无人机热管理系统、无人机及散热翅片的排布方法与流程

本申请涉及无人机散热，特别是涉及一种无人机热管理系统、无人机及散热翅片的排布方法。

背景技术：

1、随着无人机功能越来越丰富，无人机内的电池、激光雷达、cpu和信号放大器等功率元件都需要及时进行散热。由于无人机必须足够轻便小巧才能维持高续航以及施展多种不同的功能，因此，无人机上所有部件的尺寸和重量都有较高的要求。而现有的无人机的散热结构的散热效率无法应对越来越多的大功率元件的散热需求，且现有的散热结构体积过大。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种无人机热管理系统、无人机及散热翅片的排布方法，解决现有的热管理系统散热效率不够高以及占用体积过大的问题。

2、本申请提供的无人机热管理系统包括主机体、连接臂、螺旋桨和散热翅片，每一螺旋桨通过对应的连接臂支撑连接于主机体。部分或者全部连接臂设有冷凝腔，主机体设有蒸发腔，蒸发腔内设有工质，且蒸发腔连通冷凝腔形成热管结构，蒸发腔贴设于功率元件的发热端，以使蒸发腔内的液态工质能够吸热相变为气态工质并进入冷凝腔，且气态工质能够在冷凝腔内放热相变为液态工质并回流至蒸发腔。散热翅片设于冷凝腔的外周侧并连接于连接臂，以使气态工质在冷凝腔内液化之后释放的热量能够通过连接臂传递至散热翅片。每一连接臂的外侧设有多个散热翅片，且多个散热翅片沿着连接臂的延伸方向间隔设置，沿着从螺旋桨转轴至主机体的方向，散热翅片的散热面积呈增大的趋势。

3、在其中一个实施例中，散热翅片呈薄片状，多个散热翅片平行间隔设置，且每一散热翅片所在平面和螺旋桨的轴向平行设置，以使螺旋桨形成的气流能够平行穿过相邻散热翅片之间的间隙。

4、在其中一个实施例中，沿着从螺旋桨转轴至主机体的方向，连接臂的横截面积呈增大的趋势。

5、在其中一个实施例中，连接臂的截面呈椭圆形，且连接臂截面的长轴呈竖直设置，连接臂截面的短轴呈水平设置。

6、在其中一个实施例中，散热翅片焊接于连接臂，或者，散热翅片和连接臂一体成型设置。

7、在其中一个实施例中，散热翅片套设于冷凝腔的外周侧。

8、在其中一个实施例中，连接臂包括伸缩段、第一固定段、第一驱动件和第一控制器，主机体能够依次通过伸缩段和第一固定段连接螺旋桨，散热翅片固定设置于第一固定段的外周侧。第一控制器电连接第一驱动件，且第一控制器能够控制第一驱动件驱动伸缩段收缩或者伸长，以带动对应的螺旋桨朝向靠近或者远离主机体的方向移动。

9、在其中一个实施例中，连接臂包括柔性段、第一刚性段、第二驱动件和第二控制器，主机体能够依次通过柔性段和第一刚性段连接螺旋桨，散热翅片固定设置于第一刚性段的外周侧。第二控制器电连接第二驱动件，且第二控制器能够控制第二驱动件驱动柔性段发生弯曲形变，以使第一刚性段和螺旋桨能够相对主机体同步偏转。

10、本申请还提供一种无人机，该无人机包括以上任意一个实施例所述的无人机热管理系统。

11、本申请还提供一种散热翅片的排布方法，该排布方法用于对以上任意一个实施例所述的无人机热管理系统中的散热翅片进行排布，该排布方法包括以下步骤：

12、驱动螺旋桨进行旋转，沿着螺旋桨叶片的延伸方向，测绘出螺旋桨不同转动半径位置处对应的风速和该转动半径之间的函数曲线图；

13、定义螺旋桨在垂直于自身轴向所在平面的正投影为第一正投影，定义散热翅片在垂直于螺旋桨轴向所在平面的正投影为第二正投影，沿着螺旋桨的径向，第一正投影完全覆盖第二正投影；

14、找到每一散热翅片的第二正投影在第一正投影上的对应位置，根据第一正投影上的对应位置得到螺旋桨在对应位置处的转动半径，并结合获得的函数曲线图，得到每一散热翅片对应的风速大小；

15、设置散热翅片的散热面积，使得散热翅片的散热面积和螺旋桨对应转动半径下的风速大小呈正比关系。

16、与现有技术相比，本申请提供的无人机热管理系统、无人机及散热翅片的排布方法，主机体、连接臂和螺旋桨属于无人机固有的结构件，并且，在连接臂设置冷凝腔，在主机体设置蒸发腔，也即，利用无人机固有的结构件形成热管结构，以对无人机内部的功率元件进行散热。

17、进一步地，连接臂本身就属于空心结构，也即，功率元件和主机体的壳体之间一般设置有装配间隙，因此，在连接臂内设置冷凝腔，以及在功率元件的发热端设置蒸发腔，均不会显著增大无人机的体积。并且，由于热管结构具有较高的散热效率，相比于现有的风冷散热，大大提高了无人机的散热性能。

18、由于螺旋桨为旋转运动，因此，螺旋桨同一叶片各处的角速度是相等的，又由于螺旋桨各处距离转轴的转动半径不同，因此，螺旋桨各处的转动线速度是不同的，并且，螺旋桨离转轴越远，其转动线速度越快。结合“沿着从螺旋桨转轴至主机体的方向，散热翅片的散热面积呈增大的趋势”可知，散热翅片的散热面积和螺旋桨的转动线速度呈正相关，如此，能够最大程度利用螺旋桨产生的风力对散热翅片进行散热，从而进一步增大无人机热管理系统的散热效率。

技术特征：

1.一种无人机热管理系统，其特征在于，包括主机体(100)、连接臂(400)、螺旋桨(200)和散热翅片(300)，每一所述螺旋桨(200)通过对应的所述连接臂(400)支撑连接于所述主机体(100)；

2.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，所述散热翅片(300)呈薄片状，多个所述散热翅片(300)平行间隔设置，且每一所述散热翅片(300)所在平面和所述螺旋桨(200)的轴向平行设置，以使所述螺旋桨(200)形成的气流能够平行穿过相邻所述散热翅片(300)之间的间隙。

3.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，沿着从所述螺旋桨(200)转轴至所述主机体(100)的方向，所述连接臂(400)的横截面积呈增大的趋势。

4.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，所述连接臂(400)的截面呈椭圆形，且所述连接臂(400)截面的长轴呈竖直设置，所述连接臂(400)截面的短轴呈水平设置。

5.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，所述散热翅片(300)焊接于所述连接臂(400)，或者，所述散热翅片(300)和所述连接臂(400)一体成型设置。

6.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，所述散热翅片(300)套设于所述冷凝腔(410)的外周侧。

7.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，所述连接臂(400)包括伸缩段(420)、第一固定段(430)、第一驱动件(450)和第一控制器，所述主机体(100)能够依次通过所述伸缩段(420)和所述第一固定段(430)连接所述螺旋桨(200)，所述散热翅片(300)固定设置于所述第一固定段(430)的外周侧；

8.根据权利要求1所述的无人机热管理系统，其特征在于，所述连接臂(400)包括柔性段(460)、第一刚性段(470)、第二驱动件(490)和第二控制器，所述主机体(100)能够依次通过所述柔性段(460)和所述第一刚性段(470)连接所述螺旋桨(200)，所述散热翅片(300)固定设置于所述第一刚性段(470)的外周侧；

9.一种无人机，其特征在于，包括权利要求1-权利要求8任意一项所述的无人机热管理系统。

10.一种散热翅片的排布方法，其特征在于，该排布方法用于对权利要求1-权利要求8任意一项所述的无人机热管理系统中的散热翅片(300)进行排布，该排布方法包括以下步骤：

技术总结本申请涉及一种无人机热管理系统、无人机及散热翅片的排布方法，无人机热管理系统包括主机体、连接臂、螺旋桨和散热翅片，部分或者全部连接臂设有冷凝腔，主机体设有蒸发腔，蒸发腔内设有工质，且蒸发腔连通冷凝腔，蒸发腔贴设于功率元件的发热端，以使蒸发腔内的液态工质能够吸热相变为气态工质并进入冷凝腔。散热翅片设于冷凝腔的外周侧并连接于连接臂。每一连接臂的外侧设有多个散热翅片，且多个散热翅片沿着连接臂的延伸方向间隔设置，沿着从螺旋桨转轴至主机体的方向，散热翅片的散热面积呈增大的趋势。本申请提供的无人机热管理系统、无人机及散热翅片的排布方法，解决了热管理系统散热效率不够高以及占用体积过大的问题。技术研发人员：陆国栋,柴中华,奚俊彬,史婷婷受保护的技术使用者：浙江银轮机械股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16