基于内置式变磁阻发电机的双列圆锥滚子轴承转动能量采集器

摘要

传统铁路轴箱轴承（双列圆锥滚子轴承）监测系统存在布线复杂、维护成本高及灵活性不足等问题，限制了其在工业设备智能化管理中的应用．因此提出了一种基于内置式变磁阻发电机（variable reluctance generator,VRG）的双列圆锥滚子轴承用变磁阻能量采集器（variable reluctance energy harvester,VREH），旨在通过能量采集技术为轴承监测系统中的传感器和无线发射模块提供持续的电能支持，助力轴承的智能化设计．该VREH利用轴承运转过程中产生的机械能，通过变磁阻效应将其转化为电能，为无线发射模块供电，并通过无线发射模块将信号传输到移动PC端，实现信号的无线传输．通过理论和仿真分析验证了VRG的发电原理，并测试和分析了关键设计参数（包括线圈匝数、线圈-齿形金属环间距、铁芯材料等）对VREH性能的影响．无线发射实验结果表明，该VREH能够在铁路轴箱轴承中稳定工作，实现了高效的能量采集，为无线发射系统提供持续的电能支持．

关键词

变磁阻发电机 / 双列圆锥滚子轴承 / 能量采集 / 自供电 / 无线发射

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12272199,12102011); 全国重点实验室课题(SKLMT-ZZKT-2024R06)