CN115765375A - 一种利用桥梁斜拉索振动的发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，属于发电装置领域。该装置包括：转动部，其可转动地设置在斜拉索上，所述斜拉索振动时，带动所述转动部转动；电磁发生装置，其设置在所述转动部上，所述转动部转动时，带动所述电磁发生装置产生电能。本发明提供一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，利用斜拉桥的斜拉索振动能量转化为电能用来给无线索力传感器供电，无需外接电源，降低了施工难度，充分利用斜拉索本身自振的能量，将其有效利用转化为电能，一方面可解决索力传感器供电难、成本高、供电时间短的问题，另外一方面，该发明还同时起到阻尼器作用，减轻斜拉索风致振动的影响。

Description

一种利用桥梁斜拉索振动的发电机

技术领域

本发明涉及桥梁监测领域，特别涉及一种利用桥梁斜拉索振动的发电机。

背景技术

随着科技技术的发展，桥梁安全/健康监测行业也在快速发展，索力传感器作为斜拉桥索力监测必须的前端设备，其供电问题也成为约束行业发展的重要因素。

现有索力传感器分为有线传感器和无线索力传感器，其中有线索力传感器的供电方式主要有市电供电、太阳能供电。然而，很多偏远地区尤其是山区无市电供电条件；太阳能供电受环境、地理位置影响较大。即使存在市电供电及太阳能供电条件，桥梁斜拉索索力传感器安装位置较高，对其供电需进行线缆敷设，施工难度非常大，且施工成本高。针对无线传感器，现有供电方式主要为蓄电池供电，受各种条件的影响，蓄电池很难长时间供电。

发明内容

本发明提供一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，可以解决现有技术中桥梁斜拉索的索力传感器供电困难、施工成本较高的问题。

一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，包括：

转动部，其可转动地设置在斜拉索上，所述斜拉索振动时，带动所述转动部转动；

电磁发生装置，其设置在所述转动部上，所述转动部转动时，带动所述电磁发生装置产生电能。

更优地，所述电磁发生装置包括磁感线圈、N极磁铁和S极磁铁，所述N极磁铁和所述S极磁铁相对地固定设置在所述转动部上，所述磁感线圈固定设置在所述斜拉索上，所述N极磁铁和所述S极磁铁转动时，所述磁感线圈切割磁感线以产生电能。

更优地，所述转动部包括转动轴承和旋转叶片，所述旋转叶片的一端固定连接至所述转动轴承，所述转动轴承可转动地设置在所述斜拉索上。

更优地，所述旋转叶片远离所述转动轴承的一端设置有配重块。

更优地，还包括连接套筒和支撑组件，所述连接套筒同轴固定设置在所述转动轴承上，所述支撑组件连接至所述连接套筒，所述N极磁铁和所述S极磁铁均固定设置在所述支撑组件上。

更优地，还包括壳体，所述壳体固定设置在所述斜拉索上，所述转动部和所述电磁发生装置均位于所述壳体内。

本发明提供一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，利用斜拉桥的斜拉索振动能量转化为电能用来给无线索力传感器供电，无需外接电源，降低了施工难度，充分利用斜拉索本身自振的能量，将其有效利用转化为电能，一方面可解决索力传感器供电难、成本高、供电时间短的问题，另外一方面，该发明还同时起到阻尼器作用，减轻斜拉索风致振动的影响。

附图说明

图1为本发明提供的一种利用桥梁斜拉索振动的发电机的结构示意图。

附图标记说明：

1斜拉索；2N极磁铁；3S极磁铁；4磁感线圈；5支撑组件；6连接套筒；7转动轴承；8配重块；9旋转叶片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明实施例提供的一种利用桥梁斜拉索1振动的发电机，包括：

转动部，其可转动地设置在斜拉索1上，斜拉索1振动(自振或迫振)时，带动转动部转动；转动部可采用圆筒状结构，其通过轴承组件套设在斜拉索1上，轴承内圈固定设置在斜拉索1上，轴承外圈用于转动。

电磁发生装置，其设置在转动部上，转动部转动时，带动电磁发生装置产生电能。

具体的，电磁发生装置包括磁感线圈4、N极磁铁和S极磁铁，N极磁铁和S极磁铁均呈弧形饼状结构的磁瓦，值得注意的是，本实施例中的N极磁铁和S极磁铁仅为表达清楚，对于单个磁瓦而言，其具有S极和N极，两个磁瓦的N极和S极相对布置。N极磁铁和S极磁铁相对地固定设置在转动部上，磁感线圈4固定设置在斜拉索1上，其固定方式可采用现有技术中的固定方式，如焊接、卡扣连接等方式，其固定方式不影响功能的实现，仅为保持磁感线圈4的固定，N极磁铁和S极磁铁转动时，磁感线圈4切割磁感线以产生电能。

具体的，转动部包括转动轴承7和旋转叶片9，旋转叶片9的一端固定连接至转动轴承7的外圈，转动轴承7的内圈设置在斜拉索1上，斜拉索1振动时，由于旋转叶片9的存在，旋转叶片9和转动轴承7的外圈的结合体的重心偏离斜拉索1的轴心线，在斜拉索1振动时，由于重心不稳而使得旋转叶片9带动转动轴承7的外圈转动，转动轴承7的外圈转动时，带动N极磁铁和S极磁铁绕斜拉索1的轴心线转动，此过程中，磁场发生同步转动，使得磁感线圈4切割磁感线，磁感线圈4中产生电流，输送至储能装置或直接为索力传感器供电。

需要注意的是，由于电磁发生装置的发电过程并非持续进行的，其所产生的电压也可能因斜拉索1振动幅度、磁场强度以及磁感线圈4的转速等有关而造成无法有效满足索力传感器的供电需求，因此优选设置一电能的储能装置，如蓄电池，电磁发生装置发电时，将电能储存至蓄电池，由蓄电池为索力传感器供电。

进一步地，为了增大旋转叶片9和转动轴承7外圈的重心偏移斜拉索1轴心线的距离，同时缩小发电机的体积，还可在旋转叶片9远离转动轴承7的一端设置有配重块8，配重块8的密度大于旋转叶片9的密度，使得旋转叶片9的远端所受重力大于靠近转动轴承7一端所受的重力(以旋转叶片9的中心处为界)，从而增大旋转叶片9受到振动时的转动幅度及转动速度。

为了方便制造及后期维护，如图1所示，发电机还包括连接套筒6和支撑组件5，连接套筒6同轴固定设置在转动轴承7的外圈上，支撑组件5连接至连接套筒6，N极磁铁和S极磁铁均固定设置在支撑组件5上。通过分体式结构的设置，便于各个组件的独立制造以及后期的维护。

进一步的，由于桥梁所处自然环境多较为空旷，斜拉索所承受的风力较大，旋转叶片9转动时，容易受到风力的干扰，影响旋转叶片9的转动甚至使得风力驱动和振动驱动相互抵消造成旋转叶片9无法有效转动。因此本实施例中，还包括壳体，壳体固定设置在斜拉索上，转动部和电磁发生装置均位于壳体内，由于壳体的存在，使得旋转叶片9不会直接受到风力的影响，从而可以有效的利用斜拉索的振动，在一定范围内(斜拉索有着相对固定的振动规律)有规律的实现供电。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，其特征在于，包括：

转动部，其可转动地设置在斜拉索上，所述斜拉索振动时，带动所述转动部转动；

电磁发生装置，其设置在所述转动部上，所述转动部转动时，带动所述电磁发生装置产生电能。

2.如权利要求1所述的一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，其特征在于，所述电磁发生装置包括磁感线圈、N极磁铁和S极磁铁，所述N极磁铁和所述S极磁铁相对地固定设置在所述转动部上，所述磁感线圈固定设置在所述斜拉索上，所述N极磁铁和所述S极磁铁转动时，所述磁感线圈切割磁感线以产生电能。

3.如权利要求1所述的一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，其特征在于，所述转动部包括转动轴承和旋转叶片，所述旋转叶片的一端固定连接至所述转动轴承，所述转动轴承可转动地设置在所述斜拉索上。

4.如权利要求3所述的一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，其特征在于，所述旋转叶片远离所述转动轴承的一端设置有配重块。

5.如权利要求3所述的一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，其特征在于，还包括连接套筒和支撑组件，所述连接套筒同轴固定设置在所述转动轴承上，所述支撑组件连接至所述连接套筒，所述N极磁铁和所述S极磁铁均固定设置在所述支撑组件上。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种利用桥梁斜拉索振动的发电机，其特征在于，还包括壳体，所述壳体固定设置在所述斜拉索上，所述转动部和所述电磁发生装置均位于所述壳体内。

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