客运铁路网络的快速发展和运行速度的不断提升对转向架安全运行提出了巨大的挑战。无线传感和能量采集技术相结合,构成的自供电、免维护和实时反馈的在线监测系统,可以有效地提高转向架的安全运行和可靠性。但是,传统的电磁式能量采集器存在体积较大、分体式设计、功率密度较低的问题,不适用于为转向架监测网络提供电能。因此,本文研发了一种紧凑的一体式电磁式能量采集器。本样机利用配重充当摩擦摆使得线圈和磁铁之间产生相对运动,并且形成一体式的设计使得样机更容易安装在转向架的轮对上。借助仿真手段,优化了磁性材料和线圈的布置,提高了转换效率。系统地研究了不同列车转速下(540-820 rpm)样机的输出性能,来验证功率密度的提高(达到1982 W m-3),并且转换的电能可以维持日常低功耗电器和商用无线传感器的正常工作。除此之外,样机还能作为速度传感器监测列车的运转状况。本工作在自供电无线植入健康监测网络的潜在应用方面取得了重大进展。
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