发动机起动装置

技术领域

本发明涉及一种发动机起动装置，用于起动由用于诸如多旋翼直升机的飞行体的发电机使用的发动机。

背景技术

在美国等地以军事利用为目的而对无人探测直升机等UAV(Unmanned AerialVehicle：无人驾驶飞行器)进行了研究。

近年来，锂离子电池技术迅速发展，搭载LiPo(Lithium Polymer：锂聚合物电池)电池等电池的UAV以农业应用如农药喷洒作业等为目的而实用化(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-76676号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，本发明人希望诸如UAV之类的飞行体以各种用途为目的得到更广泛的实用化。

更具体地，本发明人考虑希望将也被称为无人机的多旋翼直升机之类的飞行体用于例如长距离货物运送作业等。

然而，虽然发电机与电池相组合的用于UAV的混合动力系统适合于长距离货物运送作业等，但是通常需要发动机轴安装型便携式发动机起动器，该发动机轴安装型便携式发动机起动器内置有用于起动发电机使用的发动机的起动器电动机。

本发明人注意到，在这种发动机轴安装型便携式发动机起动器中，装置的重量容易变大，并且要求一定程度的用于安全使用的技能。

本发明考虑到上述的已有问题，其目的在于提供一种发动机起动装置，该发动机起动装置能够不需要发动机轴安装型便携式发动机起动器，该发动机轴安装型便携式发动机起动器内置有用于起动发电机使用的发动机的起动器电动机。

解决技术问题所采用的技术方案

第1本发明是发动机起动装置，用于具备利用发动机发电的发电机的飞行体，其特征在于，

所述发动机起动装置具备发动机起动供电开关，用于在起动所述发动机时，接通断开对所述发电机的供电，

当所述供电由所述发动机起动供电开关接通时，通过所述发电机的发电转子相对于所述发电机的发电定子旋转，从而使所述发动机的发动机曲轴旋转。

第2本发明是第1本发明的发动机起动装置，其特征在于，对所述发电机进行所述供电的电池内置或搭载于所述飞行体。

第3本发明是第1本发明的发动机起动装置，其特征在于，设置有将所述飞行体的飞行电动机与所述发电机电连接的飞行电动机电路，

能够将所述发动机起动供电开关与所述发电机电连接的发动机起动供电连接器设置在所述飞行电动机电路中。

第4本发明是第3本发明的发动机起动装置，其特征在于，当所述发动机起动供电开关通过所述发动机起动供电连接器与所述发电机电连接时，所述发动机起动供电开关与所述发电机电连接，并且所述飞行电动机与所述发电机电气断开，

当所述发动机起动供电开关未通过所述发动机起动供电连接器与所述发电机电连接时，所述发动机起动供电开关与所述发电机电气断开，并且所述飞行电动机与所述发电机电连接。

第5本发明是第3本发明的发动机起动装置，其特征在于，所述飞行电动机电路的一部分被引出到所述飞行体的机身外部，

所述发动机起动供电连接器设置在所引出的所述飞行电动机电路的端部。

发明效果

根据本发明，能够提供一种发动机起动装置，该发动机起动装置能够不需要发动机轴安装型便携式发动机起动器，该发动机轴安装型便携式发动机起动器内置有用于起动发电机使用的发动机的起动器电动机。

附图说明

图1是本发明的实施方式的多旋翼直升机系统的示意性立体图。

图2是本发明的实施方式的多旋翼直升机系统的发动机起动装置附近的部分框图。

图3是本发明的实施方式的多旋翼直升机系统的飞行电动机与发电机之间的电连接的接通断开的说明图(之一)。

图4是本发明的实施方式的多旋翼直升机系统的飞行电动机与发电机之间的电连接的接通断开的说明图(之二)。

图5是本发明的实施方式的变形例的多旋翼直升机系统的示意性立体图。

图6是本发明的实施方式的变形例的多旋翼直升机系统的发动机起动装置附近的部分框图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

多旋翼直升机200是本发明中的飞行体的示例。

发电机210是本发明中的发电机的示例。发电转子211是本发明的发电转子的示例。发电定子212是本发明的发电定子的示例。发动机213是本发明的发动机的示例，发动机曲轴213s是本发明的发动机曲轴的示例。飞行电动机电路250是本发明的飞行电动机电路的示例。发动机起动供电连接器260是本发明的发动机起动供电连接器的示例。

发动机起动装置300是本发明中的发动机起动装置的示例。

电池310是本发明中的电池的示例。发动机起动供电开关320是本发明的发动机起动供电开关的示例。

首先，参照图1和图2，具体说明本实施方式的多旋翼直升机系统100的结构和动作。

这里，图1是本发明实施方式的多旋翼直升机系统100的示意性立体图，图2是本发明实施方式的多旋翼直升机系统100的发动机起动装置300附近的部分框图。

在说明本实施方式的多旋翼直升机系统100的动作的同时，还说明本发明的关联发明的多旋翼直升机发动机起动方法。

在大部分产业用UAV中，采用使用锂离子电池的电池驱动型UAV系统。农药喷洒用的多旋翼UAV的最大不着陆飞行时间在摄像单元这样的3公斤的有效载荷下大约为2小时，在10公斤的有效载荷下大约为20分钟。虽然电池技术有望在10公斤的有效载荷下实现10小时的最大不着陆飞行时间，但由于重量体积能量密度的限制，难以通过电池驱动型UAV系统实现超过2小时的最大不着陆飞行时间。

另一方面，由于汽油的辛烷值较高，虽然存在可利用以汽油发动机为代表的内燃机的驱动装置提取较大的能量的可能性，但容易导致装置重量变大。

本发明人认为实现用于UAV的超小型轻量混合动力系统的实用化是期望的。

直升机电池220使用发电机210充电，并向驱动螺旋桨241的飞行电动机240供电。螺旋桨241的数量可以是4，但可以是1，并且考虑到安全性，螺旋桨241的数量可以是5以上。

直升机电池控制器230是进行直升机电池220的动作控制的控制器。

作为具有两个发动机气缸213c的汽油发动机这样的发动机213的部件，火花塞、空气滤清器和由通过动力传送带机构取出的发动机动力驱动并通过冷却风W冷却发动机气缸213c的两个发动机空气冷却风扇装置213f等被有效地配置，从而实现了超小型化和轻量化。考虑到发电时的负载平衡，这种动力传送带机构的带张力可以调节，并且发动机空气冷却风扇装置213f侧的负载与发电转子211侧的负载平衡，以实现发动机213的负担小的负载平衡状态。

发动机起动装置300是用于多旋翼直升机200的装置，该多旋翼直升机200具有利用发动机213发电的发电机210。

在本实施方式中，如后述那样，不需要装置重量容易变大、要求一定程度的用于安全使用的技能的内置有起动器电动机的发动机轴安装型便携式发动机起动装置。

接着，主要参照图2，具体说明本实施方式的多旋翼直升机系统100的结构和动作。

发动机起动供电开关320是在起动发动机213时接通断开对发电机210的供电的开关。

当通过发动机起动供电开关320接通供电时，通过发电机210的发电转子211相对于发电机210的发电定子212旋转从而使发动机213的发动机曲轴213s旋转。

当起动发动机213时，电池310向发电转子211供电，但也可以向发电定子212供电。

电子速度控制器330是进行电池310的动作控制的控制器，以便通过基于PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制的电池电压接通断开来改变没有用作为原始发电机结构构件，而是用作为起动机电动机结构构件的发电转子211的电动机转速。

由于发电转子211和发电定子212没有用作为原始发电机结构构件，而是用作为用于在起动发动机213时使发动机曲轴213s旋转的起动器电动机结构构件，因此根本不需要专用的起动器电动机，并且发动机起动装置300的装置重量不会增加。于是，当然也不需要容易阻碍轻量化、用于起动发动机213的反冲起动器这样的直升机搭载型发动机起动器。

发动机起动供电开关320是使用复位弹簧构件等的按钮型推动开关，其仅在用户按下按钮的相对短的期间内使供电接通。在发动机213起动之后，通过发动机起动供电开关320快速断开供电，因此发动机213的正常发电动作平稳地开始。

由于发动机起动供电开关320的用户操作即使对于不熟悉机械动作的初学者等也非常容易，因此几乎不会发生诸如卷入内置在发动机轴安装型便携式发动机起动装置中的起动器电动机中这样的事故，从而也不要求用于安全使用的技能。

在本实施方式中，内置有向发电机210进行供电的电池310。

另外，在变形例的方式中，向发电机210供电的电池310可以搭载于多旋翼直升机200。

更具体地，如下所述。

发动机起动装置300的便携式主体壳体340不仅收纳发动机起动供电开关320和电子速度控制器330，而且还收纳电池310，但是也可以不收纳电池310。发动机起动装置300本身也可以搭载在多旋翼直升机200上。

当然，直升机电池220可以代替电池310向发电机210供电。

设置有将多旋翼直升机200的飞行电动机240与发电机210电连接的飞行电动机电路250。能够将发动机起动供电开关320与发电机210电连接的发动机起动供电连接器260设置在飞行电动机电路250中。

发动机起动供电连接器260由于需要工具等来安装，因此优选为在使用发动机起动装置300之前预先安装到多旋翼直升机200上。

当发动机起动供电开关320通过发动机起动供电连接器260与发电机210电连接时，发动机起动供电开关320与发电机210电连接，并且飞行电动机240与发电机210电气断开。当发动机起动供电开关320未通过发动机起动供电连接器260与发电机210电连接时，发动机起动供电开关320与发电机210电气断开，并且飞行电动机240与发电机210电连接。

更具体地，如下所述。

切换飞行电动机240和发电机210之间的电连接状态S的连接开关252如图3所示那样通过按下连接开关抵接杆构件253而机械地断开，并且如图4所示那样通过连接开关复位弹簧构件(未示出)的恢复而机械地接通。

图3和图4是本发明的实施方式的多旋翼直升机系统100的飞行电动机240与发电机210之间的电连接的接通断开的说明图(之一和之二)

不言而喻，当用户接近多旋翼直升机200的机身时，抑制飞行电动机240的意外的危险旋转开始这种电连接的接通断开可以通过自动控制、半自动控制或手动控制来进行。

当发动机213起动时，如果通过发动机起动供电开关320接通供电，则直升机电池控制器230可以进行用于断开直升机电池220和发电机210之间的电连接的自动控制。这是因为，由于直升机电池220被充电的与正常发电动作不同的发动机213的动作，对直升机电池220而言，有可能发生在电气上不期望的现象。当然，这种直升机电池220与发电机210之间的电连接可以通过半自动控制或手动控制来断开。

在发动机213起动之后，直升机电池控制器230可以进行用于接通直升机电池220和发电机210之间的电连接的自动控制。这是因为，直升机电池220被充电的发动机213的正常发电动作不会被浪费。当然，这种直升机电池220与发电机210之间的电连接可以通过半自动控制或手动控制来接通。

飞行电动机电路250的一部分被引出到多旋翼直升机200的机身的外部。发动机起动供电连接器260设置在所引出的飞行电动机电路250的端部。

更具体地，如下所述。

发动机起动供电连接器260可以安装于飞行电动机电路250的电缆251的前端部分，该电缆251可以容易地从设置在发动机起动装置300的外表面的插入口拆装。

当便携式主体壳体340在飞行开始之前从电缆251移除时，由于电缆251重量轻，因此发动机起动装置300不会成为飞行电动机240的重量负担。

并且，由于电缆251是长构件，因此用户不需要接近多旋翼直升机200的机身来移除便携式主体壳体340，并且几乎不存在因飞行电动机240的意外旋转开始而引起的危险。

除了发动机起动供电连接器260之外，飞行电动机电路250的电缆251等可以作为发动机起动装置300的辅助部件出售，或者可以单独出售。

飞行电动机电路250的电缆251的根部可以容易地从设置在多旋翼直升机200的外表面的插入口拆装，该插入口可以安装在暴露于多旋翼直升机200的外部的部位，可以安装在由可移除的直升机主体罩覆盖的部位，或者可以由可开关的防水盖或可拆装的防水帽等覆盖。

当然，如图5和图6所示，发动机起动供电连接器260可以容易地安装到设置在多旋翼直升机200的外表面的插入口，以使得发动机起动装置300的电缆的前端部分等可以容易地拆装。

这里，图5是本发明实施方式的变形例的多旋翼直升机系统100的示意性立体图，图6是本发明实施方式的变形例的多旋翼直升机系统100的发动机起动装置300附近的部分框图。

另外，本发明的关联发明的程序是用于使计算机执行上述本发明的关联发明的多旋翼直升机发动机起动方法的全部或部分步骤(或工序、动作和作用等)的动作的程序，是与计算机协作动作的程序。

此外，本发明的关联发明的记录介质是记录用于使计算机执行上述本发明的关联发明的多旋翼直升机发动机起动方法的全部或部分步骤(或工序、动作和作用等)的全部或部分动作的程序的记录介质，是与计算机协作使用所读取的程序的计算机可读取记录介质。

另外，上述的“部分步骤(或工序、动作和作用等)”指的是这些多个步骤中的一个或几个步骤。

此外，上述的“步骤(或工序、动作和作用等)的动作”指的是上述的步骤的全部或部分动作。

此外，本发明的关联发明的程序的一种使用形式可以是在诸如因特网、光、电波或声波之类的传输介质中传输、由计算机读取并与计算机协作动作的形式。

另外，作为记录介质，包括ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。

此外，计算机可以包括固件、OS(Operating System：操作系统)以及外围设备，而不限于诸如CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等之类的纯硬件。

另外，如上所述，本发明的结构可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现.

工业上的实用性

本发明的发动机起动装置对于下述目的是有用的，即：不需要内置有用于起动发电机使用的发动机的起动器电动机的发动机轴安装型便携式发动机起动装置，并且可用于使多旋翼直升机这样的飞行体的发电机使用的发动机起动。

标号说明

100 多旋翼直升机系统

200 多旋翼直升机

210 发电机

211 发电转子

212 发电定子

213 发动机

213s 发动机曲轴

213c 发动机气缸

213f 发动机空气冷却风扇装置

220 直升机电池

230 直升机电池控制器

240 飞行电动机

241 螺旋桨

250 飞行电动机电路

251 电缆

252 连接开关

253 连接开关抵接杆构件

260 发动机起动供电连接器

300 发动机起动装置

310 电池

320 发动机起动供电开关

330 电子速度控制器

340 便携式主体壳体

W 冷却风

S 连接状态。