一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，包括传动导杆、齿轮组、发电模块和整流模块；齿轮组包括一大锥形齿轮以及与大锥形齿轮啮合的至少一小锥形齿轮；传动导杆的两端分别与船用发电机的连杆、大锥形齿轮端面以转动副形式连接；发电模块的数量与小锥形齿轮对应，发电模块包括定子线圈和动子永磁体组，动子永磁体组与小锥形齿轮同轴固定安装；整流模块将发电模块产生的交流电转化为稳定的直流电，并设置电源输出接口方便传感器的连接。本发明专利技术通过发动机内部能量，从而实现能源装置自给自足和有效利用以及无线装置的无源化，简化外部能量供给环节，同时减少了废电池对环境的污染。少了废电池对环境的污染。少了废电池对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置


[0001]本专利技术属于发电机
，具体涉及一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置。

技术介绍

[0002]船用发动机处在船舶配套产业技术和产业链价值的高端，其发展对国家船舶工业和国防的整体发展至关重要。随着船用发动机智能化程度的不断提高，智能感知技术和相关MEMS(微机电系统)传感装置需求越来越受到广泛关注和应用。活塞作为船用发动机燃烧室重要部件之一，其热负荷、结构强度及工作可靠性状态和性能受到诸多发动机厂家、零部件厂和研发单位重视，测量评估活塞工作状态不仅可以实时监测其工作状态，同时也为活塞产品设计、升级改造和智能化发动机发展奠定重要基础。
[0003]船用发动机活塞为运动件，且其温度较高，存在油和气的恶劣环境，对其相关参数测量存在一定的困难，目前采用硬度塞法、易熔合金法、氪化法和示温涂料法测量其热负荷，利用四连杆机构引线测量温度场和应力场等对活塞可靠性测量研究，但在其测量精度、引线方式、测量工况连续性、数字化和测量装置可靠性方面存在诸多问题。随着科技和材料的发展，目前以活塞无线测量方法为主，如图1所示，它由发射器、电池模块、天线和接收器、PC端数据采集与分析软件组成，电池模块给发射器供电，将传感器信号通过无线蓝牙方式被天线接收，接收器获取天线传感器信号，最后在PC端的数据采集和分析软件显示，但该方案传感装置工作需要供电，而外部电池提供能量的弊端较为明显，电池在承受80℃(活塞裙下部温度)以上温度时其安全性和使用性能上也会降低，同时也大大削减了活塞无线测量的便捷性。因此，设计开发一套发动机活塞传感模块的自供电装置需求迫切。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对安装在船用发动机活塞裙内部驱动传感模块的电池容量有限，而且耐高温性能差，寿命短，需要周期性地停机拆装发动机更换电池等问题，提供一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，该装置通过发动机内部能量，从而实现能源装置自给自足和有效利用以及无线装置的无源化，简化外部能量供给环节，同时减少了废电池对环境的污染。
[0005]本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0006]一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，所述供电装置包括传动导杆、齿轮组、发电模块和整流模块；所述齿轮组包括一大锥形齿轮以及与所述大锥形齿轮啮合的至少一小锥形齿轮；所述传动导杆的一端与船用发电机的连杆以转动副形式连接，传动导杆的另一端与所述大锥形齿轮端面以转动副形式连接；所述发电模块的数量与所述小锥形齿轮对应，发电模块包括定子线圈和动子永磁体组，所述动子永磁体组与所述小锥形齿轮同轴固定安装；所述传动导杆将连杆的运动传递给大锥形齿轮，大锥形齿轮带动小锥形齿轮转动，进而使动子永磁体组在定子线圈内转动，定子线圈切割磁感线产生电力；所
述整流模块将发电模块产生的交流电转化为稳定的直流电，并设置电源输出接口方便传感器的连接。
[0007]上述方案中，所述供电装置还包括盒体，所述齿轮组、发电模块和整流模块均安装于所述盒体内部；所述传动导杆设置于盒体的外部，盒体在传动导杆与大锥形齿轮的连接处设置连接孔。
[0008]上述方案中，所述供电装置整体安装于船用发动机的活塞裙部，所述盒体上盖板与活塞裙部下表面分别设有固定连接用的安装孔。
[0009]上述方案中，所述盒体内置支撑杆，所述大锥形齿轮和小锥形齿轮分别通过轴承安装于所述支撑杆上；所述定子线圈与盒体内壁固定连接。
[0010]上述方案中，所述整流模块包括整流电路板，所述整流电路板固定安装于所述盒体内壁上。
[0011]上述方案中，所述定子线圈为三相线圈，三相电流相位互差120
°
，通过三根导线连至所述整流电路板的接线柱上。
[0012]上述方案中，所述动子永磁体组包括动子铁芯和条形磁铁，所述条形磁铁均匀分布于所述动子铁芯一端的外周，动子铁芯的另一端与所述小锥形齿轮固定连接。
[0013]上述方案中，所述小锥形齿轮及发电模块设置两组，关于所述大锥形齿轮的轴线对称布置。
[0014]上述方案中，所述齿轮组采用耐高温复合材料齿轮。
[0015]上述方案中，所述供电装置还包括卡紧装置，所述卡紧装置一端卡紧所述连杆，另一端与所述传动导杆的一端以转动副形式连接。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]1、本专利技术根据船用发动机运行中连杆的单摆运动特性，通过曲柄摇杆机构与锥齿齿轮传动相结合的巧妙结构设计，将连杆的单摆运动转化为动子的旋转运动，使线圈切割磁感线产生电能，再通过整流电路，将交流电转化为直流电，实现对恒定负载(传感器)的持续供电，达到驱动船用发动机嵌入式传感器的自主供电目的，实现了能源装置自给自足和有效利用。
[0018]2、本专利技术有效解决了发动机做功部件无线传感模块的供电问题，实现了传感模块的无源化，避免了定期更换供电电池的复杂程序，有利于实现船用发动机活塞等受热件可靠性实时在线监测模块的普及，加快活塞热负荷先进测试技术实机应用进程。
[0019]3、本专利技术为船用发动机燃烧室部件可靠性监测提供了电源模块，不仅可有效替代发动机受热件无线遥测系统的高成本耐高温防爆的特种电池使用，也实现了能源的直接利用和应用，减少了能量的多级转移和多次转化带来的损耗。
附图说明
[0020]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0021]图1是现有活塞无线测量装置示意图；
[0022]图2是本专利技术供电装置的整体结构图；
[0023]图3是图2所示供电装置的传动导杆、齿轮组和发电模块的局部结构图；
[0024]图4是图2所示供电装置的小锥形齿轮和发电模块的局部结构图；
[0025]图5是图2所示供电装置的小锥形齿轮和动子永磁体组的局部结构图；
[0026]图6是图2所示供电装置的整流模块接线图；
[0027]图7是图2所示供电装置的安装位置示意图；
[0028]图8是图2所示供电装置的盒体上盖板开孔示意图；
[0029]图9是活塞裙部的钻孔位置示意图；
[0030]图10是供电装置固定于活塞裙部的示意图；
[0031]图11是图2所示供电装置的卡紧装置的结构图；
[0032]图12是图11所示卡紧装置的连接示意图；
[0033]图13是本专利技术供电装置的发电过程示意图；
[0034]图14是本专利技术供电装置的整流电路示意图，其中，14a为整流电路；14b为整流前三相交流电波形图；14c为整流后负载上的电压变化。
[0035]图中：100、供电装置；
[0036]10、传动导杆；
[0037]21、大锥形齿轮；22、小锥形齿轮；
[0038]30、发电模块；31、定子线圈；32、动子永磁体组；321、动子铁芯；322、条形磁铁；323、连接件；
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，其特征在于，所述供电装置包括传动导杆、齿轮组、发电模块和整流模块；所述齿轮组包括一大锥形齿轮以及与所述大锥形齿轮啮合的至少一小锥形齿轮；所述传动导杆的一端与船用发电机的连杆以转动副形式连接，传动导杆的另一端与所述大锥形齿轮端面以转动副形式连接；所述发电模块的数量与所述小锥形齿轮对应，发电模块包括定子线圈和动子永磁体组，所述动子永磁体组与所述小锥形齿轮同轴固定安装；所述传动导杆将连杆的运动传递给大锥形齿轮，大锥形齿轮带动小锥形齿轮转动，进而使动子永磁体组在定子线圈内转动，定子线圈切割磁感线产生电力；所述整流模块将发电模块产生的交流电转化为稳定的直流电，并设置电源输出接口方便传感器的连接。2.根据权利要求1所述的用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括盒体，所述齿轮组、发电模块和整流模块均安装于所述盒体内部；所述传动导杆设置于盒体的外部，盒体在传动导杆与大锥形齿轮的连接处设置连接孔。3.根据权利要求2所述的用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，其特征在于，所述供电装置整体安装于船用发动机的活塞裙部，所述盒体上盖板与活塞裙部下表面分别设有固定连接用的安装孔。4.根据权利要求2所述的用于船用发动机做功部件状态监测系统的供电装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡磊，池骜，李奥，朱思巍，杨宇辰，高振东，李亚龙，郑航，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：