发明内容
[0003] 本发明提出一种用于火车轮系监测系统的供电装置，本发明采用的实施方案是：车架上经轴承安装有轮轴、经螺钉装有壳体，轮轴端部经螺钉装有阶梯型的转盘，转盘的轴孔套在轮轴端部并经螺钉固定，转盘的大盘和小盘的轮缘上经螺钉分别安装有数量相等的主磁铁一和主磁铁二，主磁铁一和主磁铁二均为扇形结构，主磁铁一和主磁铁二在圆周上都均布排列且其圆周方向的几何中心线中相互重叠，两个相邻的主磁铁一间的圆周方向的夹角小于主磁铁一自身两条侧边间的夹角，两个相邻的主磁铁二间的圆周方向的夹角小于主磁铁二自身两条侧边间的夹角。
[0004] 销轴两端分别固定在壳体的上下壁上，销轴上套有支架和激励器；支架的纵壁上设有倾斜的安装面及上下横壁，安装面与纵壁间的锐角大于30度，上下横壁上设有销孔，上横壁上经螺钉安装有副磁铁一；激励器上设有一组凸轮、凸台及导孔，凸台上经螺钉安装有副磁铁二；凸轮为移动凸轮，凸轮面由依次相连的底面、斜面和顶面构成，底面与顶面间的距离为凸轮升程，底面与斜面间所构成的锐角为凸轮升角，凸轮升角为30～50度；支架的销孔和激励器的导孔都套在销轴上，支架的上横壁与激励器和壳体的上壁之间分别压接有内外缓冲簧，支架的下横壁与激励器和壳体的下壁之间分别压接有内外支撑簧，内外缓冲簧和内外支撑簧都套在销轴上。
[0005] 压电振子一端经螺钉和压条安装在支架的安装面上、另一端经螺钉装有顶块，压电振子由等厚的基板和压电片粘接而成，基板靠近激励器安装，顶块顶靠在凸轮面上；非工作时顶块与凸轮的斜面中点接触，压电振子安装产生的预弯变形量为其许用值的一半，压电振子的许用变形量大于凸轮升程；压电振子安装前的自然状态下为平直或预弯结构；安装前为预弯结构时，基板预弯半径小于压电片预弯半径，压电振子预弯半径即基板与压电片粘接面的预弯半径为 压电振子安装前为平直结构且固定端两层都被夹持时，其许用变形量为 上
述公式中：l和h分别为压电振子的悬臂长度和总厚度，β＝Em/Ep，Em和Ep分别为基板和压电片材料的弹性模量，Tp和k31分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。
[0006] 主磁铁一与副磁铁一径向正对安装构成磁力副一，主磁铁二与副磁铁二径向正对安装构成磁力副二，两个磁力副内磁铁间的作用力均为排斥力或均为吸引力或均为吸引力。两磁力副同步产生磁力并使支架和激励器运动方向相反，如：主磁铁一使副磁铁一向上运动时主磁铁二使副磁铁二向下运动。
[0007] 随着转盘转动时，同一个磁力副中的主磁铁和副磁铁间的距离及相互作用力交替地变化，从而迫使支架与激励器间的相对位置发生变化，压电振子产生往复的弯曲变形并将机械能转换成电能；具体过程为：①顶块离开平衡位置并沿凸轮的斜面上升时，压电振子变形量逐渐增加；顶块与凸轮的顶面f3接触时，压电振子变形量达最大、不再随顶块的继续移动而增加；②顶块离开平衡位置并沿凸轮的斜面下降时，压电振子变形量逐渐减小；顶块与凸轮的底面接触时，压电振子的变形量达最小、不再随顶块的继续移动而降低；内支撑簧被压死时顶块与凸轮的顶面保持接触，内缓冲簧被压死时顶块与凸轮的底面保持接触。本发明中，激励器同步激励多组压电振子，发电能力强；压电振子的最大变形小于凸轮升程且压电片仅承受压应力，可靠性高；供电装置为两自由度系统，且其振动响应特性易于通过相关弹簧加以调整，故环境适应性强、频带宽；两个磁力副同步工作有助于提高压电振子变形量和有效带宽。
[0008] 优势与特色：①供电装置为两自由度系统，激励器同步激励多个压电振子，供电装置振动响应特性易于通过相关弹簧刚度及系统质量调节，故发电能力强、有效频带宽；②压电振子单向弯曲变形且变形量可控，其最大变形都小于凸轮的升程、故发电能力强、可靠性高；③两个磁力副同步工作进一步提高压电振子变形量和有效带宽。
