[实用新型]一种无人机及其双冗余动力系统

说明书

本实用新型公布了一种无人机及其双冗余动力系统，其中，动力系统包括：双冗余电机、由双冗余电机驱动的螺旋桨、与双冗余电机信号连接的电机控制器和驱动器，该双冗余动力系统使用双绕组电机驱动同一个无人机螺旋桨，通过对电机绕组、驱动器及控制器的备份提高了无人机动力系统的安全性，同时对整机重量增加不大，亦不损失气动效率，降低因电机失效导致无人机迫降或坠毁的可能性；而且尽量减少了冗余备份件的数量，降低动力系统的冗余重量，不影响无人机的载荷性能。

技术领域

本实用新型涉及一种无人机及其动力系统，具体涉及一种无人机及其双冗余动力系统，属于无人机技术领域。

背景技术

随着科技的发展，无人机在地图测绘、抢险救灾、高空拍摄等众多领域都得到了推广应用。在生产生活中得到广泛应用的中小型无人机，通常采用电动机和螺旋桨/旋翼作为动力来源进行推进和控制。电动机及其驱动器，一方面作为主要飞行升力的来源，同时也作为飞行姿态的控制器，对飞行安全起到至关重要的作用。一旦电动机或其控制器失效，必须进行紧急迫降，将对飞行安全产生灾难性的影响，严重的话可能姿态失控直接坠毁，因此提升动力系统的可靠性对于飞行安全具有十分重要的意义。

目前常用的无人机动力系统冗余方式为双电机共轴螺旋桨设计，即将两套独立的电驱、电机、旋翼垂直上下布置，在其中一套动力因故失效时，仍能靠另一套动力提供升力和控制，维持飞行。但这种技术方案具有以下两个缺点：

（1）在下方的旋翼受上方旋翼下洗气流的影响，无法工作在最高效率点，使得两套动力系统的整体效率值降低，通常只为单套动力的80%~90%，气动效率损失较大。

（2）电机转子、旋翼属于高可靠性部件，不易损坏，因此电机转子和旋翼的冗余备份对整机飞行安全性的提升意义不大，但却导致无人机整机重量增重较多，对无人机载荷性能有较大的损失。

鉴于上述原因，有必要对现有技术中无人机的冗余动力系统进行优化改进。

发明内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种无人机及其双冗余动力系统，提高了无人机动力系统的安全性，同时对整机重量增加不大，亦不损失气动效率。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型首先公布了一种无人机双冗余动力系统，包括：双冗余电机、由双冗余电机驱动的螺旋桨、与所述双冗余电机信号连接的电机控制器和驱动器；

所述双冗余电机位于螺旋桨下方，包括：壳体、电机转子、转子位置传感器、第一定子、第一绕组、第二定子和第二绕组，所述电机转子与螺旋桨连接；

所述电机控制器包括第一控制器、第二控制器和连接两个控制器的通讯电路，通过通讯电路实现两个控制器之间的信号交互传递；

所述驱动器包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器接受来自第一控制器的信号并驱动第一绕组工作，所述第二驱动器接受来自第二控制器的信号并驱动第二绕组工作，两个绕组均带动转子转动从而驱动螺旋桨旋转。

优选地，前述电机转子、第一定子、第一绕组、第二定子和第二绕组均安设于壳体内部；所述转子位置传感器安装于壳体下壁面。

更优选地，前述双冗余电机位于螺旋桨下方，且重心位于所述螺旋桨的中轴线上，所述第一定子和第二定子叠设于螺旋桨正下方。

再优选地，前述第一控制器和第二控制器结构相同，均包括转子位置观测模块、转子位置传感器读取模块、转子位置观测故障诊断模块和电机驱动信号生成模块；所述转子位置传感器读取模块与所述转子位置传感器信号互通，所述转子位置观测模块采集所述电机转子的位置信息；所述转子位置观测故障诊断模块接受来自转子位置传感器读取模块和转子位置观测模块的反馈信号，并输出信号至所述电机驱动信号生成模块，所述电机驱动信号生成模块产生驱动信号并发送至驱动器产生驱动电流。