交錯并聯Buck變換器進行調壓，輸出給所述三相逆變橋，經過相應的控制進而驅動電機本體高速運行。
[0008]在上述任一方案中優選的是，所述DSP控制系統的調壓調速控制通過在所述三相交錯并聯的Buck變換器上進行電流電壓內環控制、多相Buck的均流控制以及轉速外環控制實現。
[0009]本發明關鍵點是:
[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，提高了系統的功率密度；開關管的導通損耗，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響應速度提高。
【附圖說明】
[0011]圖1是按照本發明電驅動無人直升機的一優選實施例的結構示意圖。
[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]下面結合附圖對本發明所涉及的電驅動無人直升機做進一步詳細說明。
[0015]本發明的電力驅動直升機，取消了傳統的航空發動機，采用鋰離子電池作為動力源，驅動直升機飛行，鋰離子電池組安裝在機艙內，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，電機運轉時，通過主減速器，帶動直升機主旋翼旋轉。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，電機運轉時通過尾減速器帶動尾槳旋轉，尾槳平衡直升機主旋翼產生的反扭矩，保持直升機飛行平穩。
[0016]該電驅動無人直升機，取消除了燃油消耗，降低了直升機噪聲。可以實現直升機在全功率狀態下的變轉速輸出，提高了在低槳尖速度的巡航效率。
[0017]本發明電驅動無人直升機，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，從而實現電機旋轉。所采用的電機控制器2重量25Kg，外形尺寸小于550_\350_父200_，工作環境溫度-20-+60°0所述電機控制器通過多相交錯并聯的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉速；所述電機帶動主減速器旋轉，主減速器4同時帶動槳轂和尾減速器旋轉，槳轂帶動旋翼旋轉，尾減速器帶動尾槳旋轉。旋翼轉速100-2500轉每分鐘；尾槳轉速800-6000轉每分鐘。旋翼轉動提供升力和前進力，實現所述電力驅動直升機上升及向前飛行。尾槳旋轉提供推力，實現所述電力驅動直升機的偏航。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，所述尾減速器通過聯軸節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動旋翼和尾槳旋轉。電機控制器由三相交錯并聯的Buck變換器、三相逆變橋及DSP控制系統構成，電機控制器的功率主回路通過所述三相交錯并聯Buck變換器進行調壓，輸出給所述三相逆變橋，經過相應的控制進而驅動電機本體高速運行。所述DSP控制系統的調壓調速控制通過在所述三相交錯并聯的Buck變換器上進行電流電壓內環控制、多相Buck的均流控制以及轉速外環控制實現。
[0020]需要說明的是，本發明電驅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明的優選實施方式進行描述，并非對本發明范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種電驅動無人直升機，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，從而實現電機⑶旋轉，所述電機控制器⑵通過多相交錯并聯的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉速；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.根據權利要求1所述的電驅動無人直升機，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.根據權利要求2所述的電驅動無人直升機，其特征在于:所述尾減速器通過安裝支架固定在尾梁內，所述尾減速器通過聯軸節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動旋翼和尾槳旋轉。
4.根據權利要求1所述的電驅動無人直升機，其特征在于:電機控制器(2)由三相交錯并聯的Buck變換器、三相逆變橋及DSP控制系統構成，電機控制器(2)的功率主回路通過所述三相交錯并聯Buck變換器進行調壓，輸出給所述三相逆變橋，經過相應的控制進而驅動電機本體高速運行。
5.根據權利要求4所述的電驅動無人直升機，其特征在于:所述DSP控制系統的調壓調速控制通過在所述三相交錯并聯的Buck變換器上進行電流電壓內環控制、多相Buck的均流控制以及轉速外環控制實現。
【專利摘要】本發明涉及一種電驅動無人直升機，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，從而實現電機(3)旋轉，電機控制器(2)通過多相交錯并聯的Buck電路改變電流的大小，從而改變電機的轉速，實現了直升機在全功率狀態下的變轉速輸出，提高了在低槳尖速度的巡航效率，同時，該電驅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
【申請號】CN201510205421
【發明人】李新民, 黃建萍, 蔣太宇, 夏富春, 金小強, 陳衛星, 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】中國直升機設計研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月27日