[發明專利]一種電磁式旋轉振動能量采集器

有效

• 申請號: 202110019749.0
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112865601B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 王煒;王志霞
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發明公開了一種電磁式旋轉振動能量采集器，包括線圈裝置、導磁裝置、摩擦擺裝置、軸承裝置及管理電路；線圈裝置包括絕緣架和線圈繞組，線圈繞組纏繞在絕緣架的四個支架上；導磁裝置包括固定環、磁環、導磁片及導磁環，磁環鑲嵌于固定環的內側，導磁片鑲嵌于絕緣架的四個支架外側，導磁環鑲嵌于絕緣架的套筒內側；軸承裝置包括轉軸、外殼、軸承及底座，轉軸固定于外殼的中心，軸承固定于底座的套筒內側，絕緣架固定于底座的套筒外側；摩擦擺裝置包括扇形配重，扇形配重固定于外殼的外側；管理電路包括二極管和穩壓電容，四個二極管組成具有四個引腳的全橋整流電路。本發明干擾信號較小，功率密度較高。

技術領域

本發明屬于能量采集的技術領域，具體涉及一種電磁式旋轉振動能量采集器。

背景技術

近年來，客運鐵路網絡的快速發展和運行速度的不斷提升對列車安全運行和系統可靠性均提出了巨大的挑戰。利用以無線傳感器為代表的先進技術手段對高速列車進行可靠的在線監測，不僅可以有效地評估轉向架結構的完整狀態，還可以防患于未然，提前發現老舊設備中導致結構故障失效的潛在因素。然而，就車用無線傳感器技術而言，供電方式是現階段制約其大規模應用的主要瓶頸。列車運行過程中存在的穩定旋轉能，為電磁式旋轉振動能量采集器的應用提供了空間。

電磁式能量收集技術借助法拉第電磁感應定律可以將機械能轉化為電能。依據法拉第電磁感應定律可以知道，線圈與磁鐵產生相對運動時，線圈回路中就會產生感應電動勢，從而在線圈中形成感應電流并向外輸出電能，最終實現機械能到電能的轉化。

現有電磁式旋轉能量收集技術主要存在以下問題，磁懸浮振動能量采集器，懸浮體運動過程中存在的摩擦、碰撞和噪聲等干擾信號會降低傳感器信號的可靠度，此外列車運行速度較高時，懸浮體所受離心力較大，使其被甩至外端部，導致采集結構失效；懸臂梁振動能量采集器，借助懸臂梁解決離心力問題的同時，增加了結構的諧振頻率，使其無法有效拾取列車旋轉能；一體式旋轉能量采集器，磁鐵和線圈相對位移較小，采集效率較低；定子-轉子分體式旋轉能量采集器，磁能利用率低，并且在旋轉環境下很難實現定子的固定。綜上所述，電磁式旋轉振動能量采集器普遍存在磁場利用率低，功率密度較小的問題。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，提供一種電磁式旋轉振動能量采集器，能夠隨外界轉子一起運動，且干擾信號較小，磁能利用率較高，功率密度較大。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種電磁式旋轉振動能量采集器，包括線圈裝置、導磁裝置、摩擦擺裝置、軸承裝置及管理電路；所述線圈裝置包括絕緣架和線圈繞組，所述線圈繞組纏繞在所述絕緣架的四個支架上；所述導磁裝置包括固定環、磁環、導磁片及導磁環，所述磁環鑲嵌于所述固定環的內側，所述導磁片鑲嵌于所述絕緣架的四個支架外側，所述導磁環鑲嵌于所述絕緣架的套筒內側；所述軸承裝置包括轉軸、外殼、軸承及底座，所述轉軸固定于所述外殼的中心，所述軸承固定于所述底座的套筒內側，所述絕緣架固定于所述底座的套筒外側；所述摩擦擺裝置包括扇形配重，所述扇形配重固定于所述外殼的外側；所述管理電路包括二極管和穩壓電容，四個所述二極管組成具有四個引腳的全橋整流電路，所述線圈繞組的首尾端連接兩個輸入引腳，所述穩壓電容連接兩個輸出引腳。

作為本發明所述的一種電磁式旋轉振動能量采集器的一種改進，所述絕緣架的四個支架上下側布置矩形支架。

作為本發明所述的一種電磁式旋轉振動能量采集器的一種改進，所述轉軸端部設置有卡槽，所述軸承通過卡扣和所述卡槽連接于所述轉軸。

作為本發明所述的一種電磁式旋轉振動能量采集器的一種改進，所述底座設置有環形電路板，所述管理電路部分布置于所述環形電路板。

作為本發明所述的一種電磁式旋轉振動能量采集器的一種改進，所述外殼為U形結構，所述底座為T形結構，所述扇形配重為1/4扇形結構，所述軸承為滾珠軸承。