新能源新电动四旋翼无人机的制作方法

本发明涉及一种四旋翼无人机，确切地说是一种新能源新电动四旋翼无人机。

背景技术：

目前，我国无人机领域的很多技术已经达到世界先进水平，因为四旋翼无人机稳定性好、可操作性强、用途广泛，所以各种各样的四旋翼无人机发展极其迅速，但是现有四旋翼无人机因续航能力差等原因，导致无人机在军用领域及民用方向的快速发展受到一定的制约。在现有技术方案中，一般采用固定充电站对无人机进行充电的技术，或者改进旋翼无人机的电池以及采用效率更高的电机等方法提高无人机航程，一种名称为“一种旋翼无人机自主续航充电桩及其方法”，专利号为“2016110115937”的发明申请，公开一种无人机在电量不足的情况下自主寻找充电站进行充电的技术方案，这是一种行之有效的充电桩方案，这种充电桩给无人机充电时，控制四块三角形盖板闭合，将旋翼无人机完全包裹在充电桩中，它的不足在于：充电桩锁定无人机的装置体积大、结构复杂，另外这种旋翼无人机没有其他提高无人机航程的改进方案。

技术实现要素：

为了克服现有四旋翼无人机技术的缺点，本发明公开一种结构简单、续航能力强、成本低的新能源新电动四旋翼无人机，包括一种新能源供给的智能充电桩和效率更高的新型驱动电机。

所述新能源新电动四旋翼无人机的技术方案是由智能充电桩和新电动四旋翼无人机组成，其结构特点在于：所述新能源新电动四旋翼无人机设置往返的航空路线，航空路线上设置若干智能充电桩，若干智能充电桩在城市上空设置在楼顶上；在农村上空设置在电线杆上端，所述智能充电桩设置长方形平台，所述长方形平台安装在楼顶上或者电线杆上端，长方形平台的四角设置绝缘柱，左边前、后绝缘柱之间安装左连接板，右边前、后绝缘柱之间安装右连接板，左边前、后绝缘柱上端安装火线前、后供电槽，右边前、后绝缘柱上端安装地线前、后供电槽，4个供电槽均为燕尾型的铜制品，4个供电槽的右端均制有轴孔，火线前、后供电槽轴孔内安装左长轴，地线前、后供电槽轴孔内安装右长轴，左、右长轴中部焊接左、右t型锁头，左、右t型锁头均焊接短轴，所述左、右短轴上均安装左、右连杆，所述左、右连接板中部设置左、右电机，左、右电机上端设置左、右减速器，左、右减速器的驱动轴上安装左、右曲轴，左、右曲轴的短轴连接左、右连杆的下端轴孔，所述左、右电机均设置左、右安装板，左、右安装板均制有螺丝钉孔，由左、右螺丝钉将左、右电机安装在左、右连接板右边，所述长方形平台上端设置智能控制盒，智能控制盒内设置通信模块和智能控制模块；所述火线前、后供电槽左边设置左前、后螺丝钉，左前、后螺丝钉之间安装火线铜排，所述地线前、后供电槽左边设置右前、后螺丝钉，右前、后螺丝钉之间安装地线铜排，所述智能控制模块输入端连接交流220v电源，智能控制模块输出交流220v火线端连接火线铜排，智能控制模块输出交流220v地线端连接地线铜排；所述新电动四旋翼无人机设置十字型机身，十字型机身中部设置圆形机仓，圆形机仓外圆设置4个等分的锥形筒，锥形筒大头连接圆形机仓，锥形筒小头上端设置细管架，4个细管架位于十字型机身四角上端，锥形筒大头下端设置左前、后粗管架和右前、后粗管架，所述的圆形机仓、4个锥形筒以及4个粗管架、4个细管架为一体化十字型机身，所述十字型机身分别注塑制成上半机身和下半机身，然后装配成整体；机仓内设置机载智能控制盒，所述机载智能控制盒内设置计算机、陀螺仪、.加速度计、gps接收模块、视觉感应模块、通信模块、充电模块、电机控制模块，机载智能控制盒右侧设置锂电池组，锂电池组上端设置载荷平台，载荷平台设置各种任务载荷，所述圆形机仓上端设置卫星天线、下端设置云台，云台下端设置高清摄像头，所述左前、后粗管架内圆紧配安装左受电管，所述右前、后粗管架内圆紧配安装右受电管，左、右受电管为u型铜管，所述左、右受电管通过导线连接所述充电模块的交流220v电源输入端，充电模块的直流低压电源输出端连接锂电池组，所述左、右受电管既是受电架，又是新电动四旋翼无人机的起落架；所述十字型机身四角上端4个细管架内圆紧配安装电机轴，4个电机轴为空心轴，4个空心轴上设置4个外转子无铁芯电机，4个外转子无铁芯电机的外圆均设置旋翼架，4个旋翼架外圆均制有两桨片的旋翼，左前、右后旋翼为正桨旋翼，左后、右前旋翼为反桨旋翼。

所述外转子无铁芯电机设置旋翼架，所述旋翼架内圆紧配安装外导磁圈，外导磁圈圆周制有等分的8个螺母孔，外导磁圈上端设置上端盖，上端盖中部设有上轴承架及上轴承；外导磁圈下端设置下端盖，下端盖中部设有下轴承架及下轴承；上、下端盖分别由8个螺丝钉紧固在外导磁圈上、下端，所述上端盖与外导磁圈之间设置一个定位销钉，所述外导磁圈内圆设有10块弧型永磁体，所述弧型永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块弧型永磁体的磁极方向是径向的，10块弧型永磁体的n极、s极相互交替排列在外导磁圈内圆，弧型永磁体的长度等于外导磁圈的宽度，弧型永磁体与外导磁圈内圆的左、右边对齐，用a、b胶将10块弧型永磁体粘接在外导磁圈内圆制成外永磁圈；上端盖下端设置圈架，所述上端盖和圈架是铝合金轮一体化铸造成型，所述圈架外圆紧配合安装内导磁圈，所述内导磁圈外圆设有10块比外永磁圈弧型永磁体略小的弧型永磁体，所述弧型永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块弧型永磁体的磁极方向是径向的，10块方型永磁体的n极、s极相互交替排列在内导磁圈外圆，弧型永磁体的长度等于内导磁圈的宽度，弧型永磁体与内导磁圈外圆的左、右边对齐，用a、b胶将10块弧型永磁体粘接在内导磁圈外圆制成内永磁圈，所述内永磁圈与外永磁圈同心，内、外永磁圈的宽度相等，内、外永磁圈的左、右边对齐，内永磁圈的10块弧型永磁体与外永磁圈的10块弧型永磁体均对准，相对的内、外弧型永磁体的极性互为相反，内、外永磁圈之间设有均匀气隙；所述外转子无铁芯电机设置无铁芯定子，所述无铁芯定子设置台阶轴，所述台阶轴上细下粗，上端细轴安装上轴承内圆，下端粗轴是所述的空心轴，空心轴安装在下轴承内圆，空心轴上端紧配合安装定子套，定子套与空心轴之间设置斜孔，所述空心轴中心是穿线孔，穿线孔与斜孔连通，所述定子套下端设有圆盘架，圆盘架外圆上侧设置线圈槽，线圈槽内安装齿槽型定子线圈，线圈槽与齿槽型定子线圈之间的空隙用a、b胶粘接，所述齿槽型定子线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置12个等分的线圈芯架，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成12个等分的齿槽架，每个线圈芯架均位于每个齿槽架中间，每个等分的齿槽架相邻之间设置12个等分的槽口，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架用高强度塑料一体化注塑成所述的齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成12个等分的t型齿牙，12个等分的槽口内形成12个等分的齿槽，12个齿槽内围绕线圈芯架绕制12个单线圈，每个单线圈均用多股漆包线绕制，12个单线圈与单线圈相邻之间漆包线绕制方向互为相反，12个单线圈平均分配成a、b、c三相线圈，每一相线圈由4个单线圈串联的由2个线圈组分布的上、下对称的单相线圈，以a相线圈为例的连接方式是：齿槽型线圈骨架的垂直线直径上端的2个单线圈串联成上a相线圈组，垂直线直径下端的2个单线圈串联成下a相线圈组；所述上a相线圈组的尾端与下a相线圈组的首端连接；b相线圈和c相线圈均与a相线圈的连接方式相同，与a相线圈相邻的线圈组为b相线圈，与b相线圈相邻的线圈组为c相线圈，a、b、c三相线圈按照y形电路连接成三相线圈，每相线圈的首端为三相线圈的输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈的中性线；所述圆盘架上侧设置左、右引线槽，左引线槽内分别放置所述中性线的端线和三相线圈的输出线；右引线槽设置3个槽，3个槽内分别放置3个霍尔位置传感器，3个霍尔位置传感器分别与齿槽型线圈骨架上端3个相位槽口对准，3个相位槽口相邻之间的电角度为120度，3个相位槽口之间相距一个线圈组，所述3个霍尔位置传感器用a、b胶粘接方式安装在齿槽型线圈骨架右端，3个霍尔位置传感器接近所述内永磁圈下边，3个霍尔位置传感器的输出线分别从3个引线槽引向斜孔；所述3个霍尔位置传感器的输出线和所述三相线圈的输出线合并一股电线，经过所述斜孔和穿线孔引出电机外面。

所述新能源新电动四旋翼无人机检测到自身电量不足后，开启寻找智能充电桩的模式，即在事先充电桩数据库中找到与当前位置距离最近的智能充电桩的gps坐标位置，并向充电桩飞去，此过程借助gps进行位置的测定。当无人机到达gps的误差范围内的位置后，无人机先进行悬停并启动图像识别，此过程中所述云台自动调整使高清摄像头方向始终垂直于地面向下，通过摄像镜头的远近调整和图像识别找到所述长方形平台，高清摄像头视野中的长方形平台与电脑储存的长方形平台的坐标差，通过计算机控制调整无人机的飞行姿势，使坐标差趋近于零，无人机处于长方形平台的正上方之后垂直缓慢降落，接近长方形平台，在无人机降落的过程中，无人机上的通信模块与智能充电桩上的通信模块进行无线握手对接，智能充电桩上的通信模块向外发射伪随机码，无人机的通信模块接收到伪随机码后按照事先设定好的算法进行解码，同时充电桩上的通信模块发送成功后也开始按照设定的算法进行解码，无人机上的通信模块将解码后的数据发送给智能充电桩上的通信模块，如果不是我方的无人机，则两个通信模块解算后的数据不相同，此时，所述智能控制模块控制所述左、右电机驱动所述左、右t型锁头，左、右t型锁头向左关闭，长方形平台上所述火线前、后供电槽和地线前、后供电槽被左、右t型锁头阻拦，无人机落下时不能连接充电，如果是我方的无人机，则两个通信模块解算后的数据是相同的，此时，所述智能控制模块控制所述左、右电机驱动所述左、右t型锁头，左、右t型锁头向右打开，所述火线前、后供电槽和地线前、后供电槽开放，无人机落下时，所述左、右受电管分别落入所述火线前、后供电槽和地线前、后供电槽的燕尾槽底部，智能充电桩接收无人机发送的信息后对无人机进行充电。同时智能控制模块驱动左、右t型锁头向左将左、右受电管锁定，无人机在充电过程中检测电池电量，一旦充满，无人机通信模块向智能充电桩发送停止充电的信号，左、右t型锁头向右打开，并启动自主起飞的模式，飞到原先规划好的航线上继续执行任务，智能充电桩的通信模块接到无人机离开的信号后，左、右t型锁头向左关闭，并且停止向外输出电能。

所述新能源新电动四旋翼无人机的有益效果在于：所述新能源新电动四旋翼无人机的视觉感应跟踪长方形平台和智能控制盒落下时，在所述智能充电桩的火线前、后供电槽和地线前、后供电槽的燕尾槽上口的误差范围内，所述左、右受电管能自动准确地落入各个供电槽的燕尾槽底部进行连接充电，智能充电桩的左、右t型锁头经过计算机识别控制，具有打开、锁定、关闭无人机的功能，锁定装置体积小、结构简单、可靠、成本低不仅能识别供电，而且无人机锁定牢固，防止大风吹走，所述4个外转子无铁芯电机效率高、体积小、重量轻，具有提高无人机航程的突出效果。

附图说明

图1为新能源新电动四旋翼无人机开放状态正视结构示意图。

图2为新能源新电动四旋翼无人机锁定状态正视结构示意图。

图3为新能源新电动四旋翼无人机开放状态右视结构示意图。

图4为新能源新电动四旋翼无人机俯视结构示意图。

图5为外转子无铁芯电机正视剖面结构示意图。

图6为外转子无铁芯电机俯视剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在图1、图2、图3、图4中，所述新能源新电动四旋翼无人机设置往返的航空路线，航空路线上设置若干智能充电桩，若干智能充电桩在城市上空设置在楼顶1上；在农村上空设置在电线杆2上端，所述智能充电桩设置长方形平台3，所述长方形平台安装在楼顶上或者电线杆上端，长方形平台的四角设置绝缘柱4，左边前、后绝缘柱之间安装左连接板5，右边前、后绝缘柱之间安装右连接板6，左边前、后绝缘柱上端安装火线前、后供电槽7，右边前、后绝缘柱上端安装地线前、后供电槽8，4个供电槽均为燕尾型的铜制品，4个供电槽的右端均制有轴孔，火线前、后供电槽轴孔内安装左长轴9，地线前、后供电槽轴孔内安装右长轴10，左、右长轴中部焊接左、右t型锁头11、12，左、右t型锁头均焊接短轴13、14，所述左、右短轴上均安装左、右连杆15、16，所述左、右连接板中部设置左、右电机17、18，左、右电机上端设置左、右减速器19、20，左、右减速器的驱动轴上安装左、右曲轴21、22，左、右曲轴的短轴连接左、右连杆的下端轴孔，所述左、右电机均设置左、右安装板23、24，左、右安装板均制有螺丝钉孔，由左、右螺丝钉25、26将左、右电机安装在左、右连接板右边，所述长方形平台上端设置智能控制盒27，智能控制盒内设置通信模块和智能控制模块；所述火线前、后供电槽左边设置左前、后螺丝钉，左前、后螺丝钉之间安装火线铜排28，所述地线前、后供电槽左边设置右前、后螺丝钉，右前、后螺丝钉之间安装地线铜排29，所述智能控制模块输入端连接交流220v电源，智能控制模块输出交流220v火线端连接火线铜排，智能控制模块输出交流220v地线端连接地线铜排；所述新电动四旋翼无人机设置十字型机身，十字型机身中部设置圆形机仓30，圆形机仓外圆设置4个等分的锥形筒31，锥形筒大头连接圆形机仓，锥形筒小头上端设置细管架32，4个细管架位于十字型机身四角上端，锥形筒大头下端设置左前、后粗管架33和右前、后粗管架34，所述的圆形机仓、4个锥形筒以及4个粗管架、4个细管架为一体化十字型机身，所述十字型机身分别注塑制成上半机身35和下半机身36，然后装配成整体；机仓内设置机载智能控制盒37，所述机载智能控制盒内设置计算机、陀螺仪、.加速度计、gps接收模块、视觉感应模块、通信模块、充电模块、电机控制模块，机载智能控制盒右侧设置锂电池组38，锂电池组上端设置载荷平台39，载荷平台设置各种任务载荷，所述圆形机仓上端设置卫星天线40、下端设置云台41，云台下端设置高清摄像头42，所述左前、后粗管架内圆紧配安装左受电管43，所述右前、后粗管架内圆紧配安装右受电管44，左、右受电管为u型铜管，所述左、右受电管通过导线连接所述充电模块的交流220v电源输入端，充电模块的直流低压电源输出端连接锂电池组，所述左、右受电管既是受电架，又是新电动四旋翼无人机的起落架；所述十字型机身四角上端4个细管架内圆紧配安装电机轴，4个电机轴为空心轴45，4个空心轴上设置4个外转子无铁芯电机46，4个外转子无铁芯电机的外圆均设置旋翼架47，4个旋翼架外圆均制有两桨片的旋翼，左前、右后旋翼48、51为正桨旋翼，左后、右前旋翼49、50为反桨旋翼。

在图5、图6中，所述外转子无铁芯电机设置旋翼架，所述旋翼架内圆紧配安装外导磁圈52，外导磁圈圆周制有等分的8个螺母孔，外导磁圈上端设置上端盖53，上端盖中部设有上轴承架及上轴承54；外导磁圈下端设置下端盖55，下端盖中部设有下轴承架及下轴承56；上、下端盖分别由8个螺丝钉57紧固在外导磁圈上、下端，所述上端盖与外导磁圈之间设置一个定位销钉58，所述外导磁圈内圆设有10块弧型永磁体59，所述弧型永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块弧型永磁体的磁极方向是径向的，10块弧型永磁体的n极、s极相互交替排列在外导磁圈内圆，弧型永磁体的长度等于外导磁圈的宽度，弧型永磁体与外导磁圈内圆的左、右边对齐，用a、b胶将10块弧型永磁体粘接在外导磁圈内圆制成外永磁圈60；上端盖下端设置圈架61，所述上端盖和圈架是铝合金轮一体化铸造成型，所述圈架外圆紧配合安装内导磁圈62，所述内导磁圈外圆设有10块比外永磁圈弧型永磁体略小的弧型永磁体63，所述弧型永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块弧型永磁体的磁极方向是径向的，10块弧型永磁体的n极、s极相互交替排列在内导磁圈外圆，弧型永磁体的长度等于内导磁圈的宽度，弧型永磁体与内导磁圈外圆的左、右边对齐，用a、b胶将10块弧型永磁体粘接在内导磁圈外圆制成内永磁圈64，所述内永磁圈与外永磁圈同心，内、外永磁圈的宽度相等，内、外永磁圈的左、右边对齐，内永磁圈的10块弧型永磁体与外永磁圈的10块弧型永磁体均对准，相对的内、外弧型永磁体的极性互为相反，内、外永磁圈之间设有均匀气隙；所述外转子无铁芯电机设置无铁芯定子，所述无铁芯定子设置台阶轴，所述台阶轴上细下粗，上端细轴安装上轴承内圆，下端粗轴是所述的空心轴45，空心轴安装在下轴承内圆，空心轴上端紧配合安装定子套65，定子套与空心轴之间设置斜孔66，所述空心轴中心是穿线孔67，穿线孔与斜孔连通，所述定子套下端设有圆盘架68，圆盘架外圆上侧设置线圈槽，线圈槽内安装齿槽型定子线圈69，线圈槽与齿槽型定子线圈之间的空隙用a、b胶粘接，所述齿槽型定子线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架70和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置12个等分的线圈芯架71，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成12个等分的齿槽架72，每个线圈芯架均位于每个齿槽架中间，每个等分的齿槽架相邻之间设置12个等分的槽口73，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架用高强度塑料一体化注塑成所述的齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成12个等分的t型齿牙，12个等分的槽口内形成12个等分的齿槽，12个齿槽内围绕线圈芯架绕制12个单线圈，每个单线圈均用多股漆包线绕制，12个单线圈与单线圈相邻之间漆包线绕制方向互为相反，12个单线圈平均分配成a、b、c三相线圈，每一相线圈由4个单线圈串联的由2个线圈组上、下分布的上、下对称的单相线圈，以a相线圈为例的连接方式是：齿槽型线圈骨架的垂直线直径上端的2个单线圈串联成上a相线圈组74，垂直线直径下端的2个单线圈串联成下a相线圈组75；所述上a相线圈组的尾端与下a相线圈组的首端连接；b相线圈和c相线圈均与a相线圈的连接方式相同，与a相线圈相邻的线圈组为b相线圈，与b相线圈相邻的线圈组为c相线圈，a、b、c三相线圈按照y形电路连接成三相线圈，每相线圈的首端为三相线圈的输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈的中性线；所述圆盘架上侧设置左、右引线槽76、77、，左引线槽内分别放置所述中性线的端线和三相线圈的输出线；右引线槽设置3个槽，3个槽内分别放置3个霍尔位置传感器78、79、80，3个霍尔位置传感器分别与齿槽型线圈骨架右端3个相位槽口对准，3个相位槽口相邻之间的电角度为120度，3个相位槽口之间相距一个单相线圈组，所述3个霍尔位置传感器用a、b胶粘接方式安装在齿槽型线圈骨架右端，3个霍尔位置传感器接近所述内永磁圈下边，3个霍尔位置传感器的输出线分别从3个引线槽引向斜孔；所述3个霍尔位置传感器的输出线和所述三相线圈的输出线合并一股电线81，经过所述斜孔和穿线孔引出电机外面。

所述新能源新电动四旋翼无人机检测到自身电量不足后，开启寻找智能充电桩的模式，即在事先充电桩数据库中找到与当前位置距离最近的智能充电桩的gps坐标位置，并向充电桩飞去，此过程借助gps进行位置的测定。当无人机到达gps的误差范围内的位置后，无人机先进行悬停并启动图像识别，此过程中所述云台自动调整使高清摄像头方向始终垂直于地面向下，通过摄像镜头的远近调整和图像识别找到所述长方形平台和智能控制盒，高清摄像头视野中远处的长方形平台和近处的智能控制盒的坐标与电脑储存的长方形平台和智能控制盒的坐标进行比较，通过计算机控制调整无人机的飞行姿势，使坐标差趋近于零，无人机处于长方形平台的正上方之后垂直缓慢降落，接近长方形平台，在无人机降落的过程中，无人机上的通信模块与智能充电桩上的通信模块进行无线握手对接，智能充电桩上的通信模块向外发射伪随机码，无人机的通信模块接收到伪随机码后按照事先设定好的算法进行解码，同时充电桩上的通信模块发送成功后也开始按照设定的算法进行解码，无人机上的通信模块将解码后的数据发送给智能充电桩上的通信模块，如果不是我方的无人机，则两个通信模块解算后的数据不相同，此时，所述智能控制模块控制所述左、右电机驱动所述左、右t型锁头，左、右t型锁头向左关闭，长方形平台上所述火线前、后供电槽和地线前、后供电槽被左、右t型锁头阻拦，无人机落下时不能连接充电，如果是我方的无人机，则两个通信模块解算后的数据是相同的，此时，所述智能控制模块控制所述左、右电机驱动所述左、右t型锁头，左、右t型锁头向右打开，所述火线前、后供电槽和地线前、后供电槽开放，无人机落下时，所述左、右受电管分别落入所述火线前、后供电槽和地线前、后供电槽的燕尾槽底部，智能充电桩接收无人机发送的信息后对无人机进行充电。同时智能控制模块驱动左、右t型锁头向左将左、右受电管锁定，无人机在充电过程中检测电池电量，一旦充满，无人机通信模块向智能充电桩发送停止充电的信号，左、右t型锁头向右打开，并启动自主起飞的模式，飞到原先规划好的航线上继续执行任务，智能充电桩的通信模块接到无人机离开的信号后，左、右t型锁头向左关闭，并且停止向外输出电能。

所述新能源新电动四旋翼无人机的视觉感应跟踪长方形平台和智能控制盒落下时，在所述智能充电桩的火线前、后供电槽和地线前、后供电槽的燕尾槽上口的误差范围内，所述左、右受电管能自动准确地落入各个供电槽的燕尾槽底部进行连接充电，智能充电桩的左、右t型锁头经过计算机识别控制，具有打开、锁定、关闭无人机的功能，锁定装置体积小、结构简单、可靠、成本低，不仅能识别供电，而且无人机锁定牢固，防止大风吹走，所述4个外转子无铁芯电机效率高、体积小、重量轻，具有提高无人机航程的突出效果。