[发明专利]一种适用于同轴相对旋转部件测试系统的自发电组件

说明书

一种适用于同轴相对旋转部件测试系统的自发电组件，包括同轴布置的定圈和动圈，定圈安装于静止部件，动圈安装于旋转部件，在定圈上分段布置有磁栅和导条，在动圈上相对于定圈磁栅和导条d的位置处分段布置有导条和磁栅；在需要更大的电能或者更高的磁场强度的情况下，采用多套定圈和动圈径向交替布置；对于需要交流供电的场合，磁栅的两极间隔分布。本发明的通过对动、定圈结构、数量、安装方式的合理布置，利用电磁感应工作原理，将机械能转化为电能，来实现对旋转部件测试系统以及静止部件测试系统提供充足的电能，以满足同轴相对旋转部件长期连续监测的需求。

技术领域

本发明涉及机械装备关键零部件健康状态动态监测领域，特别涉及一种适用于同轴相对旋转部件测试系统的自发电组件。

背景技术

旋转机械在工业产品中占有相当大的比重，保证这类设备的正常运转对生产质量以及生产安全有重大意义，因此需对其运行状态进行监测。随着设备的复杂化和高度集成化的发展，传统的旋转部件测试系统供电及信号线布线复杂，可靠性低，具有较大的安全隐患。

旋转部件测试系统的能量供给一直以来是一个技术难点,早期的方法有电池供电和滑环供电等方式，电池供电工作原理简单，但电池容量有限，无法满足长期连续在线监测的供电需要。滑环供电无法适用于高速旋转部件测试系统的能量供给。在现有的方法中，以旋转机械中最常见的部件滚动轴承为例，其测试系统主要安装在轴承工作空间，其空间狭小而且环境复杂。较为成熟的发电机结构可以实现能量的自供给,但发电机结构复杂，体积较大，难以集成到轴承装配的轴系中去。装甲兵工程学院机械工程系丁闯、赵永东等利用电磁耦合无线供电技术，通过非接触感应供电技术实现扭矩测量，但通用的电磁耦合供电方案由于涡流效应，很难满足狭小的铁磁空间中的能量供给，而且其供电过程中所使用的初级线圈必须采用外接电源，进而才能实现无线供电，而且对于静止的测试系统还需要添加单独的电能供给单元。大连理工大学的任宗金、张军等人《一种分别实现发电装置内外圈转动的实验》专利中所提方案可以实现了内外圈分别转动的两种运动形式，达到了对发电装置进行原理测试与工程模拟测试的目的，该结构简单，通过单向轴承实现内外圈分别转动，但滚动轴承安装空间极其有限，该方案难以集成至轴承的内外圈测试系统中。北京理工大学的石庚辰、隋丽等人的轴向磁场磁电式微发电机专利利用风能实现发电机中定子和转子的相对运动进而产生电能，然而该结构仅实现旋转线圈发电，通过连接轴与滚珠将电能引出，由于滚珠等机械部件存在，使得该结构尺寸较大，难以集成至轴承狭小的安装空间中，并且没有实现对轴承静止部件测试系统以及旋转部件测试系统能量同步供给。光电转换能量供给可以实现对旋转部件测试系统的能量供给，它通过强光照射来驱动能量接收端，进而使光能转换成为电能来满足系统能量需求，但对于轴承的工作环境，这种能量供给方案就难以应付，带有油污和油雾的环境很容易阻塞光线的传播，油污在能量接收端的沉积也是在所难免，而且结构复杂，难以应用于滚动轴承的实际工况中去。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于同轴相对旋转部件测试系统的自发电组件，利用旋转轴系的动力以及电磁感应原理，通过定圈与动圈相对运动，将机械能转化为电能，可同时实现同轴相对旋转部件测试系统中的静止部件和旋转部件测试的能量供给，以滚动轴承为例，可以同时实现轴承内圈和外圈测试的能量供给，但不限于此，还可以适用于发动机转子、汽车转轴、汽轮机转子等部件的测试系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于同轴相对旋转部件测试系统的自发电组件，包括同轴布置的定圈3和动圈4，定圈3安装于静止部件，动圈4安装于旋转部件，在定圈3上分段布置有磁栅c和导条d，在动圈4上相对于定圈3磁栅c和导条d的位置处分段布置有导条d和磁栅c。