CN105114448A - 带发电功能的轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带发电功能的轴承，环状转子紧固在轴承内圈上，各个滚针均匀安装在滚针保持圈上，滚针保持圈紧固在环状转子外环面上。滚针导轨圈紧固在环状定子内环面上，轴承外圈紧固在环状定子外环面上。各个滚针被限位在滚针导轨圈内滚动。所述环状转子，沿其圆环的圆周方向均匀设有若干个磁钢。所述环状定子，沿其圆环的圆周方向均匀设有若干铜线绕组，各铜线绕组连续串联并引出一对引线。磁钢形成磁场，轴承内圈转动时，形成铜线绕组切割磁力线，产生电流。本发明，将发电机构与轴承结构合理地装配为一个整体，结构简单，体积小，在实现轴承发电功能的前提下，保持了相对简单的轴承结构。

Description

带发电功能的轴承

技术领域

本发明涉及一种轴承，具体说是一种带有发电功能的轴承。应用于存在使用轴承转动的同时需要供电或者将动能转化并储存为电能的场合下。

背景技术

轴承是一种精密的机械设备。在各个行业及领域中均有应用。但是例如在风力发电、电机伺服、汽车、电动车等行业，都有伴随着旋转进行电能转化、储存电能等需求。此需求，除了轴承外，一般会另外搭配传动机构、发电机构进行组合使用以达到目的。这种机构不但结构复杂，空间占比大，而且造价较高，维修、更换比较麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种带发电功能的轴承，可以在转动的同时利用转动形成电能供应外部用电需求或将电能进行储存后使用。

本发明实现发明目的所采用的技术方案是：带发电功能的轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、环状转子、环状定子、滚针保持圈、若干滚针和滚针导轨圈。其特征是：

所述环状转子紧固在轴承内圈上，所述各个滚针均匀安装在滚针保持圈上，滚针保持圈紧固在环状转子外环面上；滚针导轨圈紧固在环状定子内环面上，轴承外圈紧固在环状定子外环面上；各个滚针被限位在滚针导轨圈内滚动。

所述环状转子，沿其圆环的圆周方向均匀开有若干个磁钢安装孔（磁钢安装孔个数≥2）各磁钢安装孔均插入充磁后的磁钢，两个相邻磁钢的相邻磁极相异，也就是说，一个磁钢的N极与其相邻的磁钢的S极相邻。所述环状定子，沿其圆环的圆周方向均匀开有若干绕组槽孔，各绕组槽孔中均嵌入铜线绕组，各铜线绕组连续串联并引出一对引线。

由磁钢与环状转子的组合作用，产生了均布空间的磁场。当轴承内圈带动环状转子转动时，磁场的磁力线也随着一起转动。轴承外圈、环状定子以及铜线绕组则静止不动，静止的铜线绕组将转动的磁力线进行切割，使得铜线绕组在磁场的作用下产生电流，电流方向随轴承内圈的转动方向不同而变化（法拉第电磁感应定律）；此时，铜线绕组引线上便会有电流输出。当电流通过外部的整流或者电能储存设备后便可以进行使用。

本发明，将发电机构与轴承结构合理地装配为一个整体，结构简单，体积小，在实现轴承发电功能的前提下，保持了相对简单的轴承结构。

本发明技术方案，也可在滚珠轴承上实现。将滚针保持圈和滚针导轨圈分别改为内、外滚珠沟槽圈，将滚针改为滚珠，即可实现。因此，采用滚珠轴承的方案也属于本发明的保护范围。

附图说明

图1是本发明带发电功能的轴承外观立体示意图。

图2是本发明带发电功能的轴承结构立体示意图（去掉了挡尘保护盖）。

图3是本发明带发电功能的轴承的轴承内圈、环状转子及滚针保持圈、滚针装配关系示意图。

图4是本发明带发电功能的轴承的滚针导轨圈、环状定子以及轴承外圈装配关系示意图。

图5是本发明带发电功能的轴承的环状转子结构示意图。

图6是本发明带发电功能的轴承的环状定子结构示意图。

图7是带发电功能的轴承的滚针保持圈结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图5所示，将1J22(Co50V2)材料制作的转子冲片采用叠压工艺进行叠压至合适尺寸高度，制作成环状转子6。所述环状转子，沿其圆环的圆周方向均匀开有八个磁钢安装孔。将高度与环状转子6厚度相等的用钐钴永磁材料制作的充磁后磁钢7插入环状转子6上对应的磁钢安装孔孔位中紧固，磁钢7个数为八个，磁钢插入环状转子6的磁钢安装孔时在直径方向上为对极安装。所谓对极安装，即，两个相邻磁钢的相邻磁极相异，也就是说，一个磁钢的N极与其相邻的磁钢的S极相邻。

将轴承内圈9与装配了磁钢7的环状转子6进行装配，轴承内圈9采用冷缩技术套入环状转子6内环中，并至限位处卡紧。各滚针10均匀安装在滚针保持圈5圆周上，滚针10可以在滚针保持圈5上滚动（滚针保持圈5如图7所示）。将环状转子6利用冷缩技术及工装与滚针保持圈5进行装配，滚针保持圈5装配在环状转子6的外环面上，成为一整体，见图3。滚针保持圈5与滚针10均采用磁导率接近空气磁导率的顺磁材料。如图6，将1J22(Co50V2)材料制作的转子冲片进行叠压至合适高度，做成环状定子4。如图4，将滚针导轨圈,11套于环状定子4内部并紧固。滚针导轨圈11与滚针10及滚针保持圈5材料相同。将确定好规格的铜线用自动绕线器进行绕线后形成的各个铜线匝（铜线绕组）3分别安装于环状定子4对应的绕组槽孔中紧固，各个绕组槽孔沿环状定子的圆环圆周方向均匀布设。利用冷缩技术，将滚针导轨圈11与各个滚针10进行装配，待恢复室温后，滚针10被滚针导轨圈11两侧限位不脱出，并可自由在滚针导轨圈11内滚动，无晃动。将轴承外圈8套装于环状定子外环面至限位处并紧固。各铜线绕组3连续串联并引出一对引线1至轴承外，见图2。如图1所示，在轴承两侧嵌入挡尘保护盖2对轴承进行保护，同时将两根引线1穿出挡尘保护盖2。

当轴承内圈9旋转时，带动环状转子6、磁钢7、滚针保持圈5一起随动，在滚针10与滚针导轨圈11的作用下，使轴承内圈组件在运动时与轴承外圈组件同轴，同时，滚针10在滚针导轨圈11内滚动；由磁钢7与环状转子6的组合作用，产生了均布空间的磁场。磁场的磁力线随着轴承内圈9的转动而一起转动。轴承外圈8、环状定子4、各铜线绕组3则静止不动，静止的铜线绕组3将转动的磁力线进行切割，使得铜线绕组3在磁场的作用下产生电流，电流方向随轴承内圈9的转动方向不同而变化（法拉第电磁感应定律）。此时，引线1上便会有电流输出。电流通过外部的整流或者电能储存设备后便可以进行使用。

整个过程，都是通过机械运动产生电磁感应原理而完成。在实际应用中，可根据输出电流大小的需求而改变轴承的尺寸及材料等参数。此轴承可适用于多种运动设备及场合，安装调试维护方便，效果稳定，无需人为操作，具有其他结构复杂、尺寸巨大的发电设备无法替代的优点。

Claims (1)

1.一种带发电功能的轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、环状转子、环状定子、滚针保持圈、若干滚针和滚针导轨圈；其特征是：

所述环状转子紧固在轴承内圈上，所述各个滚针均匀安装在滚针保持圈上，滚针保持圈紧固在环状转子外环面上；滚针导轨圈紧固在环状定子内环面上，轴承外圈紧固在环状定子外环面上；各个滚针被限位在滚针导轨圈内滚动；

所述环状转子，沿其圆环的圆周方向均匀开有若干个磁钢安装孔，各磁钢安装孔均插入充磁后的磁钢，两个相邻磁钢的相邻磁极相异；

所述环状定子，沿其圆环的圆周方向均匀开有若干绕组槽孔，各绕组槽孔中均嵌入铜线绕组，各铜线绕组连续串联并引出一对引线。