CN210653688U - 供电设备、供电系统以及飞机 - Google Patents

Abstract

供电设备、供电系统以及飞机，该供电设备，包括主发电机和盘箱以及至少一个纳米摩擦发电机；所述主发电机与所述盘箱通过线缆电连接；在所述盘箱上设置有所述纳米摩擦发电机，和/或在所述线缆上设置有所述纳米摩擦发电机；每个所述纳米摩擦发电机的两个电极分别用导线与数据处理装置电连接；所述数据处理装置用于检测每个所述纳米摩擦主发电机的两个电极之间的电压。通过设置在线缆和/或盘箱上的纳米摩擦发电机，可以实时监控线缆连接情况，当出现松动时可及时进行维修，减少安全隐患。

Description

供电设备、供电系统以及飞机

技术领域

本实用新型涉及电力系统振动检测技术领域，具体是一种供电设备、供电系统、线缆松动检测方法以及飞机。

背景技术

目前航空机载设备，尚未装备机载设备振动检测装置。但是，飞机飞行时的推进系统、空气噪声都对飞机结构产生振动应力，此外飞机在遇到空气扰流时，也会产生随机振动。而长时间工作在振动环境下，将导致机载设备结构件出现振动疲劳、线缆及插头等机载设备松动情况。因此，机载设备振动检测装置在飞机机载设备健康检测，提前预知故障风险等方面，具备宽泛的应用的场景。

目前，国内外制定了振动疲劳的试验规范，并进行结构振动疲劳寿命估算方法研究，但并未对线缆及插头等机载设备松动等情况进行研究。

线缆及插头松动等机载设备松动问题是机载电气系统常出现且难以诊断的故障类型，航空公司由于线缆及插头松动等机载设备松动问题出现误诊断或增加故障诊断时间，造成巨大的维修经费损失。

目前线缆及插头松动等线路问题诊断方法主要是通过测量接触电阻，该方法只能在地面维修时检测，不能直接体现机载设备运行时的振动位移幅度，只能间接体现线缆经受振动后的连接紧固程度。且线缆连接电阻本身并无定量要求，只能与类似线缆连接电阻进行定性比较，不能作为线缆松动的直接证据。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够方便、准确检测出线缆松动的供电设备。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种供电设备，包括主发电机和盘箱以及至少一个纳米摩擦发电机；

所述主发电机与所述盘箱通过线缆电连接；

在所述盘箱上设置有所述纳米摩擦发电机，和/或在所述线缆上设置有所述纳米摩擦发电机；

每个所述纳米摩擦发电机的两个电极分别用导线与数据处理装置电连接；

所述数据处理装置用于检测每个所述纳米摩擦发电机的两个电极之间的电压。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述纳米摩擦发电机的两个电极分别为第一电极和第二电极；

所述第一电极与所述盘箱连接，所述第二电极放置于所述第一电极的顶部，且与所述第一电极之间无间隙；或所述第一电极与所述线缆连接，所述第二电极放置于所述第一电极的顶部，且与所述第一电极之间无间隙。

进一步的，所述第一电极通过胶黏层与所述线缆连接。

进一步的，所述第一电极通过紧固件与所述盘箱连接。

进一步的，所述第一电极通过连接件与所述线缆或所述盘箱连接。

进一步的，所述连接件顶部设置有向下凹陷的凹槽，所述连接件的底部与所述线缆或所述盘箱连接，所述第一电极放置于所述凹槽中。

进一步的，所述凹槽的深度为所述第一电极的厚度与所述第二电极的位移阀值和。

进一步的，所述纳米摩擦发电机的两个电极分别为第一电极和第二电极；

所述第一电极与所述盘箱连接，所述第二电极位于所述第一电极的顶部并通过弹簧与所述第一电极连接；或所述第一电极与所述线缆连接，所述第二电极位于所述第一电极的顶部并通过弹簧与所述第一电极连接。

本实用新型还提供了一种供电系统，包括负载和如上述技术方案所述的供电设备。

本实用新型还提供了一种飞机，设置有如上述技术方案所述的供电系统。

本实用新型还提供了一种线缆松动检测方法，包括如下步骤：

获取纳米摩擦发电机的第二电极相对第一电极的移动距离；

在预设时间内，所述移动距离超过预设阈值的次数大于预设次数，表示线缆松动。

进一步的，获取所述移动距离的步骤包括：

获取所述第一电极与所述第二电极之间的电压；通过所述电压计算得出所述第二电极相对所述第一电极的移动距离。

本实用新型供电设备、供电系统、线缆松动检测方法以及飞机的有益效果是：

(1)、通过设置在线缆和/或盘箱上的纳米摩擦发电机，可以实时监控线缆连接情况，当出现松动时可及时进行维修，减少安全隐患；

(2)、纳米摩擦发电机的安装方式简单，不需要对原有设备进行改进，提高安全性。

附图说明

图1是纳米摩擦发电机初始状态结构示意图；

图2是纳米摩擦发电机振动分离状态结构示意图；

图3是纳米摩擦发电机初重力回落态结构示意图；

图4是本实用新型中供电设备的第一种结构示意图；

图5是本实用新型中供电设备的第二种结构示意图；

图6是本实用新型中供电设备的第三种结构示意图；

图7是本实用新型中线缆松动检测方法的一种流程图；

图8是本实用新型中线缆松动检测方法的另一种流程图。

附图标记：

1、主发电机，2、盘箱，3、线缆，4、纳米摩擦发电机，5、数据处理装置；

41、第一电极，42、第二电极。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

图1是纳米摩擦发电机4初始状态结构示意图；图2是纳米摩擦发电机4振动分离状态结构示意图；图3是纳米摩擦发电机4初重力回落态结构示意图。

接触式纳米摩擦发电机4可被视作电荷量恒定的平板电容器，电荷量公式为：Q＝C×V 式(1)

其中，Q为电荷量，C为电容，V为电压。

平板电容器电容计算公式为：

其中，ε为相对介电常数，S为极板的正对面积，k为静电力常量， d₁为第一电极41厚度，d₂为第二电极42厚度，d₀为两电极之间的间隙。

将式(1)代入式(2)计算可得：

由此可见，纳米摩擦发电机4输出电压与两电极之间的间隙成正比，也就是说纳米摩擦发电机4输出电压与电极的振动位移成正比。

第一实施方式

图4是本实用新型中供电设备的第一种结构示意图；图5是本实用新型中供电设备的第二种结构示意图；图6是本实用新型中供电设备的第三种结构示意图。

一种供电设备，包括主发电机1和盘箱2以及至少一个纳米摩擦发电机4；所述主发电机1与所述盘箱2通过线缆3电连接。

盘箱2是机载配电盘箱，主要用于飞机电气系统设备的安装固定，内部主要包含电能变换器、接触器、控制器等机载部件。内部设备采用母排进行连接。

在一个优选的实施例中，在所述盘箱2上设置有所述纳米摩擦发电机 4，纳米摩擦发电机4的两个电极分别用导线与数据处理装置5电连接；数据处理装置5用于检测每个所述纳米摩擦发电机4的两个电极之间的电压。

如图1至图3所述，初始状态下，纳米摩擦发电机4的两个电极之间无间隙，两个电极接触的面上分别带异电荷。当发生振动后，两个电极接触的表面分开，由于中间夹杂空气层使两个电极相互靠近的表面上的电荷不能中和形成电势差。为了平衡两个电极相互靠近的表面之间的电势差，两个电极相互远离的表面感应出相反电性的电荷，使与两个电极连接的线缆3的另一端产生电压。通过电压变化，可以计算出两个电极之间的间隙，既而体现振动情况；通过振幅和振动频率判断线缆3是否松动。当振幅以及振动频率均超过预设阀值，判断为线缆3松动，此时，数据处理装置5 可以将线缆3松动信息上报。如此周期性施加振动外力时，两个电极接触分离过程将会产生持续变化的电压信号。

具体的，所述纳米摩擦发电机4的两个电极分别为第一电极41和第二电极42；所述第一电极41与所述盘箱2连接，所述第二电极42放置于所述第一电极41的顶部，且与所述第一电极41之间无间隙。

可以通过坚固件将第一电极41固定安装在盘箱2的顶部；也可以通过胶黏层将第一电极41固定安装在盘箱2的顶部，也就是将第一电极41 粘接在盘箱2的顶部；还可以通过连接件将第一电极41固定安装在盘箱2 的顶部。第一电极41与盘箱2顶部的连接方式不限，只要能实现将第一电极41固定安装在盘箱2的顶部即可。

用于将第一电极41安装到盘箱2顶部的连接件的结构具体为，在连接件的顶部设置有向下凹陷的凹槽，连接件的底部与盘箱2连接，第一电极41放置于所述凹槽中。其中，凹槽的深度为第一电极41的厚度与第二电极42的位移阀值之和。

还可以将第一电极41固定安装在线缆3上，可以通过坚固件将第一电极41固定安装在线缆3上；也可以通过胶黏层将第一电极41固定安装在线缆3上，也就是将第一电极41粘接在盘箱2的线缆3上；还可以通过连接件将第一电极41固定安装在线缆3上。第一电极41与线缆3的连接方式不限，只要能实现将第一电极41固定安装在线缆3上即可。

用于将第一电极41安装到线缆3上的连接件的结构具体为，在连接件的顶部设置有向下凹陷的凹槽，连接件的底部与线缆3连接，第一电极 41放置于所述凹槽中。其中，凹槽的深度为第一电极41的厚度与第二电极42的位移阀值之和。具体的，可以在连接件的底部设置有管卡，通过管卡将连接件安装到线缆3上。安装完成后，保证第一电极41处于水平状态。

第二实施方式

本实施方式提供的供电设备与第一实施方式提供的供电设备的区别在于在本实施方式中纳米摩擦发电机4的第一电极41与第二电极42通过弹簧连接；初始状态下(即未产生振动时)，第一电极41与第二电极42 之间的间隙为4㎜。

第三实施方式

供电系统，包括如第一实施方式或第二实施方式所述的供电设备和负载。

第四实施方式

一种飞机，设置有如第三实施方式所述的供电系统。

第五实施方式

图7是本实用新型中线缆松动检测方法的一种流程图；图8是本实用新型中线缆3松动检测方法的另一种流程图。

一种线缆松动检测方法，包括如下步骤：

获取纳米摩擦发电机4的第二电极42相对第一电极41的移动距离；

在预设时间内，所述移动距离超过预设阈值的次数大于预设次数，表示线缆3松动。

具体的，当采用第一实施方式中提供的纳米摩擦发电机4时，预设阈值为4㎜，当1分钟内，移动距离大于4㎜的次数超过60次，表示线缆3 松动；当采用第二实施方式中提供的纳米摩擦发电机4时，预设阈值为2 ㎜，当1分钟内，移动距离大于2㎜的次数超过60次，表示线缆3松动。

可选的，在采用第二实施方式中提供的纳米摩擦发电机4时，预设阈值代表的是第二电极42能够移动的最大位移，例如可以向靠近第一电极 41移动，也可以是向远离第二电极41移动。

第二电极42相对第一电极41的移动距离可以通过第一电极41与第一电极41之间的电压得出，具体的，获取所述第一电极41与所述第二电极 42之间的电压；通过所述电压计算得出所述第二电极42相对所述第一电极41的移动距离。

基于前述的原理，数据处理检测到的第一电极41与所述第二电极42 之间的电压，通过式(3)可以计算出第二电极42相对第一电极41的移动距离。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种供电设备，其特征在于，包括主发电机(1)和盘箱(2)以及至少一个纳米摩擦发电机(4)；

所述主发电机(1)与所述盘箱(2)通过线缆(3)电连接；

在所述盘箱(2)上设置有所述纳米摩擦发电机(4)，和/或在所述线缆(3)上设置有所述纳米摩擦发电机(4)；

每个所述纳米摩擦发电机(4)的两个电极分别用导线与数据处理装置(5)电连接；

所述数据处理装置(5)用于检测每个所述纳米摩擦发电机(4)的两个电极之间的电压。

2.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述纳米摩擦发电机(4)的两个电极分别为第一电极(41)和第二电极(42)；

所述第一电极(41)与所述盘箱(2)连接，所述第二电极(42)放置于所述第一电极(41)的顶部，且与所述第一电极(41)之间无间隙；或所述第一电极(41)与所述线缆(3)连接，所述第二电极(42)放置于所述第一电极(41)的顶部，且与所述第一电极(41)之间无间隙。

3.如权利要求2所述的供电设备，其特征在于，所述第一电极(41)通过胶黏层与所述线缆(3)连接。

4.如权利要求2所述的供电设备，其特征在于，所述第一电极(41)通过紧固件与所述盘箱(2)连接。

5.如权利要求2所述的供电设备，其特征在于，所述第一电极(41)通过连接件与所述线缆(3)或所述盘箱(2)连接。

6.如权利要求5所述的供电设备，其特征在于，所述连接件顶部设置有向下凹陷的凹槽，所述连接件的底部与所述线缆(3)或所述盘箱(2)连接，所述第一电极(41)放置于所述凹槽中。

7.如权利要求6所述的供电设备，其特征在于，所述凹槽的深度为所述第一电极(41)的厚度与所述第二电极(42)的位移阀值和。

8.如权利要求1所述的供电设备，其特征在于，所述纳米摩擦发电机(4)的两个电极分别为第一电极(41)和第二电极(42)；

所述第一电极(41)与所述盘箱(2)连接，所述第二电极(42)位于所述第一电极(41)的顶部并通过弹簧与所述第一电极(41)连接；或所述第一电极(41)与所述线缆(3)连接，所述第二电极(42)位于所述第一电极(41)的顶部并通过弹簧与所述第一电极(41)连接。

9.一种供电系统，其特征在于，包括负载和如权利要求1至8任一项所述的供电设备。

10.一种飞机，其特征在于，设置有如权利要求9所述的供电系统。

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