CN112564411A - 供电装置及轮对传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种供电装置及轮对传感系统，涉及列车监测设备技术领域，以在一定程度上解决列车故障监测设备需要外接电源及引线的问题。本发明提供的供电装置，用于轮对传感系统，包括旋转构件和定位构件；旋转构件包括旋转构件本体和磁铁，定位构件包括定位构件本体和线圈；磁铁安装于旋转构件本体上，线圈设置于定位构件本体上，且与磁铁的运动轨迹相对设置；旋转构件本体包括连接轴部，连接轴部的一端与定位构件本体转动连接，另一端与轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接，当轮轴转动时，旋转构件本体能够相对定位构件本体转动，以使磁铁能够相对线圈转动，并产生电流。

Description

供电装置及轮对传感系统

技术领域

本发明涉及列车监测设备技术领域，尤其是涉及一种供电装置及轮对传感系统。

背景技术

铁路是重要的基础设施，列车良好的运行是确保铁路安全行车的关键。而这些，必须依赖列车故障诊断技术。

由于列车轮是列车机械部分中最重要的关键部件之一，也是铁路机车机械故障多发的部位，在铁路机车检修与维护中，对列车轮的监测、维护和保养尤为重要。

现阶段，对列车轮的故障监测包括振动状态监测、噪声状态监测、温度状态监测以及无损探伤状态监测等，而上述的监测手段大多通过传感器实现。通过对列车轮转动时的音频及轴温等的监测，反应出列车轮是否存在故障。

而现有的故障监测装置中，大多需要通过外接电源并布置引线的方式对传感器等结构进行供电，从而实现监测功能，但外接电源和引线使整体装置与列车轮的结合更加困难，且布线成本高。

因此，急需提供一种供电装置及轮对传感系统，以在一定程度上解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供电装置及轮对传感系统，以在一定程度上解决列车故障监测设备需要外接电源的问题。

本发明提供的一种供电装置，用于轮对传感系统，包括旋转构件和定位构件；所述旋转构件包括旋转构件本体和磁铁，所述定位构件包括定位构件本体和线圈；所述磁铁安装于所述旋转构件本体上，所述线圈设置于所述定位构件本体上，且与所述磁铁的运动轨迹相对应设置；所述旋转构件本体包括连接轴部，所述连接轴部的一端与所述定位构件本体转动连接，另一端与所述轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接，当所述轮轴转动时，所述旋转构件本体能够相对所述定位构件本体转动，以使所述磁铁能够相对所述线圈转动，并产生电流。

其中，所述旋转构件本体还包括安装部；所述安装部呈圆盘状，所述连接轴部的轴线与所述安装部的圆心共线。

具体地，所述定位构件还包括第一轴承；所述连接轴部与所述轴承的内环相连接，所述轴承的外环与所述定位构件本体相连接。

进一步地，所述磁铁的数量为至少一个，所述线圈的数量为至少一个。

更进一步地，所述安装部上形成有与所述磁铁相对应的定位槽；所述磁铁能够嵌设于所述定位槽内；所述定位构件本体朝向所述磁铁的一侧设有与所述线圈一一对应设置的安装槽，所述安装槽内形成有定位柱；所述线圈套设于所述定位柱上，且位于所述安装槽内。

其中，本发明提供的供电装置，还包括第一端盖；所述第一端盖扣设于所述定位构件本体设有所述线圈的一侧，所述第一端盖与所述定位构件本体之间形成有第一容纳腔，所述旋转构件和所述线圈设置于所述第一容纳腔内；所述连接轴部背离所述磁铁的一端穿过所述第一端盖，且与所述第一端盖转动连接。

具体地，本发明提供的供电装置，还包括第二轴承；所述第二轴承的外环与所述第一端盖相连接，所述第二轴承的内环与所述连接轴部背离所述磁铁的一端相连接，以使所述旋转构件本体能够相对所述第一端盖转动。

进一步地，本发明提供的供电装置，还包括第二端盖；所述第二端盖扣设于所述定位构件本体背离所述线圈的一侧，并形成有第二容纳腔，所述第二容纳腔用于容纳所述轮对传感系统中的传感装置。

相对于现有技术，本发明提供的供电装置具有以下优势：

本发明提供的供电装置，用于轮对传感系统，包括旋转构件和定位构件；旋转构件包括旋转构件本体和磁铁，定位构件包括定位构件本体和线圈；磁铁安装于旋转构件本体上，线圈设置于定位构件本体上，且与磁铁的运动轨迹相对应设置；旋转构件本体包括连接轴部，连接轴部的一端与定位构件本体转动连接，另一端与轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接，当轮轴转动时，旋转构件本体能够相对定位构件本体转动，以使磁铁能够相对线圈转动，并产生电流。

由此分析可知，通过将磁铁设置在旋转构件本体上，线圈设置在定位构件本体上，并使旋转构件本体的连接轴部的一端与定位构件本体转动连接，另一端与轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接。当轮轴转动时，能够带动旋转构件本体相对定位构件本体转动，从而能够使磁铁相对线圈转动，进而产生电流。由于旋转构件本体直接与轮轴相连接，且通过轮轴的转动产生电力，因此，能够解决列车故障监测设备需要外接电源的问题。

此外，本发明还提供一种轮对传感系统，包括上述的供电装置以及传感装置和轮对机构；所述供电装置与所述传感装置相连接，以对所述传感装置供电；所述轮对机构包括轴端压板以及轮轴，所述轮轴与所述轴端压板相连接，所述旋转构件本体背离所述定位构件的一端与所述轴端压板相连接，所述轮轴能够带动所述轴端压板转动，以带动所述旋转构件本体转动。

其中，所述传感装置包括电路板、处理器、多个传感器以及能源组件；所述能源组件用于储存和输送电力，所述电路板用于安装所述传感器和所述处理器，多个所述传感器用于监测轮轴的轴温及振动。

通过使供电装置与轮对机构相连接，再将传感装置与供电装置电连接，从而能够通过轮对机构中轮轴的转动，带动供电装置中的磁铁相对线圈转动，进而能够为传感装置提供电力，使传感装置中的传感器能够实时监测轮对的状态，降低了轮对传感系统的安装复杂程度，避免了列车故障监测设备需要外接电源的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的供电装置第一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的供电装置的拆分示意图；

图3为本发明实施例提供的供电装置第二视角的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的供电装置中第一容纳腔内的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的供电装置中定位构件本体的内部结构示意图。

图中：1-旋转构件本体；101-连接轴部；102-安装部；1021-定位槽；2-定位构件本体；201-第一轴承；202-安装槽；203-定位柱；3-磁铁；4-线圈；5-第一端盖；6-第二轴承；7-第二端盖；8-防尘盖。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“定位”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1为本发明实施例提供的供电装置第一视角的结构示意图；图2为本发明实施例提供的供电装置的拆分示意图。

如图1结合图2所示，本发明提供一种供电装置，用于轮对传感系统，包括旋转构件和定位构件；旋转构件包括旋转构件本体1和磁铁3，定位构件包括定位构件本体2和线圈4；磁铁3安装于旋转构件本体1上，线圈4设置于定位构件本体2上，且与磁铁3相对设置；旋转构件本体1包括连接轴部101，连接轴部101的一端与定位构件本体2转动连接，另一端与轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接，当轮轴转动时，旋转构件本体1能够相对定位构件本体2转动，以使磁铁3能够相对线圈4转动，并产生电流。

相对于现有技术，本发明提供的供电装置具有以下优势：

本发明提供的供电装置，通过将磁铁3设置在旋转构件本体1上，线圈4设置在定位构件本体2上，并使旋转构件本体1的连接轴部101的一端与定位构件本体2转动连接，另一端与轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接。

当轮轴转动时，能够带动旋转构件本体1相对定位构件本体2转动，从而能够使磁铁3相对线圈4转动，进而产生电流。由于旋转构件本体1直接与轮轴相连接，且通过轮轴的转动产生电力，因此，能够解决列车故障监测设备需要外接电源的问题。

并且，由于本申请中的连接轴部101能够直接与轮轴相连接，因此，能够去掉轮对机构中的端盖压板，从而能够降低整体装置布置后的整体尺寸和空间占用。

本申请中连接轴部101与轮轴的连接可以通过联轴器或直接在连接轴部101上加工螺孔，并在轮轴上设置螺栓，通过螺纹连接，实现供电装置与轮对机构之间的安装。

使连接轴部101与轮轴直接连接仅为实现本发明技术方案的其中一种实施方式，也可通过在轮轴上设置轴端压板，并使连接轴部101与轴端压板相连接，同样可以实现将轮轴的转动传递至连接轴部101上的目的。

此处需要补充说明的是，本申请中磁铁3与线圈4具有一定设置间隔，从而能够在一定程度上保证磁铁3能够顺利地相对线圈4转动。

其中，如图1结合图2所示，旋转构件本体1还包括安装部102；安装部102呈圆盘状，连接轴部101的轴线与安装部102的圆心共线。

通过将本申请中旋转构件本体1的安装部102设置呈圆盘状，并使连接轴部101的轴线与安装部102的圆心共线，从而使安装部102能够以连接轴部101的轴线为转动轴线转动，进而能够在一定程度上保证旋转构件本体1能够稳定地进行转动。

并且，呈圆盘状的安装部102能够使磁铁3的布置更加均匀，从而能够在一定程度上提升电流的稳定输出。

图3为本发明实施例提供的供电装置第二视角的结构示意图；图4为本发明实施例提供的供电装置中第一容纳腔内的结构示意图。

其中，如图1-图4所示，定位构件还包括第一轴承201；连接轴部101与轴承的内环相连接，轴承的外环与定位构件本体2相连接。

通过设置第一轴承201，能够快速地使旋转构件本体1与定位构件本体2相连接，且相对定位构件本体2转动。

本申请中第一轴承201的轴线定位构件的轴线共线，且与连接轴部101的轴线共线，从而使旋转构件本体1的轴线与定位构件本体2的轴线共线，在一定程度上保证了整体装置的稳定性。

具体地，如图1-图4所示，磁铁3与线圈4的数量均为多个；多个磁铁3沿安装部102的周向设置，线圈4沿定位构件本体2的周向设置。

本申请中的磁铁3呈圆形，沿安装部102的周向设置，优选地，本申请中线圈4的数量为12个，磁铁3的数量为16个，能够在一定程度上提高发电效率。

此处需要补充说明的是，本申请中的磁铁3和线圈4均可通过粘接的方式与安装部102和定位构件本体2相连接。

图5为本发明实施例提供的供电装置中定位构件本体的内部结构示意图。

进一步地，如图1-图5所示，安装部102上形成有与磁铁3一一对应的定位槽1021；磁铁3能够嵌设于定位槽1021内；定位构件本体2朝向磁铁3的一侧设有与线圈4一一对应设置的安装槽202，安装槽202内形成有定位柱203，线圈4套设于定位柱203上，且位于安装槽202内。

通过在安装部102上形成的定位槽1021，能够使磁铁3稳定地安装在旋转构件本体1上。通过在定位构件本体2形成的安装槽202，并使安装槽202内形成有定位柱203，使线圈4嵌设于安装槽202内，并套设在定位柱203上，能够使线圈4稳定地与定位构件本体2相连接。

此处需要补充说明的是，本申请中线圈4的横截面呈圆形，安装槽202的形状与线圈4相适配。由于线圈4为多个，因此，多个安装槽202沿定位构件本体2的周向设置，且多个安装槽202之间互相连通。

其中，如图1-图5所示，本发明提供的供电装置，还包括第一端盖5；第一端盖5扣设于定位构件本体2设有线圈4的一侧，且形成有第一容纳腔，旋转构件和线圈4设置于第一容纳腔内；连接轴部101背离磁铁3的一端穿过第一端盖5，且与第一端盖5转动连接。

通过在定位构件本体2的一侧扣设的第一端盖5，并通过第一端盖5与定位构件本体2形成的第一容纳腔，能够将旋转构件本体1以及磁铁3封闭在第一容纳腔内，从而能够在一定程度上使旋转构件本体1得到保护，提升整体装置的使用寿命。

具体地，如图1-图5所示，本发明提供的供电装置，还包括第二轴承6；第二轴承6的外环与第一端盖5相连接，第二轴承6的内环与连接轴部101背离磁铁3的一端相连接，以使旋转构件本体1能够相对第一端盖5转动。

本申请中第一端盖5与轮对机构的轴端盖板相连接，从而使整体的供电装置能够稳定地与轮对机构相连接，因此，通过第二轴承6能够使旋转构件本体1相对第一端盖5转动。

此处需要补充说明的是，本申请中连接轴部101上还套设有防尘盖8，防尘盖8盖设于第二轴承6背离定位构件本体2的一侧，能够在一定程度上避免灰尘或其他异物的进入。

进一步地，如图1-图5所示，本发明提供的供电装置，还包括第二端盖7；第二端盖7扣设于定位构件本体2背离线圈4的一侧，并形成有第二容纳腔。

本申请中的第二容纳腔用于容纳传感装置，且定位构件本体2背离线圈4的一侧开设有定位螺孔，第二端盖7通过螺栓与定位构件本体2固定连接。

此外，本发明还提供一种轮对传感系统，包括上述的供电装置以及传感装置和轮对机构；供电装置与传感装置相连接，以对传感装置供电；传感装置包括电路板、处理器、多个传感器以及能源组件；所述能源组件用于储存和输送电力，所述电路板用于安装所述传感器和所述处理器，多个所述传感器用于监测轮轴的轴温及振动；轮对机构包括轴端盖板以及轮轴，且还包括壳体和第三轴承，旋转构件本体1背离定位构件的一端与轴端压板相连接，轮轴能够带动轴端压板转动，从而带动旋转构件本体1转动。

第三轴承的内环与轮轴相连接，外环与壳体相连接；轴端盖板与壳体相连接，用于安装供电装置。

通过使供电装置与轮对机构相连接，再将传感装置与供电装置电连接，从而能够通过轮对机构中轮轴的转动，带动供电装置中的磁铁3相对线圈4转动，进而能够为传感装置提供电力，使传感装置中的传感器能够实时监测轮对的状态，降低了轮对传感系统的安装复杂程度，避免了列车故障监测设备需要外接电源的问题。

本申请中的传感器包括加速度传感器和/或温度传感器和/或声学传感器和/或电流电压传感器和/或姿态传感器。通过不同传感器能够实时地获得车辆运行时轮对的各项数据，并通过处理器分析数据是否与预设范围存在差距，若存在至少一项数据与预设范围存在差距，则发出报警、预警等信息，从而能够根据具体数据确定故障发生位置。

本申请提供的轮对传感系统作业时，通过轮轴的转动，带动磁铁3相对线圈4转动，从而使磁铁3能够切割线圈4的磁感线产生电流。电流通过能源组件对电路板进行供电，从而使电路板上集成的传感器能够实时监测车辆轮对运行状态，获得相对应的检测数据，并将数据传输至处理器中。

处理器通过将检测数据与设定范围相比对，判断是否存在故障，若存在至少一项检测数据与预设范围有差距，则发出报警、预警等信息，实现对车辆轮对的实时监测。

此处需要补充说明的是，本申请中切割磁感线产生的电流通过能源组件可以直接对电路板进行供电，也可通过充电电源将电能储存，为车辆停止时的电路板提供电力。

本申请中处理器可通过有线传输方式进行数据的传输，通过在处理器上开设数据传输接口，将处理器获取的数据进行传输。优选地，处理器还可以包括储存单元，将传感器传输的数据进行储存，若发生故障，能够通过储存的数据进行溯源。

本申请中还可通过无线传输方式将数据进行传递，无线传输方式可以采用北斗卫星、蓝牙、射频识别器、LTE-M(LTE-Machine to Machine)轨道交通移动通信、4G或5G传输器中的至少一种。

第二端盖7上预留有天线孔，在一定程度上提高信号的传输效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电装置，用于轮对传感系统，其特征在于，包括旋转构件和定位构件；

所述旋转构件包括旋转构件本体和磁铁，所述定位构件包括定位构件本体和线圈；

所述磁铁安装于所述旋转构件本体上，所述线圈设置于所述定位构件本体上，且与所述磁铁的运动轨迹相对应设置；

所述旋转构件本体包括连接轴部，所述连接轴部的一端与所述定位构件本体转动连接，另一端与所述轮对传感系统中轮对机构的轮轴相连接，当所述轮轴转动时，所述旋转构件本体能够相对所述定位构件本体转动，以使所述磁铁能够相对所述线圈转动，并产生电流。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述旋转构件本体还包括安装部；

所述安装部呈圆盘状，所述连接轴部的轴线与所述安装部的圆心共线。

3.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述定位构件还包括第一轴承；

所述连接轴部与所述轴承的内环相连接，所述轴承的外环与所述定位构件本体相连接。

4.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述磁铁的数量为至少一个，所述线圈的数量为至少一个。

5.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，所述安装部上形成有与所述磁铁相对应的定位槽；

所述磁铁能够嵌设于所述定位槽内；

所述定位构件本体朝向所述磁铁的一侧设有与所述线圈一一对应设置的安装槽，所述安装槽内形成有定位柱；

所述线圈套设于所述定位柱上，且位于所述安装槽内。

6.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括第一端盖；

所述第一端盖扣设于所述定位构件本体设有所述线圈的一侧，所述第一端盖与所述定位构件本体之间形成有第一容纳腔，所述旋转构件和所述线圈设置于所述第一容纳腔内；

所述连接轴部背离所述磁铁的一端穿过所述第一端盖，且与所述第一端盖转动连接。

7.根据权利要求6所述的供电装置，其特征在于，还包括第二轴承；

所述第二轴承的外环与所述第一端盖相连接，所述第二轴承的内环与所述连接轴部背离所述磁铁的一端相连接，以使所述旋转构件本体能够相对所述第一端盖转动。

8.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括第二端盖；

所述第二端盖扣设于所述定位构件本体背离所述线圈的一侧，并形成有第二容纳腔，所述第二容纳腔用于容纳所述轮对传感系统中的传感装置。

9.一种轮对传感系统，其特征在于，包括上述权利要求1-8中任一项所述的供电装置以及传感装置和轮对机构；

所述供电装置与所述传感装置相连接，以对所述传感装置供电；

所述轮对机构包括轴端压板以及轮轴，所述轮轴与所述轴端压板相连接，所述旋转构件本体背离所述定位构件的一端与所述轴端压板相连接，所述轮轴能够带动所述轴端压板转动，以带动所述旋转构件本体转动。

10.根据权利要求9所述的轮对传感系统，其特征在于，所述传感装置包括电路板、处理器、多个传感器以及能源组件；

所述能源组件用于储存和输送电力，所述电路板用于安装所述传感器和所述处理器，多个所述传感器用于监测轮轴的轴温及振动。

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