[發明專利]用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器

在審

• 申請號: 201810172221.5
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108462355A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 侯文崎;李言坤;國巍;段曉旭;郭詠輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02K35/04
• 分類號: H02K35/04
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

1.一種用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，包括：殼體(1)以及置于所述殼體(1)內的彈簧組件(2)、質量塊(3)、線圈(4)和兩塊永磁鐵(5)，兩塊所述永磁鐵(5)異極相對設置，所述彈簧組件(2)、所述質量塊(3)和所述線圈(4)均設置在兩塊所述永磁鐵(5)之間，所述彈簧組件(2)的下端固定在所述殼體(1)的底板上，其上端安裝所述線圈(4)，所述質量塊(3)設置在所述線圈(4)內，其特征在于，所述質量塊(3)的質量、所述彈簧組件(2)的總剛度和所述能量收集器的固有頻率三者之間滿足以下關系式：

f＝(k/4mπ²)^1/2

其中，m為所述質量塊(3)的質量，單位為kg；k為所述彈簧組件(2)的總剛度，單位為kN/m；f為所述能量收集器的固有頻率，其值為5-6，單位為Hz。

2.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述質量塊(3)的質量為1400kg-1600kg，所述彈簧組件(2)的總剛度為1800kN/m-1808kN/m，兩塊所述永磁鐵(5)的高度均為0.18m-0.22m，所述能量收集器靜止時所述線圈(4)的底層中心線距離所述殼體(1)的底板內側的高度為0.09m-0.11m。

3.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述線圈(4)的頂層中心線到底層中心線的距離為0.38m-0.42m。

4.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述永磁鐵(5)為鋁鎳鈷磁鐵，其剩磁密度為0.5T-0.7T。

5.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述線圈(4)的最外側到所述永磁鐵(5)的較近側表面的距離為4mm-6mm。

6.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述能量收集器還包括固定架(6)，所述固定架(6)的底部與所述彈簧組件(2)的上端連接，所述質量塊(3)設置在所述固定架(6)內，所述線圈(4)纏繞在所述固定架(6)上并繞設在質量塊(3)的外圍。

7.根據權利要求6所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述能量收集器還包括多根撐桿(7)，多根所述撐桿(7)豎直設置在兩塊所述永磁鐵(5)之間，所述撐桿(7)的上端與所述殼體(1)的頂部連接，其下端焊接在所述殼體(1)的底板上，所述固定架(6)滑設在所述撐桿(7)上，所述彈簧組件(2)套設在所述撐桿(7)的下端。

8.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述線圈(4)上連接有兩根用于給健康監測元器件供電的導線(8)，所述線圈(4)的內阻與所述健康監測元器件的電阻相等。

9.根據權利要求1所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述線圈(4)的層數為18層-22層，每層的匝數為580匝-620匝，所述線圈(4)為銅線，單根銅線的半徑為0.4mm-0.6mm。

10.根據權利要求1-9中任一項所述的用于城市軌道交通橋梁健康監測的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述殼體(1)的底板上穿設有多根用于將所述能量收集器固定在橋梁結構上的螺栓(9)。