CN104917303B - 取电装置及包括该取电装置的无人直升机 - Google Patents
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Abstract
取电装置及包括该取电装置的无人直升机，涉及无人直升机进行取电的技术领域。本发明是为了解决无人直升机采用的电池难以支撑长时间巡查工作，而且负荷小，工作效率大大降低的问题。本发明所述的取电装置及包括该取电装置的无人直升机，导流框内包括磁耦合线圈，磁耦合线圈可提取电流产生的磁场中的电能，磁耦合线圈通过电容电路和电力电子电路将电能转换成适合负载使用的电能，可实现无人机长距离使用中利用广泛存在的架空线自主充电，通过多次自主充电可以增强无人机的航程、工作时间和负荷，提高无人机的工作效率。本发明的取电装置可以从架空线中取电，包括取电装置的无人直升机可以给无人直升机充电。
Description
技术领域
本发明涉及无人直升机进行取电的技术。
背景技术
采用电池能源供电的无人机由于电池能量和重量比较低，所能携带的电池重量有限，特别是在低温地区，由于电池低温下充放电特性变差，无人机的能源问题更加突出。对于小型的无人直升机，工作时间往往仅能达到几十分钟。对于采用无人机巡线方式来说，能源问题已经成为制约其应用的最大障碍。
架空电力线路的覆盖区域广，穿越区域地形复杂、自然环境恶劣。电力线、杆塔长期在野外暴露，不断受到机械张力、冷热伸缩、气流振动、雷电、雨雪等物理和自然环境因素的作用，容易发生机械疲劳现象，进而发生金具损坏、线路断股、杆塔破损等故障，严重情况下会导致线路掉落、导线断裂、杆塔倒塌事故，对国民经济生产、社会安全稳定造成了极大的威胁和隐患。
通常的线路巡查工作还处于人工定期巡查的初级水平，线路巡查工作强度大、效率低、成本高、耗时长，存在着巡查密度低、故障隐患发现慢、费用高等问题。而采用无人机巡线相对于传统人工方法则具有：巡线效率高、安全可靠、巡查密度高、实时性强、巡查成本低、劳动强度小等优势，是目前智能输电重要的组成部分之一。对于可悬停的旋翼式直升机，可以针对故障疑点定点观察和详细巡查，但是由于目前电池性能的限制，通常无人直升机采用的电力供电方式难以支撑长时间巡查工作，工作效率大大降低。如果能从外部供给能量，将会大大提高空线无人直升机巡线的效率和效果。
发明内容
本发明是为了解决无人直升机采用的电池供电方式难以支撑长时间巡查工作，而且负荷小，导致工作效率大大降低的问题，从而提供取电装置及包括该取电装置的无人直升机。
一种取电装置，它包括：屏蔽层、磁耦合线圈、支撑线框、电容电路和电力电子电路；
磁耦合线圈包括多匝线圈，所述多匝线圈均匀缠绕在支撑线框上，磁耦合线圈和支撑线框的外部套有屏蔽层；磁耦合线圈的输出端连接电容电路的输入端，电容电路的输出端连接电力电子电路的输入端，电力电子电路的输出端连接负载的输入端。
上述屏蔽层为金属导体网格。
上述磁耦合线圈采用漆包线。
上述相邻两匝线圈之间采用绝缘漆进行绝缘。
上述支撑线框为“工”字形，磁耦合线圈缠绕在所述“工”字形的中间部位。
包括上述取电装置的无人直升机，它包括线夹、连接杆和N个取电装置，N为大于或等于1的整数；
每个取电装置与无人直升机的一个导流框相配合，即：每个取电装置的屏蔽层、磁耦合线圈和支撑线框均位于无人直升机的一个导流框内，每个支撑线框均沿其所在的导流框的轴向固定；N个取电装置的电力电子电路的输出端均连接无人直升机的负载的输入端；
线夹通过连接杆将无人直升机悬挂在架空线上。
N的取值为1时，连接杆的一端固定在线夹上，连接杆的另一端固定在与取电装置相配合的导流框上。
N的取值为2时，在无人直升机的两个相邻的导流框之间设置固定杆，连接杆的一端固定在线夹上，连接杆的另一端固定在固定杆上；两个取电装置分别与所述的两个相邻的导流框相配合。
N的取值为4时，连接杆的一端固定在线夹上，连接杆的另一端固定在无人机主体的中心；4个取电装置分别与无人直升机的四个导流框相配合，所述四个导流框是距离无人机主体最近的四个导流框。
上述导流框的材质为非金属绝缘材料。
随着磁材料技术和输电技术特别是无线电能传输技术的发展，从架空线上取得能源的方式已经成为可能。本发明所述的一种取电装置，可提取电流产生的磁场中的电能，将装置应用到无人直升机中，能够有效解决传统的无人直升机由于电池容量小，造成的航程短、工作时间短和负荷小的问题。
本发明所述的包括取电装置的无人直升机，无人直升机通过靠近或悬挂在架空线上，提取架空线中电流产生的磁场中的电能，能够有效解决传统的无人直升机由于电池容量小，造成的航程短、工作时间短和负荷小的问题。可实现无人机长距离使用中利用广泛存在的架空线自主充电，通过多次自主充电可以增强无人机的航程、工作时间和负荷，提高无人机的工作效率。
本发明的取电装置可以从架空线上取电，包括取电装置的无人直升机可以给无人直升机充电。
附图说明
图1是具体实施方式六中的导流框的剖面结构示意图。
图2是具体实施方式一所述的取电装置的电气连接结构示意图。
图3是具体实施方式七所述的包括取电装置的无人直升机的结构示意图。
图4是具体实施方式八所述的包括取电装置的无人直升机的结构示意图。
图5是具体实施方式九所述的包括取电装置的无人直升机的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种取电装置，它包括：屏蔽层6、磁耦合线圈7、支撑线框8、电容电路10和电力电子电路11；
磁耦合线圈7包括多匝线圈，所述多匝线圈均匀缠绕在支撑线框8上，磁耦合线圈7和支撑线框8的外部套有屏蔽层6；磁耦合线圈7的输出端连接电容电路10的输入端，电容电路10的输出端连接电力电子电路11的输入端，电力电子电路11的输出端连接负载12的输入端。
导流框4中有桨叶9，导流框4用来控制桨叶9下洗气流的方向，并保护桨叶9。磁耦合线圈7与电容电路10并联或串联，构成谐振电路。电力电子电路11将电能转换成适合负载使用的电能。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的取电装置作进一步说明，本实施方式中，屏蔽层6为金属导体网格。
金属导体网格形成圆滑的曲面。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的取电装置作进一步说明，本实施方式中，磁耦合线圈7采用漆包线。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的取电装置作进一步说明，本实施方式中，相邻两匝线圈之间采用绝缘漆进行绝缘。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的取电装置作进一步说明，本实施方式中，所述的支撑线框8为“工”字形，磁耦合线圈7缠绕在所述“工”字形的中间部位。
具体实施方式六：结合图1具体说明本实施方式，包括具体实施方式一所述的取电装置的无人直升机，它包括线夹1、连接杆3和N个取电装置，N为大于或等于1的整数；
每个取电装置与无人直升机的一个导流框4相配合，即：每个取电装置的屏蔽层6、磁耦合线圈7和支撑线框8均位于无人直升机的一个导流框4内，每个支撑线框8均沿其所在的导流框4的轴向固定；N个取电装置的电力电子电路11的输出端均连接无人直升机的负载12的输入端；
线夹1通过连接杆3将无人直升机悬挂在架空线2上。
线夹1能够承受无人机的重量，线夹1在无人机主体的控制下自动上锁和解锁。
具体实施方式七：结合图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的包括取电装置的无人直升机作进一步说明，本实施方式中，N的取值为1时，连接杆3的一端固定在线夹1上，连接杆3的另一端固定在与取电装置相配合的导流框4上。
具体实施方式八：结合图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的包括取电装置的无人直升机作进一步说明，本实施方式中，N的取值为2时，在无人直升机的两个相邻的导流框4之间设置固定杆13，连接杆3的一端固定在线夹1上，连接杆3的另一端固定在固定杆13上；两个取电装置分别与所述的两个相邻的导流框4相配合。
具体实施方式九：结合图5具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的包括取电装置的无人直升机作进一步说明，本实施方式中，N的取值为4时，连接杆3的一端固定在线夹1上，连接杆3的另一端固定在无人机主体5的中心；4个取电装置分别与无人直升机的四个导流框4相配合，所述四个导流框4是距离无人机主体5最近的四个导流框4。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式六、七、八或九所述的包括取电装置的无人直升机作进一步说明，本实施方式中，导流框4的材质为非金属绝缘材料。
Claims (9)
1.一种包括取电装置的无人直升机，取电装置包括：屏蔽层(6)、磁耦合线圈(7)、支撑线框(8)、电容电路(10)和电力电子电路(11)；
磁耦合线圈(7)包括多匝线圈，所述多匝线圈均匀缠绕在支撑线框(8)上，磁耦合线圈(7)和支撑线框(8)的外部套有屏蔽层(6)；磁耦合线圈(7)的输出端连接电容电路(10)的输入端，电容电路(10)的输出端连接电力电子电路(11)的输入端，电力电子电路(11)的输出端连接负载(12)的输入端；
其特征在于，无人直升机包括线夹(1)、连接杆(3)和N个取电装置，N为大于或等于1的整数；
每个取电装置与无人直升机的一个导流框(4)相配合，即：每个取电装置的屏蔽层(6)、磁耦合线圈(7)和支撑线框(8)均位于无人直升机的一个导流框(4)内，每个支撑线框(8)均沿其所在的导流框(4)的轴向固定；N个取电装置的电力电子电路(11)的输出端均连接无人直升机的负载(12)的输入端；
线夹(1)通过连接杆(3)将无人直升机悬挂在架空线(2)上。
2.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，屏蔽层(6)为金属导体网格。
3.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，磁耦合线圈(7)采用漆包线。
4.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，相邻两匝线圈之间采用绝缘漆进行绝缘。
5.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，所述的支撑线框(8)为“工”字形，磁耦合线圈(7)缠绕在所述“工”字形的中间部位。
6.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，N的取值为1时，连接杆(3)的一端固定在线夹(1)上，连接杆(3)的另一端固定在与取电装置相配合的导流框(4)上。
7.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，N的取值为2时，在无人直升机的两个相邻的导流框(4)之间设置固定杆(13)，连接杆(3)的一端固定在线夹(1)上，连接杆(3)的另一端固定在固定杆(13)上；两个取电装置分别与所述的两个相邻的导流框(4)相配合。
8.根据权利要求1所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，N的取值为4时，连接杆(3)的一端固定在线夹(1)上，连接杆(3)的另一端固定在无人机主体(5)的中心；4个取电装置分别与无人直升机的四个导流框(4)相配合，所述四个导流框(4)是距离无人机主体(5)最近的四个导流框(4)。
9.根据权利要求1、6、7或8所述的包括取电装置的无人直升机，其特征在于，导流框(4)的材质为非金属绝缘材料。
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