一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)無人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市的進(jìn)一步發(fā)展及霧霾治理力度的不斷加強(qiáng)，電能作為清潔能源，其需求量將迅猛增加。我國(guó)現(xiàn)狀是負(fù)荷中心(大型城市、特大型城市)遠(yuǎn)離能源中心(例如蒙東火電、西部光伏發(fā)電、西南部水電)。因此特高壓、高壓輸電網(wǎng)整體體量將持續(xù)增加，另一方面輸電線路一般穿越高山、河流、森林等人跡罕至地區(qū)，這些為高壓線路巡線工作帶來了挑戰(zhàn)。為了提高巡線工作的效率和質(zhì)量，可采用四軸飛行器巡線技術(shù)，但是四軸飛行器以電池作為動(dòng)力來源，在四軸飛行器升空后，當(dāng)電池存儲(chǔ)的電能消耗到一定程度，需要返回地面更換電池或給電池充電。這種四軸飛行器能量補(bǔ)給方式限制了四軸飛行器的續(xù)航能力，進(jìn)而限制了四軸飛行器在高壓線路巡線方面的進(jìn)一步發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明克服其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統(tǒng)，包括:活動(dòng)環(huán)、固定環(huán)、連接于活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的彈性單元、設(shè)置于固定環(huán)上的鎖止單元、用于驅(qū)動(dòng)鎖止單元解除鎖止的解鎖單元以及用于將高壓線路周圍交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為四軸飛行器電池組充電電流的充電電路，所述活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的尾端通過軸承相互轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述活動(dòng)環(huán)和固定環(huán)分別由磁芯I和磁芯II構(gòu)成，所述磁芯I和磁芯II外圍分別纏繞有線圈I以及線圈II，當(dāng)彈性單元處于自由狀態(tài)時(shí)，活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的頭端相互接觸，內(nèi)部封閉形成空腔，當(dāng)線圈I和線圈II通反向電流后，磁芯I和磁芯II產(chǎn)生磁性相同的磁極使活動(dòng)環(huán)相對(duì)固定環(huán)偏轉(zhuǎn)打開并壓縮彈性單元，同時(shí)鎖止裝置動(dòng)作保持活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)相對(duì)打開狀態(tài)，當(dāng)四軸飛行器向上飛行使高壓線路觸碰到解鎖單元時(shí)，鎖止裝置解除鎖止?fàn)顟B(tài)，彈性單元推動(dòng)活動(dòng)環(huán)反向轉(zhuǎn)動(dòng)使其頭端與固定環(huán)頭端相接觸。
[0005]上述彈性單元為圓弧形的彈簧片，所述彈簧片一端固定于固定環(huán)上，其另一端與活動(dòng)環(huán)固定或與活動(dòng)環(huán)的底平面相接觸，當(dāng)活動(dòng)環(huán)相對(duì)固定環(huán)打開時(shí)，所述彈簧片壓縮。
[0006]上述鎖止單元包括滑動(dòng)安裝于固定環(huán)下端的彈銷、兩端分別連接于彈銷尾端以及固定環(huán)上的彈簧，當(dāng)活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的頭端相互接觸，內(nèi)部封閉形成空腔時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈銷的頭端與活動(dòng)環(huán)側(cè)面相接觸，當(dāng)活動(dòng)環(huán)相對(duì)固定環(huán)打開到位時(shí)，彈簧推動(dòng)彈銷彈出，插入活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的夾角部位，彈銷與活動(dòng)環(huán)的內(nèi)表面相接觸。
[0007]上述充電電路包括分別由二極管1、二極管I1、二極管III以及二極管IV構(gòu)成的橋式整流電路，所述橋式整流電路與四軸飛行器電池組相連，所述線圈II的正極分別通過開關(guān)V以及開關(guān)νπ與線圈I的正極和負(fù)極相連，其負(fù)極分別通過開關(guān)VID以及開關(guān)VI與線圈I的正極和負(fù)極相連，所述線圈I的正極和負(fù)極分別通過開關(guān)I以及開關(guān)II與橋式整流電路相連，線圈I的正極和負(fù)極分別通過開關(guān)III以及開關(guān)IV與平波電容的正極和負(fù)極相連。
[0008]上述解鎖單元包括尾端通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)固定于固定環(huán)上的支撐桿、固定于支撐桿上端的呈圓弧形的杠桿以及拉繩，所述杠桿的開口向上，所述拉繩一端連接于彈銷，其另一端連接于杠桿上。
[0009]為了確?；顒?dòng)環(huán)和固定環(huán)閉合時(shí)的牢固度，還包括分別設(shè)置于活動(dòng)環(huán)和固定環(huán)頭端的磁性相反的永磁鐵，兩個(gè)永磁鐵之間的磁力小于線圈通電后磁芯I和磁芯II產(chǎn)生的磁力。
[0010]為了保護(hù)磁芯，增加耐用性，上述磁芯I和磁芯II分別包裹有環(huán)氧樹脂層I和環(huán)氧樹脂層II。
[0011]為了增大連接處的導(dǎo)磁截面，上述活動(dòng)環(huán)和固定環(huán)底部通過軸承相連接部位分別設(shè)置有斜面，兩個(gè)斜面斜度相同且相互摩擦接觸。
[0012]為了便于將電線伸入抓手中，活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的頭端相互接觸完全閉合時(shí)形成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述固定環(huán)的長(zhǎng)度為圓環(huán)的1/4周長(zhǎng)，所述活動(dòng)環(huán)的長(zhǎng)度為圓環(huán)形的3/4周長(zhǎng)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:四軸飛行器在巡線過程中抓手處于打開狀態(tài)，當(dāng)電力不足時(shí)此時(shí)四軸飛行器繼續(xù)向上飛行，直至高壓電線觸碰到解鎖單元時(shí)，鎖止單元解除鎖止?fàn)顟B(tài)，活動(dòng)環(huán)在彈簧片的彈力下向回轉(zhuǎn)動(dòng)，直至活動(dòng)環(huán)與固定環(huán)的頭端相互接觸，使高壓電線位于封閉形成空腔中。之后四軸飛行器即可停止轉(zhuǎn)動(dòng)，其處于懸掛充電狀態(tài)，充電電路將高壓線路周圍交變磁場(chǎng)變化為四軸飛行器電池組的充電電流，并為電池組進(jìn)行充電。當(dāng)充電完成后磁芯I和磁芯II外的線圈瞬間通電，通電后磁芯I和磁芯II產(chǎn)生磁性相同磁極，因此瞬間產(chǎn)生排斥力，將活動(dòng)環(huán)推動(dòng)翻轉(zhuǎn)打開，同時(shí)壓縮彈性單元，活動(dòng)環(huán)打開到位后通過鎖止單元鎖止固定并保持打開狀態(tài)，四軸飛行器脫離充電線路，繼續(xù)飛行進(jìn)行巡線工作。因此四軸飛行器無需返回充電，延長(zhǎng)了其作業(yè)范圍，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明抓手閉合狀態(tài)主視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明抓手閉合狀態(tài)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中的A局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖2中的B局部放大結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本發(fā)明抓手打開狀態(tài)結(jié)構(gòu)主視示意圖；
圖6為本發(fā)明抓手打開狀態(tài)結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
圖7為圖5中的C局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為圖5中的D局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為圖5中的E向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為圖5中的F向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11為本發(fā)明的充電電路的電路圖；
圖12為本發(fā)明的充電電路充電狀態(tài)示意圖；
圖13為本發(fā)明的充電電路放電狀態(tài)示意圖； 圖14為本發(fā)明的充電電路正半波工作模式示意圖；
圖15為本發(fā)明的充電電路負(fù)半波工作模式示意圖
圖中，1.活動(dòng)環(huán)2.固定環(huán)3.彈簧片4.杠桿5.支撐桿6.拉繩7.軸承8.斜面9.彈銷10.彈簧11.磁芯I 12.環(huán)氧樹脂層I 21.磁芯II 22.環(huán)氧樹脂層II Ul.線圈I U2.線圈II Kl.開關(guān)I K2.開關(guān)II K3.開關(guān)III K4.開關(guān)IV K5.開關(guān)V K6.開關(guān)VIK7.開關(guān)VII Κ8.開關(guān)VID Dl.二極管I D2.二極管II D3.二極管III D4.二極管IV C.平波電容。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖1至附圖15對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0016]一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統(tǒng)，包括:活動(dòng)環(huán)1、固定環(huán)2、連接于活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的彈性單元、設(shè)置于固定環(huán)2上的鎖止單元、用于驅(qū)動(dòng)鎖止單元解除鎖止的解鎖單元以及用于將高壓線路周圍交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為四軸飛行器電池組充電電流的充電電路，活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的尾端通過軸承7相互轉(zhuǎn)動(dòng)連接，活動(dòng)環(huán)I和固定環(huán)2分別由磁芯I 11和磁芯II 21構(gòu)成，磁芯I 11和磁芯II 21外圍分別纏繞有線圈I Ul以及線圈II U2，當(dāng)彈性單元處于自由狀態(tài)時(shí)，活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的頭端相互接觸，內(nèi)部封閉形成空腔，當(dāng)線圈I Ul和線圈II U2通反向電流后，磁芯I 11和磁芯II 21產(chǎn)生磁性相同的磁極使活動(dòng)環(huán)I相對(duì)固定環(huán)2偏轉(zhuǎn)打開并壓縮彈性單元，同時(shí)鎖止裝置動(dòng)作保持活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2相對(duì)打開狀態(tài)，當(dāng)四軸飛行器向上飛行使高壓線路觸碰到解鎖單元時(shí)，鎖止裝置解除鎖止?fàn)顟B(tài)，彈性單元推動(dòng)活動(dòng)環(huán)I反向轉(zhuǎn)動(dòng)使其頭端與固定環(huán)2頭端相接觸。四軸飛行器在巡線過程中抓手處于打開狀態(tài)，當(dāng)電力不足時(shí)此時(shí)四軸飛行器繼續(xù)向上飛行，直至高壓電線觸碰到解鎖單元時(shí)，鎖止單元解除鎖止?fàn)顟B(tài)，活動(dòng)環(huán)I在彈簧片的彈力下向回轉(zhuǎn)動(dòng)，直至活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的頭端相互接觸，使高壓電線位于封閉形成空腔中。之后四軸飛行器即可停止轉(zhuǎn)動(dòng)，其處于懸掛充電狀態(tài)，充電電路將高壓線路周圍交變磁場(chǎng)變化為四軸飛行器電池組的充電電流，并為電池組進(jìn)行充電。當(dāng)充電完成后磁芯I和磁芯II外的線圈瞬間通電，通電后磁芯I和磁芯II產(chǎn)生磁性相同磁極，因此瞬間產(chǎn)生排斥力，將活動(dòng)環(huán)I推動(dòng)翻轉(zhuǎn)打開，同時(shí)壓縮彈性單元，活動(dòng)環(huán)I打開到位后通過鎖止單元鎖止固定保持打開狀態(tài)，四軸飛行器脫離充電線路，繼續(xù)飛行進(jìn)行巡線工作。因此四軸飛行器無需返回充電，延長(zhǎng)了其作業(yè)范圍，提高了工作效率。
[0017]進(jìn)一步的，活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的頭端相互接觸完全閉合時(shí)形成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，固定環(huán)2的長(zhǎng)度為圓環(huán)的1/4周長(zhǎng)，活動(dòng)環(huán)I的長(zhǎng)度為圓環(huán)形的3/4周長(zhǎng)。因此固定環(huán)2與活動(dòng)環(huán)I頭端相接觸的位置位于水平側(cè)，活動(dòng)環(huán)I打開后的開口尺寸大，可以確保高壓電線順利從開口中進(jìn)入，使活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2合并時(shí)可以將高壓電線抓住。彈性單元為圓弧形的彈簧片3，彈簧片3 —端固定于固定環(huán)2上，其另一端與活動(dòng)環(huán)I固定或與活動(dòng)環(huán)I的底平面相接觸，當(dāng)活動(dòng)環(huán)I相對(duì)固定環(huán)2打開時(shí)，彈簧片3壓縮，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
[0018]鎖止單元可以為如下結(jié)構(gòu)，其包括滑動(dòng)安裝于固定環(huán)2下端的彈銷9、兩端分別連接于彈銷9尾端以及固定環(huán)2上的彈簧10，當(dāng)活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的頭端相互接觸，內(nèi)部封閉形成空腔時(shí)，彈簧10處于壓縮狀態(tài)，彈銷9的頭端與活動(dòng)環(huán)I側(cè)面相接觸，當(dāng)活動(dòng)環(huán)I相對(duì)固定環(huán)2打開到位時(shí)，彈簧10推動(dòng)彈銷9彈出，插入活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2的夾角部位，彈銷9與活動(dòng)環(huán)I的內(nèi)表面相接觸。當(dāng)活動(dòng)環(huán)I與固定環(huán)2成閉合狀態(tài)時(shí)，彈銷9由于被活動(dòng)環(huán)I外層所阻擋因此其不會(huì)彈出，當(dāng)