一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動無人機領域，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。
【背景技術】
[0002]隨著城市的進一步發展及霧霾治理力度的不斷加強，電能作為清潔能源，其需求量將迅猛增加。我國現狀是負荷中心(大型城市、特大型城市)遠離能源中心(例如蒙東火電、西部光伏發電、西南部水電)。因此特高壓、高壓輸電網整體體量將持續增加，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，這些為高壓線路巡線工作帶來了挑戰。為了提高巡線工作的效率和質量，可采用四軸飛行器巡線技術，但是四軸飛行器以電池作為動力來源，在四軸飛行器升空后，當電池存儲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給方式限制了四軸飛行器的續航能力，進而限制了四軸飛行器在高壓線路巡線方面的進一步發展。
【發明內容】
[0003]本發明為了克服以上技術的不足，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。
[0004]本發明克服其技術問題所采用的技術方案是:
一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統，包括:活動環、固定環、連接于活動環與固定環的彈性單元、設置于固定環上的鎖止單元、用于驅動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轉換為四軸飛行器電池組充電電流的充電電路，所述活動環與固定環的尾端通過軸承相互轉動連接，所述活動環和固定環分別由磁芯I和磁芯II構成，所述磁芯I和磁芯II外圍分別纏繞有線圈I以及線圈II，當彈性單元處于自由狀態時，活動環與固定環的頭端相互接觸，內部封閉形成空腔，當線圈I和線圈II通反向電流后，磁芯I和磁芯II產生磁性相同的磁極使活動環相對固定環偏轉打開并壓縮彈性單元，同時鎖止裝置動作保持活動環與固定環相對打開狀態，當四軸飛行器向上飛行使高壓線路觸碰到解鎖單元時，鎖止裝置解除鎖止狀態，彈性單元推動活動環反向轉動使其頭端與固定環頭端相接觸。
[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上，其另一端與活動環固定或與活動環的底平面相接觸，當活動環相對固定環打開時，所述彈簧片壓縮。
[0006]上述鎖止單元包括滑動安裝于固定環下端的彈銷、兩端分別連接于彈銷尾端以及固定環上的彈簧，當活動環與固定環的頭端相互接觸，內部封閉形成空腔時，彈簧處于壓縮狀態，彈銷的頭端與活動環側面相接觸，當活動環相對固定環打開到位時，彈簧推動彈銷彈出，插入活動環與固定環的夾角部位，彈銷與活動環的內表面相接觸。
[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V以及開關νπ與線圈I的正極和負極相連，其負極分別通過開關VID以及開關VI與線圈I的正極和負極相連，所述線圈I的正極和負極分別通過開關I以及開關II與橋式整流電路相連，線圈I的正極和負極分別通過開關III以及開關IV與平波電容的正極和負極相連。
[0008]上述解鎖單元包括尾端通過轉軸轉動固定于固定環上的支撐桿、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]為了確保活動環和固定環閉合時的牢固度，還包括分別設置于活動環和固定環頭端的磁性相反的永磁鐵，兩個永磁鐵之間的磁力小于線圈通電后磁芯I和磁芯II產生的磁力。
[0010]為了保護磁芯，增加耐用性，上述磁芯I和磁芯II分別包裹有環氧樹脂層I和環氧樹脂層II。
[0011]為了增大連接處的導磁截面，上述活動環和固定環底部通過軸承相連接部位分別設置有斜面，兩個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，活動環與固定環的頭端相互接觸完全閉合時形成圓環形結構，所述固定環的長度為圓環的1/4周長，所述活動環的長度為圓環形的3/4周長。
[0013]本發明的有益效果是:四軸飛行器在巡線過程中抓手處于打開狀態，當電力不足時此時四軸飛行器繼續向上飛行，直至高壓電線觸碰到解鎖單元時，鎖止單元解除鎖止狀態，活動環在彈簧片的彈力下向回轉動，直至活動環與固定環的頭端相互接觸，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動，其處于懸掛充電狀態，充電電路將高壓線路周圍交變磁場變化為四軸飛行器電池組的充電電流，并為電池組進行充電。當充電完成后磁芯I和磁芯II外的線圈瞬間通電，通電后磁芯I和磁芯II產生磁性相同磁極，因此瞬間產生排斥力，將活動環推動翻轉打開，同時壓縮彈性單元，活動環打開到位后通過鎖止單元鎖止固定并保持打開狀態，四軸飛行器脫離充電線路，繼續飛行進行巡線工作。因此四軸飛行器無需返回充電，延長了其作業范圍，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明抓手閉合狀態主視結構示意圖；
圖2為本發明抓手閉合狀態俯視結構示意圖；
圖3為圖1中的A局部放大結構示意圖；
圖4為圖2中的B局部放大結構示意圖圖5為本發明抓手打開狀態結構主視示意圖；
圖6為本發明抓手打開狀態結構俯視示意圖；
圖7為圖5中的C局部放大結構示意圖；
圖8為圖5中的D局部放大結構示意圖；
圖9為圖5中的E向結構示意圖；
圖10為圖5中的F向結構示意圖；
圖11為本發明的充電電路的電路圖；
圖12為本發明的充電電路充電狀態示意圖；
圖13為本發明的充電電路放電狀態示意圖； 圖14為本發明的充電電路正半波工作模式示意圖；
圖15為本發明的充電電路負半波工作模式示意圖
圖中，1.活動環2.固定環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.環氧樹脂層I 21.磁芯II 22.環氧樹脂層II Ul.線圈I U2.線圈II Kl.開關I K2.開關II K3.開關III K4.開關IV K5.開關V K6.開關VIK7.開關VII Κ8.開關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。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖1至附圖15對本發明做進一步說明。
[0016]一種適用于高壓線路巡線的四軸飛行器的充電系統，包括:活動環1、固定環2、連接于活動環I與固定環2的彈性單元、設置于固定環2上的鎖止單元、用于驅動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轉換為四軸飛行器電池組充電電流的充電電路，活動環I與固定環2的尾端通過軸承7相互轉動連接，活動環I和固定環2分別由磁芯I 11和磁芯II 21構成，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，當彈性單元處于自由狀態時，活動環I與固定環2的頭端相互接觸，內部封閉形成空腔，當線圈I Ul和線圈II U2通反向電流后，磁芯I 11和磁芯II 21產生磁性相同的磁極使活動環I相對固定環2偏轉打開并壓縮彈性單元，同時鎖止裝置動作保持活動環I與固定環2相對打開狀態，當四軸飛行器向上飛行使高壓線路觸碰到解鎖單元時，鎖止裝置解除鎖止狀態，彈性單元推動活動環I反向轉動使其頭端與固定環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，當電力不足時此時四軸飛行器繼續向上飛行，直至高壓電線觸碰到解鎖單元時，鎖止單元解除鎖止狀態，活動環I在彈簧片的彈力下向回轉動，直至活動環I與固定環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動，其處于懸掛充電狀態，充電電路將高壓線路周圍交變磁場變化為四軸飛行器電池組的充電電流，并為電池組進行充電。當充電完成后磁芯I和磁芯II外的線圈瞬間通電，通電后磁芯I和磁芯II產生磁性相同磁極，因此瞬間產生排斥力，將活動環I推動翻轉打開，同時壓縮彈性單元，活動環I打開到位后通過鎖止單元鎖止固定保持打開狀態，四軸飛行器脫離充電線路，繼續飛行進行巡線工作。因此四軸飛行器無需返回充電，延長了其作業范圍，提高了工作效率。
[0017]進一步的，活動環I與固定環2的頭端相互接觸完全閉合時形成圓環形結構，固定環2的長度為圓環的1/4周長，活動環I的長度為圓環形的3/4周長。因此固定環2與活動環I頭端相接觸的位置位于水平側，活動環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入，使活動環I與固定環2合并時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2上，其另一端與活動環I固定或與活動環I的底平面相接觸，當活動環I相對固定環2打開時，彈簧片3壓縮，其結構簡單，安裝方便。
[0018]鎖止單元可以為如下結構，其包括滑動安裝于固定環2下端的彈銷9、兩端分別連接于彈銷9尾端以及固定環2上的彈簧10，當活動環I與固定環2的頭端相互接觸，內部封閉形成空腔時，彈簧10處于壓縮狀態，彈銷9的頭端與活動環I側面相接觸，當活動環I相對固定環2打開到位時，彈簧10推動彈銷9彈出，插入活動環I與固定環2的夾角部位，彈銷9與活動環I的內表面相接觸。當活動環I與固定環2成閉合狀態時，彈銷9由于被活動環I外層所阻擋因此其不會彈出，當