本發(fā)明涉及一種具有集成的爪極發(fā)電機(jī)的滾動(dòng)軸承。本發(fā)明也涉及一種用于安裝到滾動(dòng)軸承中的爪極發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

滾動(dòng)軸承包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，作為可相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)的軸承環(huán)。在不同的軸承應(yīng)用中，例如需要測(cè)定旋轉(zhuǎn)的軸承部分的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向或其他監(jiān)控任務(wù)。對(duì)于這些任務(wù)和其他任務(wù)，需要電子部件，例如傳感器、執(zhí)行器、控制器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

從現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，將發(fā)電機(jī)安裝到滾動(dòng)軸承中，所述發(fā)電機(jī)低耗費(fèi)地為那里存在的電子部件提供需要的能量。存在使用所謂的爪極發(fā)電機(jī)的解決方案。已知的爪極發(fā)電機(jī)包括：第一爪環(huán)，所述第一爪環(huán)具有沿滾動(dòng)軸承的環(huán)周方向伸展的一列第一爪；第二爪環(huán)，所述第二爪環(huán)具有沿滾動(dòng)軸承的環(huán)周方向伸展的一列第二爪；以及由兩個(gè)爪環(huán)包圍的感生線圈，所述感生線圈環(huán)繞滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。爪形電極環(huán)沿環(huán)周方向彼此偏移地設(shè)置。爪極發(fā)電機(jī)此外包括沿環(huán)周方向伸展的一列磁極。如果第一爪環(huán)的第一爪與第一極、例如北極相對(duì)置，那么經(jīng)由第二爪環(huán)的沿環(huán)周方向相鄰的第二爪與沿環(huán)周方向相鄰的互補(bǔ)的第二磁極構(gòu)成磁回路，在該情況下所述第二磁極是南極，所述磁回路包圍感生線圈。如果軸承環(huán)隨兩個(gè)爪環(huán)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么第二爪與北極相對(duì)置，并且第一爪與南極相對(duì)置，使得包圍感生線圈的磁回路的方向反轉(zhuǎn)，并且在感生線圈中感生電壓。

DE 10 2011 075 548A1描述一種軸承，所述軸承具有第一和第二軸承環(huán)、以及構(gòu)成為爪極發(fā)電機(jī)的能量生成單元。爪極發(fā)電機(jī)包括：第一爪環(huán)，所述第一爪環(huán)具有一列第一爪；和沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的環(huán)周方向偏移的第二爪環(huán)，所述第二爪環(huán)具有一列第二爪。兩個(gè)爪環(huán)包圍環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的感生線圈。爪環(huán)和感生線圈借助第一承載環(huán)固定在第一軸承環(huán)的端面上。環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的一列磁極借助于第二承載環(huán)固定在第二軸承環(huán)的端面上。磁極經(jīng)由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁軛環(huán)(Rückschlussring)彼此導(dǎo)磁地連接。兩個(gè)爪環(huán)借助于導(dǎo)流環(huán)導(dǎo)磁地連接。

在DE 10 2009 031 609A1中描述一種滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有設(shè)置在第一和第二軸承環(huán)之間的爪極發(fā)電機(jī)。爪極發(fā)電機(jī)包括：沿著第二軸承環(huán)的環(huán)周環(huán)繞的一列磁極對(duì)；固定在第一軸承環(huán)上的爪環(huán)，所述爪環(huán)具有沿著第一軸承環(huán)的環(huán)周環(huán)繞的一列爪；以及磁感生線圈。爪環(huán)的第一爪設(shè)置成與第一軸承環(huán)體的導(dǎo)磁部段導(dǎo)磁地連接。極對(duì)的磁極設(shè)置成與第二軸承環(huán)體的導(dǎo)磁部段導(dǎo)磁地連接。磁回路經(jīng)由兩個(gè)磁部段和滾動(dòng)體閉合。

DE 10 2010 022 369A1示出一種滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有在第一和第二軸承環(huán)之間設(shè)置的爪極發(fā)電機(jī)。爪極發(fā)電機(jī)包括：沿著第一軸承環(huán)環(huán)繞的一列磁極；沿著第二軸承環(huán)環(huán)繞的一列導(dǎo)磁爪；和感生線圈，所述感生線圈設(shè)置在用于容納滾動(dòng)體的保持架上。

DE 10 2011 075 547A1包含一種滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有在第一和第二軸承環(huán)之間環(huán)繞地設(shè)置的爪極發(fā)電機(jī)，所述爪極發(fā)電機(jī)的磁極設(shè)置在用于容納滾動(dòng)體的保持架上。

DE 10 2011 082 804A1涉及一種滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有集成的爪極發(fā)電機(jī)，所述爪極發(fā)電機(jī)包括：第一爪環(huán)，所述第一爪環(huán)具有一列第一爪；和沿軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的環(huán)繞方向偏移的第二爪環(huán)，所述第二爪環(huán)具有一列第二爪。爪環(huán)包圍環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的感生線圈。爪環(huán)和感生線圈固定在第一軸承環(huán)的端面上。一列磁極固定在第二軸承環(huán)上，并且借助于由導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁軛環(huán)彼此導(dǎo)磁地連接。兩個(gè)爪環(huán)通過軸向的固定元件的導(dǎo)磁的部段、尤其通過軸螺母或通過帶槽螺母導(dǎo)磁地連接。

已知的解決方案使用爪極發(fā)電機(jī)，所述爪極發(fā)電機(jī)在滾動(dòng)軸承的整個(gè)環(huán)周上設(shè)置。由此，其與滾動(dòng)軸承的直徑相關(guān)，并且不可通用地使用。

DE 10 2010 021 159A1示出一種滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有凸極發(fā)電機(jī)(Schenkelpolgenerator)，所述凸極發(fā)電機(jī)具有初級(jí)部分和次級(jí)部分，所述初級(jí)部分和次級(jí)部分分別與軸承環(huán)中的一個(gè)抗扭地連接。次級(jí)部分通過永磁體形成，所述永磁體以交替的極性沿軸承環(huán)的環(huán)周方向設(shè)置。發(fā)電機(jī)模塊化地構(gòu)造，使得所述發(fā)電機(jī)能夠集成到不同的軸承類型中。對(duì)此，永磁體嵌入次級(jí)承載件中。初級(jí)部分包括凸極，所述凸極分別具有單獨(dú)勵(lì)磁線圈，所述單獨(dú)勵(lì)磁線圈嵌入初級(jí)承載件中。初級(jí)和次級(jí)承載件構(gòu)成為，使得所述初級(jí)和次級(jí)承載件能夠與隨后的安裝直徑無關(guān)地補(bǔ)全發(fā)電機(jī)。初級(jí)和次級(jí)部分不必在滾動(dòng)軸承的整個(gè)環(huán)周上延伸，而是也能夠部段地在軸承環(huán)之間延伸。在該情況下，在發(fā)電機(jī)的在直徑兩端相對(duì)置的部段上設(shè)有平衡重。作為替選方案，也能夠相對(duì)置地設(shè)有第二發(fā)電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種具有集成的爪極發(fā)電機(jī)的滾動(dòng)軸承，其中爪極發(fā)電機(jī)應(yīng)可用于不同的軸承直徑并且可低成本地制造。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的目的，使用根據(jù)所附權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承以及根據(jù)權(quán)利要求10所述的爪極發(fā)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承包括第一和第二軸承環(huán)、以及設(shè)置在兩個(gè)軸承環(huán)之間的爪極發(fā)電機(jī)。爪極發(fā)電機(jī)由沿著第一軸承環(huán)的環(huán)周環(huán)繞的一列磁極、沿著第二軸承環(huán)的環(huán)周設(shè)置的一列導(dǎo)磁爪以及線圈構(gòu)成。爪連同極構(gòu)成包圍線圈的磁回路。對(duì)本發(fā)明重要的是，導(dǎo)磁爪僅部段地沿著第二軸承環(huán)的環(huán)周設(shè)置。線圈設(shè)置在導(dǎo)磁爪的區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明的解決方案的重要優(yōu)點(diǎn)在于，爪極發(fā)電機(jī)由于其構(gòu)造可用于不同的滾動(dòng)軸承尺寸和構(gòu)型。在軸承直徑不同的情況下能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行爪極發(fā)電機(jī)的功率大小設(shè)計(jì)。這尤其通過磁性爪的部段式設(shè)置實(shí)現(xiàn)。此外，磁極能夠提供不同的幾何形狀。爪極發(fā)電機(jī)由于其簡(jiǎn)單的構(gòu)造而適合于批量生產(chǎn)，進(jìn)而可物美價(jià)廉地生產(chǎn)。爪極發(fā)電機(jī)隨后能夠安裝到滾動(dòng)軸承中，以便對(duì)標(biāo)準(zhǔn)軸承裝置配設(shè)供能裝置。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，爪極發(fā)電機(jī)具有兩個(gè)軸向相對(duì)置的導(dǎo)磁爪板，所述爪板具有徑向延伸的側(cè)面和沿軸向彎折的爪。爪板的爪在此交替地彼此嚙合地設(shè)置。線圈由爪板包圍。爪板的長度確定極對(duì)的數(shù)量，進(jìn)而確定電功率等級(jí)。通過兩個(gè)爪板沿環(huán)周方向相互間的幾何偏移(造成電相移)，能夠提供適合于將由線圈感生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的電壓形狀。由此得到2相系統(tǒng)。幾何錯(cuò)位能夠通過磁極(兩個(gè)獨(dú)立的磁回路)或通過以極距因數(shù)偏移的爪板引起。

在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，爪板的側(cè)面具有徑向的狹口。由于狹口，爪板能夠低耗費(fèi)地通過彎曲過程匹配于相應(yīng)的軸承環(huán)周。

兩個(gè)爪板和線圈能夠組成共同的結(jié)構(gòu)單元，所述結(jié)構(gòu)單元固定在第二軸承環(huán)上。為了提高對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)單元的機(jī)械保護(hù)和化學(xué)保護(hù)，能夠澆注所述結(jié)構(gòu)單元，其中能夠一同澆注用于固定結(jié)構(gòu)單元的固定元件，例如作為螺絲穿引開口的套筒。通過爪板和線圈組成緊湊的結(jié)構(gòu)單元，尤其也降低安裝耗費(fèi)。

一個(gè)有利的實(shí)施方式使用第一承載環(huán)和/或第二承載環(huán)，所述第一承載環(huán)用于承載磁極，所述第二承載環(huán)用于固定爪板和線圈。線圈能夠構(gòu)成為單獨(dú)的永磁體，所述永磁體嵌入第一承載環(huán)的環(huán)周面。作為替選方案，第一承載環(huán)能夠在其環(huán)周面上沿環(huán)周方向交替地具有磁化部段。第一承載環(huán)優(yōu)選借助于導(dǎo)磁的粘接劑固定在第一軸承環(huán)上。第二承載環(huán)例如能夠通過過盈配合固定在第二軸承環(huán)上。使用承載環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)爪極發(fā)電機(jī)的低耗費(fèi)的安裝及拆卸。

磁軛優(yōu)選經(jīng)由滾動(dòng)軸承部件、例如經(jīng)由兩個(gè)軸承環(huán)中的一個(gè)進(jìn)行。

線圈優(yōu)選構(gòu)成為環(huán)形線圈。此外，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，線圈是完成彎折的，并且各個(gè)繞組是彼此粘接的，由此得到無支撐的線圈，即所謂的背漆線圈(Backlackspule)。將線圈在爪形電極板的彎曲過程之前置入，并且通過隨后的彎曲過程匹配于相應(yīng)需要的直徑。

在兩個(gè)爪板之間適當(dāng)?shù)卮嬖谌嵝缘某休d件，所述承載件用于容納功率電子器件，例如整流器。以所述方式，功率電子器件能夠無需過多結(jié)構(gòu)空間地集成到用于容納線圈的結(jié)構(gòu)空間中。

為了實(shí)現(xiàn)變壓的能量傳遞，滾動(dòng)軸承能夠具有相同的第二爪極發(fā)電機(jī)。兩個(gè)爪極發(fā)電機(jī)在此軸向相對(duì)置地設(shè)置在滾動(dòng)軸承中。在初級(jí)和次級(jí)爪極發(fā)電機(jī)重疊時(shí)、也在部分重疊時(shí)，觸發(fā)電磁能量傳遞的啟動(dòng)，然而所述部分重疊必須有至少一對(duì)極對(duì)。初級(jí)和次級(jí)爪極發(fā)電機(jī)的重疊能夠經(jīng)由初級(jí)回路中的感生電壓通過第一次級(jí)極對(duì)元件標(biāo)識(shí)(次級(jí)爪極發(fā)電機(jī)借助剩磁或磁性地預(yù)載(vorgespannt))。

磁回路能夠作為有源靶用于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向測(cè)定以及用于角位置確定。例如霍爾傳感器、磁阻傳感器(XMR)或差動(dòng)變壓器能夠用作為傳感器元件。爪極發(fā)電機(jī)的溫度能夠經(jīng)由線圈的線圈電阻來測(cè)定。從爪極發(fā)電機(jī)的溫度能夠推斷出滾動(dòng)軸承溫度。

根據(jù)本發(fā)明的爪極發(fā)電機(jī)包括：一列磁極，所述磁極環(huán)繞地設(shè)置在第一承載環(huán)上；兩個(gè)軸向相對(duì)置的爪板，所述爪板具有徑向延伸的側(cè)面和沿軸向方向彎折的爪；以及由爪板包圍的線圈。爪板根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成為圓弧。

本發(fā)明的其他有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中得到。

附圖說明

下面根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。附圖示出：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的立體圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的爪極發(fā)電機(jī)的立體圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)軸承01的立體圖。滾動(dòng)軸承01由內(nèi)環(huán)02、外環(huán)03以及設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的滾動(dòng)體(沒有示出)構(gòu)成。在內(nèi)環(huán)02和外環(huán)03之間，在滾動(dòng)體的一側(cè)上設(shè)置有爪極發(fā)電機(jī)04，所述爪極發(fā)電機(jī)單獨(dú)在圖2中示出。爪極發(fā)電機(jī)04包括一列磁極05，該一列磁極環(huán)繞內(nèi)環(huán)02。磁極05設(shè)置在第一承載環(huán)07上。所述磁極例如能夠?qū)崿F(xiàn)為嵌入第一承載環(huán)07的表面中的永磁體。在替選的實(shí)施方案中，第一承載環(huán)07能夠在其環(huán)周面上沿環(huán)周方向具有交替磁化的部段。第一承載環(huán)07優(yōu)選經(jīng)由粘接連接固定在內(nèi)環(huán)02上。

爪極發(fā)電機(jī)04還包括弧形的導(dǎo)磁的第一和第二爪板08、09(參見圖2)，所述第一和第二爪板軸向相對(duì)置地設(shè)置。爪板08、09具有徑向延伸的側(cè)面10和沿軸向方向彎折的爪12、13。第一爪板08的爪12和第二爪板09的爪13交替地彼此嚙合地設(shè)置。軸向的狹口14被引入到爪板08、09的側(cè)面10中。由于軸向的狹口14，爪板08、09能夠低耗費(fèi)地彎曲，由此所述爪板能夠匹配于不同的直徑。

在爪板08、09之間存在線圈15，所述線圈優(yōu)選構(gòu)成為無支撐的線圈。將線圈15在爪板08、09的彎曲過程之前置入，并且通過隨后的彎曲過程匹配于需要的直徑。在爪板08、09的結(jié)構(gòu)空間之內(nèi)，此外存在柔性的承載件17，所述承載件用于容納電子器件(未示出)。

爪板08、09和線圈15優(yōu)選組成結(jié)構(gòu)單元。所述結(jié)構(gòu)單元能夠被澆注，并且固定在滾動(dòng)軸承01的外環(huán)03上。在圖1中示出的實(shí)施方式中，爪板08、09和線圈15固定在第二承載環(huán)18上，所述第二承載環(huán)又固定在外環(huán)03上。作為替選方案，爪板08、09和線圈15也能夠直接固定在外環(huán)03上。然而，使用單獨(dú)的承載環(huán)18簡(jiǎn)化了爪板08、09和線圈15的安裝及拆卸。

磁通量從第一極進(jìn)入到兩個(gè)爪板08、09之一的與該極相對(duì)置的爪12、13中，所述第一極例如是北極，所述磁通量從那里開始環(huán)繞線圈15并且在兩個(gè)爪板08、09中另一個(gè)的相鄰的爪12、13上再次朝向相鄰的南極離開。當(dāng)承載兩個(gè)爪板12、13的外環(huán)03繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，包圍線圈15的磁通量的方向反轉(zhuǎn)，使得在線圈15中感生電壓。

爪極發(fā)電機(jī)當(dāng)然也能夠以相反的設(shè)置方式集成到滾動(dòng)軸承01中。在該情況下，磁極05設(shè)置在外環(huán)03上，并且爪板08、09設(shè)置在內(nèi)環(huán)02上。

磁軛能夠通過兩個(gè)軸承環(huán)02、03中的一個(gè)進(jìn)行。

附圖標(biāo)記列表：

01 滾動(dòng)軸承

02 內(nèi)環(huán)

03 外環(huán)

04 爪極發(fā)電機(jī)

05 磁極

06 -

07 第一承載環(huán)

08 第一爪板

09 第二爪板

10 爪板的側(cè)面

11 -

12 第一爪

13 第二爪

14 狹口

15 線圈

16 -

17 柔性的承載件

18 第二承載環(huán)