本发明专利技术公开了无人机设备技术领域的一种无人机混合动力单元的减振装置。该装置包括载重平台，无人机的混合动力单元设置在载重平台上，混合动力单元与载重平台之间设有第一减振机构，载重平台与机身之间设有第二减振机构；第二减振机构包括被动减振组件和磁力减振组件；第一减振机构包括音圈电机，音圈电机的电机轴通过联轴器连接第一轴承座，第一轴承座内设置第一调心轴承，混合动力单元底部设有第二轴承座，第二轴承座内设置第二调心轴承，第一调心轴承和第二调心轴承之间安装有横向布置的支杆；支杆下端设有对其进行支撑的支撑部，支撑部靠近第一调心轴承设置。本发明专利技术的优点是结构设计紧凑，减振效果显著。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机混合动力单元的减振装置
本专利技术涉及无人机设备
，特别涉及一种无人机混合动力单元的减振装置。
技术介绍
小型多旋翼无人机是指空机质量≤15kg，且≥4kg，最大起飞质量≤25kg，且≥7kg的无人机，由电力驱动，具有垂直起降，空中悬停，动力耦合度低，响应速度快等优点。可用于航空护林和火场侦查等领域。目前在售的小型多旋翼无人机的续航基本在二十几分钟，对于无人机丰富的功能来说这是远远不够的。例如，东北林区交通不便，巡护作业半径为100-300km，目前的小型多旋翼无人机的续航能力根本无法满足作业要求。影响续航的主要因素有飞行重量和电池参数，增加电池容量能增大电能供给，但也会明显增大飞行重量，所以通过大量携带电池来提高续航的方式并不可行。发动机动力源的能量密度远高于电池，且稳定可靠，因此，在无人机上加装混合动力单元为一种可行方案，其核心部件为小排量单缸二冲程发动机和发电机，电能可以存储在电池中，也可以直接为电动机供电。混合动力单元令无人机在原有系统的基础上动力更强劲，载重更大，续航时间更长。德国airstier公司和中国的瑞深航空公司已经先后做了相关研究。混合动力小型多旋翼无人机的工作有如下几个特点：1.与多缸发动机相比，单缸发动机重量轻，功率和扭矩大，油耗小，但其往复惯性大，工作方式粗暴，导致混合动力单元的振动较大，而无人机的稳定依赖于各种精密传感器，其中对姿态控制极为重要的惯性测量单元对振动很敏感，因此，在混合动力单元的连接部分设计减振装置是非常重要的。2.单缸发动机运行过程中的振源包括：气压力和往复惯性力引起的倾覆力矩，往复惯性力和旋转惯性力。3.无人机的装载空间有限且续航受飞行重量的影响，减振装置的体积和重量要尽量小。综上所述，减振装置的设计需要满足有效减小振动并且体积和重量尽可能小的要求。减振方式可分为主动减振和被动减振，被动减振是通过安装隔振材料或填充隔振介质等手段来对振动进行阻隔，其稳定性好，布置方便，空间利用率高，成本低廉但对低频振动抑制能力较差。主动减振在减振系统中安装专用的能源装置，通过控制算法实时计算出衰减振动所需的主动力的大小和方向，主动减振具有稳定性高、适应性强、响应速度快、减振效果明显等优点。目前对于专门用于小型多旋翼无人机混合动力单元的减振装置的相关设计很少，现有的设计中存在以下不足：1.没有针对“无人机对振动极其敏感”这一特点进行设计，减振方式单一，减振效果有待考证。2.发动机振幅大，振动速度快，电机作为主动减振的执行元件直接与振源固连，因此电机的响应速度需要很快，这不仅对电机有更高的要求，增加了成本，也加大了控制系统的复杂性。3.结构设计不紧凑，空间利用率不高，减振装置质量大，增加了无人机的自重，减弱了无人机的负重能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构设计紧凑，减振效果显著的无人机混合动力单元的减振装置。为了实现上述专利技术目的，本专利技术无人机混合动力单元的减振装置采用的如下技术方案：一种无人机混合动力单元的减振装置，包括设置在无人机机身下方的载重平台，无人机的混合动力单元设置在载重平台上，所述混合动力单元与载重平台之间设有第一减振机构，载重平台与机身之间设有第二减振机构；所述第二减振机构包括被动减振组件和磁力减振组件；所述第一减振机构包括竖直设置在载重平台上的音圈电机，音圈电机的电机轴通过联轴器连接第一轴承座，第一轴承座内设置第一调心轴承，所述混合动力单元底部设有第二轴承座，第二轴承座内设置第二调心轴承，所述第一调心轴承和第二调心轴承之间安装有横向布置的支杆；所述支杆下端设有对其进行支撑的支撑部，支撑部靠近第一调心轴承设置，所述支撑部包括与支杆过盈配合的第三轴承座，所述第三轴承座内设有圆柱滚子轴承，所述载重平台设有安装在圆柱滚子轴承内的支架。优选的，所述载重平台上竖直设置连杆，被动减振组件设置在连杆上端，所述磁力减振组件包括设置在被动减振组件上端的永磁体，永磁体的正上方设有安装在机身底部的电工纯铁，电工纯铁正对被动减振组件布置并与永磁体之间留有间距，所述电工纯铁的外周缠绕漆包铜线。通电时，电工纯铁产生磁力，与永磁体相互吸引或者排斥，以此来抵消或减弱混合动力单元工作时传给机身的振动，而且吸力和斥力的大小与二者的间距有关。优选的，所述被动减振组件包括弹簧组，弹簧组的下端设有安装在连杆上端的下橡胶块，弹簧组的上端设有嵌装永磁铁的上橡胶块，所述连杆、下橡胶块、弹簧组和上橡胶块处于同一轴线上。优选的，所述弹簧组包括外弹簧和内弹簧，所述内弹簧套装在外弹簧内，外弹簧与内弹簧均为螺旋弹簧，所述外弹簧和内弹簧的螺旋旋向相反。优选的，所述支架设置为L型，支架一端安装在载重平台上，另一端安装在圆柱滚子轴承上。优选的，所述第一减振机构沿混合动力单元的四个角位置并设置四个，所述第二减振机构沿载重平台的四个角位置并设置四个。优选的，所述第二减振机构还包括保护壳，所述被动减振组件和磁力减振组件均设置在保护壳内，所述保护壳内壁设有橡胶垫。优选的，所述混合动力单元的壳体表面设置第一加速度传感器，所述机身表面设置第二加速度传感器，所述第二减振机构上设置光栅尺位移传感器。本专利技术通过加速度传感器一将混合动力单元的振动加速度传递给STM32F103控制器，控制器根据此信号计算出控制量，通过驱动电路控制音圈电机动作，音圈电机提供的力和位移经过第一轴承座一，第一调心轴承，支杆，第二调心轴承和第二轴承座传递给混合动力单元；同时，光栅尺位移传感器将音圈电机电机轴的位置信号传递给控制器，第二加速传感器将无人机机身的振动加速度传递给控制器，作为音圈电机施加轴向力的参考信号；本专利技术通过两个加速度传感器和位移传感器的设置，控制方式稳定性好，控制精度高，能准确控制磁力的大小，音圈电机的轴向力大小和电机轴的位移。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术针对“无人机对振动极其敏感”这一特点进行设计，采用主动减振为主要减振，被动减振为辅助减振的减振方式，既可以弥补被动减振对低频振动抑制能力的不足，又在一定程度上减轻了主动减振部分的工作负担，而且提高了减振装置的稳定性和减振效果；2、本专利技术在第一减振机构中采用放大机构，通过在第一调心轴承和第二调心轴承之间设置支杆，支杆起到杠杆的作用，支杆设置第三轴承座的位置作为杠杆的支点，第三轴承座靠近第一调心轴承设置，此时，通过支杆能够放大放大音圈电机电机轴的位移和速度，使音圈电机所需的振幅减小并放大音圈电机的振动速度，降低了对音圈电机的要求，减少了成本，也减小了控制系统的复杂性；3本专利技术通过在混合动力单元和载重平台之间设置第一减振机构，减少混合动力单元对载重平台的振动，同时在载重平台和无人机机身之间设置第二减振机构，进一步减少载重平台对无人机机身的振动，不仅提高减振效果，并且，第一减振机构和第二减振机构的结构设计紧凑，空间利用率高。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为第一减振机构的结构示意图；图3为第二减振机构的结构示本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无人机混合动力单元的减振装置，其特征在于：包括设置在无人机机身下方的载重平台，无人机的混合动力单元设置在载重平台上，所述混合动力单元与载重平台之间设有第一减振机构，载重平台与机身之间设有第二减振机构；所述第二减振机构包括被动减振组件和磁力减振组件；所述第一减振机构包括竖直设置在载重平台上的音圈电机，音圈电机的电机轴通过联轴器连接第一轴承座，第一轴承座内设置第一调心轴承，所述混合动力单元底部设有第二轴承座，第二轴承座内设置第二调心轴承，所述第一调心轴承和第二调心轴承之间安装有横向布置的支杆；所述支杆下端设有对其进行支撑的支撑部，支撑部靠近第一调心轴承设置，所述支撑部包括与支杆过盈配合的第三轴承座，所述第三轴承座内设有圆柱滚子轴承，所述载重平台设有安装在圆柱滚子轴承内的支架。/n
【技术特征摘要】
1.一种无人机混合动力单元的减振装置，其特征在于：包括设置在无人机机身下方的载重平台，无人机的混合动力单元设置在载重平台上，所述混合动力单元与载重平台之间设有第一减振机构，载重平台与机身之间设有第二减振机构；所述第二减振机构包括被动减振组件和磁力减振组件；所述第一减振机构包括竖直设置在载重平台上的音圈电机，音圈电机的电机轴通过联轴器连接第一轴承座，第一轴承座内设置第一调心轴承，所述混合动力单元底部设有第二轴承座，第二轴承座内设置第二调心轴承，所述第一调心轴承和第二调心轴承之间安装有横向布置的支杆；所述支杆下端设有对其进行支撑的支撑部，支撑部靠近第一调心轴承设置，所述支撑部包括与支杆过盈配合的第三轴承座，所述第三轴承座内设有圆柱滚子轴承，所述载重平台设有安装在圆柱滚子轴承内的支架。
2.根据权利要求1所述的无人机混合动力单元的减振装置，其特征在于：所述载重平台上竖直设置连杆，被动减振组件设置在连杆上端，所述磁力减振组件包括设置在被动减振组件上端的永磁体，永磁体的正上方设有安装在机身底部的电工纯铁，电工纯铁正对被动减振组件布置并与永磁体之间留有间距，所述电工纯铁的外周缠绕漆包铜线。
3.根据权利要求1所述的无人机混合动力单元的减振装置，其特征在于：所述被动减振组...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫凤军，李宝民，涂楷，费冬青，
申请(专利权)人：扬州翊翔航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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