CN112202310A - 直线式变线圈密度振动俘能装置、轨道车辆及俘能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直线式变线圈密度振动俘能装置、轨道车辆及俘能方法，装置包括壳体，以及置于壳体内部的永磁体、多匝感应线圈和线圈密度调整结构，永磁体和感应线圈位于第一腔体，线圈密度调整结构包括多个活动挡片、处于压缩状态的多个弹性件和固定于永磁体的调节挡片，调节挡片与活动挡片配合改变线圈密度，永磁体做切割感应线圈平面的运动。与现有技术相比，将车辆自身产生的动能转化为电能并储存，能够作为车载监控设备的分布式电源，不需消耗额外能源，能量回收过程不易受到环境的影响；壳体内线圈密度调整结构能够充分利用已有线圈，使永磁体运动过程中其周围线圈密度始终较高，以实现输出电能的最大化。
Description
技术领域
本发明涉及直线式轨道车辆俘能技术领域，尤其是涉及一种直线式变线圈密度振动俘能装置、轨道车辆及俘能方法。
背景技术
现有的直线式轨道车辆供电方案主要有硬线供电、轴端电机发电等几种方式。对于重载货物列车这类需要经常解编而且编组较长的列车来说，其供电电缆可能长达上千米，接插连接点多达数百个，导线电阻和接插端子处的接触电阻对电力供应影响巨大。除此之外，基于货运列车的维修体制，硬线的车端连接处无法保证较高的可靠性，受此影响车辆电力供应的可靠性也会大打折扣。轴端电机发电本质上增加了列车运行的阻力，使得列车在运行时需要消耗更多的电能，造成了牵引功率的额外消耗。
对于直线式轨道车辆俘能，目前均需额外消耗能源，不能够仅利用自身特点实现持续能量供应。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直线式变线圈密度振动俘能装置、轨道车辆及俘能方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种直线式变线圈密度振动俘能装置，包括壳体，以及置于壳体内部的永磁体、多匝感应线圈和线圈密度调整结构，所述永磁体和感应线圈位于第一腔体，所述线圈密度调整结构包括多个活动挡片、处于压缩状态的多个弹性件和固定于永磁体的调节挡片，活动挡片的一端与弹性件间隔排列于环绕第一腔体的第二腔体，活动挡片的另一端穿过第一腔体和第二腔体的隔壁延伸入第一腔体，多匝所述感应线圈环绕永磁体并分别与多个活动挡片的另一端连接，所述调节挡片与活动挡片配合改变线圈密度，所述永磁体做切割感应线圈平面的运动。
永磁体的一端设有直线轴承，所述直线轴承的宽度大于永磁体的宽度。
所述永磁体的一端通过硬质的活动杆连接外部设备。
所述隔壁设有滑槽，所述滑槽嵌入多个活动挡片，所述滑槽限制活动挡片进行仅竖直方向运动。
中间的弹性件的压缩量大于两端的弹性件的压缩量。
所述的永磁体呈空心圆筒形。
所述的弹性件为弹簧。
一种轨道车辆，该轨道车辆包括所述的直线式变线圈密度振动俘能装置。
所述壳体连接转向架侧架或车体底部，所述永磁体的一端连接转向架侧架和车体底部中与壳体所连接者相异的一个。
一种利用所述直线式变线圈密度振动俘能装置的俘能方法，该方法包括：
转向架侧架与车体底部相对运动，永磁体做切割感应线圈平面的运动，感应线圈产生的电能传递至储能件或耗电设备。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)活动挡片的一端与弹性件间隔排列于环绕第一腔体的第二腔体，活动挡片的另一端穿过第一腔体和第二腔体的隔壁延伸入第一腔体，多匝感应线圈环绕永磁体并分别与多个活动挡片的另一端连接，调节挡片与活动挡片配合改变线圈密度，永磁体做切割感应线圈平面的运动，利用转向架侧架与车体底部相对运动，将车辆自身产生的动能转化为电能并储存，能够作为车载监控设备的分布式电源，不需消耗额外能源，能量回收过程不易受到环境的影响。
(2)永磁体的一端设有直线轴承，直线轴承的宽度大于永磁体的宽度，通过直线轴承保证永磁体与感应线圈之间间隙处于合理范围内，以减小相对运动部件之间的滑动摩擦。
(3)永磁体的一端通过硬质活动杆连接外部设备，硬质活动杆可以保证永磁体的运动更加稳固。
(4)隔壁安装有滑槽，滑槽间嵌入多个活动挡片，活动挡片通过预压缩的弹性件连接，永磁体连接调节挡片，调节挡片通过永磁体的向上或向下运动调节线圈密度，永磁体运动方向弹性件被压缩，另一端弹性件伸长，实现永磁体所在位置线圈密度始终高，维持更高的输出感应电动势。
(5)装置设计简单、维护方便、可作为一个独立的装置方便地安装到车辆上。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的安装示意图；
附图标记：
1为振动俘能装置；2为俘能装置连接机械夹具；3为车体底部；4为轮对；5为摇枕；6为转向架侧架；7为活动杆；8为感应线圈；9为弹性件；10为永磁体；11为直线轴承；12为活动挡片；13为滑槽；14为壳体；15为调节挡片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图2所示，转向架侧架6通过轴箱支撑在轮对4上，摇枕5横跨在左右两个转向架侧架6上，与转向架侧架6通过弹簧支撑。车体底部3与摇枕5刚性连接，振动俘能装置1通过连接机械夹具2安装在车体底部3与转向架侧架6之间。
具体地，如图1所示，振动俘能装置1由活动杆7、感应线圈8、弹性件9、永磁体10，直线轴承11、活动挡片12、滑槽13、壳体14和调节挡片15，本例中，永磁体10和直线轴承11安装在活动杆7上，感应线圈8用于产生感应电动势，壳体14连接转向架侧架6，壳体10内部形成第一腔体和第二腔体，第二腔体环绕第一腔体，永磁体7和感应线圈9置于第一腔体，弹性件9置于第二腔体，活动挡片12安装在滑槽13上，并通过弹性件9连接，调节挡片15安装在永磁体外部，跟随活动杆7的运动使活动挡片12在滑槽13中上下运动，保证永磁体7附近的感应线圈8密度始终较高，实现输出电能的最大化。
永磁体10为空心圆筒形，套接安装在圆柱形的活动杆7上；永磁体10两端分别安装一个直线轴承11，通过直线轴承11保证永磁体10与感应线圈8之间间隙处于合理范围内以减小相对运动部件之间的滑动摩擦。
振动俘能装置1的传动过程包括以下步骤：
轨道车辆在运行时，转向架侧架6与车体底部3之间在垂向上会发生相对的垂向位移变化，该垂向位移变化是随机的。振动俘能装置1中的壳体14安装在转向架侧架6上，永磁体10与直线轴承11通过一圆柱形的活动杆7与车体底部3相连，振动俘能装置1通过连接机械夹具2与转向架侧架6和车体底部3连接和固定，此时感应线圈8与永磁体10之间的相对位移变化即为转向架侧架6与车体底部3之间在垂向上会发生的相对位移变化。
感应线圈8与永磁体10之间发生了相对运动后，由于法拉第电磁感应定律的作用，永磁体10的磁场变化作用在感应线圈8上，使得感应线圈8上产生感应电动势。当永磁体10运动状态一定时，处于同一位置的每一匝线圈都产生同等大小的感应电动势；
当永磁体10及活动杆7向上运动，调节挡片15随永磁体10运动，作用在活动挡片12上，调节挡片15上方的活动挡片12沿着滑槽13向上运动，调节挡片15上方的弹性件9压缩，永磁体10上方的感应线圈8的密度变高，调节挡片15下方的预压缩的弹性件9伸长，以保证永磁体10下方的线圈密度不会降低，从而使永磁体10附近的线圈密度始终较高，保证俘能装置1的输出电能最大化。
弹性件为弹簧。
实施例2
壳体14连接车体底部3，活动杆7连接转向架侧架6，其余与实施例1相同。
Claims (10)
1.一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，包括壳体(14)，以及置于壳体(14)内部的永磁体(10)、多匝感应线圈(8)和线圈密度调整结构，所述永磁体(10)和感应线圈(8)位于第一腔体，所述线圈密度调整结构包括多个活动挡片(12)、处于压缩状态的多个弹性件(9)和固定于永磁体(10)的调节挡片(15)，活动挡片(12)的一端与弹性件(9)间隔排列于环绕第一腔体的第二腔体，活动挡片(12)的另一端穿过第一腔体和第二腔体的隔壁延伸入第一腔体，多匝所述感应线圈(8)环绕永磁体(10)并分别与多个活动挡片(12)的另一端连接，所述调节挡片(15)与活动挡片(12)配合改变线圈密度，所述永磁体(10)做切割感应线圈(8)平面的运动。
2.根据权利要求1所述的一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，永磁体(10)的一端设有直线轴承(11)，所述直线轴承(11)的宽度大于永磁体(10)的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，所述永磁体(10)的一端通过硬质的活动杆(7)连接外部设备。
4.根据权利要求1所述的一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，所述隔壁设有滑槽(13)，所述滑槽(13)嵌入多个活动挡片(12)，所述滑槽(13)限制活动挡片(12)仅进行竖直方向运动。
5.根据权利要求1所述的一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，中间的弹性件(9)的压缩量大于两端的弹性件(9)的压缩量。
6.根据权利要求1所述的一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，所述的永磁体(10)呈空心圆筒形。
7.根据权利要求1所述的一种直线式变线圈密度振动俘能装置，其特征在于，所述的弹性件(9)为弹簧。
8.一种轨道车辆，其特征在于，该轨道车辆包括权利要求1-7任一所述的直线式变线圈密度振动俘能装置。
9.根据权利要求8所述的一种轨道车辆，其特征在于，所述壳体(14)连接转向架侧架(6)或车体底部(3)，所述永磁体(10)的一端连接转向架侧架(6)和车体底部(3)中与壳体(14)所连接者相异的一个。
10.一种利用权利要求1-7任一所述直线式变线圈密度振动俘能装置的俘能方法，其特征在于，该方法包括：
转向架侧架(6)与车体底部(3)相对运动，永磁体(10)做切割感应线圈(8)平面的运动，感应线圈(8)产生的电能传递至储能件或耗电设备。
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| CN202011195878.7A CN112202310A (zh) | 2020-10-31 | 2020-10-31 | 直线式变线圈密度振动俘能装置、轨道车辆及俘能方法 |
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| CN (1) | CN112202310A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115987049A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-04-18 | 北京中电泰晟电气科技有限公司 | 一种利用电磁感应的移动车辆道路发电系统及发电方法 |
| CN116599314A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种可调谐式二维振动俘能装置 |
| CN116599314B (zh) * | 2023-05-17 | 2024-06-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种可调谐式二维振动俘能装置 |
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2020
- 2020-10-31 CN CN202011195878.7A patent/CN112202310A/zh active Pending
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