一种置于受电弓弓头的电磁线圈式减振及能量回收装置的制作方法

本实用新型涉及振动能量回收技术领域，尤其是涉及一种置于受电弓弓头的电磁线圈式减振及能量回收装置。

背景技术：

由于轨道车辆的运行速度、车辆载客量、轨道及接触网的不平顺度等因素，激励和诱发了受电弓弓弓头不同程度的振动，振动引起受电弓表面产生不同程度的疲劳裂纹，此外，由于振动引发的电弓噪声是高速动车组的主要噪声源之一，受电弓与高速气流相互作用引发的弓体振动较大，弓体振动通过安装座传递到车体，导致受电弓区域车内噪声远高于客室其他区域。

在环境恶化，能源短缺的背景下，对受电弓弓头实行减振并进行能量回收具有现实的意义。安装在弹簧盒内的压缩弹簧吸收弓网之间高频振动的能量，最后只能以热能的形式消耗掉，造成能源不必要的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种置于受电弓弓头的电磁线圈式减振及能量回收装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种置于受电弓弓头的电磁线圈式减振及能量回收装置，该装置包括依次连接的弹簧盒、整流器、超级电容和变流器，所述的整流器、超级电容、变流器分别固定在车顶受电弓旁，所述的变流器与车载用电器连接，弹簧盒包括盒盖和盒体，盒盖套接在盒体外部，并能与盒体发生相对运动，所述的盒盖固定在车顶受电弓弓头处，所述的盒体固定在受电弓框架上，弹簧盒内设有导杆、永磁体、压缩弹簧和电磁线圈，所述的导杆的一端固定在盒盖上，另一端与永磁体固接，所述的压缩弹簧的一端与永磁体连接，另一端固定在盒体底部，所述的电磁线圈圈套在永磁体下部并与盒体底部固定，所述的电磁线圈从盒体的侧壁中引出两根导线接入整流器。

优选地，整流器与超级电容、变流器并联。

优选地，盒体的侧壁设有引出两根导线的小孔。

优选地，从盒体的侧壁引出的两根导线接入一个公头，整流器内设有一个母座，该母座与公头连接。

优选地，所述的盒体内还设有限位槽，该限位槽设于永磁体的外部，该限位槽与盒体底部通过焊接固定。

优选地，所述的导杆的截面形状为矩形，材料为弹性合金钢，导杆通过焊接的方式分别与盒盖和永磁体固定。

优选地，所述的减振及能量回收装置还设有检测控制器，该检测控制器包括DSP单片机及与DSP单片机分别连接的压力传感器、位移传感器和霍尔式电压传感器，所述的压力传感器、位移传感器与车顶受电弓弓头连接，所述的霍尔式电压传感器与超级电容连接，所述的DSP单片机与电磁线圈、整流器、变流器分别连接。

优选地，所述的整流器、超级电容和变流器均通过焊接的方式固定在车顶受电弓旁。

优选地，两根导线的外部设有不导电塑料软管。

优选地，所述的小孔的直径范围为0.8cm～1.2cm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型利用电磁线圈式振动能量回收装置将受电弓弓头的垂向振动能量转换为电能，可将能量回收再利用，并为车载用电器的工作提供能源，在节能减排方面有积极意义；

(2)本实用新型的弹簧盒在竖直方向上能够缓冲弓头对于框架的冲击，达到保护受电弓框架的目的；

(3)本实用新型的导线经小孔引出弹簧盒，并由不导电塑料软管包裹，可防止导线因裸露带来的安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型装置的剖视结构示意图；

图2为本实用新型装置的信号传递及能量流动图；

图中标号所示：

1、导杆，2、弹簧盒，201、盒盖，202、盒体，3、永磁体，4、限位槽，5、压缩弹簧，6、电磁线圈，7、导线，8、不导电塑料软管，9、整流器，10、超级电容，11、变流器，12、车载用电器，13、检测控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型涉及一种置于受电弓弓头的电磁线圈式减振及能量回收装置，包括导杆1、弹簧盒2、永磁体3、限位槽4、压缩弹簧5、电磁线圈6、导线7、不导电塑料软管8、整流器9、超级电容10、变流器11和检测控制器13。

弹簧盒2包括盒盖201和盒体202，盒盖201固定在车顶受电弓弓头处，盒体202固定在受电弓框架上，盒盖201套接在盒体202外部，并能与盒体202发生相对运动。弹簧盒2内设有导杆1、永磁体3、限位槽4、压缩弹簧5和电磁线圈6。导杆1与盒盖201、永磁体3的顶部焊接相连。压缩弹簧5一端与永磁体3相连，另一端固定在盒体2底部。限位槽4与盒体202的底部采用焊接的方式连接，永磁体3设于限位槽4内。

电磁线圈6圈套在永磁体3下部，并与盒体202的底部固定。盒体202侧面开有一处直径为1cm左右的小孔，用于将盒内两根导线7引出，两根导线7由不导电塑料软管8包裹，并接入一个公头。整流器9设有母座，母座与公头连接，使导线7接入整流器9。

整流器9与超级电容10、变流器11并联。整流器9、超级电容10、变流器11均通过焊接的方式固定在车顶受电弓旁。变流器11与车内电器12连接，如车载故障记录仪、基于视觉的触网状态检测装置等。检测控制器13分别与整流器9、超级电容10、变流器11连接。检测控制器13包括DSP单片机及与DSP单片机分别连接的压力传感器、位移传感器和霍尔式电压传感器，压力传感器、位移传感器与车顶受电弓弓头连接，用于对车顶受电弓弓头进行压力及位移检测；霍尔式电压传感器与超级电容10连接，用于对超级电容10进行检测；DSP单片机与整流器9、变流器11、电磁线圈6分别连接，用于根据各传感器获取的检测数据对整流器9、变流器11、电磁线圈6进行控制。

本实用新型的工作原理是：

当车顶受电弓弓头与受电弓框架发生相对振动时，盒盖201将车顶受电弓弓头的振动传递到导杆1上，使焊接在其上的永磁体3向下运动接触到压缩弹簧5，实现弹簧减振。导杆1带动永磁体3在限位槽4内来回滑动，使其相对于电磁线圈6的距离不断变化，通过电磁线圈6的磁通量不断改变，产生感应电荷，实现机械能与电能的转换。进一步，产生的交流电通过导线7引出弹簧盒2，经整流器9整流为直流电后储存到超级电容10中，再由变流器11变压以供车载故障记录仪、基于视觉的触网状态检测装置等车载用电器12使用。

如图2所示，本实用新型的信号传递与能量流动过程为：车顶受电弓弓头的振动机械能在电磁线圈6的作用下转化为电能，此时产生的电为交流电。交流电传到整流器9被整流为直流电，接着流入超级电容10进行能量存储。以上能量流动均可逆。储存于超级电容10中的电经过变流器11变压，继而供给车载用电器12使用。与此同时，检测控制器13对车顶受电弓弓头、超级电容10、电磁线圈6、整流器9、变流器11分别进行相应的检测和控制，使整套装置得以安全、平稳、有效的运行。

本实施例的不导电塑料软管8的材料优选为高密度聚乙烯；公头的材料优选为镀金全铜。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。