专利名称：包括能量产生单元的轴承以及用于滚动轴承的保持架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I所述的具有能量产生单元的轴承以及一种根据权利要求9所述的用于滚动轴承的保持架。
背景技术：
从现有技术公知，从滚动轴承的两个轴承环的相互旋转借助磁感应推导出电压。 对此在一种可行的布置中在第一轴承环上设置有一个沿着第一轴承环的圆周延伸的磁极序列，在第二轴承环上设置一个沿着第二轴承环的圆周延伸的、延伸到第一轴承环的磁极的导磁爪序列，使得在第一轴承环的极和第二轴承环的爪之间的磁通量被闭合，该磁通量在轴承环的相互旋转时对布置在两个轴承环之间的感应线圈以交替的通流方向进行绕转并且在感应线圈中感应出电压。这种能量产生单元被称为爪极发电机。这里特别是感应线圈要求的结构空间已证实是有问题的，该感应线圈的绕组大致对两个轴承环的旋转轴进行绕转。对此特别是要注意的是，可分接的电压以及因此所产生的电功率取决于感应线圈的绕组的数量。
US 6，892，587B2描述了这样一种轴承，其中感应线圈被布置在一个大致在横截面中呈U形状的收纳件内，并且其中U形状的收纳件又被布置在第二轴承环上。U形状的收纳件需要在轴方向上的高结构空间。当凹槽被设置在两个轴承环上以便收纳磁极或者爪时， 在两个轴承环上要发生结构性改变。
US 2005/0174011 Al也描述了一种包括被构成为爪极发电机的能量产生单元的轴承，该能量产生单元的感应线圈被平放地布置在两个轴承环中的一方的空隙内以及在轴承环的端面上。
JP 2006090501AA (摘要)描述了一种包括被构成为爪极发电机的能量产生单兀的轴承，其中感应线圈被布置在两个轴承环中的一方的端面上以及在该一方的侧面上。发明内容
本发明的任务是提出一种包括大致无结构空间的能量产生单元的轴承，该能量产生单元的感应线圈具有高线圈间隙因数。
对于开头提到的轴承来说，该任务根据本发明这样被解决，即感应线圈被固定在轴承的保持架上。该任务的解决对此设置一种用于滚动轴承的保持架，其中保持架包括具有线圈的主体，该线圈被固定在保持架的主体上，其中线圈的绕组环绕保持架的旋转轴。
将感应线圈布置在轴承的保持架上需要在轴方向上的仅仅一点儿结构空间。而且保持架可以随后例如在侧面上与感应线圈一起缠绕并因此改装。
感应线圈使保持架附加地机械稳定，特别是在高转速的情况下，使得保持架可被设计得结构更轻。
在保持架上的感应线圈使得能够向被固定在保持架上的耗电器供电。优选地因此规定的是，耗电器、特别是传感器被布置在保持架上，并且耗电器由感应线圈供电。
在保持架上在感应线圈内产生的电压可借助一个引导连接件被提供给布置在保持架外部的耗电器，对此可以规定的是，无触点的电连接件(特别是电感或电容耦合器)设置在感应线圈和其中一个轴承环之间。作为对在保持架上的感应线圈和布置于保持架之外的耗电器之间的这种无触点的导电连接件的替代或者补充可以规定的是，电滑动触点被构成在保持架上的感应线圈和两个轴承环中的一方之间。
优选地规定的是，磁极序列被布置在具有较大内径的轴承环上。在此考虑到以下这种情况保持架以及因此感应线圈执行针对两个轴承环的相对运动，并且在感应线圈中感应的电压取决于该相对运动。保持架的相对运动是针对具有较大内径的轴承环，即一般与内环相比较大的外环，使得感应出的电压较大。
优选地规定的是，感应线圈被埋入地布置在保持架的主体内。这种布置是完全无结构空间的，而且感应线圈以被保护免受污染的方式被收纳。此外，感应线圈的绕组数可以增加，使得感应线圈的线圈间隙因数升高，该线圈间隙因数由感应线圈的每横截面的绕组数决定。
特别优选地规定的是，感应线圈作为卷绕线圈被收纳在布置于保持架的侧面上的凹槽内并且该凹槽被填充有电绝缘填料。这种布置可以这样容易制作在保持架的侧面上形成凹槽，在该凹槽内放入具有导电线圈材料的绕组的线圈并将凹槽内的线圈材料在结束步骤中填充电绝缘填料。在该情况下，凹槽可以具有V形状或者U形状的横截面，特别是U 形底面可以被设计得大致平坦，使得保持架的几乎整个径向延伸可以被利用，以便安置绕组数尽可能高的卷绕线圈。填料例如硬化漆使各个相邻的绕组保持彼此电绝缘并且不仅机械保护感应线圈而且保护其免受污染或者化学损害。保持架的重量减少，这是因为填料尤其是漆具有比保持架的塑料材料小的比重。
优选地规定的是，在爪上或者在磁极上布置有、特别是固定有密封元件。该密封元件可以包括由弹性材料制成的密封唇，其中密封元件特别是弹性密封唇覆盖两个轴承环之间的间隙并且不仅保护包括带有感应线圈的保持架而且保护两个轴承环之间的空间免受异物进入。在该情况下，密封唇紧贴在两个轴承环中的至少一个上。
从所附权利要求中以及从下面对本发明的一个优选实施例的描述中获得其它优点和特征。
图I示出根据本发明的轴承的一个实施例以及根据本发明的保持架的一个实施例的部分剖切的立体剖视图；以及
图2示出图I的轴承和保持架的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明进一步进行描述和说明。
图I示出被构成为滚动轴承的轴承，该轴承包括第一轴承环I、第二轴承环2以及布置在轴承环1、2之间的滚动体3，该滚动体3在保持架4内得到引导。在该情况下，第一轴承环I被构成为轴承的外环并且第二轴承环2被构成为轴承的内环。
轴承还包括能量产生单元,其中该能量产生单元包括沿着第一轴承环I环绕的磁4极序列，各自的极被集中作为极对。在该情况下，第一极对5的第一极即北极用标号‘6’表示。在第一轴承环I的圆周方向上再下一个即第三极对7具有同名的第一极8即同样是北极。在第一极对5和第三极对7之间布置有第二极对9,该第二极对9的第一极10被构成为南极。各自的极对5、7、9中的极的对准这样进行，即，在圆周方向上产生第一极6、8、10的交替序列，这些第一极6、8、IO 各自指向第二轴承环2的方向。相应地产生第二极的交替序列，这些第二极指向第一轴承环I。因此例如第一极对5的第二极11，也就是说南极指向第一轴承环I。各自的极对5、7、9与第一轴承环I的主体导磁地连接。极对5、7、9被构成为磁环的在第一轴承环I的圆周方向上交替磁化的分段，该磁环作为单独的构件例如借助导磁胶直接导磁地固定在第一轴承环I的内侧面上。能量产生单元还包括布置在第二轴承环2上且在圆周方向上环绕的导磁爪序列，其中第一爪12指向第一极对5的第一极即北极6并且第二爪13指向第三极对7的第一极8即北极，该第二爪13在第二轴承环2的圆周方向上与第一爪12相邻。在该情况下，爪由导磁材料构成并且相对于轴承的旋转轴径向对准，使得在爪12、13和极6、8之间产生仅少量的缝隙，其中可以通过该缝隙构成磁通量。爪12、13是爪环14的一部分，该爪环14作为单部件的构件在第二轴承环2上固定在导磁连接件内。爪环14借助压配合固定在第二轴承环2的外侧面上。在第二轴承环2的圆周方向上与第一爪12相邻的第二爪13因此面对再下一个即第三极对7。在第一爪对5的第二极11即南极之间，通过导磁连接件由第一轴承环I的导磁主体、滚动体3的导磁主体、第二轴承环2的导磁主体以及在第一爪12内的爪环14的主体构成一个磁路，该磁路通过第一爪12之间的缝隙闭合到第一极对5的第一极6即北极。该磁路例如按顺时针方向定向。第二轴承环2相对于第一轴承环I移动，使得第一爪12面对第三极对9的第一极10，同样形成一磁路，该磁路按相反方向定向，在该情况下例如按逆时针方向定向。在轴承环1、2的旋转时产生的各自按相反方向定向的磁路环绕感应线圈15，该感应线圈15固定在轴承的保持架4上。图2示出特别是保持架4以及感应线圈15的部分剖视图。感应线圈15被埋入地布置在保持架4的主体内，使得感应线圈15与保持架的主体的侧面16齐平地闭合。感应线圈15包括环绕轴承的旋转轴的导磁材料的多个绕组并且因此被构成为卷绕线圈。在该情况下，线圈15的绕组环绕保持架4的主体的旋转轴。感应线圈15还包括电绝缘填料例如漆，该漆围绕卷绕线圈的绕组并防止在相邻绕组之间的短路。因此感应线圈15作为形状稳定的组合体被收纳在保持架4的主体的侧面16内的凹槽17内，其中凹槽17被填充电绝缘填料。在两个轴承环1、2相对旋转时在感应线圈15内感应出交流电压,该交流电压可以例如借助在感应线圈15和两个轴承环1、2之一之间的电滑动触点、或者通过在感应线圈15和轴承环1、2之一之间的无触点的电连接件尤其是电感或电容耦合器而被分接。在感应线圈15中感应出的交流电压还可以被提供给耗电器，特别是传感器或者RFID标签的发送部分，其中耗电器被固定在保持架4上。在保持架4的主体外部还可以设置有未图示的密封元件，该密封元件例如以第一密封唇贴在第一轴承环I上并以第二密封唇贴在第二轴承环2上，其中该密封元件抗旋转地布置在两个轴承环1、2之一上。密封元件，尤其是密封元件的密封唇，例如布置和固定在爪上或者磁极上。在上述的实施例中，沿着侧面16环绕保持架4主体的凹槽17具有大致矩形横截面，并具有平坦的槽底。应想到，凹槽也可以具有例如V形状的横截面，以便能够达到在保持架4内的感应线圈15的特别高的绕组数以及因此高的线圈间隙因数，保持架4的主体的机械强度进一步提高。此外应想到，在侧面16上可以设置有一种由非磁性材料构成的覆盖感应线圈15的覆盖材料，例如玻璃纤维加强的聚酰胺，尤其是玻璃纤维加强的聚酰胺66，该材料保护感应线圈15免受污染。附图标记列表I 第一轴承环 2 第二轴承环3 滚动体4 保持架5 第一极对6 第一极对5的第一极7 第三极对8 第三极对7的第一极9 第二极对10 第二极对9的第一极11 第一极对5的第二极12 第一爪13 第二爪14 爪环15 感应线圈16 保持架4的主体的侧面17 凹槽
权利要求
1.轴承，所述轴承包括第一轴承环(I)、第二轴承环(2)和布置在所述两个轴承环(I、 2)之间且在保持架(4)中引导的滚动体(3)，并包括能量产生单元，其中所述能量产生单元包括沿着所述第一轴承环(I)环绕的磁极(6、8、10)序列，沿着所述第二轴承环(2)环绕的导磁爪(12、13)序列，以及感应线圈(15)，其中从第一磁极(6)经过第一爪(12)构成环绕所述感应线圈(15)的闭合磁路，其特征在于，所述感应线圈(15)固定在所述保持架(4)上。
2.根据权利要求I所述的轴承，其特征在于，所述感应线圈(15)被埋入地布置在所述保持架(4)的主体内。
3.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，所述感应线圈(15)作为卷绕线圈被收纳在布置于所述保持架(4)的侧面(16)上的凹槽(17)内，并且所述凹槽(17)被填充有电绝缘填料。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的轴承，其特征在于，在所述爪上或者在所述磁极上布置有密封元件。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的轴承，其特征在于，所述磁极(6、8、10)序列被布置在具有较大内径的轴承环(I)上。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的轴承，其特征在于在所述保持架上的所述感应线圈和所述两个轴承环之一之间的电滑动触点。
7.根据权利要求I至5中任一项所述的轴承，其特征在于，在所述感应线圈和一个轴承环之间设置无触点的电连接件特别是电感或电容耦合器。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的轴承，其特征在于，在所述保持架上布置耗电器特别是传感器，并且所述耗电器由所述感应线圈供电。
9.用于滚动轴承的保持架，所述保持架包括具有线圈(15)的主体，所述线圈(15)被固定在所述保持架(4)的所述主体上，其中所述线圈(15)的绕组环绕所述保持架(4)的旋转轴。
全文摘要
本发明涉及一种轴承，该轴承包括第一轴承环(1)、第二轴承环(2)和布置在该两个轴承环(1、2)之间且在保持架(4)中引导的滚动体(3)，并包括能量产生单元，其中能量产生单元包括沿着第一轴承环(1)环绕的磁极(6、8、10)序列，沿着第二轴承环(2)环绕的导磁爪(12、13)序列，以及感应线圈(15)，其中从第一磁极(6)经过第一爪(12)构成环绕感应线圈(15)的闭合磁路。发明目的是提出一种带有大致无结构空间的能量产生单元的轴承，该能量产生单元的感应线圈具有较高的线圈间隙因数，该任务根据本发明通过将感应线圈(15)固定在保持架(4)上而解决。
文档编号F16C41/00GK102939469SQ201180027079
公开日2013年2月20日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年6月1日
发明者托马斯·林克 申请人:谢夫勒科技股份两合公司