[发明专利]具有集成的发电机的滚动轴承及其能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所述的滚动轴承，其具有在位于两个可相对旋转的轴承环之间的空隙中设置的永久激励的第一发电机。此外，本发明涉及一种用于配备发电机的滚动轴承的能量管理方法。

背景技术

滚动轴承包括可相互运动的可相对旋转的轴承件（内环和外环）和设置在它们之间的滚动体。在各种不同的轴承应用中例如需要探测旋转的轴承件的转速和旋转方向或其它的监控任务。为了这些和那些任务使用电子元件（传感器、致动器、处理器、数据存储器等等）。电子元件必须被供给能量。由现有技术已知一些解决方案。

WO2008/014766A1描述一种用于监控轨道车辆的齿轮组轴承的至少一个运行参数的装置。该装置具有传感器和发射单元（它们与轴承环一起旋转地设置在轮轴的端部上）以及发电机单元，其具有一起旋转的且不可相对旋转的发电机元件用于给传感器和发射单元供给能量。一起旋转的发电机元件是设置在轮轴的端部上的维甘德元件，而配合的第二发电机元件由位置固定地设置的磁铁构成。该装置不能直接集成到轴承中。

在EP0397309A2中描述一种轴承装置，其中集成转速表。在双列的滚动轴承中在两个滚动体列之间在可旋转的内环上安装磁极转子。磁极转子在其圆周上通过磁铁环构成，其具有交替设置的磁铁极。霍尔传感器在磁极转子的径向定向上设置在外环中。磁极转子可以由铁磁性的材料构成，设计有凸出的磁极（例如爪）。而后在传感器装置中需要磁铁。因为传感器设置在位置固定的轴承件上，所以其能量供给是不成问题的。

由DE 69524014T2已知一种具有集成的三相电流发电机的轨道车辆。通过发电机产生的能量被存储在电池中。发电机设置在位于两个锥形辊之间的内部空间中并且包含一个转子和一个定子，所述转子随着内环和轴旋转，所述定子位置固定地设置在外环上。转子包含一列永久磁铁，其在位于锥形辊子之间的环形区域上沿着圆周方向彼此隔开相同距离地设置。永久磁铁的磁极径向设置并且分别交替地围绕该环分布地极化。定子总体上是一个由磁性的具有凸出的爪的钢膜构成的板叠，所述爪分别带有一个卷绕的线圈。三相的定子绕组通过这些线圈的Y布置得到。

由EP 0402240A1已知一种具有集成的电机的斜圆柱体滚子轴承。转子与内环连接，定子与外环连接。电机需要大的轴向构造空间。

由DE 2505802A1已知一种集成在滚动轴承中的转速传感器。感应生电的转速传感器包括一个环形的横截面为C形的由铁磁性的材料构成的转子体。该转子体带有一个多磁极的永久磁铁。在转子体中敞开的空间中设置环形的定子体，其具有线圈体，该线圈体具有线圈绕组。此外，定子体带有环形的齿盘，其由铁磁性的材料制成，其中齿盘的各爪相对于转子的永久磁铁对置地布置。转子和定子如此配合，使得在轴承环相对旋转时在线圈中感应一个与转速相对应的电脉冲序列或交变电压，其在电路装置中可以用于确定和/或调节轴的转速。

由JP 2008174067A已知一种车轮轴承，其具有一个传感器，该传感器可靠探测在车辆上的负载力矩。传感器是如此紧凑的，使得它可以被集成到轴承中。在轴承内部设置一个磁性圆，其气隙通过作用在车辆上的负载或力而改变。磁通量的改变被探测和评估。

由US 7,362,023B2已知一种滚动轴承，其配备发电机、转速表和无线的传输单元。发电机设计成爪极式发电机的形式。多极磁铁在此作为转子设置在内环或外环上并且在其周边上带有多个交替极化的磁铁。一个磁性环（该磁性环在其内部带有一个线圈）作为定子设置在永久磁铁多极环的对面。磁性环带有彼此啮合的爪，其分别从磁性环的侧壁出发越过线圈延伸。转速表和无线的传输单元被发电机供电。利用无线的传输单元将转速数据传输至外围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动轴承，其具有改善的且可便宜实现的集成的运行状态评估可能性并且提供一种用于这样的滚动轴承的运行管理的方法。

上述目的通过具有权利要求1的特征的滚动轴承和通过具有权利要求9特征的方法实现。

根据本发明的滚动轴承包含两个可相对旋转的轴承环和被永久激励的第一发电机，其初级件和次级件分别与其中一个轴承环以不可相对旋转的方式连接。

根据本发明滚动轴承包含第二发电机，其与第一发电机无关地工作。第一发电机被电加载并且用于给集成在轴承中的传感器装置和/或致动器装置供给能量，而第二发电机不被电加载并且提供用于位置确定和转速测量的电压信号。