CN113574286A - 滚动轴承和配备有传感器的滚动轴承 - Google Patents

Abstract

根据实施例的滚动轴承包括：具有第一面向面的固定环；具有面向第一面向面的第二面向面，并相对于固定环转动的转动环；布置在第一面向面和第二面向面之间的滚动元件；保持滚动元件的保持架；第一电极和第二电极，其在相对于固定环位置中固定，且布置在固定环和转动环之间的轴承空间内；第三电极，其在相对于转动环的位置中固定，在相对于滚动元件或相对于保持架的位置中固定，并布置在轴承空间内；以及在第一电极和第二电极的表面或第三电极的表面上形成的绝缘膜。第三电极各布置成使得第一距离，即与第一电极的距离和第二距离，即与第二电极的距离随着转动环相对于静止环的转动而改变。第一距离的随时间变化相位与第二距离的随时间变化相位偏移。

Description

滚动轴承和配备有传感器的滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承和一种配备有传感器的滚动轴承。

背景技术

专利文献1(PTL 1)(日本专利公开第2008-019933号)描述了一种轴承系统。专利文献1中描述的该轴承系统包括滚动轴承、第一传感器和第二传感器。第一传感器是用于检测转动环的转动速度的传感器，而第二传感器是用于检测保持架或滚动元件的转动速度的传感器。

由滚动轴承和传感器组成的轴承系统的其他示例包括专利文献2(日本专利公开第2017-160974号)中描述的轴承系统和专利文献3(日本专利公开第2018-038692号)中描述的轴承系统。

专利文献4(日本专利公开第2003-262646号)描述了一种爪极发电机。专利文献4中描述的爪极发电机包括转动轴、永磁体和定子。永磁体附接到转动轴上，使北极和南极沿周向方向交替布置。定子包括绕组和轭部。轭由具有爪部(爪形部件)的磁性材料形成，并包含绕组。随着转动轴的转动，面向爪部的永磁体的磁极交替切换，以反转轭部中的磁通，从而在绕组中产生电动势。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开第2008-019933号

专利文献2：日本专利公开第2017-160974号

专利文献3：日本专利公开第2018-038692号

专利文献4：日本专利公开第2003-262646号

发明内容

技术问题

在专利文献1至专利文献3中描述的轴承系统中，有必要在外部将传感器，诸如磁感应元件附接到滚动轴承。在专利文献4中描述的爪极发电机需要空间用于布置绕组、永磁体和轭，因此在轴承的内部很难容纳它们。更具体地说，为了在现有设施中引入专利文献4中所述的爪极发电机，有必要围绕该设施中的轴承修改设计。如果将PTL 4中所述的爪极发电机引入到新的设施中，则该设施的尺寸会增加。

本发明是鉴于上述常规技术的问题而作出的。更具体地说，本发明提供了一种滚动轴承，能够在不增加尺寸的情况下纳入能够检测滚动轴承的状态的传感器或发电功能。

解决技术问题所采用的技术方案

根据实施例的滚动轴承包括具有第一面向面(对向面)的固定环，具有面对第一面向面并相对于固定环转动的第二面向面的转动环，布置在第一面向面和第二面向面之间的滚动元件，保持滚动元件的保持架，第一电极和第二电极，在相对于转动环的位置、滚动元件中的位置或相对于保持架的位置中固定的第三电极，以及形成在第一电极和第二电极的表面上的绝缘膜。第三电极各布置成使得第一距离，即与第一电极的距离，和第二距离，即与第二电极的距离，随着转动环相对于静止环的转动而改变。第一距离的时变相位与第二距离的时变相位偏移。绝缘膜可以形成在第三电极的表面上。

在根据本发明的一方面的滚动轴承中，当第一距离减小时，在第一电极中感应正电荷，而在第二电极中感应负电荷。随着第一距离的增加，由于电极中感应的电荷，电流从第一电极流向第二电极。在根据本发明的一个方面的滚动轴承中，当第二距离减小时，在第一电极中感应负电荷，而在第二电极中感应正电荷。随着第二距离的增加，由于电极中感应的电荷，电流从第二电极流向第一电极。在根据本发明的一方面的滚动轴承中，上述的电流能够构建确定滚动轴承的工作状态或发电功能的传感器。相应地，可以在不增加尺寸的情况下纳入传感器或发电功能。

在滚动轴承中，滚动元件或保持架可以起第三电极的作用。

在滚动轴承中，滚动元件可以是滚珠。保持架可以起第三电极的作用。保持架在保持每个滚动元件的部分处可以具有沿中心轴向方向凸起的凸部。在滚动轴承中，滚动元件可以沿周向方向以规则的间隔布置。第一电极的数量和第二电极的数量均可以是滚动元件的数量的整数倍。第一电极和第二电极沿周向方向以规则的间隔交替布置。

在滚动轴承中，保持架可以起第三电极的作用。保持架的面向第一电极的表面具有均朝向第一电极凸起的凸部。在滚动轴承中，凸部可以沿周向方向以规则的间隔布置。第一电极的数量和第二电极的数量均可以是凸部的数量的整数倍。第一电极和第二电极沿周向方向以规则的间隔交替布置。

滚动轴承可进一步包括密封构件，该密封构件在静止环和转动环之间限定了轴承空间。第一电极和第二电极可以布置在所述密封构件的所述轴承空间侧上的表面上。

在滚动轴承中，绝缘膜可以是具有高摩擦带电特性的材料，例如，聚四氟乙烯(PTFE)膜。在滚动轴承中，绝缘膜可以具有等于或小于100μm的厚度。

在滚动轴承中，第一电极和第二电极可以布置在静止环和转动环之间的轴承空间中，并且可以在相对于静止环的位置中固定。第三电极可以在相对于转动环的位置中固定，并且可以布置在轴承空间中。在滚动轴承中，绝缘膜可以具有等于或小于100μm的厚度。

滚动轴承可以进一步包括由导电材料形成并附接到第二面向面的第一环形构件。第一环形构件可具有面向第一面向面的第一面和面向第二面向面的第二面。该第一面具有凸部，该凸部朝向第二面的相反方向凸起。凸部可以形成第三电极。

上述滚动轴承可进一步包括附接到第二面向面的第二环形构件。第二环形构件可以具有面向第一面向面的第一面和面向第二面向面的第二面。第一面可具有朝向第二面凹陷的凹部，并且第三电极可布置在该凹部中。

上述滚动轴承可进一步包括具有环形形状并附接到第一面向面的基体。该基体可以具有面向第二面向面的第三面和面向第一面向面的第四面。第一电极和第二电极可以形成在第三面上。

滚动轴承可进一步包括至少部分地封闭轴承空间的密封构件。第一电极和第二电极可以布置在密封构件的轴承空间侧上的表面上。

在滚动轴承中，第三电极可以形成在转动环处。在滚动轴承中，第一电极和第二电极可以形成在静止环处。

在滚动轴承中，第一电极和第二电极沿周向方向以规则的间隔交替布置。第三电极可以沿周向方向以规则的间隔布置。第三电极的数量可以等于第一电极的数量和第二电极的数量。

滚动轴承可以进一步包括形成在绝缘膜和第三电极中的至少一个上的涂层膜。在滚动轴承中，涂层膜可以由DLC形成。在滚动轴承中，涂层膜可以由含镍的合金形成。在滚动轴承中，绝缘膜可以由DLC形成。

根据本发明的一方面，配备有传感器的滚动轴承包括滚动轴承和检测单元，该检测单元基于第一电极和第二电极之间的电压检测保持架的公转速度。在配备有传感器的滚动轴承中，检测单元能够根据保持架的公转速度来估算转动环与静止环的相对转动速度。

根据本发明的另一方面，配备有传感器的滚动轴承包括滚动轴承和检测单元，该检测单元基于第一电极和第二电极之间的电压来检测在滚动轴承内部供应的润滑剂的状态。在配备有传感器的滚动轴承中，由检测单元检测的润滑剂的状态可以是润滑剂中含有的水的量。

发明效果

在根据本发明的一方面的滚动轴承中，能够检测滚动轴承的状态的传感器可以很容易地构造。

附图说明

图1是滚动轴承10的俯视图。

图2是沿着图1中的线II-II截取的横截面视图。

图3是沿图1中的线III-III的横截面视图。

图4是图2中的区域IV的放大视图。

图5是图3中的区域V的放大视图。

图6A是用于解释滚动轴承10的效果的第一说明图。

图6B是用于解释滚动轴承10的效果的第二说明图。

图6C是用于解释滚动轴承10的效果的第三说明图。

图6D是用于解释滚动轴承10的效果的第四说明图。

图7是示出电极间电压和保持架14的公转速度之间关系的示意图。

图8是示出内环11对于外环12的相对转动速度与保持架14的公转速度之间关系的示意图。

图9是滚动轴承10的变型例的俯视图。

图10是滚动轴承10A的俯视图。

图11是沿图10中的线XI-XI的横截面视图。

图12是沿图10中的线XII-XII的横截面视图。

图13是滚动轴承20的俯视图。

图14是沿图13中的线XIV-XIV的横截面视图。

图15是沿图13中的线XV-XV的横截面视图。

图16是图14中的区域XVI的放大视图。

图17是图15中的区域XVII的放大视图。

图18是滚动轴承20A的仰视图。

图19是沿图18中的线XIX-XIX的横截面视图。

图20是沿图18中的线XX-XX的横截面视图。

图21是滚动轴承30的俯视图。

图22是沿图21中的线XXII-XXII的横截面视图。

图23是沿图21中的线XXIII-XXIII的横截面视图。

图24是滚动轴承30的变型例的示意性横截面视图。

图25是滚动轴承40的横截面视图。

图26是滚动轴承40的横截面视图，处在内构件41相对于外构件42旋转的状态下。

图27是滚动轴承50的俯视图。

图28是沿图27中的线XXVIII-XXVIII的横截面视图。

图29是滚动轴承50中的基体51的立体图。

图30是滚动轴承50中的基体51的横截面视图。

图31是滚动轴承50中的环形构件55的立体图。

图32是滚动轴承50的第一变型例中的基体51的放大横截面视图。

图33是滚动轴承50的第二变型例中的环形构件56的立体图。

图34是滚动轴承50的第三变型例的横截面视图。

图35是滚动轴承60的俯视图。

图36是沿图35中的线XXXVI-XXXVI的横截面视图。

图37是图36中的区域XXXVII的放大视图。

图38是滚动轴承60中的基体51的立体图。

图39是滚动轴承60中的环形构件55的立体图。

图40是滚动轴承60的变型例中的环形构件56的立体图。

图41是发电装置100的框图。

图42是配备有传感器的滚动轴承200的框图。

具体实施方式

本发明的实施例的细节将结合附图进行描述。在以下附图中，相似或对应的部分由相似的参考数字表示，重叠的描述将不再重复。

(第一实施例)

下面将描述根据第一实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承10”)的构造。

图1是滚动轴承10的俯视图。图2是沿着图1中的线II-II截取的横截面图；图3是沿图1中的线III-III的横截面视图。如图1至图3所示，滚动轴承10是圆柱滚子轴承。滚动轴承10包括内环11、外环12、滚动元件13、保持架14、第一电极15、第二电极16、绝缘膜17以及绝缘膜18(详见图4和图5)。

内环11具有环形(圈环状)形状。内环11具有内周面11a和外周面11b。外周面11b具有内环11的滚道面。轴(未示出)插入内环11中。

外环12具有环形形状。外环12具有顶面12a、底面12b、内周面12c和外周面12d。顶面12a和底面12b在滚动轴承10的中心轴向方向中形成端表面。中心轴向方向是指沿滚动轴承的转动环(滚动轴承10中的内环11)的转动轴线的方向。内周面12c与顶面12a和底面12b连续。外周面12d与顶面12a和底面12b连续。外环12布置在内环11的外侧，使得内周面12c面向外周面11b。外环12附接到壳体(未示出)。

内周面12c具有凹部12ca。内周面12c在凹部12ca处朝向外周面12d凹陷。凹部12ca的底面形成外环12的滚道面。换而言之，内周面12c具有在凹部12ca的顶面12a侧形成的凸缘12cb和在凹部12ca的底面12b侧形成的凸缘12cc，而凸缘12cb和凸缘12cc之间的内周面12c形成外环12的滚道面。

滚动元件13具有圆柱形状。滚动元件13有顶面13a、底面13b、和外周面13c。外周面13c与顶面13a和底面13b连续。外周面13c形成滚动元件13的滚动面。滚动元件13布置在内环11和外环12之间。更具体地说，滚动元件13布置在凹部12ca中，使得外周面13c与凹部12ca的底面接触并与外周面11b接触，并且顶面13a和底面13b面向凹部12ca的侧表面。

保持架14起第三电极R的作用。保持架14是机器加工的保持架。保持架14由例如导电材料形成。保持架14有环形形状。保持架14有内周面14a、外周面14b、以及通孔14c。保持架14布置在内环11和外环12之间，使得内周面14a面向外周面11b，并使得外周面14b面向内周面12c。通孔14c在厚度方向中(从内周面14a朝向外周面14b的方向)各穿过保持架14。多个通孔14c沿周向方向以规则的间隔形成。周向方向是指从中心轴向方向看，沿着绕滚动轴承的转动环(在滚动轴承10中是内环11)的转动轴线的圆周的方向。通孔14c的数量与滚动元件13的数量相等。滚动元件13布置在各通孔14c中。滚动元件13因此保持在保持架14中，使得滚动元件13之间在周向方向中的间隔是规则的间隔。

外周面14b具有凸部14ba。外周面14b在每个凸部14ba处向内周面14a的相反侧突出。优选的是凸部14ba的数量等于滚动元件13的数量。优选是凸部14ba沿周向方向以规则的间隔布置。外周面14b具有凹部14bb。外周面14b在各凹部14bb处朝向内周面14a凹陷。优选的是凹部14bb的数量等于滚动元件13的数量。凹部14bb布置在彼此相邻的两个凸部14ba之间。也就是说，凸部14ba和凹部14bb沿周向方向以规则的间隔交替形成。

优选的是，凸部14ba在周向方向中的宽度等于第一电极15在周向方向中的宽度和第二电极16在周向方向中的宽度。凸部14ba(第一电极15、第二电极16)在周向方向中的宽度是连接凸部14ba(第一电极15、第二电极16)在周向方向中的一端和内环11的中心轴线的直线与连接凸部14ba(第一电极15、第二电极16)在周向方向中的另一端和内环11的中心轴线的直线形成的角度。这可以增加第一电极15(第二电极16)面向第三电极R(凸部14ba)的面积，并可以增加发电量。当设计中存在限制或第一电极15在周向方向中的宽度不等于第二电极16在周向方向中的宽度时，凸部14ba在周向方向中的宽度被设定为使面向第一电极15(第二电极16)的面积最大化。

第一电极15和第二电极16由导电材料形成。第一电极15和第二电极16由例如铜(Cu)或铜合金形成。第一电极15和第二电极16均布置在面向保持架14的位置。更具体地说，第一电极15和第二电极16布置在位于凸缘12cb处的内周面12c上。第一电极15的数量和第二电极16的数量均是凸部14ba的数量的整数倍。本文所用的“第一电极15的数量和第二电极16的数量均是凸部14ba的数量的整数倍”包括第一电极15的数量和第二电极16的数量均等于凸部14ba的数量的情况。第一电极15和第二电极16沿周向方向以规则的间隔交替布置。多个第一电极15可以一体形成，且多个第二电极16可以一体形成。然而，第一电极15与第二电极16是电隔离的。

随着内环11对于外环12相对转动，保持架14沿周向方向公转。第三电极R(在滚动轴承10中是保持架14)和第一电极15之间在径向方向中的距离被称为第一距离，第三电极R和第二电极16之间在径向方向中的距离被称为第二距离。由于外周面14b具有凸部14ba(和凹部14bb)，第一距离和第二距离随着内环11对于外环12的相对转动(随着保持架14的公转)而随时间变化。

第一电极15和第二电极16布置成使得涉及内环11对于外环12的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环11对于外环12的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。

在滚动轴承10中，凸部14ba沿周向方向以规则的间隔布置。此外，在滚动轴承10中，第一电极15的数量和第二电极16的数量均是凸部14ba的数量的整数倍。此外，在滚动轴承10中，第一电极15和第二电极16沿周向方向以规则的间隔交替布置。因此，在滚动轴承10中，当第一电极15面向凸部14ba时，第二电极16并不面向凸部14ba，而当第二电极16面向凸部14ba时，第一电极15并不面向凸部14ba。因此，第一距离的随时间变化相位与第二距离的随时间变化相位相反。

图4是图2中的区域IV的放大视图。图5是图3中的区域V的放大视图。如图4和图5所示，在第一电极15和第二电极16上形成绝缘膜17。绝缘膜17是由绝缘材料形成的。绝缘膜17是由例如聚四氟乙烯形成的(绝缘膜17是聚四氟乙烯膜)。绝缘膜18形成于外环12(更具体地说，凸缘12cb)和各第一电极15和第二电极16之间。绝缘膜18是由绝缘材料形成的。第一电极15和第二电极16因此与外环12电绝缘。

绝缘膜17的厚度T优选等于或小于180μm。厚度T进一步优选地等于或小于100μm。例如，厚度T等于或大于12.5μm。当凸部14ba面对第一电极15(第二电极16)时，绝缘膜17和凸部14ba之间的距离被称为距离DIS。优选是距离DIS等于或小于0.2mm。距离DIS可以是零。也就是说，在凸部14ba面向第一电极15(第二电极16)的状态下，凸部14ba可以与绝缘膜17接触。

下面将描述滚动轴承10的效果。

图6A是用于解释滚动轴承10的效果的第一说明图。图6B是用于解释滚动轴承10的效果的第二说明图。图6C是用于解释滚动轴承10的效果的第三说明图。图6D是用于解释滚动轴承10的效果的第四说明图。

在滚动轴承10的运行中，诸如润滑油或润滑脂的润滑剂L被供应到滚动轴承10的内部。因此，如图6A所示，随着内环11与外环12的相对转动，第一电极15上的绝缘膜17和凸部14ba在润滑剂L介入的情况下在彼此上滑动。因此，第一电极15中感应正电荷，第二电极16中感应负电荷。

当内环11对于外环12的相对转动从图6A中所示的状态起进行时，如图6B中所示，基于由各电极中感应电荷产生的电动势，电流从第一电极15流向第二电极16。

当内环11对于外环12的相对转动从图6B所示的状态起进行时，如图6C所示，第二电极16上的绝缘膜17和凸部14ba在润滑剂L介入的情况下在彼此上滑动。因此，第一电极15中感应负电荷，第二电极16中感应正电荷。

当内环11对于外环12的相对转动从图6C所示的状态起进行时，如图6D所示，基于由每个电极中感应电荷产生的电动势，电流从第二电极16流向第一电极15。当内环11对外环12的相对转动从图6D所示的状态起进行时，图6A所示的状态就会重现。这样，在滚动轴承10中，随着内环11对于外环12的相对转动，脉冲电流(电压)从第一电极15和第二电极16输出。在下文中，第一电极15和第二电极16之间的电压被称为电极间电压。

图7是示出电极间电压和保持架14的公转速度之间关系的示意图。图8是示出内环11对于外环12的相对转动速度与保持架14的公转速度之间关系的示意图。在图7中，横轴代表保持架14的公转速度，纵轴代表电极间电压的振幅。在图8中，横轴代表内环11对于外环12的相对转动速度，纵轴代表保持架的公转速度。

如图7所示，随着保持架14的公转速度增加，电极间电压也增加。此外，如图8所示，随着内环11对于外环12的转动速度增加，保持架14的转动速度也增加。具体来说，内环11对于外环12的转动速度与保持架14的公转速度之间存在线性关系。随着内环11对外环12的相对转动速度的增加，电极间电压也会增加。因此，在滚动轴承10中，可以很容易地构建用于通过监测电极间电压来检测内环11对外环12的相对转动速度(或检测保持架14的公转速度)的传感器。

当包含在润滑剂L中的水量发生变化时，润滑剂L的介电常数发生变化。因此，当凸部14ba在绝缘膜17上滑动时，第一电极15和第二电极16中感应的电荷量发生变化，由此产生的电极间电压也发生变化。因此，在滚动轴承10中，可以容易地构建通过监测电极间电压来检测润滑剂L中所含水量的传感器。由于润滑剂L的介电常数也因润滑剂L中包含的磨损颗粒(铁颗粒)和润滑剂L的劣化(热降解、润滑剂L中基础油的减少)而改变，所以润滑剂L中包含的磨损颗粒和润滑剂L的劣化也可以通过监测电极间电压来检测。

在第一电极15和第二电极16中产生的电力可以储存在诸如电容器的电力储存单元中。因此，在滚动轴承10中，可以很容易地构建发电装置。

当凸部14ba沿周向方向以规则的间隔布置，第一电极15和第二电极16的数量各自等于凸部14ba的数量，并且第一电极15和第二电极16沿周向方向以规则的间隔布置，第一距离的随时间变化和第二距离的随时间变化彼此处于相反的相位。因此，在这种情况下，电极间电压和第一电极15和第二电极16之间流动的电流可以达到最大。

随着厚度T的减小，当凸部14ba在绝缘膜17上滑动，第一电极15和第二电极16中感应的电荷量增加。此外，随着距离DIS的减少，当凸部14ba在绝缘膜17上滑动，第一电极15和第二电极16中感应的电荷量增加。因此，通过减少厚度T和距离DIS，可以增加电极间电压和第一电极15和第二电极16间流动的电流。

<变型例>

下面将描述滚动轴承10的第一变型例。

图9是滚动轴承10的变型例的俯视图。如图9所示，在变型例中，保持架14由绝缘材料(例如，树脂材料)形成。在第一变型例中，第三电极R形成在外周面14b上，以代替凸部14ba。因此，该变型例也与滚动轴承10的操作类似。

(第二实施例)

下面将描述根据第二实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承10A”)的构造。在此，将主要描述与滚动轴承10的构造的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

图10是滚动轴承10A的俯视图。图11是沿图10中的线XI-XI的横截面视图。图12是沿图10中的线XII-XII的横截面视图。如图10至图12所示，滚动轴承10A是圆柱滚子轴承。滚动轴承10A包括内环11、外环12、滚动元件13、保持架14、第一电极15、第二电极16、绝缘膜17和绝缘膜18。第一电极15和第二电极16布置成使得涉及内环11对于外环12的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环11对于外环12的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。在这些点上，滚动轴承10A的构造与滚动轴承10的构造是共同的。

在滚动轴承10A中，是滚动元件13起第三电极R的作用，而不是保持架14。滚动元件13由例如导电材料形成。在滚动轴承10A中，第一距离是滚动元件13和第一电极15之间在中心轴向方向中的距离，第二距离是滚动元件13和第二电极16之间在中心轴向方向中的距离。保持架14没有凸部14ba或凹部14bb。优选是第一电极15的数量和第二电极16的数量各是滚动元件13的数量的整数倍。第一电极15和第二电极16布置在凹部12ca的侧面处。保持架14并非必须由导电材料形成。在这些点上，滚动轴承10A的构造与滚动轴承10的构造是不同的。

在滚动轴承10A中，第一电极15(第二电极16)随着内环11对外环12的相对转动而重复面向滚动元件13的状态和不面向滚动元件13的状态。当滚动元件13和第一电极15(第二电极16)不面向对方时，第一距离(第二距离)可以被认为是无限的，因此，即使在滚动轴承10A中，第一距离和第二距离也会随着内环11对于外环12的相对转动而随时间改变。

下面将描述滚动轴承10A的效果。在此，将主要描述与滚动轴承10的效果的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

即使在滚动轴承10A中，与滚动轴承10类似，第一电极15和第二电极16布置成使得涉及内环11对于外环12的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环11对于外环12的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。因此，随着内环11对外环12的相对转动，电极之间产生电压，电流在第一电极15和第二电极16之间流动。因此，即使在滚动轴承10A中，能够检测滚动轴承的状态的传感器和发电装置也可以容易地构建。

(第三实施例)

下面将描述根据第三实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承20”)的构造。

图13是滚动轴承20的俯视图。图14是沿图13中的线XIV-XIV的横截面视图。图15是沿图13中的线XV-XV的横截面视图。如图13至图15所示，滚动轴承20是圆锥滚子轴承。滚动轴承20包括内环21、外环22、滚动元件23、保持架24、第一电极25、第二电极26、绝缘膜27以及绝缘膜28(详见图16和图17)。

内环21具有环形形状。内环21具有顶面21a、底面21b、内周面21c和外周面21d。–顶面21a和底面21b在滚动轴承20的中心轴向方向中形成端面。外周面21b具有内环21的滚道面。在外周面21d的顶面21a侧形成了凸缘21e。

外环22具有环形形状。外环22具有内周面22a和外周面22b。内周面22a具有外环22的滚道面。外环22布置在内环21的外侧，使得内周面12c面向外周面11b。外环22附接到壳体(未示出)。

滚动元件23具有顶面23a、底面23b和侧面23c。顶面23a的直径大于底面23b的直径，而侧面23c与顶面23a和底面23b连续。侧面23c形成滚动元件23的滚动面。滚动元件23具有截头圆锥形状。滚动元件23布置在内环21和外环22之间，使得侧面23c与外周面21d和内周面22a接触。滚动元件23布置成使得顶面23a面向凸缘21e的侧面。

保持架24是机械加工的保持架。保持架24起第三电极R的作用。保持架24有环形形状。保持架24有内周面24a、外周面24b、以及通孔24c。保持架24布置在内环21和外环22之间，使得内周面24a面向外周面21b，并使得外周面24b面向内周面22c。通孔24沿着厚度方向(从内周面24a朝向外周面14b的方向)各穿过保持架14。通孔24c的数量与滚动元件23的数量相等。滚动元件23布置在各通孔24c中。滚动元件23因此保持在保持架24中，使得滚动元件23间在周向方向中的间隔是规则的间隔。保持架24由例如导电材料形成。

内周面24a具有凸部24aa。内周面24a在每个凸部24aa处向外周面24b的相反侧突起。优选的是凸部24aa的数量等于滚动元件13的数量。优选是凸部24aa沿周向方向以规则的间隔布置。内周面24a具有凹部24ab。内周面24a在各凹部24ab处朝向外周面24b凹陷。优选的是凹部24ab的数量等于滚动元件23的数量。凹部24ab布置在彼此相邻的两个凸部24aa之间。也就是说，凸部24aa和凹部24ab沿周向方向以规则的间隔交替形成。

第一电极25和第二电极26由导电材料形成。第一电极25和第二电极26由例如铜或铜合金形成。第一电极25和第二电极26均布置在面向保持架24的位置处。更具体地说，第一电极25和第二电极26布置在位于凸缘21e处的外周面21d上。

第一电极25的数量和第二电极26的数量均是凸部24aa的数量的整数倍。本文所用的“第一电极25的数量和第二电极26的数量均是凸部24aa的数量的整数倍”包括第一电极25的数量和第二电极26的数量各等于凸部24aa的数量的情况。第一电极25和第二电极26沿周向方向以规则的间隔交替布置。多个第一电极25可以一体形成，且多个第二电极26可以一体形成。然而，第一电极25与第二电极26是电隔离的。

随着内环21对于外环22相对转动，保持架24沿周向方向旋转。第三电极R(在滚动轴承20中是保持架24)和第一电极25之间在径向方向中的距离被称为第一距离，第三电极R和第二电极26之间在径向方向中的距离被称为第二距离。由于内周面24a具有凸部24aa(和凹部24ab)，第一距离和第二距离随着内环21对外环22的相对转动(随着保持架24的旋转)而随时间变化。

第一电极25和第二电极26布置成使得涉及内环21对于外环22的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环21对于外环22的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。

在滚动轴承20中，凸部24aa沿周向方向以规则的间隔布置。此外，在滚动轴承20中，第一电极25的数量和第二电极26的数量均等于凸部14ba的数量的整数倍。此外，在滚动轴承20中，第一电极25和第二电极26沿周向方向以规则的间隔布置。因此，在滚动轴承20中，当第一电极25面向凸部24aa时，第二电极26并不面向凸部24aa，而当第二电极26面向凸部24aa时，第一电极25并不面向凸部24aa。因此，第一距离的随时间变化相位与第二距离的随时间变化相位相反。

图16是图14中的区域XVI的放大视图。图17是图15中的区域XVII的放大视图。如图16和图17所示，在第一电极25和第二电极26上形成绝缘膜27。绝缘膜27是由绝缘材料形成的。绝缘膜27是由例如聚四氟乙烯形成的(绝缘膜27是聚四氟乙烯膜)。绝缘膜27的厚度T优选等于或小于180μm。厚度T进一步优选地等于或小于100μm。例如，厚度T等于或大于12.5μm。绝缘膜28形成于内环21(更具体地说，凸缘21e)和各第一电极25和第二电极26之间。绝缘膜28是由绝缘材料形成的。第一电极25和第二电极26因此与内环21电隔离。

下面将描述滚动轴承20的效果。

即使在滚动轴承20中，与滚动轴承10类似，第一电极25和第二电极26布置成使得涉及内环21对于外环22的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环11对于外环12的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。因此，随着内环21对外环22的相对转动，电极之间产生电压，电流在第一电极25和第二电极26之间流动。因此，即使在滚动轴承20中，能够检测滚动轴承的状态的传感器和发电装置也可以容易地构建。

(第四实施例)

下面将描述根据第四实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承20A”)的构造。在此，将主要描述与滚动轴承20的构造的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

图18是滚动轴承20A的仰视图。图19是沿图18中的线XIX-XIX的横截面视图。图20是沿图18中的线XX-XX的横截面视图。如图18至图20所示，滚动轴承20A是锥形滚子轴承。滚动轴承20A包括内环21、外环22、滚动元件23、保持架24、第一电极25、第二电极26、绝缘膜27和绝缘膜28。第一电极25和第二电极26布置成使得涉及内环21对于外环22的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环21对于外环22的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。在这些点上，滚动轴承20A的构造与滚动轴承20的构造是共同的。

在滚动轴承20A中，是滚动元件23起第三电极R的作用，而不是保持架24。第一距离是在中心轴向方向中滚动元件23和第一电极25之间的距离。第二距离是在中心轴向方向中滚动元件23和第二电极16之间的距离。滚动元件23由例如导电材料形成。保持架24并非必须由导电材料形成。保持架24不具有凸部14ba或凹部24ab。优选的是第一电极25的数量和第二电极26的数量均是滚动元件23的数量的整数倍。第一电极25和第二电极26布置在凸缘21e的侧面上。在这些点上，滚动轴承20A的构造与滚动轴承20的构造是不同的。

在滚动轴承20A中，第一电极25(第二电极26)随着内环21对外环22的相对转动而重复面向滚动元件23的状态和不面向滚动元件23的状态。当滚动元件23和第一电极25(第二电极26)不面向对方时，第一距离(第二距离)可以被认为是无限的，因此，即使在滚动轴承20A中，第一距离和第二距离也会随着内环21对于外环22的相对转动而随时间改变。

下面将描述滚动轴承20A的效果。在此，将主要描述与滚动轴承20的效果的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

即使在滚动轴承20A中，与滚动轴承20类似，第一电极25和第二电极26布置成使得涉及内环21对于外环22的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环21对于外环22的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。因此，随着内环21对外环22的相对转动，电极之间产生电压，而电流在第一电极25和第二电极26之间流动。因此，即使在滚动轴承20A中，能够检测滚动轴承的状态的传感器和发电装置也可以容易地构建。

(第五实施例)

下面将描述根据第五实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承30”)的构造。

图21是滚动轴承30的俯视图。图22是沿图21中的线XXII-XXII的横截面视图。图23是沿图21中的线XXIII-XXIII的横截面视图。如图21至图23所示，滚动轴承30是滚珠轴承。滚动轴承30包括内环31、外环32、滚动元件33、保持架34、第一电极35、第二电极36、绝缘膜37和绝缘膜39、以及密封构件38。

内环31具有环形形状。内环31具有内周面31a和外周面31b。外周面31b具有内环31的滚道面。轴插入内环31中。

外环32具有环形形状。外环32具有内周面32a和外周面32b。内周面32a具有外环32的滚道面。外环32布置在内环31的外侧，使得内周面32a面向外周面31b。

滚动元件33具有球状形状。滚动元件33有表面33a。滚动元件33布置在内环31和外环32之间，使得表面33c与外周面31b和内周面32a接触。

保持架34是压制的保持架，其中钢板被冲压以形成用于保持滚动元件33的部分。保持架34具有保持部分34a和联接部分34b。保持部分34a和联接部分34b沿周向方向以规则的间隔交替布置。保持部分34a是用于保持滚动元件33的部分。联接部分34b是在周向方向中将彼此相邻的两个保持部分34a联接的部分。保持架34在用于保持滚动元件33的部分处具有沿中心轴向方向突出的凸部34c。在图21至图23所示的示例中，保持部分34a是顺应滚动元件33的表面33a的弯曲的表面，而曲面部分本身是凸部34c。在曲面部分的顶点附近可以，例如通过压制加工，进一步形成沿中心轴向方向突出的部分，用于保留滚动元件33，该突出部分可以起凸部34c的作用。压制加工可以与用于形成保持部分34a的冲压同时进行。也就是说，“保持架34在用于保持滚动元件33的部分处具有沿中心轴向方向突出的凸部34c”包括保持部分34a本身是凸部34c的情况和凸部34c在保持部分34a处形成的情况。凸部34c的数量与滚动元件33的数量相等。保持架34起第三电极R的作用。保持架34有环形形状。滚动元件33保持在保持架34中，使得滚动元件33间在周向方向中的间隔是规则的间隔。保持架34由导电材料形成。

密封构件38附接到外环32，从而在内环31和外环32之间限定轴承空间。密封构件38可以是密封板或可以是屏蔽板。密封构件38具有前面38a和后面38b。前面38a是朝向轴承空间的表面。换而言之，前面38a是在面向保持架34的侧上的表面。后面38b是与前面38a相反的表面。

第一电极35和第二电极36被布置在密封构件38上。更具体地说，第一电极35和第二电极36被布置在前面38a上。优选的是第一电极35的数量和第二电极36的数量均是滚动元件33的数量的整数倍。本文所用的第一电极“35的数量和第二电极36的数量均是滚动元件33的数量的整数倍”包括第一电极35的数量和第二电极36的数量均等于滚动元件33的数量的情况。

第一电极35和第二电极36沿周向方向以规则的间隔交替布置。多个第一电极35可以一体形成，且多个第二电极36可以一体形成。然而，第一电极35与第二电极36是电隔离的。

随着内环31对于外环32相对转动，保持架34沿周向方向旋转。第三电极R(在滚动轴承30中是保持架34)和第一电极35之间在中心轴向方向中的距离被称为第一距离，第三电极R和第二电极36之间在中心轴向方向中的距离被称为第二距离。由于保持架34是压制的保持架(具有凸部34c)，第一电极35(第二电极36)随着内环31对外环32的相对转动(即随着保持架34的旋转)而重复面向凸部34c的状态和不面向凸部34c的状态，且第一距离和第二距离随时间变化。

第一电极35和第二电极36布置成使得涉及内环31对于外环32的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环31对于外环32的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。

在滚动轴承30中，滚动元件33沿周向方向以规则的间隔布置。此外，在滚动轴承30中，保持架34是压制的保持架。此外，在滚动轴承30中，第一电极25的数量和第二电极26的数量均是滚动元件33的数量的整数倍，并且第一电极35和第二电极36沿周向方向以规则的间隔布置。因此，在滚动轴承30中，由于当第一电极35面向滚动元件33时，第二电极36不面向滚动元件33，所以在第二距离减少的同时第一距离增加。另一方面，由于当第二电极36面向滚动元件33时，第一电极35不面向滚动元件33，所以在第一距离减少的同时第二距离增加。以此方式，在滚动轴承30中，第一距离的随时间变化相位与第二距离的随时间变化相位相反。

在第一电极35和第二电极36上形成绝缘膜37。绝缘膜37是由绝缘材料形成的。绝缘膜37是由例如聚四氟乙烯形成的(绝缘膜37是聚四氟乙烯膜)。绝缘膜37的厚度T优选等于或小于180μm。厚度T进一步优选地等于或小于100μm。例如，厚度T等于或大于12.5μm。绝缘膜39形成于密封构件38(更具体地说，前面38a)和各第一电极35和第二电极36之间。绝缘膜39是由绝缘材料形成的。第一电极35和第二电极36因此与密封构件38电隔离。

下面将描述滚动轴承30的效果。

即使在滚动轴承30中，与滚动轴承10类似，第一电极35和第二电极36布置成使得涉及内环31对于外环32的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内环31对于外环32的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。因此，随着内环31对外环32的相对转动，电极之间产生电压，电流在第一电极35和第二电极36之间流动。因此，即使在滚动轴承30中，能够检测滚动轴承的状态的传感器和发电装置也可以容易地构建。

<变型例>

下面将描述滚动轴承30的变型例。图24是滚动轴承30的变型的示意性横截面视图。在图24中，只示出了第一电极35和第二电极36侧的保持架34的一半。如图24所示，保持部分34a(凸部34c)在其远端(第一电极35和第二电极36侧的端部)具有端面34d。端面34d与第一电极35的表面和第二电极36的表面平行。

优选的是，端面34d在周向方向中的宽度等于第一电极35在周向方向中的宽度和第二电极36在周向方向中的宽度。此外，优选的是，端面34d在径向方向中的宽度等于第一电极35在径向方向中的宽度和第二电极36在径向方向中的宽度。

在滚动轴承30的该变型例中，由于第一电极35(第二电极36)面对第三电极R的面积增加，所以发电量可以增加。此外，在滚动轴承30的该变型例中，由于第一电极35(第二电极36)面对第三电极R的面积增加，第一电极35(第二电极36)和第三电极R之间的单位面积接触力减少，从而抑制了电极和绝缘膜37的磨损。

保持架34由第一构件34e和第二构件34f形成。第一构件34e比第二构件34f更靠近滚动元件33布置。第一构件34e与第二构件34f一体化。第一构件34e的定位于保持部分34a处的更接近滚动元件33的表面具有符合滚动元件33的形状，从而保持滚动元件33。端面34d形成在第二构件34f的定位于保持部分34a处的部分。以此方式，在滚动轴承30的该变型例中，由于定位在保持部分34a的第一构件34e的更接近滚动元件33的表面具有顺应滚动元件33的形状，保持部分34a(凸部34c)可以保持滚动元件33，该保持部分34a(凸部34c)甚至具有与第一电极35和第二电极36平行的端面34d。

(第六实施例)

下面将描述根据第六实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承40”)的构造。

图25是滚动轴承40的横截面视图。图26是滚动轴承40的横截面视图，处在内构件41相对于外构件42转动的状态下。如图25至图26所示，滚动轴承40是轮毂轴承。滚动轴承40包括内构件41、外构件42(外环)、滚动元件43a和滚动元件43b、保持架44a和保持架44b、第一电极45、第二电极46和绝缘膜47。

内构件41包括轮毂环41a和内环41b。轮毂环41a的外周面具有滚道面41aa。轮毂环41a具有小直径部分41ab。轮毂环41a的外周面在小直径部分41ab处朝向轮毂环41a的内周面凹陷。小直径部分41ab插入使内环41b固定到轮毂环41a。内环41b的外周面具有滚道面41ba。

外构件42具有内周面42a。外构件42布置在内构件41的外部，使得内周面42a面向滚道面41aa和滚道面41ba。内周面42a具有外构件42的滚道面。

滚动元件43a布置在滚道面41aa和内周面42a之间，而滚动元件43b布置在滚道面41ba和内周面42a之间。外构件42在内周面42a处具有凸起42b。凸起42b从内周面42a朝向内构件41突出，沿滚动元件43a和滚动元件43b之间的径向方向。

保持架44a起第三电极R的作用。保持架44a有环形形状。保持架44a由导电材料形成。滚动元件43a保持在保持架44a中，使得滚动元件43a间在圆周方向中的间隔是规则的间隔。保持架44a具有凸部44aa。多个凸部44aa沿周向方向以规则的间隔形成。凸部44aa形成为在保持架44a面向凸起42b的表面上朝向凸起42b凸起。保持架44b保持滚动元件43b，从而使滚动元件43b之间在周向方向上的间隔是规则的间隔。

第一电极45和第二电极46由导电材料形成。第一电极45和第二电极46由例如铜或铜合金形成。第一电极45和第二电极46各布置在面向保持架24的位置处。更具体地说，第一电极45和第二电极46布置在凸起42b上。第一电极45的数量和第二电极46的数量各是凸部44aa的数量整数倍。第一电极45和第二电极46沿圆周方向以规则的间隔交替布置。多个第一电极45可以一体形成，且多个第二电极46可以一体形成。然而，第一电极45与第二电极46是电隔离的。尽管在图中未示出，但第一电极45和第二电极46通过其各自与凸起42b之间形成的绝缘膜与凸起42b电绝缘。

随着内构件41对于外构件42相对转动，保持架44a沿周向方向公转。第三电极R(在滚动轴承40中是保持器44a)和第一电极45之间在中心轴向方向中的距离被称为第一距离，第三电极R和第二电极16之间在中心轴向方向中的距离被称为第二距离。由于凸部44aa形成在保持架44a的面向凸起42b的表面上，第一距离和第二距离随着内构件41对于外构件42的相对转动(随着保持架44a的旋转)而随时间变化。

第一电极45和第二电极46布置成使得涉及内构件41对于外构件42的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内构件41对于外构件42的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。

在滚动轴承40中，凸部44aa沿周向方向以规则的间隔布置。此外，在滚动轴承40中，第一电极45的数量和第二电极46的数量均等于凸部44aa的数量，并且第一电极45和第二电极46沿周向方向以规则的间隔布置。因此，在滚动轴承40中，当第一电极45面向凸部44aa时，第二电极46并不面向凸部44aa，而当第二电极46面向凸部44aa时，第一电极45并不面向凸部44aa。因此，第一距离的随时间变化相位与第二距离的随时间变化相位相反。

在第一电极45和第二电极46上形成绝缘膜47。绝缘膜47是由绝缘材料形成的。绝缘膜47是由例如聚四氟乙烯形成的(绝缘膜47是聚四氟乙烯膜)。

下面将描述滚动轴承40的效果。

即使在滚动轴承40中，与滚动轴承10类似，第一电极45和第二电极46布置成使得涉及内构件41对于外构件42的相对转动的第一距离的随时间变化相位和涉及内构件41对于外构件42的相对转动的第二距离的随时间变化相位彼此偏移。因此，随着内构件41对外构件42的相对转动，电极之间产生电压，电流在第一电极45和第二电极46之间流动。因此，即使在滚动轴承40中，能够检测滚动轴承的状态的传感器和发电装置也可以容易地构建。

(于其他滚动轴承的应用)

在使用双列圆柱滚子轴承的轨道车辆用滚动轴承和使用双列圆锥滚子轴承的轨道车辆用滚动轴承中，可以应用第一实施例至第六实施例中所述的第一电极、第二电极、绝缘膜和第三电极来构造与滚动轴承10至滚动轴承40类似地操作的滚动轴承。

(第七实施例)

下面将描述根据第七实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承50”)的构造。在此，将主要描述与滚动轴承30的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

图27是滚动轴承50的俯视图。图28是沿图27中的线XXVIII-XXVIII的横截面视图。如图27和图28所示，滚动轴承50包括内环31、外环32、滚动元件33和保持架34。滚动轴承50进一步包括第一电极35和第二电极36、绝缘膜37、以及第三电极R。

在滚动轴承50中，滚动元件33是球。图29是滚动轴承50中的基体51的立体图。在图29中，绝缘膜37未被示出。图30是滚动轴承50中基体51的横截面视图。如图29和图30所示，第一电极35和第二电极36形成在基体51上。基体51具有环形形状。

基体51具有内周面51a和外周面51b。第一电极35和第二电极36形成在内周面51a上。更具体地说，基体52在内周面51a上形成，而第一电极35和第二电极36形成在基体52上。基体52由聚酰亚胺等树脂材料形成，第一电极35和第二电极36由例如铜(Cu)箔形成。第一电极35和第二电极36是通过将铜箔附着在基体52上并使铜箔构成图案而形成的。也就是说，第一电极35和第二电极36可以通过类似于柔性电路板的方法形成。

第一电极35和第二电极36可以直接在内周面51a上形成，例如，通过电镀，而没有基体52的介入。当第一电极35和第二电极36在没有基体52介入的情况下形成时，基体51由绝缘材料形成。

基体51在外周面51b处附接到内周面32a。因此，第一电极35和第二电极36附接到滚动轴承内部的外环32，并且其相对于外环32的位置是固定的。

引出线53和引出线54各自与第一电极35和第二电极36电连接。引出线53和引出线54连接到未显示的电力存储单元，诸如双电层电容器或二次电池。

如图30所示，绝缘膜37在第一电极35和第二电极36的表面上形成。绝缘膜37是，例如，聚四氟乙烯(PTFE)膜。绝缘膜37可以是类金刚石碳(DLC)膜。绝缘膜37的厚度为T。厚度T优选等于或小于100μm。绝缘膜37是通过浸泡在液体材料中或通过涂覆液体材料和固化液体材料形成的。绝缘膜37可以通过在第一电极35和第二电极36上附着片状绝缘膜37而形成。

滚动轴承50具有环形构件55。环形构件55具有环形形状。环形构件55由导电材料形成。图31是滚动轴承50中的环形构件55的立体图。如图31所示，环形构件55具有内周面55a和外周面55b。环形构件55附接到外周面31b，使得内周面55a在绝缘膜37介入情况下面向第一电极35和第二电极36。

外周面55b具有凸部55c。凸部55c朝向内周面55a的相反侧突出。凸部55c形成第三电极R。提供了多个凸部55c。优选是凸部55c的数量与第一电极35的数量和第二电极36的数量相等。凸部55c沿周向方向以规则的间隔布置。

如上所述，由于具有凸部55c(第三电极R)的环形构件55附接到内环31，凸部55c(第三电极R)相对于内环31的位置固定，并且第三电极R布置在滚动轴承的内部。

随着内环31的转动，第一电极35(第二电极36)重复面对凸部55c(第三电极R)的状态和不面对凸部55c的状态。因此，第一距离和第二距离随着内环31的转动而随时间变化。第一距离的随时间变化相位和第二距离的随时间变化相位是相互偏移的。更具体地说，在滚动轴承50中，第一电极35的数量和第二电极36的数量与第三电极R(凸部55c)的相等，第一电极35和第二电极36沿周向方向以规则的间隔交替布置，第三电极R(凸部55c)沿周向方向以规则的间隔布置。相应地，第一距离的随时间变化相位和第二距离的随时间变化相位是相反相位。在滚动轴承50中，第一距离是第一电极35和第三电极R在径向方向中的距离，第二距离是第二电极36和第三电极R在径向方向中的距离。

下面将描述滚动轴承50的效果。

如上所述，在滚动轴承50中，第一距离和第二距离随着内环31的转动而随时间变化，并且第一距离的随时间变化相位和第二距离的随时间变化相位相互偏移。因此，在第一电极35和第二电极36中产生电能。由于所有作为发电部件的第一电极35、第二电极36、绝缘膜37和第三电极R都布置在轴承的内部，因此滚动轴承50具有纳入轴承内部的发电功能。

<第一变型例>

下面将描述滚动轴承50的第一变型例。

图32是滚动轴承50的第一变型例中的基体51的放大横截面视图。如图32所示，在绝缘膜37上形成涂层膜57。涂层膜57是由例如镍合金薄膜形成的。镍合金膜是一种由含镍的合金形成的膜。涂层膜57可以由DLC形成。虽然已经描述了形成在绝缘膜37上的涂层膜57的示例，但涂层膜57可以形成在第三电极R上(凸部55c)，或者可以同时形成在绝缘膜37和第三电极R上。该第一变型例可以提高耐磨性。

<第二变型例>

下面将描述滚动轴承50的第二变型例。

在第二变型例中，使用环形构件56来代替环形构件55。环形构件56具有环形形状。环形构件56由绝缘材料形成。图33是滚动轴承50的第二变型例中的环形构件56的立体图。如图33所示，环形构件56具有内周面56a和外周面56b。环形构件56附接到外周面32b，使得内周面56a在绝缘膜37介入的情况下面向第一电极35和第二电极36。

外周面56b具有凹部56c。凹部56c朝向内周面56a凹陷。提供了多个凹部56c。优选是凹部56c的数量与第一电极35的数量和第二电极36的数量相等。凹部56c沿周向方向以规则的间隔布置。在各凹部56c中，导电材料被形成为第三电极R。如上所述，由于环形构件56附接到内环31，凹部56c(第三电极R)相对于内环31的位置是固定的，并且第三电极R布置在滚动轴承的内部。

<第三变型例>

下面将描述滚动轴承50的第三变型例。

图34是滚动轴承50的第三变型例的横截面视图。在第三变型例中，如图34所示，第一电极35和第二电极36形成在外环32(更具体地说，内周面32a)上，取代基体51。在第三变型例中，第三电极R形成在内环31(更具体地说，外周面31b)上，代替环形构件55。第一电极35和第二电极36通过绝缘膜59a与外环32电隔离，而第三电极R通过绝缘膜59b与内环31电隔离。即使在第三变型例中，第一距离和第二距离随着内环31的转动而随时间变化，并且第一距离的随时间变化相位和第二距离的随时间变化相位相互偏移。相应地，该第三变型例也与滚动轴承50的操作类似。

(第八实施例)

下面将描述根据第八实施例的滚动轴承(以下称为“滚动轴承60”)的构造。在此，将主要描述与滚动轴承50的构造的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

图35是滚动轴承60的俯视图。图36是沿图35中的线XXXVI-XXXVI的横截面视图。图37是图36中的区域XXXVII的放大视图。如图35至图37所示，滚动轴承60是深沟滚珠轴承，包括内环31、外环32、滚动元件33和保持架34。滚动轴承60进一步包括第一电极35、第二电极36、绝缘膜37、第三电极R、基体51、引出线53、引出线54和环形构件55。

滚动轴承60与滚动轴承50不同之处在于进一步包括密封构件58。密封构件58至少封闭了外环32和内环31之间的部分轴承空间。密封构件58附接到外环32。密封构件58具有第一面58a和第二面58b。第一面58a是朝向轴承空间的表面。第二面58b是与第一面58a相反的表面。在滚动轴承60中，第一距离是第三电极R和第一电极35在中心轴向方向中的距离，第二距离是第三电极R和第二电极36在中心轴向方向中的距离。

滚动轴承60在第一电极35、第二电极36和基体51的细节构造上与滚动轴承50不同。图38是滚动轴承60中的基体51的立体图。如图38所示，基体51具有第三面51c和第四面51d。第四面51d是与第三面51c相反的表面。基体51被布置在密封构件58上，使得第四面51d面向第一面58a。

第一电极35和第二电极36布置在第三面51c上。滚动轴承60和滚动轴承50的共同之处在于，第一电极35和第二电极36沿周向方向以规则的间隔交替布置。

滚动轴承60与滚动轴承50的不同之处在于第三电极R和环形构件55的细节构造。图39是滚动轴承60中的环形构件55的立体图。如图39所示，环形构件55具有第一面55d和第二面55e。第二面55e是与第一面55d相反的表面。

第一面55d具有凸部55f。凸部55f朝向第二面55e的相反侧凸起。凸部55f形成第三电极R。环形构件55附接到内环31，使得第一面55d通过在绝缘膜37介入的情况下面向第一电极35和第二电极36。

滚动轴承60和滚动轴承50的共同之处在于，凸部55f沿周向方向以规则的间隔布置，凸部55f的数量等于第一电极35和第二电极36的数量，第一距离和第二距离随着内环31的转动而变化，并且第一距离的随时间变化相位和第二距离的随时间变化相位相互偏移。

下面将描述滚动轴承60的效果。在此，将主要描述与滚动轴承50的效果的差异，并且将不重复描述重叠的内容。

即使在滚动轴承60中，第一距离和第二距离随着内环31的转动而随时间变化，并且第一距离的随时间变化相位和第二距离的随时间变化相位相互偏移。因此，在第一电极35和第二电极36中产生电能。即使在滚动轴承60中，由于作为发电部件的第一电极35、第二电极36、绝缘膜37和第三电极R都布置在轴承内部，所以在轴承内部纳入了发电功能。

<变型例>

下面将描述滚动轴承60的变型例。

在变型例中，使用环形构件56来代替环形构件55。环形构件56具有环形形状。环形构件56由绝缘材料形成。图40是滚动轴承60的变型例中的环形构件56的立体图。如图40所示，环形构件56具有第一面56d和第二面56e。环形构件56附接到内环11，使得第一面56d通过介入的绝缘膜37面向第一电极15和第二电极16。第三电极R形成在第一面56d上。第三电极R沿周向方向以规则的间隔布置。因此，该变型例也与滚动轴承60的操作类似。

(第九实施例)

下面将描述根据第九实施例的发电装置(以下称为“发电装置100”)的构造。

图41是发电装置100的框图。如图41所示，发电装置100包括滚动轴承10和电力储存单元70。在发电装置100中，滚动轴承10A、滚动轴承20、滚动轴承20A、滚动轴承30、滚动轴承40、滚动轴承50或滚动轴承60可以代替滚动轴承10。电力储存单元70构造有例如电容器。电力储存单元70与第一电极15和第二电极16电连接。因此，通过内环11对外环12的相对转动而在第一电极15和第二电极16中产生的电能储存在电力储存单元70中。

(第十实施例)

下面将描述根据第十实施例的配备有传感器的滚动轴承(以下称为“配备有传感器的滚动轴承200”)的构造。

图42是配备有传感器的滚动轴承200的框图。如图42所示，配备有传感器的滚动轴承200包括滚动轴承10和检测单元80。在配备有传感器的滚动轴承200中，可以使用滚动轴承10A、滚动轴承20、滚动轴承20A、滚动轴承30、滚动轴承40、滚动轴承50或滚动轴承60代替滚动轴承10。

检测单元80与第一电极15和第二电极16电连接。检测单元80构造为基于电极间电压来检测保持架14的公转速度。检测单元80可被构造为根据保持架14的公转速度估算内环11对外环12的相对转动速度。内环11对外环12的相对转动速度是通过计算基于电极间电压检测到的保持架14的公转速度乘以预定系数来估算的。检测单元80可以被构造为基于电极间电压检测在滚动轴承10内部供应的润滑剂L的状态(例如，润滑剂L中包含的水量、润滑剂L中包含的磨损颗粒的量、润滑剂L的劣化程度)。检测单元80可以构造有适当的电子电路。检测单元80构造有例如微型计算机。

尽管上面已经描述了本发明的实施方案，但前述实施方案是可以进行各种变型例。本发明的范围并不意于局限于前述实施例。本发明的范围显示在权利要求书中，其意于将权利要求书的含义和等效范围内的所有修改都包含与此。

工业上的可利用性

上述实施例特别有利地应用于滚动轴承，诸如圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚珠轴承、轮毂轴承和用于轨道车辆的滚动轴承。

附图标记列表

10滚动轴承，10A滚动轴承，11a内周面，11b外周面，12外环，12a顶面，12b底面，12c内周面，12ca凹部，12cb、12cc凸缘，13滚动元件，13a顶面，13b底面，14保持架，14a内周面，14b外周面，14ba凸部，14bb凹部，14c通孔，15第一电极，16第二电极，17、18绝缘膜，20滚动轴承，20A滚动轴承，21内环，21a上面，21b下面，21c内周面，21d外周面，21e凸缘，22外环，22a内周面，22b外周面，23滚动元件，23a顶面，23b底面，23c侧面，24保持架，24a内周面，24aa凸部，24ab凹部，24b外周面，24c通孔，25第一电极，26第二电极，27、28绝缘膜，30滚动轴承，31内环，31a内周面，31b外周面，32外环，32a内周面，32b外周面，33滚动元件，33a表面，34保持架，34a保持部分，34b联接部分，34c凸部，34d端面，34e第一构件，34f第二构件，35第一电极，36第二电极，37绝缘膜，38密封构件，38a前面，38b后面，39绝缘膜，40滚动轴承，41内构件，41a轮毂环，41aa滚道面，41b内环，41ba滚道面，41ab小直径部分，42外构件，42a内周面，42b凸起，43a、43b滚动元件，44a保持架，44aa凸部，44b保持架，45第一电极，46第二电极，47绝缘膜，50滚动轴承，51基体，51a内周面，51b外周面，51c第三面，51d第四面，52基体，53引出线，54引出线，55环形构件，55a内周面，55b外周面，55c凸部，55d第一面，55e第二面，55f凸部，56环形构件，56a内周面，56b外周面，56c凹部，56d第一面，56e第二面，57涂层膜，58密封构件，58a第一面，58b第二面，59a、59b绝缘膜，60滚动轴承，70电力储存单元，80检测单元，100发电装置，200配备有传感器的滚动轴承，DIS距离，L润滑剂，R第三电极，T厚度。

Claims (27)

1.滚动轴承，所述滚动轴承包括：

固定环，所述固定环具有第一面向面；

转动环，所述转动环具有面向所述第一面向面的第二面向面，所述转动环相对于所述固定环转动；

布置在所述第一面向面和所述第二面向面之间的滚动元件；

保持架，所述保持架保持所述滚动元件；

第一电极和第二电极；

在相对于所述转动环的位置、相对于所述滚动元件的位置、或相对于所述保持架的位置中固定的第三电极；以及

在所述第一电极和所述第二电极的表面或所述第三电极的表面上形成的绝缘膜，其中

所述第三电极各布置成使得第一距离，即与所述第一电极的距离，和第二距离，即与所述第二电极的距离，随着所述转动环相对于所述静止环的转动而改变，以及

所述第一距离的随时间变化相位与所述第二距离的随时间变化相位偏移。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动元件或所述保持架起所述第三电极的作用。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，

所述滚动元件是滚珠，

所述保持架起所述第三电极的作用，以及

所述保持架在保持每个滚动元件的部分处具有沿中心轴向方向凸起的凸部。

4.根据权利要求2或3所述的滚动轴承，其特征在于，

所述滚动元件沿周向方向以规则的间隔布置，

所述第一电极的数量和所述第二电极的数量均是所述滚动元件的数量的整数倍，以及

所述第一电极和所述第二电极沿所述周向方向以规则的间隔交替布置。

5.根据权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，

所述保持架起所述第三电极的作用，以及

所述保持架的面向所述第一电极的表面具有凸部，每一个所述凸部均朝向所述第一电极凸起。

6.根据权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，

所述凸部沿周向方向以规则的间隔布置，

所述第一电极的数量和所述第二电极的数量均是所述凸部的数量的整数倍，以及

所述第一电极和所述第二电极沿所述周向方向以规则的间隔交替布置。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，进一步包括在所述固定环和所述转动环之间限定轴承空间的密封构件，

其中，所述第一电极和所述第二电极布置在所述密封构件的所述轴承空间侧上的表面上。

8.根据权利要求2至7中任何一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述绝缘膜是由可导电材料形成的薄膜。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述绝缘膜是聚四氟乙烯膜。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述绝缘膜的厚度等于或小于100μm。

11.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，

所述第一电极和所述第二电极布置在所述固定环和所述转动环之间的轴承空间内，并相对于所述固定环位置固定，以及

所述第三电极布置在所述轴承空间内，并相对于所述转动环位置固定。

12.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述绝缘膜的厚度等于或小于100μm。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的滚动轴承，其特征在于，进一步包括由导电材料形成并附接到所述第二面向面的第一环形构件，其中

所述第一环形构件具有面向所述第一面向面的第一面和面向所述第二面向面的第二面，

所述第一面具有凸部，所述凸部朝向所述第二面的相反方向凸起，以及

所述凸部形成所述第三电极。

14.根据权利要求11或12所述的滚动轴承，其特征在于，进一步包括附接到所述第二面向面的第二环形构件，其中

所述第二环形构件具有面向所述第一面向面的第一面和面向所述第二面向面的第二面，以及

所述第一面具有朝向所述第二面凹陷的凹部，所述第三电极布置在所述凹部中。

15.根据权利要求11或12所述的滚动轴承，其特征在于，进一步包括具有环形形状并附接到所述第一面的基体，其中

所述基体具有面向所述第二面向面的第三面和面向所述第一面向面的第四面，以及

所述第一电极和所述第二电极在所述第三面上形成。

16.根据权利要求11或12所述的滚动轴承，其特征在于，进一步包括至少部分地封闭所述轴承空间的密封构件，

其中，所述第一电极和所述第二电极布置在所述密封构件的所述轴承空间侧上的表面上。

17.根据权利要求11或12所述的滚动轴承，其中所述第一电极和所述第二电极形成在所述固定环处。

18.根据权利要求11或12所述的滚动轴承，其中所述第三电极形成在所述转动环处。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，

所述第一电极和所述第二电极沿周向方向以规则的间隔交替布置，

所述第三电极沿所述周向方向以规则的间隔布置，并且

所述第三电极的数量等于所述第一电极的数量和所述第二电极的数量。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，进一步包括在所述绝缘膜和所述第三电极中的至少一个处形成的涂层膜。

21.根据权利要求20所述的滚动轴承，其特征在于，所述涂层膜由DLC形成。

22.根据权利要求20所述的滚动轴承，其特征在于，所述涂层膜由含镍的合金形成。

23.根据权利要求11至19中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述绝缘膜由DLC形成。

24.配备有传感器的滚动轴承，包括：

根据权利要求2至10中任一项所述的滚动轴承；以及

检测单元，所述检测单元基于所述第一电极和所述第二电极之间的电压检测所述保持架的公转速度。

25.根据权利要求24所述的配备有传感器的滚动轴承，其中所述检测单元能够基于所述保持架的所述公转速度估算所述静止环对于所述转动环的相对转动速度。

26.配备有传感器的滚动轴承，包括：

根据权利要求1至23中任一项所述的滚动轴承；以及

检测单元，所述检测单元基于所述第一电极和所述第二电极之间的电压检测所述滚动轴承内部供应的润滑剂的状态。

27.根据权利要求26所述的配备有传感器的滚动轴承，其中通过所述检测单元检测的所述润滑剂的所述状态是所述润滑剂中含有的水量。

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