CN216959480U - 一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，安装在轨道车辆走行部上，该装置包括箱体结构、设置在箱体结构内用以振动发电的压电陶瓷结构以及与箱体结构通过螺纹拧紧固定的箱盖结构，所述的箱体结构包括一开口向上且带有左右耳板的圆柱形箱体外壳、固定在箱体外壳内部底面中心处的下线圈以及多个支撑用的金属基底，所述的箱盖结构包括内部顶面中心处设有上线圈的圆形箱盖，所述的压电陶瓷结构包括设置在上下两片绝缘垫片中的压电陶瓷以及分别粘贴在压电陶瓷上下表面中心处且分别与上线圈和下线圈配合振动发电以及作为压电质量块的磁铁。与现有技术相比，本实用新型具有结构紧凑、易于拆装、能承受较大冲击、转换效率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及振动能量采集领域以及电磁俘能领域，尤其是涉及一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置。
背景技术
为适应国家碳中和及绿色可持续轨道交通发展需求，轨道车辆走行部零碳传感及数据互联是实现轨道车辆智能运营的前提。然而，现有轨道车辆走行部传感监测设备存在无源环境下无法实现传感设备自主监测和改造及维护成本高的问题，运维企业亟需解决轨道车辆走行部状态传感器供电问题。
实用新型内容
本实用新型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轨道车辆压电电磁复合式俘能装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，安装在轨道车辆走行部上，该装置包括箱体结构、设置在箱体结构内用以振动发电的压电陶瓷结构以及与箱体结构通过螺纹拧紧固定的箱盖结构，所述的箱体结构包括一开口向上且带有左右耳板的圆柱形箱体外壳、固定在箱体外壳内部底面中心处的下线圈以及多个支撑用的金属基底，所述的箱盖结构包括内部顶面中心处设有上线圈的圆形箱盖，所述的压电陶瓷结构包括设置在上下两片绝缘垫片中的压电陶瓷以及分别粘贴在压电陶瓷上下表面中心处且分别与上线圈和下线圈配合振动发电以及作为压电质量块的磁铁。
所述的压电陶瓷为圆形压电陶瓷片。
所述的上下两片绝缘垫片呈圆环形，且分别在上绝缘垫片下表面和下绝缘垫片上表面开设与压电陶瓷形状配合的圆形卡槽，用以在安装时将压电陶瓷固定在圆形卡槽内。
所述的上下两片绝缘垫片上均沿周向均匀开设4个定位孔。
所述的金属基底设有4个，其截面均呈扇环形，且沿周向分别均匀固定在箱体外壳内底部。
每个金属基底的上表面开设一个上端螺纹孔，下表面开设两个下端螺纹孔。
所述的上下两片绝缘垫片通过M6螺栓穿过定位孔后与上端螺纹孔对应固定。
所述的箱体外壳外部底部沿周向开设8个第一定位沉头孔，通过M6螺栓穿过第一定位沉头孔后与金属基底的下端螺纹孔配合固定。
所述的箱体外壳的左右耳板上分别开设2个第二定位沉头孔，通过M12螺栓安装在轨道车辆走行部上。
所述的圆形箱盖通过外螺纹与箱体外壳的内螺纹连接，并且在连接处设置橡胶圈。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
一、本实用新型采用压电陶瓷收集振动能量与线圈相对位移切割磁感线的复合俘能模式，磁铁充当质量块，可以增大压电陶瓷的振动幅度，悬臂梁结构使压电陶瓷在振动过程中产生充分的形变，同时箱盖与箱体外壳底部采用双线圈对称设计，这些设计都大大提高了结构整体复合俘能的效率。
二、本实用新型通过绝缘垫片的设计杜绝了压电陶瓷金属基底与固定螺丝产生接触，达到了良好的绝缘效果，消除了安全隐患，同时圆形卡槽设计也可以保证装置能够承受住较大的冲击，具有结构稳定、寿命长的特点。
三、本实用新型结构简单，线圈嵌入式的连接在箱盖中央与箱体外壳内中央，与箱盖和箱体外壳形成一体，无需拆装，操作简单，箱盖采用外螺纹结构旋入箱体的内螺纹，易于拆装，体积小，方便进行试验以选定与应用场合相匹配的结构参数，结构整体圆盘型的形状能够适用于各个种类的设备中，适用性广。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为箱体外壳的结构剖视图。
图3为箱体外壳的底部结示意图。
图4为金属基底的结构示意图。
图5为本实用新型的整体俯视结构示意图。
图6为箱盖的结构示意图。
图中标记说明：
1-1、压电陶瓷，1-2、磁铁，1-3、绝缘垫片，1-4、M6螺栓，1-5、定位孔，1-6、圆形卡槽，2-1、箱盖，2-2、橡胶圈，2-3、上线圈，2-4、外螺纹，3-1、箱体外壳，3-2、金属基底，3-3、下线圈，3-4、M6螺栓，3-5、M12螺栓，3-6、上端螺纹孔，3-7、下端螺纹孔，3-8、第一定位沉头孔，3-9、第二定位沉头孔，3-10、内螺纹。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，为了解决轨道车辆走行部零碳高效的传感器供电问题，本实用新型提供一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，该装置通过吸收轨道车辆走行部振动能量，实现轨道车辆传感设备自驱动供电，具有结构紧凑、易于拆装、能承受较大冲击、转换效率高等优点。
该复合式俘能装置底部安装在轨道车辆走行部上，包括压电陶瓷结构、箱盖结构与箱体结构，具体各结构的描述如下：
在压电陶瓷结构中，两块磁铁1-2粘贴在压电陶瓷1-1上下表面中心位置处，并且将磁铁1-2作为质量块，能够有效增大压电陶瓷1-1的振动幅度，提高发电效率，上下两个绝缘垫片1-3上均开设4个定位孔1-5以及1个与压电陶瓷1-1尺寸相同的圆形卡槽1-6，将压电陶瓷1-1固定在两片绝缘垫片1-3上相对配合的圆形卡槽1-6中内，实现对压电陶瓷1-1进行绝缘保护，本例中，压电陶瓷1-1为圆形结构，绝缘垫片1-3为圆环形垫片，磁铁1-2采用铁铬钴磁铁，绝缘垫片1-3上的1-5定位孔与M6螺栓配合，
在箱盖结构中，箱盖2-1外侧表面开设外螺纹2-4，箱盖2-1的内顶面中心处设有上线圈2-3，磁铁1-2振动产生位移，使上线圈2-3在磁场中切割磁感线产生电能并输出到蓄电池中，提高了发电效率，橡胶圈2-2设置在箱盖2-1与箱体外壳3-1之间紧密贴合，起到防水作用，本例中，上线圈2-3采用全铜线圈，嵌设在箱盖2-1内顶面中心处。
在箱体结构中，箱体外壳3-1左右各设有一个耳板，底部开设若干个第一沉头定位孔3-8，底部中心处设有下线圈3-3，耳板上各开设两个第二沉头定位孔3-9，金属基底3-2上下两端面各设置若干个螺纹孔。
本例中，下线圈3-3采用全铜线圈，嵌设在箱体外壳3-1的内底面的中心处，两个第二沉头定位孔3-9与M12螺栓3-5配合固定在轨道车辆走行部上。
第一沉头定位孔3-8共有8个，与M6螺栓3-4配合，穿过箱体外壳3-1底板与金属基底3-2下端面的下端螺纹孔3-7配合固定。
金属基底3-2共设有4个，且每个金属基底3-2横截面呈扇环状，每个金属基底3-2的上端面开设一个与定位孔1-5和螺栓1-4配合固定的上端螺纹孔3-6，下端面开设两个下端螺纹孔3-7，共12个。
本装置中，使用M6螺栓3-4经由箱体外壳3-1底部的第一沉头定位孔3-8和金属基底3-2的下端螺纹孔3-7拧紧，将金属基底3-2与箱体外壳3-1固定。
使用M6螺栓1-4经由绝缘垫片1-3上的定位孔1-5和金属基底3-2的上端螺纹孔3-6拧紧，将绝缘垫片1-3与金属基底3-2固定。
使用M12螺栓3-5经由箱体外壳耳板上的第二沉头定位孔3-9和轨道车辆走行部上的螺纹孔拧紧，将箱体外壳与轨道车辆走行部固定。
实施例
由于上线圈2-3与下线圈3-3均以嵌入式连接于箱盖2-1与箱体外壳3-1，因此在部件安装时无需考虑上线圈2-3与下线圈3-3的安装，在压电陶瓷结构中，上下两块磁铁1-2分别黏贴于压电陶瓷1-1上下表面中央，将压电陶瓷1-1固定在两片绝缘垫片1-3间的圆形卡槽1-6中，在箱盖结构中，橡胶圈2-2放置在箱盖外螺纹2-4上部与箱盖2-1紧密贴合，在箱体结构中，通过8个M6螺栓3-4、箱体外壳的底部第一定位沉头孔3-8与金属基底的下端螺纹孔3-7，将四个金属基底3-2固定于箱体外壳3-1内，在整体结构中，通过4个M6螺栓1-4、金属基底的上端螺纹孔3-6和两个绝缘垫片的定位孔1-5，将压电陶瓷结构固定于箱体结构内，通过箱盖结构的外螺纹2-4与箱体结构的内螺纹3-10进行旋合，将箱盖结构与箱体结构进行连接。
该俘能装置具体使用方法如下：
将该装置安装在轨道交通车辆走行部上，车辆运行时产生振动，压电陶瓷收集振动能量转化为电能，同时利用磁铁振动产生的位移，使线圈在磁场中切割磁感线产生电能。
最后有必要在此指出的是：以上仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，安装在轨道车辆走行部上，其特征在于，该装置包括箱体结构、设置在箱体结构内用以振动发电的压电陶瓷结构以及与箱体结构通过螺纹拧紧固定的箱盖结构，所述的箱体结构包括一开口向上且带有左右耳板的圆柱形箱体外壳(3-1)、固定在箱体外壳(3-1)内部底面中心处的下线圈(3-3)以及多个支撑用的金属基底(3-2)，所述的箱盖结构包括内部顶面中心处设有上线圈(2-3)的圆形箱盖(2-1)，所述的压电陶瓷结构包括设置在上下两片绝缘垫片(1-3)中的压电陶瓷(1-1)以及分别粘贴在压电陶瓷(1-1)上下表面中心处且分别与上线圈(2-3)和下线圈(3-3)配合振动发电以及作为压电质量块的磁铁(1-2)。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的压电陶瓷(1-1)为圆形压电陶瓷片。
3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的上下两片绝缘垫片(1-3)呈圆环形，且分别在上绝缘垫片下表面和下绝缘垫片上表面开设与压电陶瓷(1-1)形状配合的圆形卡槽(1-6)，用以在安装时将压电陶瓷(1-1)固定在圆形卡槽(1-6)内。
4.根据权利要求2所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的上下两片绝缘垫片(1-3)上均沿周向均匀开设4个定位孔(1-5)。
5.根据权利要求4所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的金属基底(3-2)设有4个，其截面均呈扇环形，且沿周向分别均匀固定在箱体外壳(3-1)内底部。
6.根据权利要求4所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，每个金属基底(3-2)的上表面开设一个上端螺纹孔(3-6)，下表面开设两个下端螺纹孔(3-7)。
7.根据权利要求6所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的上下两片绝缘垫片(1-3)通过M6螺栓(1-4)穿过定位孔(1-5)后与上端螺纹孔(3-6)对应固定。
8.根据权利要求6所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的箱体外壳(3-1)外部底部沿周向开设8个第一定位沉头孔(3-8)，通过M6螺栓(3-4)穿过第一定位沉头孔(3-8)后与金属基底(3-2)的下端螺纹孔(3-7)配合固定。
9.根据权利要求1所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的箱体外壳(3-1)的左右耳板上分别开设2个第二定位沉头孔(3-9)，通过M12螺栓(3-5)安装在轨道车辆走行部上。
10.根据权利要求1所述的一种轨道车辆压电电磁复合式俘能装置，其特征在于，所述的圆形箱盖(2-1)通过外螺纹(2-4)与箱体外壳(3-1)的内螺纹(3-10)连接，并且在连接处设置橡胶圈(2-2)。
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| CN115199689B (zh) * | 2022-07-19 | 2024-02-20 | 北京航空航天大学 | 一种基于压电材料的磁吸式半主动振动控制装置 |
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