本实用新型专利技术公开了一种用于车载检测的能量自洽装置，属于机械设计及信号分析技术领域，有效解决没有电源供给时对列车的运行状态进行感知的技术问题。包括：环带、壳体、内盖、主轴、转动组件、能量转换球、转子，所述壳体的顶部为敞口，壳体的底部中心开设有中心通孔，所述内盖开设有中心通孔，所述主轴穿过所述内盖的中心通孔，所述壳体、转子之间形成若干个沿所述主轴的中轴线周向分布的隔间，每个隔间内设置一个能量转换球，所述环带安装在所述转子水平位置对应的所述壳体的内壁上，所述主轴为阶梯轴。本实用新型专利技术有效传递振动特征，结构紧凑，可拓展性强，对特征的变化具备高敏感性，工作稳定，可靠性高，能有效记录环境的振动特征。能有效记录环境的振动特征。能有效记录环境的振动特征。
【技术实现步骤摘要】
一种用于车载检测的能量自洽装置
[0001]本技术涉及机械设计及信号分析
，具体涉及一种用于车载检测的能量自洽装置。
技术介绍
[0002]能量自洽装置是新能源采集设备演化而来，目前被用于无源物联网，无线传感网络中，作用旨在基于装置产生的电信号的一致性，将环境能量转换为电能并为自己供能的同时感知和传递电信号中包含的所处环境的状态特征。这种集供电和感知为一体的装置在提高能量转换效率，适应复杂多变的检测环境等方面有显著作用。目前，在风能采集领域，基于电磁发电或摩擦发电原理的风机被用于风能的采集和风场的感知，当风场变化时，风机的旋转特征产生变化，这一变化依靠内含的发电原理也同时被映射到发电模块，使得电磁或摩擦在产生电信号的同时也包含了风场变化的特征，在为通讯部件提供能源的同时将这种特征传递到计算机进行分析。而在机械能采集领域，如轨道交通系统中，基于摩擦、电磁和压电发电等的能量自洽装置常被作为传感器，接收列车行驶产生的轮轨耦合所产生的振动，在捕获振动动能并转换为电能的同时，感知电信号蕴含的振动特征。
[0003]目前关于能量自洽装置的设计和研究主要发表在相关领域的SCI国际期刊上，现有技术针对行星齿轮减速器设计了一种内嵌在行星轮和太阳轮齿面上的摩擦纳米发电机（TENG），当轮系啮合传动时，产生电子的转移产生电信号，在提供能源的同时，将轮齿啮合中的啮合特征映射到电信号中，结合机器学习算法提取并识别行星轮系的故障状态。而在一篇关于风能采集的文章中，一种基于分离接触式的TENG被设计出来，当风机转动时，旋转运动被转换为直线往复运动，在不同TENG的电极片之间产生电势差从而产生电信号。由于风场的变化，风机的旋转产生变化，这也使得风场的变化特征被电信号所包含，并以此分析风速的变化。
[0004]目前在被研究的能量自洽设备因为需要对环境进行感知，因此在设计上主要贴合固定的使用场景，这也导致不同领域之间的能量自洽设备难以通用。加之现有针对能量自洽装置的设计仅局限于某一种工作状态的感知，难以拓展，存在局限性。此外，针对需要布置无线传感网络的监测场景具有广泛的应用场景，如重载列车的车载监测、医疗保健、可穿戴健康监测等；因此有必要设计一种易模块化，结构简单，可拓展性强的能量自洽设备。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种用于车载检测的能量自洽装置，其目的在于：有效解决没有电源供给时对列车的运行状态进行感知的技术问题。
[0006]本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种用于车载检测的能量自洽装置，包括：环带、壳体、内盖、主轴、转动组件、能量转换球、转子，所述内盖安装在壳体的内部，所述壳体的顶部为敞口，壳体的底部中心开设有中心通孔，所述内盖开设有中心通孔，所述主轴穿过所述内盖的中心通孔，所述主轴与所
述内盖配合安装，所述转动组件安装在所述主轴的上部，所述转动组件位于所述内盖的上方，所述转子安装在所述主轴的下部，所述转子位于所述内盖的下方，所述转子的半径小于所述壳体的半径，所述壳体、转子之间形成若干个沿所述主轴的中轴线周向分布的隔间，每个隔间内设置一个能量转换球，所述环带安装在所述转子水平位置对应的所述壳体的内壁上，所述主轴为阶梯轴。
[0008]优选的，还包括第一支撑轴承、第二支撑轴承，所述第一支撑轴承、第二支撑轴承与所述内盖的中心通孔配合安装，所述主轴穿过所述第一支撑轴承、第二支撑轴承与所述第一支撑轴承、第二支撑轴承配合安装。
[0009]优选的，还包括第三支撑轴承，所述第三支撑轴承与所述壳体的中心通孔配合安装，所述主轴穿过所述第三支撑轴承与所述第三支撑轴承配合安装。
[0010]优选的，所述环带包括：第一环带、第二环带，所述第一环带与第二环带交错排布安装在所述转子水平位置对应的所述壳体的内壁上。
[0011]进一步地，所述第一环带、第二环带具有矩形齿形的间隔，所述第一环带、第二环带之间对称并交错排布。
[0012]优选的，所述环带为金属材质。
[0013]优选的，所述若干个隔间以所述主轴的中轴线周向均匀分布。
[0014]优选的，所述转子为具有中心孔且在中心孔周向均匀设置有若干个扇叶的转盘，扇叶与壳体之间形成隔间。
[0015]优选的，所述能量转换球为PTFE材质的球体。
[0016]一种用于车载检测的列车运行状态检测方法，包括如下步骤：
[0017]S1：将用于车载检测的能量自洽装置安装在列车转向架侧架中间的上表面；
[0018]S2：基于转向架侧架的振动特征反映对应的列车的轮轨耦合特征，通过能量自洽装置将转向架侧架的振动特征转换为对应的特征电信号，并将对应的特征电信号传输至远程终端；
[0019]S3：远程终端结合LSTM深度学习算法来分析列车行驶过程中轮轨耦合的特征，并判断列车的运行状态。
[0020]综上所述，本技术的有益效果如下：
[0021]1、本技术采用摆子接收惯性动能，有效传递振动特征，在应用场景上并不仅局限于轨道交通领域，也可以拓展到可穿戴健康监测和医疗保健；
[0022]2、本技术封装为一个扁圆柱体，充分利用空间结构，结构紧凑，单个装置可作为一个无线物联网节点，进而拓展到多节点的无线传感网络，可拓展性强；
[0023]3、本技术采用摩擦发电原理，PTFE球和两条铜环带构成TENG，转子、PTFE球和铜带构成类滚动轴承结构，在产生电能提供能源的同时，对特征的变化具备高敏感性，工作稳定，可靠性高，能有效记录环境的振动特征。
附图说明
[0024]本技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0025]图1为本技术的整体结构示意图；
[0026]图2为图1纵向剖面结构示意图；
[0027]图标：1
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第一环带、2
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壳体、3
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内盖、4
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主轴、5
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转动组件、6
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能量球、7
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转子、8
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第一支撑轴承、9
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第二支撑轴承、10
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第二环带、11
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第三支撑轴承。
具体实施方式
[0028]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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域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。
[0029]在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于车载检测的能量自洽装置，其特征在于，包括：环带、壳体（2）、内盖（3）、主轴（4）、转动组件（5）、能量转换球（6）、转子（7），所述内盖（3）安装在壳体（2）的内部，所述壳体（2）的顶部为敞口，壳体（2）的底部中心开设有中心通孔，所述内盖（3）开设有中心通孔，所述主轴（4）穿过所述内盖（3）的中心通孔，所述主轴（4）与所述内盖（3）配合安装，所述转动组件（5）安装在所述主轴（4）的上部，所述转动组件（5）位于所述内盖（3）的上方，所述转子（7）安装在所述主轴（4）的下部，所述转子（7）位于所述内盖（3）的下方，所述转子（7）的半径小于所述壳体（2）的半径，所述壳体（2）、转子（7）之间形成若干个沿所述主轴（4）的中轴线周向分布的隔间，每个隔间内设置一个能量转换球（6），所述环带安装在所述转子（7）水平位置对应的所述壳体（2）的内壁上，所述主轴（4）为阶梯轴。2.根据权利要求1所述的一种用于车载检测的能量自洽装置，其特征在于，还包括第一支撑轴承（8）、第二支撑轴承（9），所述第一支撑轴承（8）、第二支撑轴承（9）与所述内盖（3）的中心通孔配合安装，所述主轴（4）穿过所述第一支撑轴承（8）、第二支撑轴承（9）与所述第一支撑轴承（8）、第二支撑轴承（9）配合安装。3.根据权利要求1所述的一种用于车载检测的能量自洽装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：方正，张祖涛，吴小平，潘宏烨，周子杰，伊敏熠，
申请(专利权)人：宜宾西南交通大学研究院，
类型：新型
国别省市：
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