無人機及其散熱系統的製作方法

2023-06-08 14:51:21

本實用新型涉及散熱器領域，特別是涉及一種用於無人機的散熱系統以及無人機。

背景技術：

隨著口袋無人機等小型化無人機的出現，電子集成度也越來越高，單個電子元器件的發熱量也隨著升高，但無人機的體積越來越小，不斷的擠壓散熱器件的體積，單獨的風扇散熱已經無法滿足無人機功能模塊的需要，同時單獨採用導熱黏土或導熱膏，存在散熱不足、塗覆很不規範，容易汙染和堵塞元器件，不便於後期的拆卸和維護。由於無人機內部的熱量無法快速、高效地排出機體，最終導致多個電子元器件無法正常工作，使得無人機部分功能或者全部功能喪失，嚴重影響了無人機的飛行安全和使用者的滿意度。

技術實現要素：

基於此，有必要針對目前的無人機散熱系統所存在體積大、散熱效率低的問題，提供一種能夠適應無人機小型化，且能夠快速、高效降低無人機內溫度的散熱系統，以及提供一種安裝有該散熱系統的無人機。

上述目的通過下述技術方案實現：

一種用於無人機的散熱系統，包括導熱裝置和散熱裝置，所述導熱裝置設置於熱源和散熱裝置之間，以使熱源產生的熱量傳導至散熱裝置上，所述散熱裝置包括無人機的外殼。

在其中一個實施例中，所述導熱裝置包括導熱結構，所述導熱結構設置於熱源和外殼之間。

在其中一個實施例中，所述導熱裝置還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩包括具有內、外表面的罩體，所述罩體罩設在熱源的外側。

在其中一個實施例中，所述導熱結構包括第一導熱結構，所述第一導熱結構設置於罩體外表面與外殼之間，所述第一導熱結構為導熱泡棉或導熱墊。

在其中一個實施例中，所述導熱結構還包括第二導熱結構，所述第二導熱結構設置於罩體內表面與熱源之間。

在其中一個實施例中，所述第二導熱結構為導熱矽脂、導熱矽膠墊或導熱金屬。

在其中一個實施例中，所述導熱結構還包括第三導熱結構，所述第三導熱結構鋪設在外殼的內壁上，且與第一導熱結構相接觸。

在其中一個實施例中，所述第三導熱結構為金屬箔或金屬鍍層。

在其中一個實施例中，所述散熱裝置還包括散熱器和散熱風扇，所述導熱裝置還包括熱管，所述熱管的一端與散熱器相連接，另一端與屏蔽罩相連接。

在其中一個實施例中，所述熱管連接在屏蔽罩罩體的外表面，且設置於罩體外表面與第一導熱結構之間。

在其中一個實施例中，所述屏蔽罩還包括連接至所述罩體的屏蔽側壁，所述屏蔽側壁開設有熱管安裝孔，所述熱管穿設於所述熱管安裝孔並連接至所述罩體的內表面。

在其中一個實施例中，所述散熱器和散熱風扇設置於屏蔽罩的一側，與散熱風扇相對的外殼上開設有散熱孔。

在其中一個實施例中，所述散熱系統還包括安裝框架，所述屏蔽罩扣設於所述安裝框架，所述安裝框架開設有開口，所述第二導熱結構從所述開口露出與所述罩體的內表面接觸。

在其中一個實施例中，所述外殼的外壁上設置有若干凸筋或凹槽。

在其中一個實施例中，所述外殼採用高導熱塑料製成。

本實用新型還提供了一種無人機，包括任一上述的散熱系統。

本實用新型的有益效果是：本實用新型用於無人機的散熱系統包括導熱裝置和散熱裝置，導熱裝置設置在無人機中的熱源與散熱裝置之間，可以將熱源產生的熱量傳導至散熱裝置上，而本實用新型中的散熱裝置包括無人機的外殼，熱量可以通過外殼散失在無人機的外部，熱量的傳導路徑短，且外殼的散熱面積大，因此可以使熱源產生的熱量快速的傳導散失在無人機的機身以外，有效的降低無人機殼體內的溫度，避免無人機內的電子元器件受到高溫影響導致出現故障，使得無人機的性能更穩定，使無人機可以運行更多的功能模塊。同時，由於本實用新型的散熱系統利用了無人機的外殼作為散熱裝置，因此可以減少散熱系統所佔用的空間，有利於無人機的體積小型化。

附圖說明

圖1為本實用新型用於無人機的散熱系統一實施例的分解結構示意圖；

圖2為本實用新型無人機一實施例的主視剖視圖。

其中：

100-散熱系統；

200-導熱裝置；

210-屏蔽罩；

220-第一導熱結構；

230-第二導熱結構；

240-熱管；

300-散熱裝置；

310-外殼；

311-散熱孔；

320-散熱器；

330-散熱風扇；

400-熱源；

500-安裝框架；

510-開口。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下通過實施例，並結合附圖，對本實用新型無人機及其散熱系統進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術語「水平」、「豎直」、「懸垂」等術語並不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如「水平」僅僅是指其方向相對「豎直」而言更加水平，並不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

如圖1和圖2所示，本實施例提供了一種用於無人機的散熱系統100，包括導熱裝置200和散熱裝置300，導熱裝置設置於熱源400和散熱裝置300之間，以使熱源400產生的熱量傳導至散熱裝置上，散熱裝置300包括無人機的外殼310。熱源400產生的熱量通過導熱裝置200傳遞到無人機的外殼310上，通過外殼310將熱量散失到無人機的機體外部，這種散熱系統對無人機中熱源400產生熱量的傳導散熱途徑進行了擴展，降低了熱源400的熱流密度。

作為一種結構簡單的實施方式，導熱裝置200包括導熱結構，導熱結構設置於熱源400和外殼310之間。例如，選擇導熱泡棉作為導熱結構，將導熱泡棉設置在熱源400與外殼310之間，使其兩側與熱源400和外殼310內壁接觸，通過導熱泡棉將熱源400產生的熱量直接傳導至外殼310上。在這種實施方式中為了使熱量能夠快速的傳導至外殼310上，還可以在外殼310的內壁上鋪設上金屬箔，例如銅箔、鋁箔、金箔或銀箔等導熱性好的金屬箔片，或者是採用電鍍的方式在外殼310的內壁上加工上鍍層，例如鍍鋅，也可以提高外殼310的導熱性能。

進一步的，導熱裝置200還包括屏蔽罩210，屏蔽罩210包括具有內、外表面的罩體，罩體罩設在熱源400的外側。導熱結構包括第一導熱結構220，第一導熱結構220設置於罩體外表面與外殼310之間。熱源400產生的熱量依次通過罩體和第一導熱結構220傳導到外殼310上，通過外殼310將熱量散失到無人機的機體外部。

具體的，第一導熱結構220為導熱泡棉或導熱墊，導熱泡棉或導熱墊都為軟性且具有一定彈性的材料，當外殼310扣合在機身外部時，第一導熱結構220位於屏蔽罩210與外殼310之間的間隙中，軟質的彈性材料可以適應間隙的大小變化，使第一導熱結構220始終與外殼310接觸，保證導熱效率。第一導熱結構220可以沿著屏蔽罩210的表面間隔設置多組，使屏蔽罩210與外殼310之間的熱量傳導更加均勻，提高導熱效率。

更進一步的，第一導熱結構220一端面設置在熱管240上，與其表面緊密接觸；第一導熱結構220的另一端面設置為與外殼310的內表面緊密接觸，可快速將熱管引導出的熱量傳遞給無人機的外殼，散發出去。

更進一步的，導熱結構還包括第二導熱結構230，第二導熱結構230設置於罩體內表面與熱源400之間。為了提高熱源400與屏蔽罩210之間的熱量傳導效率，將熱源400與屏蔽罩210之間的縫隙中填充第二導熱結構230，利用第二導熱結構230作為熱源400與屏蔽罩210之間的導熱介質。這樣，熱源400產生的熱量可以依次通過第一導熱結構220、屏蔽罩210和第二導熱結構230傳導至外殼310上，再通過外殼310散失到無人機的機身之外。

具體的，第二導熱結構230為導熱矽脂、導熱矽膠墊或導熱金屬，導熱矽脂、導熱矽膠墊或導熱金屬的截面形狀和數量可以根據熱源400的截面形狀和數量來決定，保證每個熱源400對應覆蓋一片導熱矽脂、導熱矽膠墊或導熱金屬，導熱矽脂、導熱矽膠墊或導熱金屬的厚度可以根據每個熱源400與屏蔽罩210之間的間隙厚度來選擇，保證第二導熱結構230能夠同時與熱源400和屏蔽罩210接觸。

在本專利中，無人機的熱源400指的是晶片和電路板，第二導熱結構230的形狀是長方體。導熱矽脂以矽油為原料，並添加增稠劑等填充劑，在經過加熱減壓、研磨等工藝之後形成的一種酯狀物，導熱矽脂具有一定的黏稠度，沒有明顯的顆粒感。導熱矽脂的工作溫度一般在-50℃～180℃，它具有良好的導熱性、耐高溫、耐老化以及防水的特性。導熱矽膠也是由矽油添加一定的化學原料，並經過化學加工而成。在它所添加的化學原料裡有某種黏性物質，因此成品的導熱矽膠具有一定的黏合力。導熱矽膠最大的特點是凝固後質地堅硬，其導熱性能略低於導熱矽脂。導熱金屬可以採用銅片，在銅片的表面塗抹矽脂以提高銅片接觸的貼合度。

再進一步，導熱結構還包括第三導熱結構（圖中未示出），第三導熱結構鋪設在外殼310的內壁上，且與第一導熱結構220相接觸。在外殼310內壁上鋪設第三導熱結構的目的是為了增大外殼310的受熱面積，由於無人機的外殼310絕大部分是通過塑料製成的，而普通的塑料本身導熱性能並不好，因此可以通過增大受熱面積的方式提高熱量向外殼310的傳導效率。熱源400產生的熱量可以依次通過第一導熱結構220、屏蔽罩210、第二導熱結構230和第三導熱結構傳導至外殼310上，再通過外殼310散失到無人機的機身之外。

具體的，第三導熱結構為金屬箔，例如銅箔、鋁箔、金箔或銀箔等導熱性好的金屬箔片，或者是採用電鍍的方式在外殼310的內壁上加工上金屬鍍層，例如鍍鋅。

在上述的幾個實施方式中，熱源400產生的熱量可以通過導熱結構直接或間接（通過屏蔽罩）傳導至外殼310上，再通過外殼310將熱量散失到無人機的機身外部，散熱裝置300依靠無人機本身就具有的外殼310，不需要加入其他的散熱裝置，使整個散熱系統的佔用空間較小，可以應用於體積小型化的無人機中。

本專利還提供了另外一種實施方式，其中散熱裝置300除了外殼310，還包括散熱器320和散熱風扇330，導熱裝置200還包括熱管240，熱管240的一端與散熱器320相連接，另一端與屏蔽罩210相連接。熱源400產生的熱量傳輸到屏蔽罩210，屏蔽罩210上的熱量一部分通過導熱結構傳導至外殼310，通過外殼310散失到機身之外，還有一部分通過熱管240傳輸到散熱器320，在散熱風扇330產生的氣流作用下，與散熱器320上的熱量進行交換，並將熱量輸送到機身以外的空氣中。本實施方式中的散熱器320和散熱風扇330增加了散熱系統中的散熱路徑，進一步提高了散熱效率。

在本實施方式中，熱管240連接在屏蔽罩210罩體的外表面，且設置於罩體外表面與第一導熱結構220之間。屏蔽罩210從熱源400吸收的熱量，可以分為兩個傳導路徑，分別傳導至外殼310和散熱器320中，再通過外殼310和散熱器320將熱量散失到機身外部的空氣中。

在另一個實施方式中（未圖示），屏蔽罩210還包括連接至罩體的屏蔽側壁，屏蔽側壁開設有熱管安裝孔，熱管240穿設於熱管安裝孔並連接至罩體的內表面。熱源400產生的熱量先傳導至熱管240，再通過屏蔽罩210和第一導熱結構220傳導至外殼310，屏蔽側壁用於支撐罩體。

具體的，熱管240通常包括管殼（圖中未示出）、吸液芯（圖中未示出）和端蓋（圖中未示出）。熱管240內部抽成負壓狀態，充入適當的液體，該液體沸點較低，容易揮發，熱管240的管壁具有由毛細多孔材料構成的吸液芯。熱管240的一端為蒸發端，另一端為冷凝端，當熱管240一端受熱時，毛細管中的液體迅速汽化，蒸氣在熱擴散的動力下流向另外一端，並在冷凝端冷凝釋放出熱量，液體再沿多孔材料靠毛細作用流回蒸發端，一直循環，直到熱管240兩端的溫度相等，利用了介質在蒸發端蒸發後在冷凝端冷凝的相變過程使熱量快速傳導。

在本實施例中，熱管240是導熱銅管。熱管240提高了熱量的傳輸速度，從而提高了用於無人機的散熱系統100的散熱效率。在其它實施例，可以採用熱熔渣結構、溝槽結構或者多重金屬網孔的熱管240。熱管240的數量和安裝位置可以根據熱源的熱量以及散熱效率進行選擇。在本實施例中，用於無人機的散熱系統100包括兩根熱管240，且兩根熱管240分別連接至屏蔽罩210。在其它實施例中，熱管240可以連接至屏蔽罩210的中間或其它位置。在其它實施例中，用於無人機的散熱系統100可以根據需要選擇一根或者兩根以上的熱管240。

進一步的，散熱器320和散熱風扇330設置於屏蔽罩210的一側，與散熱風扇330相對的外殼310上開設有若干散熱孔311。可以根據無人機機身中的空間設置散熱器320和散熱風扇330，優選的是將散熱器320和散熱風扇330設置在靠近機身一端的位置處，熱管240的形狀可以根據機身內的情況進行彎曲，散熱風扇330產生的氣流可以通過外殼310上的散熱孔311輸送到機身外，從而實現與散熱器320進行熱交換。

優選的，為了加強對晶片和電路板的保護，散熱系統還包括安裝框架500，安裝框架500罩設在晶片和電路板外部，屏蔽罩210扣設於安裝框架500，安裝框架500將屏蔽罩210支撐起來，起到對晶片和電路板的保護作用，安裝框架500開設有開口510，第二導熱結構230從開口510露出與罩體的內表面接觸。

為了進一步提高外殼310的散熱效率，可以在保證外殼310氣動性能的情況下，在外殼310的外壁上設置若干凸筋或凹槽（圖中未示出），以增大外殼310的散熱面積。

作為一種優選的實施方式，外殼310還可以採用高導熱塑料製成，例如摻碳導熱塑料，摻金屬導熱塑料等，提高外殼310的導熱性能。

如圖2所示，本實用新型還提供了一種無人機，安裝有上述實施方式的散熱系統100。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。