[发明专利]用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器

权利要求书

1.一种用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，包括：壳体(1)以及置于所述壳体(1)内的弹簧组件(2)、质量块(3)、线圈(4)和两块永磁铁(5)，两块所述永磁铁(5)异极相对设置，所述弹簧组件(2)、所述质量块(3)和所述线圈(4)均设置在两块所述永磁铁(5)之间，所述弹簧组件(2)的下端固定在所述壳体(1)的底板上，其上端安装所述线圈(4)，所述质量块(3)设置在所述线圈(4)内，其特征在于，所述质量块(3)的质量、所述弹簧组件(2)的总刚度和所述能量收集器的固有频率三者之间满足以下关系式：

f＝(k/4mπ²)^1/2

其中，m为所述质量块(3)的质量，单位为kg；k为所述弹簧组件(2)的总刚度，单位为kN/m；f为所述能量收集器的固有频率，其值为5-6，单位为Hz。

2.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述质量块(3)的质量为1400kg-1600kg，所述弹簧组件(2)的总刚度为1800kN/m-1808kN/m，两块所述永磁铁(5)的高度均为0.18m-0.22m，所述能量收集器静止时所述线圈(4)的底层中心线距离所述壳体(1)的底板内侧的高度为0.09m-0.11m。

3.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述线圈(4)的顶层中心线到底层中心线的距离为0.38m-0.42m。

4.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述永磁铁(5)为铝镍钴磁铁，其剩磁密度为0.5T-0.7T。

5.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述线圈(4)的最外侧到所述永磁铁(5)的较近侧表面的距离为4mm-6mm。

6.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述能量收集器还包括固定架(6)，所述固定架(6)的底部与所述弹簧组件(2)的上端连接，所述质量块(3)设置在所述固定架(6)内，所述线圈(4)缠绕在所述固定架(6)上并绕设在质量块(3)的外围。

7.根据权利要求6所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述能量收集器还包括多根撑杆(7)，多根所述撑杆(7)竖直设置在两块所述永磁铁(5)之间，所述撑杆(7)的上端与所述壳体(1)的顶部连接，其下端焊接在所述壳体(1)的底板上，所述固定架(6)滑设在所述撑杆(7)上，所述弹簧组件(2)套设在所述撑杆(7)的下端。

8.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述线圈(4)上连接有两根用于给健康监测元器件供电的导线(8)，所述线圈(4)的内阻与所述健康监测元器件的电阻相等。

9.根据权利要求1所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述线圈(4)的层数为18层-22层，每层的匝数为580匝-620匝，所述线圈(4)为铜线，单根铜线的半径为0.4mm-0.6mm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的用于城市轨道交通桥梁健康监测的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述壳体(1)的底板上穿设有多根用于将所述能量收集器固定在桥梁结构上的螺栓(9)。