[发明专利]滚动轴承内部状态自供电监测装置

说明书

一种滚动轴承内部状态自供电监测装置，所述的轴承包括轴承外圈、轴承滚动体、滚动体的保持架、轴承内圈、其特点在于还包括采集带、电能发生器和信号查询器。本发明所述的采集带同时采集轴承内部状态信息和轴承转动能量。本发明所述的转动能量采集器采集的电量通过所述的电源管理电路为所述的传感电路和信号发射器提供电源，在不需要外电源供电和无物理连线的条件下，可以采集轴承内圈的温度、载荷、转速、应力/应变、振动等参数并通过所述的信号发射器传递至安装在轴承外圈的信号查询器。

技术领域

本发明涉及滚动轴承，特别是一种滚动轴承内部状态自供电监测装置。

背景技术

轴承是机械系统的核心运动部件，实现轴承的状态监测对于机械制造系统的产品质量、机械运动系统的运行安全具有重要的应用价值。由于轴承是运动部件，对其进行状态监测的技术难点在于直接获取运动体的状态信息。由于轴承结构的限制，一般不能采用非接触方式监测轴承内部的状态，只能在轴承中安装传感器以获得状态信息，传感信号的传出和对传感器的电源供给是亟待解决的技术关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动轴承内部状态自供电监测装置。该技术思路是在轴承的内圈安装传感器，直接传感运动状态；在内圈同时安装有能量采集器，采集轴承运动能量，实现传感器和信号输出的自供电；内圈的传感信号通过无线方式，传递至轴承外圈，这样就可以容易实现轴承运动状态监测信息采集；从轴承内圈至轴承外圈的信号传递方式有电磁波和超声波两种，采用超声波方式有益于解决小尺寸轴承内部狭窄空间对电磁波信号产生的复杂路径干扰问题。该装置的转动能量采集器采集的电量通过所述的电源管理电路为所述的传感电路和信号发射器提供电源，在不需要外电源供电和无物理连线的条件下，可以采集轴承内圈的温度、载荷、转速、应力/应变、振动等参数传递至所述的轴承外圈的信号查询器。

本发明的技术解决方案如下：

一种滚动轴承内部状态自供电监测装置，所述的轴承包括轴承内圈、轴承滚动体、滚动体的保持架、轴承外圈、其特点在于还包括采集带、电能发生器和信号查询器，所述的采集带固定在轴承内圈不接触轴承滚动体的位置，所述的采集带是在一个柔性基底上集成多个传感器、传感电路、转动能量采集器、电源管理电路和信号发射器而构成的信息及能量采集带，所述的转动能量采集器，采集的电量通过所述的电源管理电路为所述的传感电路和信号发射器提供电源，所述的传感电路包括和每个传感器对应的传感信号调理电路、传感信号数据采集电路和微处理器；

在所述的滚动体的保持架上两个相邻的滚动体之间布置有一个永磁体，相邻的永磁体相互不接触，所有的永磁体同性磁极对着所述的轴承内圈的外侧，这些永磁体构成电能发生器；

所述的信号查询器包含信号接收器、信号解调电路和微处理器，所述的信号接收器安装在轴承外圈，所述的信号解调电路的输入端和信号接收器的输出端相连。

所述的信号接收器是由天线和射频收发电路构成的无线信号收发器，或是由超声换能器构成的超声信号接收器。

所述的转动能量采集器是采集带上布置有线圈或磁电换能器构成的。

所述的多个传感器包括温度传感器、载荷传感器、转速传感器、应力/应变传感器、振动传感器。

所述的传感电路输出的传感信号是采集带上所有传感器输出信号的编码信号，该编码信号由带上微处理器根据传感信号数据采集电路(A/D转换器)的输出和相应传感器的标识形成的。

本发明的技术效果如下：

1、本发明监测装置同时实现信息采集和能量采集，所述的转动能量采集器，采集的电量通过所述的电源管理电路为所述的传感电路和信号发射器提供电源，在不需要外电源供电和无物理连线的条件下，采集轴承内圈的运动状态信息并传递至轴承外圈的信号查询器。

2、本发明可以采集轴承内圈温度、载荷、转速、应力/应变、振动等参数并通过其上的信号发射器传递至轴承外圈。