軸承功率產(chǎn)生配置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在軸承的運動過程中產(chǎn)生功率的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軸承可以被定義為將兩個或更多個部件之間的相對運動限制為僅所需類型運動的任何各種機器元件。通常，這允許并促進(jìn)圍繞縱向軸線的自由旋轉(zhuǎn)和/或抑制組件在相對于軸承的法線方向上的任何線性運動。軸承可以根據(jù)它們允許的運動并且根據(jù)其操作原理以及由它們可以處理的所施加的載荷的方向而被廣泛地進(jìn)行分類。
[0003]軸承經(jīng)受顯著使用，這將導(dǎo)致各軸承組件的磨損。隨著時間的推移，對軸承的磨損會導(dǎo)致機械故障。機械故障可以影響旋轉(zhuǎn)運動和/或軸向線性約束。無法控制這些運動可能會對依靠軸承的機械導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。
[0004]軸承的可靠性和預(yù)測維護(hù)會影響設(shè)備的操作及正常運行時間。軸承用于許多應(yīng)用，包括汽車、風(fēng)力渦輪機、自動化機械等。隨著時間的推移，軸承磨損。操作過程中的軸承故障可能對設(shè)備及可能的周邊區(qū)域?qū)е嘛@著的損壞。如果出現(xiàn)適當(dāng)?shù)那闆r，軸承故障甚至可能潛在地造成人身傷害或死亡。
[0005]軸承監(jiān)測系統(tǒng)需要功率進(jìn)行操作。功率用于操作狀態(tài)監(jiān)測傳感器，為任何計算設(shè)備提供功率，以及提供功率用于將任何收集的信息傳送至集中式系統(tǒng)。功率通過導(dǎo)線被提供給各設(shè)備。
[0006]軸承的可靠性和預(yù)測維護(hù)可以通過監(jiān)測軸承而加以改進(jìn)。監(jiān)測系統(tǒng)需要功率。所期望的是一種與軸承組件相關(guān)聯(lián)的功率產(chǎn)生系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對一種在包括軸承的設(shè)備的操作期間產(chǎn)生電能的裝置及相關(guān)方法。
[0008]在本發(fā)明的第一方面，一種發(fā)電軸承組件，所述發(fā)電軸承組件包括:
[0009]軸承，其包括:
[0010]軸承外圈，其具有外表面、軸承外座圈接合表面、以及外圈端表面，
[0011 ] 軸承內(nèi)圈，其具有軸承組件內(nèi)配合表面、軸承內(nèi)座圈接合表面、以及內(nèi)圈平面端表面，其中，所述軸承內(nèi)座圈接合表面的尺寸設(shè)置成與所述外圈軸承外座圈接合表面旋轉(zhuǎn)地接合，在一些實施例中，所述軸承還包括一系列軸承滾子或滾珠，其中，所述內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)地組裝在所述外圈軸承外座圈接合表面內(nèi)，將所述一系列滾子或滾珠集成在它們之間，
[0012]其中，所述內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)地組裝在所述外圈軸承外座圈接合表面內(nèi)，所述內(nèi)圈端表面從所述外圈端表面伸出(stand proud)，暴露并限定內(nèi)圈密封唇表面，
[0013]軸承組件密封唇，其包括分割成密封唇外圈連接段、密封唇內(nèi)圈唇接合段、以及磁極化材料支撐段的軸承組件密封唇主體，所述磁極化材料支撐段從所述密封唇內(nèi)圈唇接合段軸向延伸超出所述內(nèi)圈平面端表面，
[0014]磁極化材料，其由所述磁極化材料支撐段攜帶，
[0015]其中，所述密封唇外圈連接段機械地聯(lián)接到所述軸承外圈，所述密封唇內(nèi)圈唇接合段的密封唇內(nèi)圈唇接合表面與所述內(nèi)圈密封唇表面可滑動地接合；以及
[0016]電功率發(fā)電機，其包括發(fā)電機芯，以在暴露于交互配對的磁極化材料時產(chǎn)生電功率，所述電功率發(fā)電機連接到所述軸承內(nèi)圈，將所述發(fā)電機芯定向在徑向方向上，以與所述磁極化材料可操作地接合；
[0017]其中，在操作期間，所述密封唇內(nèi)圈唇接合段的密封唇內(nèi)圈唇接合表面與所述內(nèi)圈密封唇表面之間的接合保持所述磁極化材料與所述電功率發(fā)電機的操作面之間一致的距離，所述軸承外圈與所述軸承內(nèi)圈之間的相對運動使所述磁極化材料穿過所述發(fā)電機芯，促使所述發(fā)電機芯產(chǎn)生電流。
[0018]在第二方面，所述系統(tǒng)還包括處理裝置，其包括一組數(shù)字指令，用于監(jiān)測和分析由集成到軸承組件中的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0019]在另一方面，所述密封系統(tǒng)提供了用于沿徑向方向的公差補償。
[0020]在另一方面，徑向方向的公差補償是由軸承組件密封唇實現(xiàn)的，其中所述密封唇與內(nèi)圈密封唇表面接合，保持軸承組件密封唇的磁極化材料支撐段的徑向位置。
[0021]在另一方面，密封系統(tǒng)提供了用于沿軸向方向的公差補償。
[0022]在另一方面，所述軸向方向的公差補償是通過將磁極化材料的高度設(shè)置成大于電功率發(fā)電機的操作交界面表面積的高度來實現(xiàn)的，其中，高度差大于磁極化材料相對于操作交界面表面積的預(yù)定的預(yù)期相對軸向運動。
[0023]在另一方面，所述磁極化材料可以設(shè)置在完整的環(huán)形圈中；在覆蓋局部圓形部分的單個部分中；或者在從軸承圈中心在空間上以相等徑向距離的一系列部分中。
[0024]在另一方面，所述電功率發(fā)電機還包括周向滑動材料，其設(shè)置在相對磁極化材料的表面上。
[0025]在本發(fā)明的另一實施例中，功率發(fā)電機相對于所述內(nèi)圈和外圈是相反的。因此，發(fā)電機置于外圈上，密封件置于內(nèi)圈上，這適于外圈轉(zhuǎn)動的軸承。在本實施例中，一種發(fā)電軸承組件，所述發(fā)電軸承組件包括:軸承，其又包括:軸承內(nèi)圈，其具有內(nèi)表面、軸承內(nèi)座圈接合表面、以及內(nèi)圈端表面，軸承外圈，其具有軸承組件外配合表面、軸承外座圈接合表面、以及外圈平面端表面，其中，所述軸承外座圈接合表面的尺寸設(shè)置成與所述內(nèi)圈軸承內(nèi)座圈接合表面旋轉(zhuǎn)地接合，一系列滾子或滾珠，其中，所述內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)地組裝在所述外圈軸承外座圈接合表面內(nèi)，將所述一系列滾子或滾珠集成在它們之間，所述外圈平面端表面從所述內(nèi)圈端表面伸出，暴露并限定外圈密封唇表面，軸承組件密封唇，其包括分割成密封唇內(nèi)圈連接段、密封唇外圈唇接合段、以及磁極化材料支撐段的軸承組件密封唇主體，所述磁極化材料支撐段從所述密封唇外圈唇接合段軸向延伸超出所述外圈平面端表面，磁極化材料，其由所述磁極化材料支撐段攜帶，其中，所述密封唇內(nèi)圈連接段機械地聯(lián)接到所述軸承內(nèi)圈，所述密封唇外圈唇接合段的密封唇外圈唇接合表面與所述外圈密封唇表面可滑動地接合；以及電功率發(fā)電機，其包括發(fā)電機芯，以在暴露于交互配對的磁極化材料時產(chǎn)生電功率，所述電功率發(fā)電機連接到所述軸承外圈，將所述發(fā)電機芯定向在徑向方向上，以與所述磁極化材料可操作地接合；其中，在操作期間，所述密封唇外圈唇接合段的密封唇外圈唇接合表面與所述外圈密封唇表面之間的接合保持所述磁極化材料與所述電功率發(fā)電機的操作面之間一致的距離，所述軸承內(nèi)圈與所述軸承外圈之間的相對運動使所述磁極化材料穿過所述發(fā)電機芯，促使所述發(fā)電機芯產(chǎn)生電流。
[0026]合適地，所述軸承組件密封唇還包括密封唇主體柔韌形成部(compliancyformat1n)，其形成在所述密封唇內(nèi)圈連接段與所述密封唇外圈唇接合段之間。在一些版本中，所述磁極化材料具有的軸向尺寸大于所述電功率發(fā)電機的所述操作面的軸向尺寸，以容許操作期間所述軸承外圈與所述軸承內(nèi)圈之間的軸向相對運動。在一些版本中，所述磁極化材料支撐段形成為同心圍繞所述軸承的中心軸線的環(huán)形圈。在一些版本中，所述磁極化材料被設(shè)置為環(huán)形圈。在一些版本中，所述磁極化材料設(shè)置在所述環(huán)形圈的部分圓周中。在一些版本中，所述磁極化材料設(shè)置在多個段中，所述多個段圍繞所述連續(xù)圈的圓周在空間上布置。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，一種發(fā)電軸承組件包括集成到軸承中的發(fā)電子組件。發(fā)電子組件利用軸承的軸承內(nèi)圈與軸承外圈之間的相對運動來產(chǎn)生電功率。密封唇包括密封唇內(nèi)圈或外圈唇接合段，其與偏移軸承的內(nèi)圈或外圈密封唇表面可滑動地接合。磁極化材料由軸承組件密封唇的磁極化材料-支撐段支撐。內(nèi)圈或外圈唇接合段與唇表面之間的接合保持磁極化材料與發(fā)電機芯之間的徑向配準(zhǔn)。在操作期間，由軸承圈的旋轉(zhuǎn)所促使的磁極化材料與發(fā)電機芯之間的相對運動產(chǎn)生電輸出。
[0028]本發(fā)明的一個優(yōu)點是，在軸承子組件的內(nèi)圈和外圈之間的相對運動過程中能夠產(chǎn)生持續(xù)的電流。功率可以用于操作軸承狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備。包括的電功率產(chǎn)生裝置消除了用于從外部電源在本地存儲功率(例如由電池)或傳送功率的任何需要。通過在該位置產(chǎn)生功率，所述系統(tǒng)可以通過向無線信號通信提供足夠的功率來完全獨立且不依附于任何其他設(shè)備地操作。而另一個優(yōu)點是，監(jiān)測系統(tǒng)的操作可以被限制在軸承正在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的時刻。功率僅在發(fā)電機經(jīng)受軸承外圈與軸承內(nèi)圈之間的相對運動時被施加到該系統(tǒng)。
[0029]軸承可用于布置在遠(yuǎn)程位置的設(shè)備上。所述位置可能使對于用于監(jiān)測軸承狀態(tài)的從外部提供的功率的任何設(shè)置變得復(fù)雜。軸承可以在難以接近的位置集成到該設(shè)備中，特別是用于接線。此外，導(dǎo)線可能由該設(shè)備各部件的任何旋轉(zhuǎn)運動或其他運動而受到意外干擾或變得磨損。
[0030]另一個優(yōu)點使得電功率發(fā)電機與磁極化材料之間的配準(zhǔn)能夠適應(yīng)軸承的變化和磨損。所述機械交界面包括的特征容許電功率發(fā)