[发明专利]轴承发电结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在轴承运动过程中发电的装置和方法。

背景技术

轴承可以被定义为将两个或更多个部件之间的相对运动限制成仅所需类型运动的任何各种机械元件。通常，这允许和促进绕着纵向轴线的自由转动和/或抑制部件在相对于轴承的法线方向上的任何直线运动。轴承可以广泛地根据它们允许的运动并且根据其操作原理以及其可以处理的所施加的载荷的方向进行分类。

轴承经历相当的使用，这会导致各种轴承部件的磨损。随着时间的推移，轴承的磨损会导致机械故障。机械故障可能会影响旋转运动和/或轴向线性约束。如果不控制这些运动中的任何一个都可能会给依托轴承的机械带来灾难性的故障。

轴承的可靠性和预测性维护会影响设备的操作和正常运行时间。轴承用于许多应用中，包括汽车、风力涡轮机、自动化机械等。随着时间的推移，轴承会磨损。运行过程中的轴承故障可能会给设备及可能的周边区域带来重大的损坏。如果出现巧合情况的话，轴承故障甚至可能会造成人身伤害或死亡。

轴承监测系统需要电力以进行操作。电力用于操作状态监测传感器，向任何计算设备提供电力，并且提供电力用于将任何收集的信息传送到中央系统。电力通过电线而被提供给设备。

可以通过监测轴承来改进轴承的可靠性和预测性维护。监测系统将会需要电力。所期望的是一种与轴承组件相关联的发电系统。

发明内容

本发明针对一种包括轴承的设备在操作期间产生电能的装置及相应方法。

在本发明的第一方面，一种发电轴承组件，该发电轴承组件包括：

轴承，其包括：

轴承外环，其具有外表面、轴承接合内表面和外环端表面，

轴承内环，其具有轴承组件内配合表面、轴承外座圈接合表面和内环端表面，其中，所述轴承接合外表面的尺寸设置成与所述外环轴承接合内表面旋转接合，

密封系统，其设置在所述轴承外环和所述轴承内环之间，其中，所述密封系统被固定到密封连接环，其中，所述密封连接环是所述外环和所述内环中的一个，所述剩余的环是相应的旋转环，

其中，所述内环可旋转地组装在所述外环轴承接合内表面内；

电力发电机，其包括发电机芯，该发电机芯包括缠绕着磁芯以产生电力的电线圈，所述电力发电机连接至所述相应的旋转环；

磁极化材料，其由所述密封系统承载；以及

发电机定位系统，其承载所述电力发电机，并且将所述电力发电机定位成靠近所述磁极化材料，

其中，所述轴承外环和所述轴承内环之间的相对运动穿过所述发电机芯通过所述磁极化材料，促使所述发电机芯产生电流。

在第二方面，所述系统还包括处理装置，该装置包括一组数字指令，用于监测和分析由集成到轴承组件中的状态监测系统所提供的数字数据。

在另一方面，所述发电机定位系统还包括径向容差补偿系统。该径向容差补偿系统可以包括组装在固定安装构件和所述电力发电机之间的径向偏置构件，发电机芯径向滑动材料位于所述电力发电机的配合表面和所述相应旋转环的环端表面之间。

在另一方面，所述发电机定位系统还包括轴向容差补偿系统。该轴向容差补偿系统提供横跨沿轴向定向的表面的距离的磁极化材料。所述电力发电机可以包括摩擦减小的界面，使所述电力发电机能够在位置上沿轴向方向在整个轴向定向的表面上调整。该摩擦减小的界面可以包括周向滑动材料、一个或多个轴承等。

在另一方面，所述发电机芯可被组装成纵向轴线处于径向方向，所述磁极化材料被组装在从密封系统沿轴向延伸的环形圈中。

在另一方面，所述磁极化材料可以设置在完整的环形圈中；在覆盖部分圆形截面的单一部分中；或者在空间上距离轴承环中心相等的径向距离的一系列部分中。

在另一方面，所述发电机芯可被组装成纵向轴线处于轴向方向，所述磁极化材料在与密封系统基本上平行的方向上被组装。

在另一方面，所述电力发电机可以由径向配准控制(registration control)部件承载，其中，所述径向配准控制部件能够径向定位电力发电机。电力发电机可通过将一个或多个发电机径向导向零件与一个或多个发电机导轨接合而被径向定位，其中，所述发电机导轨形成在密封系统内。发电机径向导向零件与发电机导轨接合，以便将电力发电机与磁极化材料对准。偏置构件可以被集成到发电子组件中，确保发电机芯在操作期间保持定位成靠近磁极化材料。