本发明专利技术公开了一种基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置,包括主壳体、输电线连接组件、压电俘能横梁和磁悬浮俘能减振机构。所述主壳体内设置有所述压电俘能横梁、磁悬浮俘能减振机构。所述输电线连接组件伸入所述主壳体内与所述压电俘能横梁连接。利用输电线的振动带动磁悬浮俘能减振机构一起振动，从而激发空心圆管道内悬浮磁铁在两端固定磁铁的排斥力作用下发生上下振动，从而造成磁感线变化，使线圈切割磁感线产生电势差。通过在压电俘能横梁上设置压电片，当压电俘能横梁在振动弯曲时，产生形变实现压电俘能。有益效果：整体结构设计巧妙，降低了输电线运行成本和输电线运行风险。风险。风险。
【技术实现步骤摘要】
基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置
[0001]本专利技术属于输电线减振
，具体涉及一种基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着我国经济社会的迅速发展，人民生活水平的提高，社会对电量的需求日益增大，架空输电线路得以大量兴建，线路的电压等级也逐渐提高，其中大容量、远距离的输电方式因其更好的经济性得到了大量的推广。作为电力输送系统的重要组成部分，输电线路的安全运行显得越来越重要。输电线长时间的暴露在自然环境中，很容易受到风雪、气温变化及雷击等外界因素的影响，出现故障的概率较大。在风、冰等因素的综合作用下，输电线会发生多种类型的振动。输电导线的微风振动是输电线路中最为常见的一种风致振动。导线的微风振动会导致导线疲劳断股、绝缘子断裂及其他连接金具发生破坏，严重时甚至会导致杆塔结构发生倒塌，从而致使电力供应系统大面积瘫痪，影响国民经济的发展。
[0003]目前，输电线路用减振锤主要用于抑制导线的微风振动，由导线振动传递至减振锤的能量通过锤头的振动和减振锤自身阻尼做功进行耗散，能量未得到充分利用。另外，现有减振锤不具备智能监测功能，若要对输电线路振动状态开展实时监测，需安装测温、舞动、风速仪等相关监测设备，不仅集成度低，增加了大量的建设成本，同时也给导线带来磨损、放电等新隐患，由于现有监测装置供电装置的耐低温能力差、离线率高等问题，也额外增加了现场运维成本。总体来说，目前减振锤功能落后，不具备能量收集再利用和振动监测等智能化的功能，能源浪费大。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术提出一种基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置，在实现减振的功能基础上，结合压电俘能对振动产生的压电实现收集，同事设置磁悬浮结构，通过振动带动线圈切割磁感线，产生电势差进行蓄能。
[0005]一种基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置，其关键技术在于：包括输电线连接组件，该输电线连接组件的输电线连接端用于连接输电线，所述输电线连接组件的振动输出端上连接有至少一根压电俘能横梁，所述压电俘能横梁两端分别连接有一个磁悬浮俘能减振机构；
[0006]所述磁悬浮俘能减振机构内设置有线圈、磁极相反的磁铁和质量块，所述线圈端部连接有磁悬浮储能电路，当输电线带动磁悬浮俘能减振机构振动时，所述线圈切割磁铁产生的磁感线而产生电势差。
[0007]通过上述设计，基于现有减振锤，加设压电俘能结构和磁悬浮俘能结构，通过将压电俘能结构设置在安装垂体的横梁上，实现振动过程中产生的压电进行收集。结合磁悬浮俘能减振机构，通过质量块实现减振锤的作用，结合线圈和磁铁，通过振动带动线圈切割磁铁产生的磁感线，产生的电势差经磁悬浮储能电路进行蓄能。收集的能源可以提供给输电
线上的监测设备供电。磁悬浮储能电路采用普通的储能电路构成，连接在线圈两端部，由负载电阻、电感和电容等元件组成，属于现有公知技术，在此不做赘述。
[0008]优选地，所述磁悬浮俘能减振机构设置有四根两端带法兰盘的空心圆管，四根空心圆管结构形状一致，所述空心圆管一端为质量块安装端，另一端为固定端；将四根所述空心圆管分成两个磁悬浮安装组，每个所述磁悬浮安装组的两根空心圆管的固定端法兰盘一一对应的固定在同一固定法兰盘的两个盘面上，使同一磁悬浮安装组的两根空心圆管同轴设置；两个所述磁悬浮安装组的固定法兰盘之间经固定横梁连接，且两个磁悬浮安装组的轴线平行；所述压电俘能横梁的端部与固定横梁连接；两个所述磁悬浮安装组同一轴向的空心圆管质量块安装端连接在同一质量块组上；所述空心圆管的质量块安装端固定安装有固定磁铁，所述空心圆管的固定端管壁内活动安装有悬浮磁铁，同一所述磁悬浮安装组的两个质量块安装端的磁铁极性相反，每个所述空心圆管外壁均绕制有所述线圈。
[0009]采用上述方案，首先，四根两端带法兰盘的空心圆管、两个质量块组、两个磁悬浮安装组的固定法兰盘与固定横梁包围形成一个“日”字形的锤头。压电俘能横梁两端的磁悬浮俘能减振机构形成至少两个自由度减振结构，其第一阶振型为振动时压电俘能横梁弯曲，带动磁悬浮俘能减振机构在压电俘能横梁摆动平面内的弯曲振型，第二阶振型为“日”字形的锤头绕其与压电俘能横梁的连接端部点转动的振型。相比现有技术中的锤头形式，本专利技术中的“日”字形的锤头不仅可以轻松触发结构的二阶转动自由度，且能在一阶弯曲振动和二阶弯曲振动时均能俘获能量。
[0010]其次，结合空心圆管、线圈和空心圆管内的两极磁铁，当输电线振动发生时，“日”字形的减振锤结构也随之发生振动，从而会激发同一个空心圆管内的悬浮磁铁在两固定磁铁的排斥力下发生上下振动，使得缠绕在空心圆管道外壁的线圈快速切割磁感线而产生电势差，结合连接在线圈端部的磁悬浮储能电路实现能量收集。
[0011]优选地，两个所述磁悬浮安装组的固定法兰盘与所述固定横梁一体成型。
[0012]采用上述设计，使两个磁悬浮安装组对称设置，一体化设计便于加工和安装。并且为了使磁悬浮俘能减振机构与压电俘能横梁更方便安装，在固定横梁中间和压电俘能横梁端部均开设有安装孔，连接安装时，通过螺栓和螺母就可完成安装。
[0013]优选地，所述质量块组至少包括2个质量块，且所述质量块可拆卸的安装在所述空心圆管的质量块安装端。
[0014]采用上述设计，输电导线的微风振动频率范围很大，微风振动的频率和风速相关，风速越大，导线的振动频率就越大，因此在年平均风速较大的地区可以根据实际风速拆卸掉部分质量块，以增大俘能减振锤结构的固有频率，最终更好地匹配导线的振动频率，达到较好的减振
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俘能效果。同理，在风速较小的区域可以适当增加质量块的数量达到减振俘能的效果。通过上述设计，来提高整个减振俘能装置的适用范围。
[0015]优选地，每个所述磁悬浮安装组的两个空心圆管的固定端管内相通，该相通处管内设置有悬浮磁铁组；所述悬浮磁铁组包括沿轴线方向设置N对异性悬浮磁铁和两个磁性金属块，N对异性悬浮磁铁交替设置在两个所述磁性金属块之间；靠近对应的所述空心圆管的质量块安装端侧的悬浮磁铁极性与所述空心圆管的质量块安装端的磁铁极性相同。
[0016]采用上述方案，在同一个空心圆管内，其两端极性相同的磁铁之间产生排斥力。在同一个磁悬浮安装组中，两个空心圆管中极性相反的磁铁之间产生吸引力，则两个空心圆
管相通处，交替设置不同极性的磁铁产生吸引力，使该处的磁铁成为一个整体。同时，该整体磁铁与两质量块安装端的磁铁之间的排斥力，使该整体磁铁形成悬浮磁铁。当磁悬浮俘能减振机构发生振动时，悬浮磁铁会与空心圆管管壁发生相对移动，使得缠绕在法兰盘空心圆管道外壁的线圈快速切割磁感线而产生电势差。
[0017]优选的，所述空心圆管磁性金属材质；所述磁性金属块与所述空心圆管内壁之间设置有至少一圈滚珠。
[0018]采用上述方案，悬浮磁铁组在两端的磁性金属块与磁铁的吸引力下形成一个整体，通过磁性金属块与空心圆管内壁的滚珠来缩小振动过程中，悬浮磁铁组与管内壁的接触面积，从而降低摩擦力，减少本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置，其特征在于：包括输电线连接组件，该输电线连接组件的输电线连接端用于连接输电线，所述输电线连接组件的振动输出端上连接有至少一根压电俘能横梁，所述压电俘能横梁两端分别连接有一个磁悬浮俘能减振机构；所述磁悬浮俘能减振机构内设置有线圈、磁极相反的磁铁和质量块，所述线圈端部连接有磁悬浮储能电路，当输电线带动磁悬浮俘能减振机构振动时，所述线圈切割磁铁产生的磁感线而产生电势差。2.根据权利要求1所述的基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置，其特征在于：所述磁悬浮俘能减振机构设置有四根两端带法兰盘的空心圆管，四根空心圆管结构形状一致，所述空心圆管一端为质量块安装端，另一端为固定端；将四根所述空心圆管分成两个磁悬浮安装组，每个所述磁悬浮安装组的两根空心圆管的固定端法兰盘一一对应的固定在同一固定法兰盘的两个盘面上，使同一磁悬浮安装组的两根空心圆管同轴设置；两个所述磁悬浮安装组的固定法兰盘之间经固定横梁连接，且两个磁悬浮安装组的轴线平行；所述压电俘能横梁的端部与固定横梁连接；两个所述磁悬浮安装组同一轴向的空心圆管质量块安装端连接在同一质量块组上；所述空心圆管的质量块安装端固定安装有固定磁铁，所述空心圆管的固定端管壁内活动安装有悬浮磁铁，同一空心圆管内，固定磁铁极性与靠近该固定磁铁的悬浮磁铁极性相同；同一所述磁悬浮安装组的两个质量块安装端的磁铁极性相反，每个所述空心圆管外壁均绕制有所述线圈。3.根据权利要求2所述的基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置，其特征在于：两个所述磁悬浮安装组的固定法兰盘与所述固定横梁一体成型。4.根据权利要求2所述的基于电磁感应和压电效应的减振俘能装置，其特征在于：所述质量块组至少包括2个质量块，且所述质量块可拆卸的安装在所述空心圆管的质量块安装端。5.根据权利要求2所述的基于电磁感应和压电效应的减振俘...
【专利技术属性】
技术研发人员：游溢，晏致涛，聂小春，王开科，赵普志，何成，王欣欣，张丰，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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