CN111917166A - 一种轴端信号采集装置的供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种轴端信号采集装置的供电装置，涉及传动变速行走***技术领域，包含：轴端固定支架，其固定在车辆半轴的侧端；行星轮机构，其可旋转安装于所述轴端固定支架，且所述行星轮机构的中心轴与所述车辆半轴同轴；发电机组，其包含磁极转子和线圈定子，所述线圈定子同轴设置于所述磁极转子内；所述磁极转子和线圈定子用于在所述行星轮机构的作用下非同步转动；电池盒，其与所述发电机组电连接，所述磁极转子和线圈定子非同步转动产生的交流电整流稳压后，给所述电池盒内的充电电池充电，并为信号采集装置供电。本申请能够将轴端的机械能转化成电能，对信号采集设备的电池进行充电，解决了信号采集设备需要经常更换电池的技术问题。

Description

一种轴端信号采集装置的供电装置

技术领域

本申请涉及传动变速行走***技术领域，特别涉及一种轴端信号采集装置的供电装置。

背景技术

目前，在车辆轮端和其它自由旋转轴端等无直接固定支架环境下，扭矩、转速、信号、应力、应变和温度等等的信号采集设备通常采用无线遥测设备。无线遥测设备由电池盒1、信号采集发射模块2及安装支架1A组成(见图1)；其中，电池盒1为信号采集发射模块2供电。

电池盒1内安装9V干电池(6LR61)或者650mAh充电锂电池；其中，干电池供电的正常使用周期为4h/块，对应车辆的行程约为300km；而充电锂电池单次使用周期为3h，且循环充电次数越多，单次使用周期越短。

但是，无论是干电池还是充电锂电池，在电量低时均需要停车更换电池，这大大限制了连续采样的行驶里程；停车更换单组供电电池需要拆装时间为5至10分钟(含外部防水包装)，即行驶4h，以6*4牵引车为例，6组信号采集发射模块更换电池需停车半小时到1h，时间成本大；同时，在更换电池的时候，需要在安全区域更换，而车辆行驶时，在高速及三高等路段无法停车，会对采样造成较大不便，存在安全隐患。

发明内容

本申请实施例提供一种轴端信号采集装置的供电装置，能够将轴端的机械能转化成电能，对信号采集设备的电池进行充电，解决了信号采集设备需要经常更换电池的技术问题。

本申请提供了一种轴端信号采集装置的供电装置，包含：

轴端固定支架，其固定在车辆半轴的侧端；

行星轮机构，其可旋转安装于所述轴端固定支架，且所述行星轮机构的中心轴与所述车辆半轴同轴；

发电机组，其包含磁极转子和线圈定子，所述线圈定子同轴设置于所述磁极转子内；所述磁极转子和线圈定子用于在所述行星轮机构的作用下非同步转动；

电池盒，其与所述发电机组电连接，所述磁极转子和线圈定子非同步转动产生的交流电整流稳压后，给所述电池盒内的充电电池充电，并为信号采集装置供电。

一些实施例中，所述行星轮机构包含太阳轮、齿圈、圆形的行星架和三个行星轮；

所述行星架固定于所述轴端固定支架，所述行星轮和太阳轮通过安装轴可转动的安装于所述行星架，所述齿圈套设在所述行星架和三个行星轮外，所述行星架在所述齿圈自由转动，所述行星轮与所述齿圈啮合，且所述齿圈保持静止；所述太阳轮与磁极转子或线圈定子同步转动。

一些实施例中，所述齿圈内壁分为两个环形部分，邻近所述轴端固定支架的环形部分为光滑表面，另一个环形部分设置轮齿；所述三个行星轮与设置有轮齿的环形部分啮合，所述行星架通过第一轴承可转动连接于所述光滑表面的环形部分内。

一些实施例中，所述太阳轮同轴固定于所述磁极转子，且所述太阳轮的直径小于所述磁极转子。

一些实施例中，在车辆运行时，车辆半轴转速为n₁；所述行星轮机构升速比为k；所述磁极转子转速为n₂；所述齿圈的转速为0，所述线圈定子与所述磁极转子的相对转速Δn＝(k-1)×n₁。

一些实施例中，所述齿圈底部固定设置重力摆锤，所述重力摆锤始终处于铅垂状态。

一些实施例中，所述行星架设置一个中心轴和三个行星轴，所述中心轴分为两段，其靠近行星架的一段通过第三轴承安装所述太阳轮，其远离行星架的一段与所述线圈定子固定连接；所述三个行星轮分别通过第二轴承套设安装在所述三个行星轴上。

一些实施例中，所述供电装置还包含呈帽状的防护外壳，所述防护外壳覆盖所述发电机组和行星轮机构，且所述防护外壳固定于所述齿圈侧端面。

一些实施例中，所述电池盒包括充电电池和整流稳压电路，所述整流稳压电路分别连接发电机组和充电电池，所述充电电池连接信号采集装置中的信号采集发射模块，且所述电池盒与所述信号采集发射模块体积相同。

一些实施例中，所述轴端固定支架包含圆形的安装底盘和四个弯折的安装脚，所述安装脚通过螺钉连接于所述车辆半轴的侧端面。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种轴端信号采集装置的供电装置，供电装置通过轴端固定支架固定在车辆半轴的侧端，供电装置主要包含发电机组和行星轮机构，电机组包含磁极转子和线圈定子，当车辆运行时，磁极转子和线圈定子在行星轮结构的作用下发生非同步转动，线圈定子切割磁感线产生交流电，交流电经过整流稳压之后给电池盒内的充电电池；本申请的供电装置将轴端的机械能转化成电能，对无线遥测设备的电池进行充电，解决了信号采集设备需要经常更换电池的技术问题，大大提升了连续采样的行驶里程，能够满足扭矩、转速、信号、应力、应变和温度等信号的采集的供电需求，适用面广，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有无线遥测设备示意图。

图2为本申请实施例提供的供电装置的***图。

图3为本申请实施例提供的供电装置的运转示意图。

附图标记：1、电池盒；2、信号采集发射模块；1A、安装支架；3、轴端固定支架；31、安装底盘；32、安装脚；4、第一轴承；51、齿圈；52、重力摆锤；6、行星架；7、第二轴承；8、第三轴承；9、磁极转子；10、线圈定子；11、行星轮；12、防护外壳；13、防水外壳；91、太阳轮；92、磁极转子；100、发电机组；200、行星轮机构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图2所示，本申请公开了一种轴端信号采集装置的供电装置的实施例，该供电装置用于给安装在轴端的信号采集装置供电，包含轴端固定支架3、行星轮机构200、发电机组100和电池盒1。轴端固定支架3，固定在车辆半轴的侧端；当车辆行驶时，车辆半轴转动，轴端固定支架3随车辆半轴的转动而转动。

行星轮机构200可旋转安装于轴端固定支架3，且行星轮机构200的中心轴与车辆半轴同轴。发电机组100包含磁极转子9和线圈定子10，线圈定子10同轴设置于磁极转子9内；磁极转子9和线圈定子10均可转动，磁极转子9和线圈定子10用于在行星轮机构200的作用下非同步转动，使得线圈定子10切割磁感线发电。行星轮的作用就是使得磁极转子9和线圈定子10中的任意一个升速或降速，使得两者的速度不再同步。

电池盒1与发电机组100电连接，当磁极转子9和线圈定子10非同步转动时，产生交流电，交流电经过整流稳压后给电池盒1内的充电电池充电，充电电池给信号采集装置供电。

信号采集装置可以是在车辆轮端和其它自由旋转轴端等无直接固定支架环境下，采集扭矩、转速、信号、应力、应变和温度等信号的装置。

在本实施例中，行星轮机构200包含太阳轮91、齿圈51、圆形的行星架6和三个行星轮11。行星架6固定于轴端固定支架3，当轴端固定支架3随半轴转动时，行星架6同样一起转动。

行星轮11和太阳轮91通过安装轴可转动的安装于行星架6，即太阳轮91和三个行星轮11均可自转，且太阳轮91和三个行星轮11均安装在行星架6上。

齿圈51套设在行星架6和三个行星轮11外，行星架6在齿圈51自由转动，行星轮11与齿圈51啮合，且齿圈51保持静止。当车辆行驶时，半轴带动轴端固定支架3和行星架6转动，而齿圈51保持静止，因此太阳轮91升速，太阳轮91与磁极转子9或线圈定子10同步转动，使得磁极转子9和线圈定子10的转速差异化。本发明通过利用行星轮机构200将磁极转子9和线圈定子10的转速差异化，从而实现发电，设计巧妙，结构紧凑。

在本实施例中，太阳轮91同轴固定于磁极转子9，且太阳轮91的直径小于磁极转子9。太阳轮91和磁极转子9同步转动，磁极转子9的转速大于线圈定子10的转速。

在其余实施例中，太阳轮91还可以与线圈定子10固定，太阳轮91的直径还可以比磁极转子9或线圈定子10的直径更大。

进一步地，齿圈51内壁分为两个环形部分，邻近轴端固定支架3的环形部分为光滑表面，另一个环形部分设置轮齿；三个行星轮11与设置有轮齿的环形部分啮合，行星架6通过第一轴承4可转动连接于光滑表面的环形部分内。

对应于齿圈51内壁的两个环形部分，既能使得行星架6在齿圈51内自由转动，又能使得三个行星轮11在齿圈51内啮合转动，为磁极转子9和线圈定子10差异化转动提供了结构基础，构思新颖，设计巧妙，使得供电装置整体结构更加紧凑，适用性强。

如图3所示，在本实施例中，当供电装置实际使用时，在车辆运行时，车辆半轴转速为n₁；行星轮机构200升速比为k；磁极转子9转速为n₂；齿圈51的转速为0，线圈定子10与磁极转子9的相对转速Δn＝(k-1)×n₁，该相对转速为交流电的产生提供了基础。

进一步地，齿圈51底部固定设置重力摆锤52，重力摆锤52提供较大的重力，自身始终处于铅垂状态，使得齿圈51保持静止。

具体地，行星架6设置一个中心轴和三个行星轴，中心轴分为两段，其靠近行星架6的一段通过第三轴承8安装太阳轮91，其远离行星架6的一段与线圈定子10固定连接；三个行星轮11分别通过第二轴承7套设安装在三个行星轴上。中心轴和三个行星轴使得轴线水平的行星轮机构200结构更加稳固牢靠。优选地，远离行星架6的一段与线圈定子10通过键连接。

具体地，车辆半轴、圆形的安装底盘31、齿圈51、行星架6、太阳轮91、磁极转子9和线圈定子10的全部轴心同轴。

中心轴上套设有线圈定子10和安装第三轴承8的太阳轮91，线圈定子10随行星架6的转动而转动；而关于磁极转子9，行星架6带动行星轮11沿齿圈51转动，行星轮11带动太阳轮91转动，太阳轮91带动磁极转子9；本发明的供电装置的线圈定子10和磁极转子9之间的连接与传动设计巧妙，用最简便的结构实现了线圈定子10和磁极转子9转速差异化。

优选地，供电装置还包含呈帽状的防护外壳12，防护外壳12覆盖发电机组100和行星轮机构200，且防护外壳12固定于齿圈51侧端面。防护外壳12用于防水防灰，使得供电装置更加经久耐用。

进一步地，供电装置包含整流稳压电路，整流稳压电路用于将磁极转子9和线圈定子10非同步转动产生的交流电整流稳压为稳定的直流电，然后给电池盒1内的充电电池充电。

在本实施例中，电池盒1内部包括充电电池和整流稳压电路，整流稳压电路分别连接发电机组100和充电电池，发电机组100发电的交流电经过整流稳压电路后变为稳定的直流电，然后给电池盒1内的充电电池充电，充电电池连接信号采集装置中的信号采集发射模块2。

在其余实施例中，整流稳压电路还可以设置在其他位置。

优选地，电池盒1与信号采集发射模块2体积相同，有利于旋转平衡。优选地，信号采集发射模块2外设置防水外壳13，能够防止车辆行驶过程中的信号采集发射模块2被雨水溅湿。

在本实施例中，轴端固定支架3包含圆形的安装底盘31和四个弯折的安装脚32，每个安装脚32均经过两次方向相反的垂直弯折，安装脚32通过螺钉连接于车辆半轴的侧端面。安装底盘31和四个弯折的安装脚32形成敞开的空腔，电池盒1与信号采集发射模块2均设置于该敞开的空腔内。四个弯折的安装脚32不仅能够起着固定安装的作用，还与安装底盘31形成敞开的空腔，将电池盒1与信号采集发射模块2安装在敞开的空腔内，使得供电装置的结构更加紧凑，减少了供电装置占用的空间。

如图3所示，充电电池为9V充电锂电池，发电机组100产生的交流电经过整流稳压之后，形成5V稳压直流，为9V充电锂电池充电，9V充电锂电池为信号采集装置的信号采集发射模块持续供电，保证在车辆运行的过程中，持续稳定采集信号。

本申请的供电装置，在车辆运行时，磁极转子9和线圈定子10在行星轮结构的作用下发生非同步转动，线圈定子10切割磁感线产生交流电，交流电经过整流稳压之后给电池盒1内的充电电池.本申请的供电装置将轴端的机械能转化成电能，对无线遥测设备的电池进行充电，解决了信号采集设备需要经常更换电池的技术问题，大大提升了连续采样的行驶里程，适用面广，实用性强。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于，包含：

轴端固定支架(3)，其固定在车辆半轴的侧端；

行星轮机构(200)，其可旋转安装于所述轴端固定支架(3)，且所述行星轮机构(200)的中心轴与所述车辆半轴同轴；

发电机组(100)，其包含磁极转子(9)和线圈定子(10)，所述线圈定子(10)同轴设置于所述磁极转子(9)内；所述磁极转子(9)和线圈定子(10)用于在所述行星轮机构(200)的作用下非同步转动；

电池盒(1)，其与所述发电机组(100)电连接，所述磁极转子(9)和线圈定子(10)非同步转动产生的交流电整流稳压后，给所述电池盒(1)内的充电电池充电，并为信号采集装置供电。

2.如权利要求1所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述行星轮机构(200)包含太阳轮(91)、齿圈(51)、圆形的行星架(6)和三个行星轮(11)；

所述行星架(6)固定于所述轴端固定支架(3)，所述行星轮(11)和太阳轮(91)通过安装轴可转动的安装于所述行星架(6)，所述齿圈(51)套设在所述行星架(6)和三个行星轮(11)外，所述行星架(6)在所述齿圈(51)自由转动，所述行星轮(11)与所述齿圈(51)啮合，且所述齿圈(51)保持静止；所述太阳轮(91)与磁极转子(9)或线圈定子(10)同步转动。

3.如权利要求2所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述齿圈(51)内壁分为两个环形部分，邻近所述轴端固定支架(3)的环形部分为光滑表面，另一个环形部分设置轮齿；所述三个行星轮(11)与设置有轮齿的环形部分啮合，所述行星架(6)通过第一轴承(4)可转动连接于所述光滑表面的环形部分内。

4.如权利要求2所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述太阳轮(91)同轴固定于所述磁极转子(9)，且所述太阳轮(91)的直径小于所述磁极转子(9)。

5.如权利要求4所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：在车辆运行时，车辆半轴转速为n₁；所述行星轮机构(200)升速比为k；所述磁极转子(9)转速为n₂；所述齿圈(51)的转速为0，所述线圈定子(10)与所述磁极转子(9)的相对转速Δn＝(k-1)×n₁。

6.如权利要求2所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述齿圈(51)底部固定设置重力摆锤(52)，所述重力摆锤(52)始终处于铅垂状态。

7.如权利要求2所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述行星架(6)设置一个中心轴和三个行星轴，所述中心轴分为两段，其靠近行星架(6)的一段通过第三轴承(8)安装所述太阳轮(91)，其远离行星架(6)的一段与所述线圈定子(10)固定连接；所述三个行星轮(11)分别通过第二轴承(7)套设安装在所述三个行星轴上。

8.如权利要求2所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述供电装置还包含呈帽状的防护外壳(12)，所述防护外壳(12)覆盖所述发电机组(100)和行星轮机构(200)，且所述防护外壳(12)固定于所述齿圈(51)侧端面。

9.如权利要求1所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述电池盒(1)包括充电电池和整流稳压电路，所述整流稳压电路分别连接发电机组(100)和充电电池，所述充电电池连接信号采集装置中的信号采集发射模块(2)，且所述电池盒(1)与所述信号采集发射模块(2)体积相同。

10.如权利要求1所述的一种轴端信号采集装置的供电装置，其特征在于：所述轴端固定支架(3)包含圆形的安装底盘(31)和四个弯折的安装脚(32)，所述安装脚(32)通过螺钉连接于所述车辆半轴的侧端面。

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