JP2018189128A - Bearing with sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサ付き軸受に関する。 The present invention relates to a sensor-equipped bearing.
特許文献1及び特許文献2には、軸受周囲の各種物理量をセンサにより検出し、検出情報を受信側装置へ無線送信するセンサ付きの軸受が記載されている。
Patent Document 1 and
特許文献1に示す間座には、磁性体としてマルテンサイト系ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼等の磁性体ステンレス鋼を用いることが記載されている。しかしながら、発電部には、永久磁石を用いていることから、間座を薄くすると、永久磁石の磁界が外部に漏れる可能性がある。 The spacer shown in Patent Document 1 describes the use of magnetic stainless steel such as martensitic stainless steel or ferritic stainless steel as the magnetic material. However, since a permanent magnet is used for the power generation unit, if the spacer is thinned, the magnetic field of the permanent magnet may leak to the outside.
本発明の目的は、全体の厚みを薄くするとともに、外部に漏れる永久磁石の磁界を抑制するセンサ付き軸受を提供することにある。 The objective of this invention is providing the bearing with a sensor which suppresses the magnetic field of the permanent magnet which leaks outside while reducing the thickness of the whole.
本態様のセンサ付き軸受は、相対的に回転する外輪及び内輪を有する軸受本体と、前記外輪と前記内輪との相対的な回転に基づいて発電し、永久磁石と、前記永久磁石と接続するヨークと、前記ヨークに巻回されるコイルとを備える発電部と、前記発電部で発電した電力により、物理量又は化学量を検出するセンサと、磁性を有する材料で形成され、かつ前記発電部及び前記センサを収容し、前記軸受に固定するカバーと、を備え、前記カバーは、少なくとも前記外輪に対向する円環状の天板と、前記天板の周囲に接続され、前記外輪に固定される筒状の側板を備え、前記天板の凹部に、前記発電部が配置されている。 The sensor-equipped bearing according to this aspect includes a bearing main body having a relatively rotating outer ring and an inner ring, a power generation based on relative rotation between the outer ring and the inner ring, and a permanent magnet and a yoke connected to the permanent magnet. A power generation unit including a coil wound around the yoke, a sensor for detecting a physical quantity or a chemical amount by the electric power generated by the power generation unit, a magnetic material, and the power generation unit and the A cover that houses the sensor and is fixed to the bearing, and the cover is at least an annular top plate facing the outer ring, and a cylindrical shape connected to the periphery of the top plate and fixed to the outer ring. The power generation unit is disposed in the recess of the top plate.
この構成によれば、カバーの凹部があっても、カバーの透磁率が高いので、発電部の発電量を確保することができる。このため、カバーの厚みを小さくすることができる。このため、センサ付き軸受は、全体の厚みを薄くすることができる。また、発電部の周りは、天板の凹部よりも、天板が厚いので、外部に漏れる永久磁石の磁界を抑制できる。 According to this configuration, even if there is a recess in the cover, the cover has a high magnetic permeability, so that it is possible to secure the amount of power generated by the power generation unit. For this reason, the thickness of the cover can be reduced. For this reason, the bearing with a sensor can make the whole thickness thin. Moreover, since the top plate is thicker around the power generation unit than the concave portion of the top plate, the magnetic field of the permanent magnet that leaks to the outside can be suppressed.
望ましい態様として、前記天板の凹部は、深さの異なる第1凹部及び第2凹部を備え、前記天板は、順に厚みが大きくなる小肉厚部、中肉厚部及び大肉厚部を有し、前記第1凹部に対応する位置の前記小肉厚部には、コイルが配置され、前記第2凹部に対応する位置の前記中肉厚部には、前記永久磁石が配置される。 As a desirable aspect, the concave portion of the top plate includes a first concave portion and a second concave portion having different depths, and the top plate has a small thickness portion, a middle thickness portion, and a large thickness portion that increase in thickness in order. A coil is disposed in the small thickness portion at a position corresponding to the first recess, and the permanent magnet is disposed in the middle thickness portion at a position corresponding to the second recess.
この構成によれば、コイルのスペースが増え、コイルの巻き数を多くすることができる。これにより、発電部の発電量を大きくすることができる。 According to this configuration, the coil space increases and the number of turns of the coil can be increased. Thereby, the electric power generation amount of an electric power generation part can be enlarged.
望ましい態様として、前記中肉厚部は、前記軸受本体の回転軸方向からみて、内径側の前記小肉厚部と、周方向両側及び外径側の3方の前記大肉厚部とに囲まれている。 As a desirable mode, the middle wall thickness portion is surrounded by the smaller wall thickness portion on the inner diameter side and the larger wall thickness portions on the both sides in the circumferential direction and the outer diameter side when viewed from the rotation axis direction of the bearing body. ing.
この構成によれば、永久磁石が配置される中肉厚部の周囲に、中肉厚部よりも厚みの厚い大肉厚部が多く配置されることから、外部に漏れる永久磁石の磁界をより抑制できる。 According to this configuration, since the large thick portion thicker than the middle thick portion is disposed around the middle thick portion where the permanent magnet is disposed, the magnetic field of the permanent magnet leaking outside is further suppressed. it can.
望ましい態様として、前記内輪に固定され、径方向側に突出する凸部と、凸部よりも内径側に凹む凹部とを備えるトーンリングを備え、前記凸部の周方向の幅は、前記カバーの径方向内側端面における前記小肉厚部の周方向の幅よりも大きく、前記大肉厚部の径方向内側端面は、前記トーンリングとギャップを介して対向する。 As a desirable mode, a tone ring having a convex portion fixed to the inner ring and projecting in the radial direction side and a concave portion recessed toward the inner diameter side than the convex portion is provided, and the circumferential width of the convex portion is It is larger than the circumferential width of the small thickness portion on the radially inner end surface, and the radially inner end surface of the large thickness portion faces the tone ring via a gap.
この構成によれば、磁束が大肉厚部へ流れやすくなる。その結果、外部に漏れる永久磁石の磁界をより抑制できる。 According to this configuration, the magnetic flux easily flows to the large thickness portion. As a result, the magnetic field of the permanent magnet that leaks to the outside can be further suppressed.
望ましい態様として、前記ヨークの内径側端面が、前記内輪の内周面よりも外径側にある。 As a desirable mode, the inner diameter side end surface of the yoke is located on the outer diameter side of the inner peripheral surface of the inner ring.
この構成によれば、カバーの厚みを小さくしてもヨーク内の磁束が内輪側に漏れにくくなる。 According to this configuration, the magnetic flux in the yoke is less likely to leak to the inner ring side even if the cover is thin.
望ましい態様として、さらに、前記発電部で発電した電力により、前記センサによって得られた検出情報を無線送信する通信回路を備え、前記カバーは、前記通信回路を収容する。 As a desirable mode, it further includes a communication circuit that wirelessly transmits detection information obtained by the sensor using the electric power generated by the power generation unit, and the cover houses the communication circuit.
この構成によれば、検出情報を無線で送信することができ、センサ付き軸受は、小型になる。 According to this structure, detection information can be transmitted by radio | wireless and a bearing with a sensor becomes small.
望ましい態様として、さらに、前記カバーは、前記軸受本体側にアンテナを備え、前記カバーの前記アンテナに対向する部分には、非磁性蓋が設けられている。 As a desirable mode, the cover further includes an antenna on the side of the bearing body, and a nonmagnetic lid is provided on a portion of the cover facing the antenna.
この構成によれば、カバーが磁性を有していても、アンテナの電磁波が非磁性蓋を通過できるようになる。 According to this configuration, even if the cover has magnetism, the electromagnetic wave of the antenna can pass through the nonmagnetic lid.
本発明によれば、全体の厚みを薄くするとともに、外部に漏れる永久磁石の磁界を抑制するセンサ付き軸受を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while reducing the whole thickness, the bearing with a sensor which suppresses the magnetic field of the permanent magnet which leaks outside can be provided.
発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION About the form (embodiment) for inventing, it demonstrates in detail, referring drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
図1は、本実施形態のセンサ付き軸受の斜視図である。図2は、本実施形態のセンサ付き軸受の分解斜視図である。図3は、本実施形態のセンサ付き軸受の部分断面図である。図4は、本実施形態のセンサ付き軸受の部分断面図である。図1に示すセンサ付き軸受1は、図2に示すように、センサユニット5と、トーンリング30と、軸受本体20とを有している。
FIG. 1 is a perspective view of a sensor-equipped bearing according to the present embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor-equipped bearing according to the present embodiment. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the sensor-equipped bearing of the present embodiment. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the sensor-equipped bearing according to the present embodiment. The sensor-equipped bearing 1 shown in FIG. 1 includes a
図3及び図4に示すように、軸受本体20は、外輪21と、内輪22と、転動体23とを有する転がり軸受である。以下、内輪22が回転輪として説明するが、内輪22と外輪21とが相対回転していれば、どちらが回転していてもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the bearing
カバー10は、円環状の天板12と、天板12の周囲に接続され、筒状の側板11とを有する。カバー10は、ケイ素鋼板、炭素鋼(JIS規格 SS400又はS45C)、マルテンサイト系ステンレス(JIS規格 SUS420)又はフェライト系ステンレス(JIS規格 SUS430)のいずれかのような磁性を有する材料で形成される。
The
図2に示すように、センサユニット5において、複数の発電部3とセンサ部40とが、天板12の軸受本体20側対向面に取り付けられている。センサ部40は、電源基板41と、センサ基板42とを有している。
As shown in FIG. 2, in the
例えば、図1及び図2に示すように、天板12に開けられた雌ねじ穴に、黄銅など非磁性材料のボルト19が締結することで、発電部3は、天板12に固定される。同様に、天板12に開けられた雌ねじ穴に、黄銅など非磁性材料のボルト47が締結することで、電源基板41とセンサ基板42とが、天板12に固定される。図1に示すように、ボルト19及びボルト47は、カバー10に取り付けられた状態で、天板12から突出しない長さを有している。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the
トーンリング30には、外径側に突出する凸部31と、凸部31よりも内径側に凹む凹部32とが周方向に交互に設けられている。トーンリング30は、軸受本体20側に突出する筒状突起33を内周側に有している。
The
トーンリング30は、ケイ素鋼板、炭素鋼(JIS規格 SS400又はS45C)、マルテンサイト系ステンレス(JIS規格 SUS420)又はフェライト系ステンレス(JIS規格 SUS430)のいずれかのような磁性を有する材料で形成される。
The
発電部3は、永久磁石13と、ヨーク14と、コイル15とを有している。永久磁石13は、天板12に接するように固定されている。永久磁石13が軸受本体20に固定されているのではなく、カバー10に取り付けられているので、安全性に優れている。
The
ヨーク14は、永久磁石13に接するように固定されている。ヨーク14は、永久磁石13に磁気的に接続されていればよく、直接接続されていなくてもよい。ヨーク14は、ケイ素鋼板、NiFe合金などの磁性を有する材料で形成されている。ヨーク14の内部における磁束量が増えるように、ヨーク14は、カバー10の材質と同等以上の透磁率を有する材料が用いられていることが望ましい。ヨーク14がケイ素鋼板であると、透磁率が高くなり、ヨーク14内に磁束が通りやすくなる。
The
コイル15は、導線がヨーク14を巻回するいわゆるマグネットワイヤである。発電量が増加するように、なるべく細い線径の導線を多く巻きつけることが望ましい。隣り合う発電部3のコイル15同士は、直列に接続され、直列接続された複数の発電部3のコイル15から引き出された配線が電源基板41に接続されている。
The
図3に示すように、側板11の一端が外輪21の外周に設けられた溝21Aにはめ込まれ固定される。筒状突起33は、内輪22の内周に設けられた溝22Aにはめ込まれ固定されている。これにより、図3及び図4に示すように、ヨーク14の内周側端面及び天板12の内周側端面がトーンリング30の凸部31又は凹部32に対向する位置に配置される。そして、カバー10及びトーンリング30は、軸受本体20への取り付けが容易である。
As shown in FIG. 3, one end of the
永久磁石13の磁界により磁束Mfが、ヨーク14、トーンリング30の凸部31又は凹部32、カバー10の天板12を通る。このため、永久磁石13、ヨーク14、トーンリング30の凸部31又は凹部32、カバー10の天板12が磁気回路となる。
The magnetic flux Mf passes through the
図5は、本実施形態のセンサ付き軸受における起電力の電圧と時間との関係を説明するための説明図である。ここで、図5の横軸は、時間Tであり、縦軸は、起電力の電圧Viである。外輪21が固定され、内輪22が回転することによって内輪22と共にトーンリング30が回転し、トーンリング30と発電部3とが相対的に回転する。ヨーク14にとっては、内周側端面から図3に示す凸部31の外周側端面31IFまでのエアギャップと、内周側端面から図4に示す凹部32の外周側端面32IFまでのエアギャップと、が交互に入れ替わる。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the voltage of electromotive force and time in the sensor-equipped bearing of the present embodiment. Here, the horizontal axis of FIG. 5 is the time T, and the vertical axis is the voltage Vi of the electromotive force. When the
このように、トーンリング30の外周の凸部31と凹部32とにより、発電部3のヨーク14とトーンリング30の外周との距離が周期的に変化する。これにより、発電部3に生じる磁束Mfの密度が変化する。永久磁石13を備えたヨーク14とトーンリング30とが接近している場合には、永久磁石13、ヨーク14、トーンリング30を通る磁束は大きく、ヨーク14とトーンリング30とが離れている場合には、永久磁石13、ヨーク14、トーンリング30を通る磁束が小さくなる。この磁束Mfの密度変化に応じて、ヨーク14の周りにマグネットワイヤを巻いたコイル15に電圧変化が発生する。
As described above, the distance between the
すなわち、ヨーク14と凸部31の外周側端面31IFとが最も近づいたときに、図3に示す磁束Mfが大きくなり、図5に示す起電力の電圧V1が電源基板41に供給される。ヨーク14と凹部32の外周側端面32IFとが最も遠ざかるときに、図4に示す磁束Mfが小さくなり、図5に示す起電力の電圧V2が電源基板41に供給される。
That is, when the
図6は、本実施形態のセンサユニットの平面図である。図6に示すように、電源基板41には、電源部43が実装されている。電源部43は、例えば、整流回路と、平滑回路と、保護回路と、電源回路と、を含む。電源部43は、発電部3から供給された単相交流電力を直流電圧に変換して、センサ基板42へ供給する。
FIG. 6 is a plan view of the sensor unit of the present embodiment. As shown in FIG. 6, a
センサ基板42には、センサ44と、通信回路45と、アンテナ46と、を含む。電源部43からの直流電力は、センサ44と、通信回路45とに少なくとも供給される。
The
センサ44は、供給される直流電力を使用して、各種の物理量又は化学量をセンシングする。例えば、センサ44は、軸受本体20の周囲温度を検出する温度センサ、軸受本体20の振動を検出する振動センサ、軸受本体20の周囲湿度を検出する湿度センサ、軸受本体20の潤滑油の酸化劣化に伴って生じるガス状の炭化水素、硫化水素、アンモニア等を検出するガスセンサ、軸受本体20において生じる摩擦音を検出する超音波センサ、軸受本体20の回転を検出する回転センサ等の各種検出部のうち、いずれか1つ又は複数の検出部を備える。
The
通信回路45は、CPU(Central Processing Unit)と、無線送受信回路と、を含む装置である。装置内には、マイクロコンピュータが含まれる。通信回路45は、電源部43から供給される直流電力を使用して、センサ44によってセンシングされた検出情報を、通信部51に無線送信する。センサ44が検出した検出情報は、通信回路45で処理され、アンテナ46を介して、図1に示す電磁波WVの無線通信により送信され、例えば上位装置50の通信部51で受信される。通信部51で受信した検出情報は、コンピュータ52で処理される。通信回路45を備えることで、検出情報を無線で送信することができ、センサ付き軸受1は、小型になる。なお、通信回路45は、通信部51に有線通信してもよい。
The
図7は、本実施形態のカバーの斜視図である。図7に示すように、カバー10には、貫通孔12Hが開けられている。貫通孔12Hは、図1に示すように、樹脂などの非磁性材料で形成された非磁性蓋17で密閉されている。
FIG. 7 is a perspective view of the cover of the present embodiment. As shown in FIG. 7, the
上述したように、カバー10は、軸受本体20側にアンテナ46を備えている。ここで、カバー10は、磁性を有しているので、アンテナ46からの電磁波をシールドする作用を有している。このため、図6に示すように、軸受本体20の回転軸Zr方向からみた平面視において、アンテナ46が非磁性蓋17と重なるように配置されている。すなわち、カバー10のアンテナ46に対向する部分には、非磁性蓋17が設けられている。このため、アンテナ46の電磁波WVは、非磁性蓋17を介して、通信部51へ到達することができる。
As described above, the
図3及び図6に示すように、発電部3は、それぞれ永久磁石13を備えている。永久磁石13の磁界は、センサ部40の動作に影響を与える可能性がある。軸受本体20の回転軸Zr方向からみて、回転軸Zrを通る任意の仮想線IMを境として、一方側に複数の発電部3が配置され、他方側にセンサ部40が配置される。このため、センサ部40への発電部3の永久磁石13の影響が低減されている。そして、複数の発電部3が周方向に並べられ、発電部3の面密度が高くなるように配置される。複数の発電部3が後述する軸受本体20の回転軸Zr方向ではなく、周方向に並べられているので、カバー10の厚みを薄くすることができる。
As shown in FIGS. 3 and 6, each
図3に示すように、本実施形態のセンサ付き軸受1において、軸受本体20からの突出厚みD1が小さいことが望まれている。軸受本体20からの突出厚みD1が小さくなると、カバー10内の収容空間が小さくなる。例えば、カバー10内部において、軸受本体20(外輪21)から天板12までの距離D2は、軸受本体20からの突出厚みD1が小さくなるほど、小さくなる。なお、トーンリング30において、軸受本体20からの突出厚みD3は、軸受本体20からの突出厚みD1以下であって、少なくとも天板12の内周側端面がトーンリング30の凸部31又は凹部32に対向する位置以上となっている。軸受本体20からの突出厚みD3は、天板12の内周側端面がトーンリング30の凸部31又は凹部32に対向する位置にないと、ギャップが大きくなり、磁束Mfが減少してしまう可能性がある。
As shown in FIG. 3, in the sensor-equipped bearing 1 of the present embodiment, it is desired that the protrusion thickness D1 from the bearing
発電部3は、軸受本体20と接触することができないので、天板12の厚みを全て薄くすることが考えられる。天板12の厚みを全て薄くすると、軸受本体20からの突出厚みD1も小さくなって好ましく思える。しかしながら、永久磁石13が天板12と接しているので、天板12の厚みが薄くなると、天板12の外側に、永久磁石13の磁界が漏れ、外部の鉄粉などが吸着してしまう可能性がある。
Since the
そこで、図7に示すように、天板12の軸受側面には、厚みが部分的に凹む凹部18が形成されている。凹部18の位置には、発電部3が配置される。
Therefore, as shown in FIG. 7, a
図8は、本実施形態のヨーク及び磁石の部分断面図である。図9は、本実施形態のヨーク及び磁石の一部切り欠き斜視断面図である。図7、図8及び図9に示すように、凹部18は、深さの異なる第1凹部18A及び第2凹部18Bを備えている。第1凹部18Aは、天板12の基準面18Cに対して第2凹部18Bよりも深い。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the yoke and magnet of this embodiment. FIG. 9 is a partially cutaway perspective sectional view of the yoke and magnet of this embodiment. As shown in FIGS. 7, 8 and 9, the
第1凹部18A及び第2凹部18Bにより、天板12は、小肉厚部121、中肉厚部122及び大肉厚部123で構成される。そして、小肉厚部121、中肉厚部122及び大肉厚部123の順に、厚みが大きくなる。小肉厚部121は、中肉厚部122よりも内径側にある。図8に示すように、小肉厚部121、中肉厚部122及び大肉厚部123の外輪21とは反対側の面は、面一である。
The top 12 is composed of a
天板12の基準面18Cに対して第2凹部18Bの深さは、永久磁石13の回転軸Zr方向の厚みよりも小さい。これにより、大肉厚部123とヨーク14との接触が抑制される。
The depth of the
永久磁石13は、第2凹部18Bの中で、中肉厚部122と接するように配置される。小肉厚部121と、中肉厚部122とには、段差があるので、コイル15のスペースが増え、コイル15の巻き数を多くすることができる。
The
図7及び図9に示すように、小肉厚部121は、径方向内側にあるトーンリング30とギャップを介して対向する。また、小肉厚部121は、周方向両側の大肉厚部123に挟まれており、かつ、小肉厚部121の径方向外側には中肉厚部122がある。
As shown in FIGS. 7 and 9, the small-
図7及び図9に示すように、中肉厚部122は、周方向両側にある大肉厚部123に挟まれている。また、中肉厚部122は、径方向内側の小肉厚部121と、外径側の大肉厚部123に挟まれている。
As shown in FIG.7 and FIG.9, the
図10は、本実施形態のヨーク、トーンリングの凸部又は凹部、カバーにおける磁束の状態を説明する模式図である。図10に示すように、中肉厚部122の周りの3方向には、大肉厚部123があるので、永久磁石13の磁束Mfに加え、磁束Mfsが大肉厚部123へ流れる。このため、天板12の外側に永久磁石13の磁界が漏れる漏洩磁界が抑制される。これにより、本実施形態のセンサ付き軸受1は、軸受本体20(外輪21)から天板12までの距離D2を小さくし、軸受本体20からの突出厚みD1が小さくできる。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a state of magnetic flux in the yoke, the convex or concave portion of the tone ring, and the cover according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, since there are
図6に示すように、複数の発電部3が周方向に配置並べられており、複数の発電部3の間には、大肉厚部123がある。そして、大肉厚部123の径方向内側端面123Eがトーンリング30に径方向に対向している。このため、大肉厚部1231の径方向内側端面123Eは、径方向内側にあるトーンリング30とギャップを介して対向する。また、トーンリング30の凸部31又は凹部32の周方向の幅W3は、カバー10の径方向内側端面における小肉厚部121の周方向の幅W1よりも大きい。これにより、磁束Mfsが大肉厚部123へ流れやすくなる。その結果、天板12の外側に永久磁石13の磁界が漏れる漏洩磁界がより抑制される。
As shown in FIG. 6, the plurality of
図11は、比較例のセンサ付き軸受の部分断面図である。本実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。比較例のセンサ付き軸受1Aでは、トーンリング30の凸部31の外径が、内輪22の外径よりも小さい。当然に、トーンリング30の凹部32の外径も、内輪22の外径よりも小さくなる。このような構造において、上述したように、軸受本体20(外輪21)から天板12までの距離を小さくすると、ヨーク14が内輪22に近づいてしまう。比較例において、ヨーク14の回転軸Zr方向には、内輪22があり、ヨーク14内の磁束が内輪22側に漏れる漏れ磁束Mflが生じ、発電部3の発電量が小さくなってしまう。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a sensor-equipped bearing according to a comparative example. The same components as those in this embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the sensor-equipped bearing 1 </ b> A of the comparative example, the outer diameter of the
これに対して、図3に示すように、ヨーク14の内径側端面と、内輪22の内周面22IFの距離H1がある。このため、本実施形態のセンサ付き軸受1は、図3に示すように、ヨーク14の内径側端面が、内輪22の内周面22IFよりも外径側にある。このような構造によれば、軸受本体20(外輪21)から天板12までの距離D2を小さくしても、図11に示すようなヨーク14内の磁束が内輪22側に漏れる漏れ磁束Mflを抑制できる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, there is a distance H1 between the inner diameter side end surface of the
以上説明したように、本実施形態のセンサ付き軸受1は、軸受本体20と、発電部3と、センサ44と、カバー10とを備える。軸受本体20は、相対的に回転する外輪21及び内輪22を有する。発電部3は、永久磁石13と、永久磁石13と磁気的に接続するヨーク14と、ヨーク14に巻回されるコイル15とを備える。発電部3は、外輪21と内輪22との相対的な回転に基づいて発電する。センサ44は、発電部3で発電した電力により、物理量又は化学量を検出する。
As described above, the sensor-equipped bearing 1 according to the present embodiment includes the bearing
そして、カバー10は、少なくとも外輪21に対向する円環状の天板12と、天板12の周囲に接続され、外輪21に固定される筒状の側板11を備える。また、カバー10の複数の凹部18には、発電部3がそれぞれ配置されている。
The
この構造により、軸受本体20(外輪21)から天板12までの距離D2を小さくし、カバー10の軸受本体20からの突出厚みD1が小さくなる。発電部3の周りは、天板12の凹部18よりも、天板12が厚いので、外部に漏れる永久磁石13の磁界を抑制できる。
With this structure, the distance D2 from the bearing body 20 (outer ring 21) to the
ここで、中肉厚部122は、軸受本体20の回転軸Zr方向からみて、内径側の小肉厚部121と、周方向両側及び外径側において3方の大肉厚部123とに囲まれている。
Here, the
この構造によれば、永久磁石13が配置される中肉厚部122の周囲に、中肉厚部122よりも厚みの厚い大肉厚部123が多く配置されることから、外部に漏れる永久磁石13の磁界をより抑制できる。
According to this structure, since the large
そして、カバー10は、磁性を有する材料で形成されている。この構造によれば、カバー10の凹部18があっても、カバー10の透磁率が高いので、発電部3の発電量を確保することができる。
The
1、1A センサ付き軸受
3 発電部
5 センサユニット
10 カバー
11 側板
12 天板
13 永久磁石
14 ヨーク
15 コイル
17 非磁性蓋
18 凹部
18A 第1凹部
18B 第2凹部
18C 基準面
20 軸受本体
21 外輪
21A、22A 溝
22 内輪
23 転動体
30 トーンリング
31 凸部
32 凹部
33 筒状突起
40 センサ部
41 電源基板
42 センサ基板
43 電源部
44 センサ
45 通信回路
46 アンテナ
50 上位装置
51 通信部
52 コンピュータ
121 小肉厚部
122 中肉厚部
123 大肉厚部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記外輪と前記内輪との相対的な回転に基づいて発電し、永久磁石と、前記永久磁石と接続するヨークと、前記ヨークに巻回されるコイルとを備える発電部と、
前記発電部で発電した電力により、物理量又は化学量を検出するセンサと、
磁性を有する材料で形成され、かつ前記発電部及び前記センサを収容し、前記軸受に固定するカバーと、を備え、
前記カバーは、少なくとも前記外輪に対向する円環状の天板と、前記天板の周囲に接続され、前記外輪に固定される筒状の側板を備え、
前記天板の凹部に、前記発電部が配置されているセンサ付き軸受。 A bearing body having a relatively rotating outer ring and inner ring;
A power generation unit that generates electric power based on relative rotation between the outer ring and the inner ring, and includes a permanent magnet, a yoke connected to the permanent magnet, and a coil wound around the yoke;
A sensor for detecting a physical quantity or a chemical quantity by the electric power generated by the power generation unit;
A cover formed of a material having magnetism and containing the power generation unit and the sensor and fixed to the bearing,
The cover includes at least an annular top plate facing the outer ring, and a cylindrical side plate connected to the periphery of the top plate and fixed to the outer ring,
A sensor-equipped bearing in which the power generation unit is disposed in a recess of the top plate.
前記天板は、順に厚みが大きくなる小肉厚部、中肉厚部及び大肉厚部を有し、前記第1凹部に対応する位置の前記小肉厚部には、コイルが配置され、前記第2凹部に対応する位置の前記中肉厚部には、前記永久磁石が配置される請求項1に記載のセンサ付き軸受。 The recess of the top plate includes a first recess and a second recess having different depths,
The top plate has a small thickness portion, a middle thickness portion, and a large thickness portion that increase in thickness in order, and a coil is disposed in the small thickness portion at a position corresponding to the first recess, The sensor-equipped bearing according to claim 1, wherein the permanent magnet is disposed in the middle thick portion at a position corresponding to the second recess.
前記凸部の周方向の幅は、前記カバーの径方向内側端面における前記小肉厚部の周方向の幅よりも大きく、
前記大肉厚部の径方向内側端面は、前記トーンリングとギャップを介して対向する請求項2又は3に記載のセンサ付き軸受。 A tone ring that includes a convex portion that is fixed to the inner ring and protrudes in the radial direction, and a concave portion that is recessed toward the inner diameter side of the convex portion,
The circumferential width of the convex portion is larger than the circumferential width of the small thickness portion on the radially inner end surface of the cover,
4. The sensor-equipped bearing according to claim 2, wherein a radially inner end surface of the large thickness portion faces the tone ring via a gap.
前記カバーは、前記通信回路を収容する請求項1から5のいずれか1項に記載のセンサ付き軸受。 Furthermore, a communication circuit that wirelessly transmits detection information obtained by the sensor, using the power generated by the power generation unit,
The sensor-equipped bearing according to claim 1, wherein the cover accommodates the communication circuit.
前記カバーの前記アンテナに対向する部分には、非磁性蓋が設けられている請求項6に記載のセンサ付き軸受。 Further, the cover includes an antenna on the bearing body side,
The sensor-equipped bearing according to claim 6, wherein a portion of the cover facing the antenna is provided with a nonmagnetic lid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017090603A JP2018189128A (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Bearing with sensor |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021063510A (en) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | 日本精工株式会社 | Sensor unit |
JP7443677B2 (en) | 2019-05-29 | 2024-03-06 | 日本精工株式会社 | Bearings with sensors and synchronous measurement systems |
JP7452369B2 (en) | 2019-10-10 | 2024-03-19 | 日本精工株式会社 | Bearings with sensors and sensor units |
-
2017
- 2017-04-28 JP JP2017090603A patent/JP2018189128A/en active Pending
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