CN113489160A - 无线供电智能轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种无线供电智能轴承,包括轴承本体，轴承本体端部设有封油圉和密封圈，沿封油圈内侧周向设置柔性磁环；沿密封圈内侧周向设置环形电路主板，环形电路主板上设置霍尔传感器，霍尔传感器与柔性磁环对应设置，轴承本体转动时，霍尔传感器切割柔性磁环的磁感线获取轴承转速信息及运转方向信息，环形电路主板对轴承转速信息及运转方向信息进行接收、放大、存储以及传输；沿密封圈周向设置无线环形微型接收电路主板，无线环形微型接收电路主板上连接有一无线充电器，无线充电器给智能模块充电。该无线供电智能轴承结构简单，实现了对智能轴承的能量供给，且不会破坏轴承的完整结构。
Description
技术领域
本发明涉及智能轴承领域，具体涉及一种无线供电智能轴承。
背景技术
滚动轴承是机械装备中最常用的零件之一，其运行状态直接关系到机械传动系统及整机运行的安全性、可靠性与维护性。一旦轴承发生故障，轻则降低系统效能引起停机，重则产生事故，造成重大经济损失与人员伤亡。由于其工作条件恶劣，发生故障的概率也较大，在旋转机械故障中占比约30％。因而，针对轴承进行实时状态监测，实现轴承早期故障预警具有很大的社会和经济效益。
随着机械设备智能化诊断技术的兴起和传感器发展，智能轴承的概念也随之提出。所谓智能轴承,当前一种具有代表性的说法是,在传统轴承的基础上集成不同用途的传感装置,使其结合成为一体而形成独特的结构单元,再通过微型计算机进行信息处理,达到实时在线监测的目的。
但目前的智能轴承在能量供给方面还存在欠缺，如果工作时间较长，存在需要频繁更换电源模块的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种无线供电智能轴承。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种无线供电智能轴承,包括轴承本体以及设置于轴承本体的智能模块；所述轴承本体端部设有封油圉和密封圈,所述封油圉和密封圈相互配合对所述轴承本体端部进行密封，其特征在于，所述智能模块包括柔性磁环、霍尔传感器、环形电路主板和无线环形微型接收电路主板；
沿所述封油圈内侧周向设置所述柔性磁环，所述柔性磁环上等间距设置有磁极交替分布的氧磁体；沿所述密封圈内侧周向设置所述环形电路主板，所述环形电路主板上设置所述霍尔传感器，所述霍尔传感器与柔性磁环对应设置，所述轴承本体转动时，所述霍尔传感器切割所述柔性磁环的磁感线获取轴承转速信息及运转方向信息，所述环形电路主板对轴承转速信息及运转方向信息进行接收、放大、存储以及传输；沿所述密封圈周向设置无线环形微型接收电路主板，所述无线环形微型接收电路主板与外部供电单元之间采用无线传输供电，所述无线环形微型接收电路主板上连接有一无线充电器，所述无线充电器给所述智能模块充电。
优选的，所述无线环形微型接收电路主板和无线充电器设置于所述密封圈外侧。
该无线供电智能轴承结构简单，实现了对智能轴承的能量供给，同时由于该无线供电智能轴承仅是在对轴承本体的端部进行改进，装配简单，并未改变轴承本身的结构，因此不会破坏轴承的完整结构。
该无线供电智能轴承的优选方案，所述环形电路主板上还设置有温度传感器、振动传感器和声音传感器，所述温度传感器采集轴承的温度信号，所述振动传感器采集轴承的振动信号，所述声音传感器采集轴承的声音信号，所述环形电路主板对所述温度信号、振动信号和声音信号进行接收、放大、存储以及传输，所述密封圈外侧设有一数据读取接口，所述数据读取接口通过接口束线贯穿所述密封圈与所述环形电路主板连接。
优选的，所述温度传感器、振动传感器和声音传感器构成一均匀圆阵列设置于密封圈内侧端面，所述声音传感器有m个，所述m为正整数。
在获得轴承转速信息及运转方向信息的同时，采用温度传感器、振动传感器和声音传感器对轴承振动、温度以及对早期故障敏感的声音信号进行采集，全面地监测轴承各个阶段的故障，对防止故障引起的剧烈振动和高速车辆抱死现象有重要意义，同时对轴承早期故障和烧伤、切轴方面等问题提供了数据判断依据。
优选的，所述密封圈外侧周向设有环扣环形高温锂电池，所述环扣环形高温锂电池为环形电路主板供电。无线环形微型接收电路主板和无线充电器实现该智能模块的能量供给，环扣环形高温锂电池备用，两套电源系统可根据实际情况选择。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是无线供电智能轴承结构示意图；
图2是图1中A的放大图；
图3是柔性磁环结构示意图；
图4是各传感器在环形电路主板上的分布示意图；
图5是环扣环形高温锂电池、数据读取接口在无线环形微型接收电路主板上的分布示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1至图5所示，本发明提供了一种无线供电智能轴承,其包括轴承本体1以及设置于轴承本体1的智能模块。
轴承本体1端部设有封油圉10和密封圈2,封油圉10和密封圈2相互配合对轴承本体1端部进行密封。
智能模块包括柔性磁环11、霍尔传感器9、环形电路主板3和无线环形微型接收电路主板4。具体地设置位置为：沿封油圉10内侧周向设置柔性磁环11，柔性磁环11上有n个间距相等、磁极交替分布的氧磁体，n为正整数；沿密封圈2内侧周向设置有环形电路主板3，环形电路主板上设置有霍尔传感器9，优选2个霍尔传感器9，霍尔传感器9与柔性磁环11平齐设置，轴承本体1转动时，霍尔传感器9切割柔性磁环11的磁感线获取轴承转速信息及运转方向信息，环形电路主板3对轴承转速信息及运转方向信息进行接收、放大、存储以及传输，沿密封圈2周向设置一无线环形微型接收电路主板4，该无线环形微型接收电路主板4与外部供电单元之间采用无线传输供电，无线环形微型接收电路主板4上连接有一无线充电器6，无线充电器6给智能模块充电。优选的，该无线环形微型接收电路主板4和无线充电器6设置于密封圈2外侧。
密封圈2外侧周向还可设置环扣环形高温锂电池8，该环扣环形高温锂电池8作为备用电源为环形电路主板3供电。本实施例中，无线环形微型接收电路主板4和无线充电器6实现该智能模块的能量供给，环扣环形高温锂电池8备用，两套电源系统可根据实际情况选择。
于环形电路主板3上还设置有温度传感器14、振动传感器13和声音传感器12，温度传感器14采集轴承的温度信号，振动传感器13采集轴承的振动信号，声音传感器12采集轴承的声音信号，环形电路主板3对温度信号、振动信号和声音信号进行接收、放大、存储以及传输，密封圈2外侧设有一数据读取接口5，该数据读取接口5通过接口束线7贯穿密封圈2与环形电路主板3连接，这里通过在密封圈2上微型穿孔以供接口束线7穿过密封圈2。
本实施例通过环形电路主板3实现对轴承转速信息及运转方向信息、温度信号、振动信号和声音信号的放大、存储、传输和电源管理，为轴承状态监测和故障诊断提供多个维度的信息，使得判定结果更加可靠。
本实施例中，温度传感器14、振动传感器13和声音传感器12构成一均匀圆阵列设置于密封圈2内侧端面，声音传感器12有m个，m为正整数，温度传感器14、振动传感器12、声音传感器12和霍尔传感器9均优选但不限于板载于环形电路主板3上。
本实施例中，无线环形微型接收电路主板4、无线充电器6、环扣环形高温锂电池8，数据读取接口5等均可通过螺栓固定于密封圈2外侧，数据读取接口5将采集数据传至监控中心。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种无线供电智能轴承,包括轴承本体以及设置于轴承本体的智能模块；所述轴承本体端部设有封油圉和密封圈,所述封油圉和密封圈相互配合对所述轴承本体端部进行密封，其特征在于，所述智能模块包括柔性磁环、霍尔传感器、环形电路主板和无线环形微型接收电路主板；
沿所述封油圈内侧周向设置所述柔性磁环，所述柔性磁环上等间距设置有磁极交替分布的氧磁体；沿所述密封圈内侧周向设置所述环形电路主板，所述环形电路主板上设置所述霍尔传感器，所述霍尔传感器与柔性磁环对应设置，所述轴承本体转动时，所述霍尔传感器切割所述柔性磁环的磁感线获取轴承转速信息及运转方向信息，所述环形电路主板对轴承转速信息及运转方向信息进行接收、放大、存储以及传输；沿所述密封圈周向设置无线环形微型接收电路主板，所述无线环形微型接收电路主板与外部供电单元之间采用无线传输供电，所述无线环形微型接收电路主板上连接有一无线充电器，所述无线充电器给所述智能模块充电。
2.根权利要求1所述的无线供电智能轴承,其特征在于，所述环形电路主板上还设置有温度传感器、振动传感器和声音传感器，所述温度传感器采集轴承的温度信号，所述振动传感器采集轴承的振动信号，所述声音传感器采集轴承的声音信号，所述环形电路主板对所述温度信号、振动信号和声音信号进行接收、放大、存储以及传输，所述密封圈外侧设有一数据读取接口，所述数据读取接口通过接口束线贯穿所述密封圈与所述环形电路主板连接。
3.根权利要求1所述的无线供电智能轴承,其特征在于，所述无线环形微型接收电路主板和无线充电器设置于所述密封圈外侧。
4.根权利要求2所述的无线供电智能轴承,其特征在于，所述温度传感器、振动传感器和声音传感器构成一均匀圆阵列设置于密封圈内侧端面，所述声音传感器有m个，所述m为正整数。
5.根权利要求1所述的无线供电智能轴承,其特征在于，所述密封圈外侧周向设有环扣环形高温锂电池，所述环扣环形高温锂电池为环形电路主板供电。
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