DE102017130644A1 - Bearing unit with a bearing and a sensor for detecting the speed and direction of rotation of an electrical machine - Google Patents
Bearing unit with a bearing and a sensor for detecting the speed and direction of rotation of an electrical machine Download PDFInfo
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-
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- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
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- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit einem Lager (1) und einer Sensorik (6) zur Erfassung der Drehzahl und Drehrichtung einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (6) direkt in das Lager (1) integriert istThe invention relates to a bearing unit with a bearing (1) and a sensor (6) for detecting the rotational speed and direction of rotation of an electric machine, characterized in that the sensor (6) is integrated directly into the bearing (1)
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit einem Lager und einer Sensorik zur Erfassung der Drehzahl und Drehrichtung einer elektrischen Maschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.The invention relates to a bearing unit with a bearing and a sensor for detecting the rotational speed and direction of rotation of an electric machine according to the closer defined in the preamble of
Üblicherweise werden zur Erfassung der Winkelposition in Elektromotoren von Fahrzeugen Rillenkugellager mit einem kosten- und bauraumintensiven Resolver verwendet. Aus
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinheit der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.The invention is therefore based on the object to simplify a storage unit of the aforementioned type with regard to their structure and to make cost-effective.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The object is solved by the features of
Es wird eine Lagereinheit mit einem Lager und einer Sensorik für eine elektrische Maschine vorgeschlagen, wobei die Sensorik in das Lager integriert ist. Dabei kann das Lager mit einer in dieses integrierten Sensorik für Drehzahl und Drehrichtung der elektrischen Maschine den Resolver ersetzen. Auf diese Weise kann eine Resolverfunktion in das Lager, insbesondere in ein Wälzlager, vorzugsweise ein Rillenkugellager, bauraum-, gewichts- und kostensparend integriert werden. Die erfindungsgemäße Lagereinheit kann in allen Baugrößen und Lagertypen verwendet werden und ist besonders vorteilhaft in Lagern mit einem Außendurchmesser von größer als 40 mm einsetzbar.It is proposed a storage unit with a bearing and a sensor for an electric machine, wherein the sensor is integrated into the camp. In this case, the bearing can replace the resolver with an integrated in this sensor for speed and direction of rotation of the electric machine. In this way, a resolver function in the bearing, in particular in a rolling bearing, preferably a deep groove ball bearing, space, weight and cost savings can be integrated. The bearing unit according to the invention can be used in all sizes and types of bearings and is particularly advantageous in bearings with an outer diameter greater than 40 mm used.
Bevorzugt erfolgt die Detektion direkt an den Wälzkörpern, insbesondere den Kugeln, am Käfig des Lagers oder an bzw. in einer Dichtung des Lagers. Da bei der erfindungsgemäßen Lagereinheit die Sensorik direkt in das Lager integriert ist, wird ein zusätzliches Anbauteil, insbesondere ein Sensor-Ring zur Maßverkörperung vermieden. Hierdurch wird eine schmale und kompakte Bauweise erreicht und die Montage vereinfacht, was besonders bei Fahrzeugen der Elektromobilität von großer Bedeutung ist.Preferably, the detection takes place directly on the rolling elements, in particular the balls, on the cage of the bearing or on or in a seal of the bearing. Since the sensor unit is integrated directly into the bearing in the storage unit according to the invention, an additional attachment, in particular a sensor ring for material measure is avoided. As a result, a narrow and compact design is achieved and simplifies assembly, which is particularly important for vehicles of electric mobility of great importance.
Die erfindungsgemäße Lagereinheit kann besonders vorteilhaft im Bereich der Elektromobilität, insbesondere an elektrisch antreibbaren Achsen von Fahrzeugen, Radnabenmotoren und Hybridantrieben verwendet werden. Denkbar ist auch eine Anwendung für Elektromotorenlager im Industriebereich oder in Werkzeugmaschinen.The storage unit according to the invention can be used particularly advantageously in the field of electromobility, in particular on electrically driven axles of vehicles, wheel hub motors and hybrid drives. Also conceivable is an application for electric motor bearings in the industrial sector or in machine tools.
Die Sensorik ist bevorzugt basierend auf einem optischen, einem kapazitiven oder auf einem Hall-Effekt aufgebaut und liefert im Betrieb hochauflösende Informationen über die Drehzahl und Drehrichtung der Rotorwelle der elektrischen Maschine. Diese Informationen werden einem Inverter zur Verfügung gestellt. Die Detektion kann über vorbeidrehende Wälzkörper oder Käfigteile wie Taschen für die Wälzkörper des Lagers oder über einen sogenannten Sensorbaukasten (Vario-Sense) für Rillenkugellager erfolgen. Denkbar ist auch, zur Detektion eine Dichtung (DCM) ähnlich wie in einem Radlager mit einer Magnetkodierung zur versehen. Möglich ist auch, eine einvulkanisierte Zahnscheibe zur Detektion zu verwenden. Eine Detektion ist weiterhin auch über einen unrunden Lagerinnenring des Lagers möglich. Es kann auch Vibration oder Schall/Körperschall zur Detektion oder ein sogenanntes Barkhausen-Rauschen zur Detektion eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, durch die Sensorik die vorbeidrehenden Zähne eines oder mehrerer Zahnräder zu detektieren.The sensor is preferably based on an optical, a capacitive or built on a Hall effect and provides high-resolution information about the speed and direction of rotation of the rotor shaft of the electric machine. This information is provided to an inverter. The detection can be done via vorbeidrehende rolling elements or cage parts such as pockets for the rolling elements of the bearing or a so-called sensor kit (Vario-Sense) for deep groove ball bearings. It is also conceivable to provide a seal (DCM) similar to a wheel bearing with a magnetic coding for detection. It is also possible to use a vulcanized toothed disk for detection. A detection is still possible via a non-circular bearing inner ring of the camp. It is also possible to use vibration or sound / structure-borne sound for detection or so-called Barkhausen noise for detection. Furthermore, it is possible to detect by the sensor the vorbeidrehenden teeth of one or more gears.
Figurenlistelist of figures
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Lagereinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 die Lagereinheit in einer Explosivdarstellung, -
4 bis6 Einzelansichten der Lagereinheit, -
7 eine erfindungsgemäße Lagereinheit in einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
8 eine erfindungsgemäße Lagereinheit in einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
1 a storage unit according to the invention in a first embodiment, -
2 the storage unit in an exploded view, -
4 to6 Individual views of the storage unit, -
7 a storage unit according to the invention in a second embodiment, -
8th a storage unit according to the invention in a third embodiment.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In
Die Lagereinheit ermöglicht die Erfassung und Übertragung von Betriebsgrößen zur Ansteuerung der elektrischen Maschine. Sie umfasst eine einfach an die Einsatz- und Einbauverhältnisse anpassbare Sensorbaugruppe für verschiedene Lagertypen, für verschiedene Durchmesser und für verschiedene Anwendungen in Modulbauweise. Die Lagereinheit weist dabei einen festgelegten axialen Bauraum auf und ist mit einem wartungsfreies Lager
In einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Lagereinheit gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lagerwarehouse
- 22
- Rotorwellerotor shaft
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- LagerinnenringBearing inner ring
- 55
- LageraußenringBearing outer ring
- 66
- Sensoriksensors
- 77
- Sensor-AufnahmeSensor retaining
- 88th
- Stecker- oder KabelmodulPlug or cable module
- 99
- Abstützringsupport ring
- 1010
- Backbonebackbone
- 1111
- Encoderencoder
- 1212
- Modulträgermodule carrier
- 1313
- Zahnscheibetoothed washer
- 1414
- Sensorsensor
- 1515
- Sensorsensor
- 1616
- Verzahnunggearing
- 1717
- Wälzkörperrolling elements
- 1818
- Sensorsensor
- 1919
- Dichtungpoetry
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2564084 B1 [0002]EP 2564084 B1 [0002]
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DE102017130644.7A DE102017130644A1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Bearing unit with a bearing and a sensor for detecting the speed and direction of rotation of an electrical machine |
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DE102017130644.7A Withdrawn DE102017130644A1 (en) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | Bearing unit with a bearing and a sensor for detecting the speed and direction of rotation of an electrical machine |
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DE (1) | DE102017130644A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019125801A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-25 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Rolling bearing with sensor and drive unit |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2564084A2 (en) | 2010-04-26 | 2013-03-06 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Roller bearing arrangement with an angle sensor |
-
2017
- 2017-12-20 DE DE102017130644.7A patent/DE102017130644A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2564084A2 (en) | 2010-04-26 | 2013-03-06 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Roller bearing arrangement with an angle sensor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102019125801A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-25 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Rolling bearing with sensor and drive unit |
US11187265B2 (en) * | 2019-09-25 | 2021-11-30 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Rolling bearing having a sensor and drive unit |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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