CN104321548B - 用于确定轴承运行特性的模块 - Google Patents

Abstract

一种用于监测有第一轴承圈(4)以及第二轴承圈(6)且围绕着旋转轴相对于彼此旋转的滚子轴承的运行状态的测量模块(1)，包括：能量采集装置(10)，其可操作性的由第一以及第二轴承圈(4，6)之间的相对运动产生能量；以及至少一个变形传感器(20)，其可操作性的提供表示第一以及第二轴承圈(4,6)的一轴承圈(6)的表面区域变形的变形信号，所述变形传感器(20)由所述能量采集装置(10)供电；评估电路(22)，其使用变形信号可操作性的确定表示在轴承上的当前载荷的应变信号。所述评估电路(22)由能量采集装置(10)供电，并且公用壳体(8)围绕所述能量采集装置(10)、变形传感器(20)以及评估电路(22)。

Description

用于确定轴承运行特性的模块

技术领域

本发明的实施例涉及滚子轴承的状态监测，并且尤其涉及用于监测滚子轴承运行状态的测量模块，滚子轴承有第一轴承圈以及第二轴承圈，其相对于彼此旋转。

背景技术

滚子轴承，尤其在有中间滚子轴承以及较大尺寸轴承的应用中的滚子轴承的状态监测越来越重要，例如通常在风能转换器或其他类型的动力设备中的滚子轴承。

监测操作状态的一具体示例是轴承上当前载荷的监测，其在剩余寿命的计算、过载状况或欠载状况的产生等方面具有显著的影响。然而，除了直接收集有关滚子轴承的操作状态的信息，也可利用状态监测来确定有关体现在具体的滚子轴承的主系统上的有用信息。例如，如果汽车的轮毂或者轮子中的滚子轴承采用载荷传感，例如可确定轮子上的个别载荷以便电子控制提供至每个驱动轮的驱动力的量或者用于每个轮的制动力的量。

尽管滚子轴承的状态监测有不可否认的好处，但其却很少使用，因为不同类型的传感器、评估电子以及用于传送所确定的载荷或其他操作状态至监测电路的通讯电子均分别的安装在所述滚子轴承上。对于单独地将不同的传感器类型以及相关的评估电子和能源连接至滚子轴承是相当耗时并且是相当昂贵的。此外，当状态监测集成于滚子轴承中时，在滚子轴承的运行环境中，传统的解决方案需要过量的附加空间以执行典型的全新结构。

因此，对于一个概念的期望，其允许更有效的落实在滚子轴承中的状态监测。

发明内容

本发明的实施例允许提供用于监测有第一轴承圈以及第二轴承圈且其围绕旋转轴相对于彼此旋转的滚子轴承操作状态的测量模块，其中所述模块包括：能量采集装置，其可操作性的由第一以及第二轴承圈(4，6)之间的相对运动产生能量；以及至少一个变形传感器，其可操作性的提供表示第一以及第二轴承圈中的一轴承圈的表面区域变形的变形信号；评估电路，其使用变形信号可操作性的确定表示在轴承上的当前载荷的应变信号并且其由能量采集装置以及变形传感器来供电；公用壳体，其包括所述能量采集装置、变形传感器、以及评估电路。也就是说，针对完成滚子轴承上载荷的载荷感应的所有所需的组件均设置在公用壳体内以使其能够通过简单安装针对所述滚子轴承的测量模块的实施例来提供监测滚子轴承操作特性的能力。同时，在无附加的需求采用滚子轴承附近的个别传感器或者组件的情况下，并且事后将这些组件联系在一起，利用本发明的实施例可提供监测载荷的全部功能。

为此，通过利用根据本发明的测量模块的实施例执行在已存在结构或环境中的状态监测也变得可行，用以将测量模块连接至存在的滚子轴承，尤其是其侧表面。

当利用所谓的“侧面载荷测量”时，尤其可能是这种情况。当变形传感器可操作性的确定基本上垂直于旋转轴的表面区域的变形时，尤其可能是这种情况。也就是说，在径向轴承的示例中，变形传感器会操作性的提供表示滚子轴承的径向延伸的侧表面的变形的变形信号。为此，可使用能够感应滚子轴承的表面区域变形的任何类型的传感器，例如，电容性传感器或者光学传感器(激光器)，或者如其他的示例，可使用能够确定相对于参考表面的表面之间的距离的任何传感器或者连接至表面区域内的表面的应变计，以使表面的弹性变形以及因此轴承圈的弹性变形可由连接至表面的一个或更多的应变计的相关的伸长或压缩来感应。

也就是说，测量模块的特定的紧凑实施方式通过利用侧面载荷测量变得可行，其基于在基本上垂直于旋转轴的轴承圈的表面区域的变形的感应以及其他的处理过程。更普遍的，随着侧面载荷测量，可使用表面区域的变形，该表面区域基本上不同于任何平行于旋转轴的表面。此类表面区域的变形由自内圈经由轴承的滚动元件转移至外圈的载荷引起。尤其是，当滚动元件通过相邻于特定表面区域的区域时，经由滚动元件转移的载荷引起内圈或者外圈的弹性变形，并且因此引起轴承圈的表面区域的变形。甚至当滚子轴承点上的主载荷矢量在不同于表面区域的表面法线的方向时，且当滚子轴承的机械特性，尤其是轴承圈的材料以及尺寸以及滚动元件的数量、尺寸以及材料已知时，所述载荷矢量在方向上的结论以及强度能够被描述。例如，载荷矢量的确定可使用有限元分析方法来完成，其模拟滚子轴承在不同操作状态下地变形特性，例如，不同的载荷矢量方向、温度或者类似的操作状况。此概念可被用于确定在径向轴承以及轴向轴承上的载荷。

径向轴承的示例为深沟球轴承、球面滚子轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承。例如，深沟球轴承被设计用于支撑主要的径向载荷，而球面滚子轴承被典型的设计用于容纳大的径向载荷以及大的轴向载荷。在径向轴承中，第一轴承圈以及第二轴承圈不仅仅同轴而且也同心。也就是说，第一轴承圈以及第二轴承圈(即，内圈)中的一个与第一轴承圈以及第二轴承圈(即，外圈)中的另一个位于同心的位置，并且第一轴承圈以及第二轴承圈基本上位于同一平面，此平面基本上垂直于轴线。当所述径向轴承在操作使用时，多个滚动元件通过的路径与第一轴承圈以及第二轴承圈同心。内圈以及外圈形成共面配置并且其相对于彼此同轴旋转。

在轴向轴承中，第一轴承圈以及第二轴承圈被布置成同轴，但不同心。第一轴承圈位于基本上垂直于轴线的第一平面内，并且第二轴承圈位于基本上垂直于轴线且与第一平面隔开的第二平面内。当所述轴向轴承在操作使用时，多个滚动元件通过的路径与第一轴承圈以及第二轴承圈同轴，但是位于基本上平行于第一平面以及第二平面的另一平面。

整合的能源，即，独立于任何其他电缆或电线的能源采集装置、变形传感器以及可操作性的进行由变形传感器提供的关于变形信号的信号处理的评估电路可在单一的模块中，提供滚子轴承的状态监测的所有所需的功能可合并成单一的壳体。通过在滚子轴承的轴承圈上简单的安装作为一个整体的测量模块可提供所需的功能，无论其是径向轴承还是轴向轴承。

根据本发明的某些实施例，所述能量采集装置可操作性的由变通量的磁场产生能量，即，不需对置轴承圈的物理接触，对置轴承圈是轴承圈与安装测量模块的轴承圈相对。为此，例如，所述能量采集装置可包含一个或者更多的线圈以感应安装于对置轴承圈上的永磁体组件的磁通。与其他实施例相比较，此能量采集装置需要与对置轴承圈机械接触，例如以使驱动齿轮或者相似的装置，其可提供即使对轻微变化或者几何构造的偏差不敏感的可能性，例如轴承圈的偏差高达±2°或者更高。

根据某些实施例，测量模块可针对于具体的滚子轴承，其中，变形传感器放置在轴承的表面区域，表面的变形取决于轴承上根据预先确定的载荷，尤其根据一个基本上线性的关系。为此，载荷传感器在公用壳体内的位置可适合被监测的特定几何构造的滚子轴承，其中，变形传感器放置在表面区域，其允许用于在轴承上最大精度的确定载荷。

根据某些实施例，其通过执行滚子轴承的有限元分析便可实现。根据某些其他的实施例，表示在轴承上当前载荷的应变信号的确定可基于有限元逆变换以确定基于轴承的有限元模型的载荷矢量。然而，由评估信号确定的应变信号不一定包含直接在载荷矢量上的信息。此处理解的应变信号一般包含允许断定至少隐含的载荷矢量的方向和/或大小的信息。也就是说，其他实施例可采用模拟由应变传感器或者类似的装置确定的电压或者电流来进行简单的信号处理，以便确定表示在传感器上的应变的信号。载荷矢量的确定也基于由评估电路确定的应变信号，其可通过之后的评估设备或者电子执行。

根据本发明的某些实施例，公用壳体的轮廓或者边界可针对特定的滚子轴承，公用壳体的轮廓至少有部分的圆弧的形状，其半径对应于轴承圈的半径，其中模块连接至此轴承圈上。为此，相对于公用壳体的圆形部分可选择变形传感器的位置，这样变形传感器位于或者在表面区域上，当壳体安装在轴承圈上时，圆弧与轴承圈的半径对齐。为此，可提供最大精度的模块用于确定载荷矢量，最大精度的模块可通过简单的对齐模块的壳体与轴承圈便可实现。

为了提供在公用壳体内的功能，并且因此能够使状态监测的附加功能实现，此状态监测可通过简单的连接根据本发明的测量模块至滚子轴承的至少一个轴承圈，本发明的某些实施例设置能量采集装置与在公用壳体内的变形传感器之间的电子耦合。根据本发明的其他实施例，测量模块包含一个或者更多的永磁体。这可提供用于在滚子轴承上安装两个测量模块的可能性，一个在任一轴承圈上。当两个轴承圈均包含能量采集装置时，其中能量采集装置包括用于提供由能量采集装置提供所需能量的磁场的永磁体，在特定轴承上安装两个测量模块，其提供用于所有必要的组件以通过无必要耦合的能量采集装置产生能量，例如，任何其他的永磁体直接连接至轴承圈中的一个。

根据某些实施例，公用壳体还包括声换能器，用以额外的接收声反馈，如滚子轴承其他的操作特性。例如，可通过执行关于所接收信号的频率分析来利用声反馈，以确定在轴承的声信号中的任何频率组件，其可提示轴承的失效或者采用附加润滑油的必要性或者其他类似的。通过使用此模块可实现附加的功能而无需任何附加的努力。根据某些实施例，能量采集装置可与评估电路耦合，用以导出轴承旋转频率上的信息，这基于能量采集装置的永磁体的变通量。

根据其他实施例，模块还包括与评估电路耦合的无线发射器，所述无线发射器可操作性的传输应变信号或传输应变信号上的信息至对应的收发器，其中无线发射器由能量采集装置供电。这不仅允许在没有任何外部接线的情况下导出必要信息，而且与测量模块的一实施例相比其允许传输信息而无需连接任何其他组件至轴承。

例如，无线发射器可对应于移动通讯系统或者由第三代合作合伙计划(3GPP)标准化的收发器，如全球系统的移动通讯(GSM)、增强型数据速率GSM演进(EDGE)、GSM EDGE无线电接入网(GERAN)、陆地无线接入网(UTRAN)或者进化的UTRAN(E-UTRAN)，例如，通用移动通信系统(UMTS)、长期演进技术(LTE)或者先进的LTE(LTE-A)或者不同标准的移动通讯系统，例如，多标准无线电(MSR)、全球微波互联接入(WIMAX)IEEE802.16或者无线局域网(WLAN)IEEE802.11，通常任何分析均基于时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA)或者有复用物理层的任何其他的技术，如滤波器组多载波(FBMC)系统。当然，也可使用短距离通讯系统例如Nanotron(线性调频扩频)、ANT、DUST、无线HART、ISA100、蓝牙或者ZigBee。

根据本发明的某些实施例，公用壳体包括特定固定结构，其适合连接壳体至轴承圈的表面，使轴承圈的表面区域的变形传送至对应的壳体参考表面的变形。也就是说，其不必直接连接变形传感器至轴承圈的表面，而是事先连接其至适当制造的公用壳体。

因此，本发明的实施例也包括滚子轴承，此滚子轴承有至少一个根据前述实施例中任何一项的测量模块连接至第一以及第二轴承圈中的一个轴承圈。

根据本发明的其他实施例，上述类型的滚子轴承有附加的一个或者多个永磁体连接至第一以及第二轴承圈中的另一个轴承圈，以便其能够提供允许由模块的能量采集装置产生的所需能量的变通量磁场。

根据另外的实施例，滚子轴承包括在第一轴承圈上的测量模块以及在第二轴承圈上的另一测量模块，其中两测量模块包括用于产生另一测量模块的操作所需磁场的永磁体。

附图说明

结合附图，在下文中仅以示例的方式描述装备和/或方法的某些实施例，其中

图1示出了连接至滚子轴承外圈的测量模块的一实施例；

图2示出了执行如图1中所示的测量模块所考虑的参数的示意性草图；

图3示出了有测量模块安装在内圈以及外圈的每一个上的滚子轴承的一实施例；

图4示出了执行如图3中所述的两个测量模块所考虑的参数的示意性草图。

具体实施方式

结合附图描述不同实施例，其中仅有一些示例性实施例被示出。为了简明起见，图中的个别组件、线、层和/或区域未按比例绘制。

但是，应当被理解的是，在下文附图中公开的具体的实施方式并不意味限制其它的实施例。相反，应当指出的是，其它的实施例可使用在本发明的范围内的可替换实施方式或者修改以及附图中公开的实施方式的等价物。特别是，相对于不同实体、功能模块或者设备所描述的个别功能的事实不应当被解释为该实体被物理分离在本发明所有可能的其他实施例中的意思。其它的实施例也可联合一些功能在单一的实体、功能模块或者设备上。同时，相对于单一的实体、功能模块或者设备所描述的多个功能可被分布在其它的实施例或者实施方案中的物理分离组件中。

应当被理解的是，当元件被称之为是“连接”或者“耦合”至另一元件时，此元件可是直接的连接或耦合至另一元件或者可能出现的中间元件。相反，当一个元件被称之为是“直接连接”或者“直接耦合”至另一元件时，无中间元件出现。换句话说，用于描述各元件之间的关系应当以类似的方式解释(例如，“之间”与“直接之间”，“相邻”与“直接相邻”，等)。

在此使用的术语仅用于描述具体实施例的目的并且不意味着限制其它的实施例。如在此使用的单数形式“一”、“一个”或者“所述”也包括复数的形式，除非文中另有说明。还应当被理解的是，术语单数第三人称形式的“包含”，动名词形式的“包含”，单数第三人称形式的“包括”和/或动名词形式的“包括”在此使用时，列举了存在的所陈述的特征、整体、分步、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加的一个或更多其他的特征、整体、分步、操作、元件、组件和/或其组合。

除非另有限定，所有在此使用的术语(包括技术以及科学术语)均将有如具体领域普通技术人员之一通常所理解的同样的意思。在下文描述的附图中，相同或相似的元件采用相同的附图标记。

图1示出了如连接至滚子轴承的测量模块1的一具体的实施例，滚子轴承有放置在内轴承圈4与外轴承圈6之间的球面滚子2，内轴承圈4与外轴承圈6围绕旋转轴相对于彼此旋转。所述测量模块1包括一公用壳体8，其包括或者包含电子以及图1的测量模块的个别传感器。特别是，所述测量模块1包括能量采集装置10，其包括一个或者多个线圈12用以感应通过粘合、拧紧或类似的方式连接至所述内圈4的可变磁阻圈14产生的磁场。当所述内圈以及外圈相对于彼此旋转时，所述可变磁阻圈14在线圈12产生变化的磁通，因此感应电压，其提供至电力获取电子16用以产生所述测量模块的附加组件所需的电。为此，所述电力获取电子16可包括缓冲电容器、整流器、变压器或类似的设备用以对其余的设备或电路提供合适的输出电压。不言而喻可选的实施例可使用能量采集装置10，其中线圈12的相关电子以及电力获取电子包含在单一电子电路或者甚至在单一印刷电路板或者半导体材料的芯片内。

根据图1的实施例，由线圈12产生或者在线圈12中感应的信号可用于确定所述内圈4与外圈6之间的相对旋转的速度。所述速度可通过测量由发电机或能量采集装置10产生的AC波的频率来确定。一旦由对置圈14上的特性给出的磁通变化，就能够计算所述速度。引入间隙18以允许用于在对置圈上有发电机的另一测量单元的应用。可变磁阻圈14中间隙18的出现可被感应并且被用于所述旋转的相关频率的确定和/或建立轴承的对置圈的相对位置(即，相)。图1的实施例利用两个应变计20a以及20b作为一个变形传感器20，其被连接至所述外圈6的表面以确定在所述应变计20a以及20b下方的表面上的变形。当所述外圈6弹性变形时，上述变形发生，由于轴承圈的弹性变形，以使所述外圈6的侧面，即轴承的表面有一表面通常平行于旋转轴向外弯曲。为此，变形信号由表示所述外圈6的表面区域变形的应变计20a以及20b直接确定，所述外圈6是滚子轴承的轴承圈中的一个。

为了完成测量并且为了提供变形信号，变形传感器，即应变计20a以及20b由能量收集装置10供电。为了提供表示表面区域变形的信号，所述应变计20a以及20b可直接连接至轴承的外圈6的表面区域。为此，公用壳体8在所述轴承的表面区域的位置可提供一开口。然而，在其它的实施例中，所述变形传感器，即应变计20a以及20b，可直接连接至所述公用壳体8的参考表面，同时，所述公用壳体8包括一固定结构，此固定结构适合将所述壳体连接至轴承的表面以使轴承圈的表面区域的变形转化为相应的参考表面的变形。为此，在其它的实施例中，所述壳体也可包括位于所述应变计20a以及20b与所述外圈6的表面区域之间的材料或者组件。

如由所述应变计20a以及20b提供的变形信号用于评估电路22用以确定表示在轴承上的当前载荷的应变信号。也就是说，所述评估电路可评估穿过应变计的电压或者电流的改变以提供或者导出信号，其取决于适用于应变计的应变。例如，依存关系基本上为线性的。对于应变计的伸长或者压缩的测量，可使用滚子轴承或者外圈6的有限元模型，推断如由球面滚子自内圈4转移至外圈6的载荷。因此，所述载荷的矢量由可被导出的轴承支撑。

如图1中所示的测量模块1的一具体实施例中，所述公用壳体还包括一声换能器24，此声换能器24连接至所述外圈6的表面用以接收如由轴承产生的声信息。声信号的分布频率以及所述信号的强度可允许得出关于轴承状况的结论，例如预测的剩余寿命、所需的附加润滑脂的量或者类似的结论。为此，所述声换能器24也可耦合至所述评估电路22用以评估信息以及提供相关的信息给用户，例如，利用无线发射器，其可与评估电路22集成。

虽然图1示出了在一个开放状态下的公用壳体8，即，此处所述壳体是开放的以使在壳体内的组件是可见的，不言而喻，其它的实施例也可利用彻底封闭的，此壳体不能被打开。通常，普通的壳体包括一个或者多个测量模块的设备，此公用壳体也被理解为完全包括所有的设备或者仅部分的包括一个或所有设备的壳体。也就是说，所述壳体可包含在轴承圈的位置的开口或者在对置侧的开口，以提供通路至例如所述的应变计20a以及20b或者能量采集电路10，用于维修的原因或者类似的原因。

根据本发明的测量模块的实施例，测量模块可被粘合、拧紧、螺栓、成型或焊接至内圈或者外圈中的一个。一般来说，其可采用任何适合的技术安装以固定公用壳体至内圈4或者外圈6的表面。不言而喻，在其它的滚子轴承的实施例中，所述测量模块也可被安装至内圈4，同时可变磁阻圈14被安装至外圈6。

特别是，当特别定制根据本发明的测量模块至一具体的滚子轴承时，公用壳体8的形状尤其是其曲率可被设计成与内圈或者外圈的半径相对应。此外，可选择或者预定应变计20a以及20b到侧面的距离，即所述公用壳体8的弯曲元件，以使所述应变计20a以及20b放置于理想的位置用于完成侧面载荷的测量。

当设计的测量模块用于图2中所示的特定类型的滚子轴承时，可考虑相互依存关系。由内圈和外圈以及它们各自相对的直径以及尤其是提供在内圈与外圈之间在其侧面的间隙限定基本几何构造。这些特定尺寸可用于设计公用壳体8的大小以及形状，也可用于设计个别传感器的位置，尤其是在公用壳体内至少一个变形传感器的位置，以使其放置在轴承圈侧面的最佳位置。此最佳位置可使用滚子轴承的FEM分析被预先确定。此外，在更一般的条件下，可变磁阻圈14或者在内圈4上至少一个永磁体的位置可被限定以便能量采集装置10可利用变化的磁场在给定的几何构造内至最大可能的程度。

图3示出了本发明的其他实施例，此处两个测量模块26和28安装在前面所描述类型的滚子轴承的对置轴承圈上。因为第一测量模块26的功能对应于前面描述的关于图1的测量模块，所以对应于图1的描述特此作为参考。除了图1中示出的实施例，图3中示出的实施例包括第二测量模块28，其安装在内圈4上。所述第二测量模块28包括第二能量采集装置30以及第二评估电路32，此评估电路用以评估如由第二声换能器34以及包括第一以及第二应变计36a以及36b的第二传感器提供的信号。为了提供所需的变通量的磁场至第二测量模块28，外圈6连接至第二可变磁阻圈38。

尽管由提供可变磁阻的磁性材料的个别圈供电，本发明的其他实施例可利用在任一轴承圈上的测量模块，每个轴承圈包括至少一个永磁体。当各测量模块相对于彼此传送时，其可在对置测量模块的线圈位置产生很大的磁场。通过简单的连接一个测量模块在任一轴承圈上，即可提供采用状态监测的可能性。其对于有可变磁阻圈14或38的每个轴承圈4以及6的附加装备可节约成本以及精力。

与图2的图示相似，图4示出了针对于特定的滚子轴承的根据图3的实施例的两个测量模块时的相互依存关系。此外，基本几何构造由内圈以及外圈的尺寸提供，以便可变磁阻被设计用于分别适合所述内圈以及外圈。公用壳体的尺寸以及位置被设计使其适合圈的尺寸并且适合对置轴承圈的可变磁阻圈的几何构造，其中公用壳体连接至圈。

换句话说，描述在图2以及图4中示出的相互依存关系，最好在特定位置测量以便测量在轴承上的应变。特别是，其位置应允许侧面载荷测量。对于声发射感应，换能器可放置在轴承本身上，优选地在内圈或者外圈或者如果传递性足够其甚至放置在密封件上。测量值可被无线的传输至其他节点和/或基站或者中继节点。对于发电，发电机或者能量采集装置必须使用内圈与外圈之间的相对运动。如图2以及图4中示意性示出的测量模块结合所有这些需求的最佳位置可能难以实现。

当使用侧面载荷测量值测量载荷时，这些功能可被结合至一程序包，与能量生产以及能量采集一起，甚至可能结合在内圈以及外圈上的加速度测量、声发射测量。对于发电并且对于速度测量，使用内圈与外圈之间的相对运动。因此，程序包的位置可仅由载荷感应位置确定，其仍然能够被选为最佳位置。围绕着由轴承尺寸以及内圈与外圈之间的关系确定的点可收集其他功能。利用公用壳体甚至可允许轴承滚子的偏差，以使所述滚子与外壳以及发电机圈不接触，其允许轴承的偏差高达±2°或者更高。

使用用于滚子轴承状态检测的测量模块的实施例可提供十分紧凑的解决方案，也避免了ESM问题。甚至可通过两个内圈以及外圈同时产生电。利用单一测量模块，轴承的动载荷以及轴承的滚动球通模式(bearings’roller ball pass mode)可被检测，同时轴承的载荷区域也可被检测，用于改变内圈以及外圈程序包。能量采集装置的使用否定了对于电池或者外部电源电缆或其他类似的需求，甚至进行自主设计的滚子轴承的状态检测是可行的。

描述以及附图仅仅示出了本发明的原理。因此，应当被理解的是，在本发明的原理、精神以及范围内，本领域的技术人员能够制定在此没有明确的描述或者示出的各项安排。此外，在此举例的所有示例的主要目标仅用于教学的目的以帮助读者理解本发明的原理以及由发明人提出的概念用以促进本领域技术并且在此举例的实施例被解释为不限制于此类具体举例的示例以及状况。而且，所有陈述于此的举例原则、方面、以及本发明的实施例，以及其具体示例均意味着包含其等价物。

在附图中示出的各种元件的功能，包括任何功能模块可通过专用硬件的使用提供，例如处理器，以及与合适的软件相关的能够执行软件的硬件。当由处理器提供时，功能可由单一专用处理器、单一共享处理器或者其中某些共享的多个个别的处理器提供。此外，明确的使用术语“处理器”或者“控制器”不应当说明专指能够执行软件的硬件，并且可非限制性的隐含包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及非挥发存储器。也可包括其他传统的和/或习惯的硬件。当然，某些或者所有的功能也可使用例如用于执行、处理以及传输测量的专用模拟电子来实现。

应当被本领域技术人员理解的是，此处的任何框图代表体现本发明原理的说明性路线的概念图。相似地，应当被理解的是，任何流程图表、流程图、状态转换图、伪代码以及与其类似的方式代表各个流程，该流程可基本上代表在计算机可读介质并且由计算机或处理器执行，不管此类计算机或者处理器是否明确的示出。

此外，下文的权利要求并入具体实施方式中，其中每个权利要求可代表其本身作为一个独立的实施例。虽然每个权利要求可代表其本身作为一个独立的实施例，但应该注意的是，尽管在权利要求书中的从属权利要求可指与一个或更多的其他权利要求的特定的组合，其他实施例也可包括从属权利要求与每个其他的从属权利要求的主题的组合。除非此类组合在文中提出否则其不意味着特定的组合。此外，其也包括针对其他任何独立权利要求的权利要求的特性，即使此权利要求不直接依赖于独立权利要求。

还应当被指出的是，在本说明书或者权利要求书中公开的方法可由一种设备完成，该设备有用于执行该方法的每个步骤的装置。

此外，应该被理解的是，公开在本说明书或者权利要求书中的多个步骤或者功能的公开内容不可说明是以特定的顺序。因此，多个步骤或者功能的公开内容不限制为特定的顺序，除非此步骤或者功能由于技术原因不能互换。此外，在某些实施例中，单一步骤可包括或者可被分解成多个子步骤。除非明确的排除，否则此子步骤可被包括在并且为该单一步骤公开内容的一部分。

附图标记列表

1 测量模块

2 圆柱滚子

4 内圈

6 外圈

8 公用壳体

10 能量采集装置

12 线圈

14 可变磁阻圈

16 电力获取电子

18 间隙

20 变形传感器

20a，b 应变计

22 评估电路

24 声换能器和/或加速传感器

26 第一测量模块

28 第二测量模块

30 第二能量采集装置

32 第二评估电路

34 第二声换能器

36 第二变形传感器

36a，b 应变计

38 第二可变磁阻圈

Claims (19)

1.一种测量模块，其用于监测有第一轴承圈以及第二轴承圈且其围绕旋转轴相对于彼此旋转的滚子轴承的操作状态，所述模块包括：

能量采集装置，其可操作性的由所述第一以及第二轴承圈之间的相对运动产生能量；

至少一个变形传感器，其可操作性的提供表示所述第一以及第二轴承圈中的一轴承圈的表面区域变形的变形信号，所述变形传感器由能量采集装置供电；

评估电路，其使用变形信号可操作性的确定表示在轴承上的当前载荷的应变信号，所述评估电路由能量采集装置供电；以及

公用壳体，其围绕所述能量采集装置、变形传感器、以及评估电路；

所述变形传感器提供表示其中一个轴承圈的径向延伸的侧表面上的表面区域的变形的变形信号；

所述能量采集装置包括一个或者多个线圈用以感应连接至所述第一轴承圈以及第二轴承圈中的另一个轴承圈的可变磁阻圈产生的磁场。

2.如权利要求1所述的模块，其中，所述能量采集装置可操作性的由变通量的磁场产生能量。

3.如权利要求1或2所述的模块，其中，所述变形传感器包括至少一个应变计。

4.如前述权利要求1所述的模块，其还包括声换能器，所述声换能器被包含在所述公用壳体内，并且由所述能量采集装置供电。

5.如前述权利要求1所述的模块，其还包括温度传感器，所述温度传感器被包含在所述公用壳体内，并且由所述能量采集装置供电。

6.如前述权利要求1所述的模块，其还包括与所述评估电路耦合的无线发射器，所述无线发射器可操作性的传输载荷信号或者传输载荷信号上的信息至对应的收发器，其中，所述无线发射器被包含在所述公用壳体内，并且由所述能量采集装置供电。

7.如前述权利要求1所述的模块，其还包括一个或多个永磁体。

8.如前述权利要求1所述的模块，其中，所述变形传感器可操作性的确定表面区域的变形，此表面区域基本上垂直于旋转轴。

9.如前述权利要求1所述的模块，其中，所述公用壳体包括固定结构，其适合连接所述公用壳体至轴承圈的表面，以使轴承圈的表面区域的变形被转换成对应的所述公用壳体的参考表面的变形。

10.如权利要求9所述的模块，其中，所述变形传感器可操作性的确定所述参考表面的变形。

11.如前述权利要求1所述的模块，其中，所述能量采集装置包括至少一个线圈。

12.如前述权利要求1所述的模块，其中，所述模块被具体的设计用于特定的滚子轴承或者特定的轴承类型，以使所述变形传感器位于轴承的表面区域上，其中表面区域的变形取决于根据预定关系的轴承上的载荷。

13.如权利要求12所述的模块，其中，依存关系基本上呈线性。

14.如权利要求12或13所述的模块，其中，所述轴承圈上的表面区域的位置和/或大小由所述滚子轴承的有限元分析确定。

15.如权利要求12-13中任一项所述的模块，其中，所述公用壳体的轮廓有至少部分的圆弧的形式，此圆弧的半径对应于所述第一或者第二轴承圈中一个的半径，其中，所述变形传感器的位置到所述圆弧的距离选择为，当所述公用壳体安装在轴承圈上时，使所述变形传感器位于所述表面区域内或者表面区域上，从而所述圆弧与轴承圈的半径对齐。

16.如权利要求1所述的模块，其中，所述能量采集装置与所述变形传感器之间的电耦合在所述公用壳体内执行。

17.一种滚子轴承，具有根据权利要求1-16中任一项的测量模块，其连接至第一以及第二轴承圈中的一轴承圈。

18.如权利要求17所述的滚子轴承，具有一个或者更多的永磁体，其连接至所述第一以及第二轴承圈中的另一轴承圈。

19.如权利要求17或18所述的滚子轴承，其具有其他的根据权利要求1-16中任一项的测量模块，其连接至第一以及第二轴承圈中的另一轴承圈。