CN113394914A - 一种铁路货车自发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路货车自发电装置，其包括壳体、发电部和电气部，所述发电部包括转子和定子，所述转子随货车车轮转动；所述定子与所述转子形成相对运动，其中，所述转子/定子为磁性部，对应地，所述定子/转子为感应部；所述电气部设置于线路板上，所述电气部包括电源转换模块和储能模块，所述电源转换模块的输入端与所述感应部的电流输出端相连接，经配置以将感应部输出的交流电流转换为符合要求的直流电，并提供向外输出电能的供电端；所述储能模块的输入端与所述电源转换模块的充电端相连接，经配置以存储电能，并提供向外输出电能的供电端。本发明提供的自发电装置结构紧凑，发电能力强，性能可靠，安装简便。

Description

一种铁路货车自发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别地涉及一种铁路货车自发电装置。

背景技术

铁路货车不同于机车、动车和客车等，其上没有电源，这为货车的监控带来很大困难。现有货车监测技术主要分两类，一类采用地对车的检测方式，即通过人工或地面装置检测货车。例如通过在列车轨道沿线安装的车号自动识别天线、轨边红外线探头、双向压力传感器、不打孔剪力传感器、噪声采集阵列、高速摄像头等器件完成对车辆轴承温度的检测、车辆超偏载检测、车轮踏面损伤检测、货车位置的定位等，这些地面装置将检测信息实时上传到车辆运行安全监测站。然而，这种方法并没有实现车辆运行状态的实时监控，监控的实时性与轨道全线布局传感器件与探测站点的数量有直接关系，货车的各种检测数据是间断的，实时性差、数据量小。另一类监测方式是在货车上增加专用监测装置，此类的监测方式为了解决货车没有为专用监测装置供电的问题，通常在货车上设置风力发电、太阳能发电或振动发电等方式的发电装置，例如，安装风扇和发电机，利用风扇转动带动发电机发电；或者设置太阳能电池板，将太阳能转换为电能，又或者利用车身垂直方向的振动使感应线圈产生电流，然而上述这些发电装置仍然存在各自的局限性。例如，针对风扇的转动带动发电机发电的方案，由于货车的结构多样，因而需要针对不同的货车结构设计不同的发电装置安装结构，选择不同的安装位置；其次，货车运行过程中的外界环境，例如石子、风沙等很容易损坏风扇。对于振动式发电装置，由于现有货车一直都向着减小振动的方向发展，因而在实际应用中，振动式发电装置的发电量小，无法支持实际使用时的用电量需求。对于利用太阳能发电的装置，其过于依赖天气，对于数月都是阴雨天气的一些南方地区，显而易见地，太阳能发电装置无法连续、可靠地输出电能。因而，目前亟需一种在货车上实现自发电的装置来满足货车连续、实时、动态的定位、状态监测等的用电需求。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种发电力强，可以在货车运行过程中连续、稳定输出电能的自发电装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁路货车自发电装置，其中包括壳体、发电部和电气部，所述发电部包括转子和定子，所述转子随货车车轮转动；所述定子与所述转子形成相对运动，其中，所述转子/定子为磁性部，对应地，所述定子/转子为感应部，在二者具有相对运动时，感应部输出电能；所述电气部设置于线路板上，所述电气部包括电源转换模块和储能模块，所述电源转换模块的输入端与所述感应部的电流输出端相连接，经配置以将感应部输出的交流电流转换为符合要求的直流电，并提供向外输出电能的供电端；所述储能模块的输入端与所述电源转换模块的充电端相连接，经配置以存储电能，并提供向外输出电能的供电端。

优选地，所述壳体与车轮的轴承前盖相连接，所述转子与壳体固定，所述定子通过轴承与所述转子或所述壳体连接。

优选地，所述转子与所述定子为截面环状的柱形结构，二者嵌套在一起；或者，所述转子与所述定子为扁平结构，二者并行叠置。

优选地，所述的铁路货车自发电装置还包括安装盘，所述安装盘外周边为突出于中部的第一安装部；所述壳体末端设置第二安装部，所述第一安装部与所述第二安装部可拆卸地连接在一起。

优选地，所述壳体由多个加长的螺栓固定在螺栓头部与轴承前盖之间的空间。

优选地，所述壳体上设置有多个与所述加长的螺栓配合的螺栓支撑柱；或者，所述轴承前盖上设置有多个与所述加长的螺栓配合的螺栓支撑柱。

优选地，所述发电部套置于所述多个螺栓支撑柱上；或者，所述发电部内置于所述多个螺栓支撑柱围成的空间内。

优选地，所述电气部与感应部固定连接。

优选地，所述的铁路货车自发电装置还包括配重，其固定连接在所述定子上，且其位置使定子的整体重心偏下。

优选地，所述电气部还包括输出模块和电源管理模块，所述输出模块的输入端分别与所述电源转换模块的供电端和储能模块的供电端相连接，所述输出模块输出端作为负载供电端用以连接负载；所述电源管理模块分别与电源转换模块、储能模块和输出模块相连接，经配置至少控制所述电源转换模块和所述储能模块通过所述输出模块为负载供电。

本发明提供的自发电装置在使用时安装在铁路货车的车轮，如轴承前盖上，利用货车运行过程中车轮的转动发电，发电能力强，性能可靠，其在供电的同时可以将多余的电量存储起来以供货车在停止运动或缓慢低速运行时的用电需求，解决了铁路货车没有电源，无法为各种智能监测产品供电的问题。另外，本发明提供的自发电装置可根据需要具有多种不同的结构，例如，某些自发电装置实施例可以利用现有车轮原有结构，也可以对车轮相关结构进行改进，但不会对车轮相关结构及功能造成影响，如依然可以安装螺栓的自封锁，不会遮挡标识牌。综上所述，本发明提供的自发电装置适用范围广，不受限于货车车体结构，不受限于天气和外界环境，自发电装置的安装、拆卸简便，不影响车轮的检修操作。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1A是根据本发明一个实施例提供的一种货车轮轴组件的正面示意图；

图1B是图1A中的货车轮轴组件沿A-A线剖开的侧面剖示图；

图2是根据本发明的一个实施例的铁路货车自发电装置的原理图；

图3A是根据本发明安装实施例一的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图3B是根据本发明安装实施例一的另一个铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图4A是根据本发明安装实施例二的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图4B是根据本发明安装实施例二的另一个铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图5A是根据本发明安装实施例三的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分侧面剖面结构示意图；

图5B是根据本发明安装实施例三的另一个铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分侧面剖面结构示意图；

图5C是图5A中的铁路货车自发电装置的壳体正面示意图；

图6A是根据本发明安装方式实施例四的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分剖面结构示意图；

图6B是图6A中的铁路货车自发电装置的壳体正面示意图；

图7是根据本发明安装方式实施例五的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分剖面结构示意图；

图8是根据本发明的铁路货车自发电装置发电部实施例一中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图9是图8中的发电部的正面剖面结构示意图；

图10是根据本发明铁路货车自发电装置发电部实施例二中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图11是图10中的发电部的部分正面剖面结构示意图；

图12是根据本发明铁路货车自发电装置发电部实施例三中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图13是图12中的感应部的部分正面示意图；

图14是图12中的一个磁性部的部分正面示意图；

图15是图12中的部分磁性部的磁通线示意图；

图16是根据本发明铁路货车自发电装置发电部实施例四中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；

图17是根据本发明的一个实施例的发电部与电气部的位置示意图；以及

图18是根据本发明的一个实施例的电气部原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

图1A是根据本发明一个实施例提供的一种货车轮轴组件的正面示意图；

图1B是图1A中的货车轮轴组件中沿A-A线剖开的侧面剖示图。铁路货车的货车轮对包括车轮800和车轴801，车轮800与车轴801压装在一起，车轴801 两端安装有轴承802，轴承802内环与车轴801的轴颈过盈配合，轴承802外环固定有承载鞍806，承载鞍806和转向侧架808之间设置有轴箱橡胶垫807。其中，轴承802外侧暴露部分由轴承前盖803包覆，轴承前盖803上设置有连接螺栓孔，对应的车轴端面设有螺孔，螺栓804通过轴承前盖803上的螺栓孔与车轴螺纹连接。通常，在螺栓804与轴承前盖802之间还包括防松垫片，多个螺栓之间设置有自封锁，从而可以保证螺栓连接的可靠性。另外，在螺栓804 和轴承前盖803之间还固定有标志牌805，其上刻有如轮、轴及其组装等信息。当车轮转动时，轴承802及轴承前盖803同时转动，而承载鞍806和转向侧架 808等结构相对车体静止。本发明提供的货车车载监测装置安装在上述轮轴组件上。以下结合图1A-1B的轮轴组件结构关系，对本发明的提供的铁路货车自发电装置的技术方案详细说明如下。

在一个实施例中，本发明提供的铁路货车自发电装置设置于轴承前盖上，利用车轮的转动发电。如图2所示，是根据本发明一个实施例的铁路货车自发电装置的原理示意图。其中，所述铁路货车自发电装置200包括发电部210和电气部220。所述发电部210包括磁性部211、感应部212和壳体213(图中未示出)，其中，所述磁性部211为转子，其与壳体213一同固定在货车车轮轴承前盖100，随轴承前盖100转动；感应部212为定子，其通过轴承(图中未示出)与所述磁性部212连接，当然感应部212也可以通过轴承与壳体连接。壳体213包覆在所述发电部外表面，为装置提供保护。电气部220设置于线路板上，与其感应部212相连接。电气部220包括电源转换模块221和储能模块 222。电源转换模块221的输入端与所述感应部212的电流输出端相连接，经配置以将感应部212输出的交流电流转换为符合要求的直流电；储能模块222 的输入端与所述电源转换模块221的输出端相连接，用以存储电能，并提供向外输出电能的输出端。

在本发明中，所述发电部210的磁性部211作为转子，感应部212作为定子，二者在车转转动时呈相对运动，从而产生变化的磁场，感应部212感生出电流，设置有电气部220的线路板与感应部212连接在一起并无相对运动。根据不同的发电量要求和不同的轴承前盖结构，所述发电部210的结构及其与轴承前盖100的安装方式各不相同，以下对安装结构举例说明：

安装方式实施例一

图3A是根据本发明一个实施例的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图。在本实施例中，发电部为截面为环状的柱形结构，其壳体包括内环壳体与外环壳体，磁性部211与内环壳体固定，感应部212通过轴承嵌套在磁性部211的外环，并由外环壳体覆盖。内环壳体与外环壳体的连接缝隙具有密封装置。为了清楚地显示自发电装置与轴承前盖的连接关系，在此将自发电装置作为一个整体显示，壳体(内环壳体或外环壳体)末端设置第二安装部，所述第二安装部的内表面或表面设置螺纹。对应的，还包括一个圆形安装盘230，其周边突出于中心部，其突出的周边为第一安装部，第一安装部的内表面或外表面设有螺纹，因而可使壳体的末端与圆形安装盘230通过螺纹固定连接在一起，再通过螺栓300将圆形安装盘230固定在轴承前盖100上。从而，在轴承前盖100随轴转动时，带动与壳体固定的磁性部 211转动。

在图3A中，轴承前盖100上的螺栓孔突出于轴承前盖100表面形成一个较短的螺栓支撑柱110。在安装时，可先将自发电装置200与圆形安装盘230 连接好，再将圆形安装盘230紧贴在三个突出的螺栓支撑柱110上，再放上防松垫片、自封锁和标志牌，然后拧紧螺栓300。从而可将自发电装置200固定在轴承前盖100上，而且并不影响现有的其它结构的安装。

在图3B中，轴承前盖100的螺栓孔与轴承前盖100表面平齐，且其周围有一圈凸台120。本实施例中的圆形安装盘230的直径等于或略小于所述凸台 120的直径，从而可以使圆形安装盘230嵌入到凸台120内环。安装方式与图 3A相同，在此不再赘述。

虽然本实施例中的自发电装置与圆形安装盘采用螺纹连接的方式，但是本发明并不限于其它任何一种可拆卸的连接方式。例如，在前述螺纹连接的基础上再增加螺孔、螺栓的连接方式，或者为了增加密封性，在两个安装部之间增加封密材料等等。又或者为了防盗，采用只供专用工具拆卸的螺栓来连接。在货车检修时，通过可拆卸的连接方式，可以很容易地从轴承前盖上拆下所述自发电装置，从而不会影响对车轮、车轴及轴承的检修工作。

安装方式实施例二

图4A是根据本发明安装实施例二的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图。图4B是根据本发明安装实施例二的另一个铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图。本实施例中的安装方式与实施例一相同，即采用圆形安装盘230 与壳体末端相连接。不同之处在于，本实施例中的自发电装置的磁性部位于感应部的外环，因而，本实施例中的自发电装置位于圆形安装盘230安装部的内部，其外环壳体与磁性部一体连接，并位于圆形安装盘230内部，并与其固定连接。与实施例一相比，实施例一中的发电部体积更大，发电量也越大。本实施例中的发电部体积更小，在满足应用场合对用电量要求的同时，本实施例更节约成本。

安装方式实施例三

图5A是根据本发明安装实施例三的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分侧面剖面结构示意图。在本实施例中，通过一个额外增加的螺栓支撑柱111将自发电装置与所述轴承前盖100固定在一起。为了施工时的安装方便，本实施例中的螺栓支撑柱111与自发电装置的壳体为一体结构。即对应于轴承前盖100上的螺栓支撑柱110，自发电装置的内环壳体靠近内环的位置设置有对应的螺栓支撑柱111。在本实施例中，感应部位于磁性部的外环，因而自发电装置的内环壳体为与磁性部固定在一起的壳体。在安装时，将发电装置200壳体上的三个螺栓支撑柱111分别与轴承前盖100螺栓支撑柱 110对齐，并通过加长的螺栓300固定，因而磁性部可以随轴承前盖100一起转动。

图5B是根据本发明安装实施例三的另一个铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分侧面剖面结构示意图。本实施例中的轴承前盖 100结构与图4B相同，包括一圈凸台120。同理，自发电装置的壳体与螺栓支撑柱111为一体结构，通过加长的螺栓300固定自发电装置200。

图5C是图5A、5B中的自发电装置200壳体正面结构示意图。为了清楚地表现连接关系，图中仅示出了自发电装置200的壳体，其内环壳体与磁性部固定，外环壳体与内环壳体二者之间的具有密封装置2133，以保护自发电装置 200内部结构、电气元件不受外界污染、损坏。

在本实施例中，自发电装置200固定在螺栓300头部与轴承前盖100之间的空间，其首端与螺栓300头部相邻，末端或者与螺栓支撑柱110的外表面相抵，或者与凸台120相抵。从而使自发电装置200的磁性部随着轴承前盖100 一起转动。

安装方式实施例四

图6A是根据本发明安装方式实施例四的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分剖面结构示意图。在本实施例，在自发电装置200 的壳体上也设置有与其一体结构的螺栓支撑柱111，与上一实施例不同的是，由于本实实施例装置中自发电装置200的磁性部位于感应部的外环，因而所述壳体上的螺栓支撑柱111设置在整体装置的外环，如图5B所示，外环壳体与磁性部固定，三个螺栓支撑柱111分别设置在外环壳体上，外环壳体与内环壳体之间具有密封装置2133。在通过加长螺栓可将自发电装置200固定在轴承前盖100上时，与外环壳体固定在一起的磁性部随轴承前盖100一起转动。

在以上实施例中，所述轴承前盖100的结构与现有的轴承前盖的结构相同，即以上实施例通过增加连接件，或在自发电装置本身上设置安装结构，从而可以适应现有的轴承前盖的结构，适应面广，且不需对现在货车结构做出改动。

安装方式实施例五

图7是根据本发明安装方式实施例五的铁路货车自发电装置的发电部与轴承前盖安装在一起时的部分剖面结构示意图。在本实施例中，轴承前盖100与加长的螺栓支撑柱111为一体结构，自发电装置200本身不需要安装结构。本实施例中的自发电装置的结构如图4A或图4B所示，即自发电装置的磁性部位于感应部的外环，并与壳体固定为一体，因而，在安装时，将自发电装置200 内置于三个加长的螺栓支撑柱111围置的内部空间，再通过螺栓300固定，因而自发电装置被螺栓头固定在其与轴承前盖100之间的空间，磁性部、壳体随着轴承前盖100一起转动，位于磁性部内环的感应部与之产生相对运动，从而在感应部感生出电流。

本实施例中的轴承前盖100与加长的螺栓支撑柱111为一体的结构也同样适用于磁性部位于感应部的内环的自发电装置，此时，可将自发电装置套置在加长的螺栓支撑柱111上，再通过加长的螺栓固定。

在前述的各种安装方式实施例中，在安装自发电装置的过程中，同样可以在两个相互连接的部件之间安装防松垫片，在螺栓之间设置自封锁，并固定标志牌。虽然在轴承前盖上安装了自发电装置，但并不影响现有结构。并且，在前述的各个实施例中，与壳体一体连接为磁性部，即转子为磁性部，然而可以知道的是，感应部也可以与壳体一体连接作为转子，此时的磁性部为定子，其通过轴承与感应部或壳体连接，通过为磁性部增加配重可以更好地使磁性部与感应部形成相对运动。

本发明中的发电部根据应用场景，可以包括不同的结构，以下对发电部进行说明。

发电部实施例一

图8是根据本发明的铁路货车自发电装置发电部实施例一中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图。图9是根据图8中的发电部的正面剖面结构示意图。在本实施例中，所述磁性部211位于内环，感应部212位于外环，通过轴承214与所述磁性部211连接，且二者之间具有2-5mm的空隙215。所述磁性部211固定在壳体2131上，壳体2131末端设置第一安装部，所述第一安装部的内表面或外表面设置螺纹，在图8中，其壳体2131末端第一安装部的外表面设置螺纹。为了将自发电装置200固定到轴承前盖100上，还包括作为连接件的圆形安装盘230，其外周边为突出于中部的第二安装部，所述第二安装部外表面或内表面设有与第一安装部相配合的螺纹。在本实施例中，圆形安装盘230的第二安装部的内表面设有螺纹，因而可使所述壳体2131 与圆形安装盘230通过螺纹固定连接在一起，再通过螺栓300将圆形安装盘230 固定在轴承前盖100上。从而，在轴承前盖100随轴转动时，带动磁性部211 转动。

本实施例中的感应部212同心嵌套在所述磁性部211的外环，在感应部212 的两端，其通过轴承214与磁性部211转动连接。例如，轴承214的内环连接与磁性部211固定在一起的壳体2131，轴承214的外环连接与感应部212固定在一起的壳体2132，或者轴承214的内环连接磁性部211的磁轭，轴承214 的外环连接感应部212的绕组铁芯。本发明中的感应部212采用偏重结构，例如将电气部固定在感应部212的下端，当磁性部211转动时，感应部212可以与磁性部211产生相对运动，从而产生变化的磁场，在线圈中生成感生出电流。

在本实施例中，所述磁性部211包括永磁体2111和磁轭2112，相邻两个永磁体2111磁极互为相反。本实施例中磁通线方向如图9所示与转动方向垂直。感应部212包括绕组铁芯，其内设置有绕组槽，线圈绕在所述绕组槽内(为简化结构，图中未示出绕组槽及其中的线圈)，并与磁力线方向相垂直。

虽然本实例中的安装方式采用的是安装实施例一的安装方式，但应该知道，也可以采用其他实施例中公开的所有安装方式，并且，本实施例中的所述磁性部211和感应部212的位置也可以设置为所述磁性部211为外环，而感应部212为内环的结构，以此适应应用时的用电量需求及安装方式的要求。

发电部实施例二

图10是根据本发明铁路货车自发电装置发电部实施例二中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图；图11是图10中发电部的正面剖面结构的部分示意图。在本实施例中，所述磁性部211包括多个永磁体2111，多个永磁体2111间隔均匀地固定在圆环连接件216外圆上，圆环连接件216 固定连接在壳体2131上，壳体2131与圆形安装盘230固定，由螺栓300固定在轴承前盖上，随轮轴转动。感应部212包括多个C形铁芯2122和一个线圈组2121，多个C形铁芯2122间隔均匀排列，每个C形铁芯2122的缺口内置一个永磁体2111，两个C形铁芯2122之间间隔一个永磁体2111，每个C形铁芯2122的缺口与永磁体2111之前具有间隙215。磁通线如图10中所示。线圈组2121是以轮轴为圆心形成的圆形多匝线圈，其穿过C形铁芯2121的中心，围绕在所述磁性部211的外环，切割所述磁通线。

发电部实施例三

图12是根据本发明铁路货车自发电装置发电部实施例三中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图。在本实施例中，将自发电装置内置于加长的螺栓支撑柱构成的空间。为了增大发电量，本实例中的发电部包括两片盘形磁性部211，中间为感应部212。每一个磁性部211通过一个轴承214 分别转动连接磁性部211。磁性部211固定在壳体2131上。螺栓300的头部将壳体2131紧紧的抵在轴承前盖100上的螺栓支撑柱上。从而使与壳体2131固定连接的两个磁性部211随轴承前盖100一起转动，并与感应部212形成相对运动，因而在感应部212中感生出电流。图13是本实施例中的感应部212的部分正面示意图。本实施例中的感应部212包括多个分隔排列的线圈组2121，其固定在绕组封装2122上。图13是一个磁性部211的部分正面示意图。本实施例中的一个磁性部211包括多个间隔排列的永磁体2111及磁轭2112。两个磁性部211的两个永磁体相对，且极性相反，磁通线的方向如图12及图15所示。在将自发电装置200至于多个螺栓支撑柱之间的空间时，本实施例中的永磁体可比实施例一中的永磁体体积大，线圈的匝数及长度也可以比实施例一中的线圈多和长，因而可以明显提供发电量，以适应电用量大的应用场所。

发电部实施例四

图16是根据本发明铁路货车自发电装置发电部实施例四中的发电部与轴承前盖安装在一起时的侧面剖面结构示意图。在本实施例中，所述发电部中的所述感应部212与所述磁性部211为扁平盘形结构，且二者并行相邻。如图中所示，所述感应部212与壳体2132固定连接，所述磁性部211通过轴承214 与壳体连接。磁性部211由多个绕中心排列的长条状永磁体构成，永磁体的两端构成了S极和N极，因而磁通线的方向如图中虚线所示。本实施例提供的自发电装置在较小的体积时可以提供较大的发电量，既可以满足小的安装位置，还可以满足较大的用电量需求。

在以上各个实施例中，为了可以使所述感应部与磁性部产生相对运动，其中的定子(感应部或磁性部)采用偏重结构，由于本发电装置安装的轴承前盖上，为了达到使定子重心偏下的目的，当定子为感应部时，本发明将设置有电气部的线路板与感应部固定在一起，并将重量较大的元件，如作为储能模块的充电电池、复合电容等布局在线路板偏下的位置，从而使电气部和所述感应部的整体重心偏下。当定子为磁性部时，在磁性部上增加配重以使其重心偏下。

图17是根据本发明一个实施例的发电部与电气部的位置示意图。在本实施例中，感应部212与设置有电气部220的线路板400固定在一起，并通过轴承214与磁性部211和壳体2132固定连接。壳体2131与磁性部211固定在一起。线路板400上的重量大的元器件均设置在线路板400的下方，从而可以使感应部和线路板的整体的重心偏下。从而在磁性部211转动时，使感应部和线路板的整体与磁性部211保持相对运动状态。另外，为了更好地保持感应部能保持相对运动状态，还可以增加配重500，当配重500足够合适时，可以在磁性部211转动时，使感应部呈相对静止状态，进而提高发电量。

如图18所示，是根据本发明一个实施例的电气部220原理示意图。在本实例中，电源转换模块221至少包括整流器，还可以包括滤波器、DC-DC交换器、稳压电路、保护电路(如过压保护、过流保护)、分流电路等等。在一个实施例中，电源转换模块221有两对输出端，一对输出端作为供电端，用于连接负载。另一对输出端供为充电端连接储能模块222，用于向储能模块222 充电。储能模块222包括例如充电电池、复合电容等的储能元件，其包括充电端和供电端，其充电端与电源转换模块221的一对输出端相连接，其供电端可连接负载，为负载供电。为了更好地管理自发电装置的能量存储与供电，如图 18所示，所述电气部还包括输出模块223和电源管理模块224。其中，输出模块223的输入端分别与所述电源转换模块221的供电端和储能模块222的供电端相连接，所述输出模块输出端作为供电端用以连接负载。电源管理模块224 分别与电源转换模块221、储能模块222和输出模块223相连接。电源管理模块224包括MCU、电流检测电路、电压检测电路等，例如，通过电流检测电路可检测电源转换模块221是否有电流输出以及输出电流的大小，在输出电流在预置范围内时，控制电源转换模块221的输出端与输出模块223的输入端接通为负载供电。电源管理模块224检测到感应部输出的电量足够，同时也可以为储能模块222少量充电，由储能模块222对发电部产生的电能进行存储。当电源管理模块224检测到负载用电量小时，发电部经过电源转换模块221为储能模块222大量充电。因而可使得储能模块222一直处于充电满足状态。在电源管理模块224检测到感应部没有输出电量，或输出的电量较少时，控制储能模块222放电，为电源输出模块223供电，即为整个监测装置供电。因而，本发明中的电源管理模块224检测到感应部输出的一直处于浮充状态，在发电量充足时充电，在发电量不足时放电，从而能够持续地为负载供电。其电压检测电路可以检测整流器或DC-DC交换器输出的电压，并调整稳压电路确保输出的电压不会过高。或者在电流过大时调整分流电路，以使电流不会过大。

前述实施例中，转子为磁性部，定子为感应部，电气部与定子固定在一起。当然，反过来也可以，即转子为感应部，电气部与转子固定在一起，定子为磁性部。感应部和电气部一体与轴同步旋转，由于其与定子具有重心差，因而定子与转子会产生相对运动，从而旋转的感应部感生出电流，与连接在一起的电气部提供对外供电端。

前述的感应部可以采用导线绕成的线圈、也可以采用涂敷、电镀的方式，或者导电板的形式，具体根据实际需要求而定。

以上实施例提供的自发电装置在使用时安装在铁路货车的轴承前盖，利用货车运行过程车轮的转动发电，结构紧凑，发电能力强、性能可靠，并可以将多余的电量存储起来以供货车在停止运动或缓慢低速运行时的用电器的用电需求，解决了铁路货车没有电源，无法为各种智能监测产品提供电源的问题，并且不需要改变货车原有机械结构，安装简便。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (10)

1.一种铁路货车自发电装置，其中包括：

壳体；

发电部，其包括：

转子，其随货车车轮转动；以及

定子，其与所述转子形成相对运动，其中，所述转子/定子为磁性部，对应地，所述定子/转子为感应部，在二者具有相对运动时，感应部输出电能；以及

电气部，其设置于线路板上，所述电气部包括：

电源转换模块，其输入端与所述感应部的电流输出端相连接，经配置以将感应部输出的交流电流转换为符合要求的直流电，并提供向外输出电能的供电端；以及

储能模块，其输入端与所述电源转换模块的充电端相连接，经配置以存储电能，并提供向外输出电能的供电端。

2.根据权利要求1所述的铁路货车自发电装置，其中所述壳体与车轮的轴承前盖相连接，所述转子与壳体固定，所述定子通过轴承与所述转子或所述壳体连接。

3.根据权利要求2所述的铁路货车自发电装置，其中所述转子与所述定子为截面环状的柱形结构，二者嵌套在一起；或者，所述转子与所述定子为扁平结构，二者并行叠置。

4.根据权利要求2或3所述的铁路货车自发电装置，其中还包括安装盘，所述安装盘外周边为突出于中部的第一安装部；所述壳体末端设置第二安装部，所述第一安装部与所述第二安装部可拆卸地连接在一起。

5.根据权利要求2或3所述的铁路货车自发电装置，其中所述壳体由多个加长的螺栓固定在螺栓头部与轴承前盖之间的空间。

6.根据权利要求5所述的铁路货车自发电装置，其中所述壳体上设置有多个与所述加长的螺栓配合的螺栓支撑柱；或者，所述轴承前盖上设置有多个与所述加长的螺栓配合的螺栓支撑柱。

7.根据权利要求6所述的铁路货车自发电装置，其中所述发电部套置于所述多个螺栓支撑柱上；或者，所述发电部内置于所述多个螺栓支撑柱围成的空间内。

8.根据权利要求2所述的铁路货车自发电装置，其中所述电气部与感应部固定连接。

9.根据权利要求8所述的铁路货车自发电装置，其中还包括配重，其固定连接在所述定子上，且其位置使定子的整体重心偏下。

10.根据权利要求1所述的铁路货车自发电装置，其中所述电气部还包括：

输出模块，其输入端分别与所述电源转换模块的供电端和储能模块的供电端相连接，所述输出模块输出端作为负载供电端用以连接负载；以及

电源管理模块，其分别与电源转换模块、储能模块和输出模块相连接，经配置至少控制所述电源转换模块和所述储能模块通过所述输出模块为负载供电。

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