轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102801361A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102801361A(43)申请公布日2012.11.28(21)申请号201210320165.8(22)申请日2012.09.01(71)申请人浙江师范大学地址321001浙江省金华市迎宾大道688号(72)发明人王淑云阚君武陈一峰曾平蒋永华黄芳胜(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人魏征骥(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机(57)摘要本发明涉及一种轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机，属于轨道交通监测及压电发电技术领域。轮轴通过轴承安装在车架上；T型挡块小端安装在轮轴端部且压在轴承内圈上，大端两侧分别安装有通过导线组连接的压电换能器和传感监测系统；所述压电换能器由圆形金属基板、扇形压电晶片和扇形磁片粘接而成；轴承盖通过螺钉安装在车架上，所述轴承盖的内侧底部镶嵌有第一定磁铁和第二定磁铁；所述第一定磁铁和第二定磁铁的磁极配置方向相反。优点是：发电机随轴转动，便于为随轴转动的监测系统供电，变形量及发电量不受轮轴转动状态影响，发电能力及转速适应能力强、且可靠性高。CN102836ACN102801361A权利要求书1/1页1.一种轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机，其特征在于：轮轴通过轴承安装在车架上；T型挡块的小端通过螺钉安装在轮轴端部、且压在轴承的内圈上，大端的两侧分别通过螺钉安装有压电换能器和传感监测系统，所述压电换能器和传感监测系统通过导线组连接；所述压电换能器由圆形金属基板、扇形压电晶片和扇形磁片粘接而成，所述圆形金属基板上开有均匀分布的径向窄槽；轴承盖通过螺钉安装在车架上，所述轴承盖的内侧底部镶嵌有第一定磁铁和第二定磁铁；所述第一、第二定磁铁的磁极配置方向相反，即第一定磁铁的N极、第二定磁铁的S极分别与压电换能器上的扇形磁片的N极靠近安装。2CN102801361A说明书1/3页轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机技术领域[0001]本发明属于轨道交通监测发电技术领域，具体涉及一种轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机。背景技术[0002]铁路列车及地铁等轨道交通运输系统承载着国民经济命脉，而轨道车辆的轮轴及轴承是确保轨道车辆安全运行的关键。以往，轨道车辆轮轴及轴承等关键运转部件的健康状况是以定期维护、检修加以保障的；随着车辆运行速度的不断提高以及人们安全意识的提升，车辆运行期间轮轴及轴承等的实时在线监测技术研究受到了国内外学者的广泛关注，所需监测要素包括轴及轴承的温度、转速、动态刚度、磨损及振动等诸多方面。[0003]对于轮轴及轴承监测系统而言，理想的方法是将各类传感监测系统安装在旋转轴上或靠近轴承安装，从而实现其运行状态的直接在线监测；但这种监测方案因无法为传感监测系统的提供可靠、充足的电力供应而难于推广应用，原因在于：①轮系处于运动状态、且轮系与车厢间存在高频颠簸振动，采用电缆供电时可靠性低、且货运车厢本身也无配电系统；②如采用电池供电，因电池使用寿命有限而需经常更换，当电池电量不足而未及时更换时将无法实现有效的监测、甚至造成严重的安全隐患。[0004]限于传感监测系统的能源供应问题，目前实际中普遍采用的是非实时的、间接的测量方法，即将传感监测系统至于路基之上，不随车体移动或不随轮轴转动，例如：中国专利CN101072985A、CN102278950A等提供的温度监测系统，中国专利CN102120461A、CN102101484A、CN102101485A等提供的车轴监测单元，等等。可见，由于轨道车辆轮轴及轴承工作环境特殊性以及由此所造成的电力供应难题，真正意义上的实时在线监测系统、尤其是直接测量轮轴及轴承状态的实时监测系统还难以推广应用。发明内容[0005]本发明提出一种轨道车辆轴系监测系统用旋转式压电发电机，用于轨道车辆轴、轮及轴承等的监测系统供电，以实现实时的、直接的轴系在线健康监测。[0006]本发明采取的技术方案是：轮轴通过轴承安装在车架上；T型挡块的小端通过螺钉安装在轮轴端部、且压在轴承的内圈上，大端的两侧分别通过螺钉安装有压电换能器和传感监测系统，所述压电换能器和传感监测系统通过导线组连接；所述压电换能器由圆形金属基板、扇形压电晶片和扇形磁片粘接而成，所述圆形金属基板上开有均匀分布的径向窄槽；轴承盖通过螺钉安装在车架上，所述轴承盖的内侧底部镶嵌有第一定磁铁和第二定磁铁；所述第一、第二定磁铁的磁极配置方向相反，即第一定磁铁的N极、第二定磁铁的S极分别与压电换能器上的扇形磁片的N极靠近安装。[0007]在本发明中，定磁铁和