JP2021127831A - Bearing device, spacer, and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、軸受装置、間座および製造方法に関する。 The present invention relates to bearing devices, spacers and manufacturing methods.
軸受に発電機を組み合わせて、センサ、無線通信などの電源として使用することが知られている。特開2006−170624号公報(特許文献1)に開示されているワイヤレスセンサ付き軸受は、転がり軸受と、発電機兼用の回転センサと、この回転センサの出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信回路とを含んで構成される。 It is known that a generator is combined with a bearing and used as a power source for sensors, wireless communication, and the like. The bearing with a wireless sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-170624 (Patent Document 1) includes a rolling bearing, a rotation sensor that also serves as a generator, and a wireless transmission circuit that wirelessly transmits the output of the rotation sensor. Consists of including.
特開2006−170624号公報に開示されているワイヤレスセンサ付き軸受の発電機兼用の回転センサは、磁気エンコーダと、内部にコイルが収容された磁性体リングとで構成される。また、磁性体リングは発電機の回転センサのステータとして機能する。回転センサは、クローポール型の発電機として構成される。 The rotation sensor of the bearing with a wireless sensor, which is also used as a generator, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-170624 includes a magnetic encoder and a magnetic ring in which a coil is housed. The magnetic ring also functions as a stator for the rotation sensor of the generator. The rotation sensor is configured as a claw pole type generator.
磁性体リングは、軸受の回転軸を含む平面での断面が略方形のリング体である。磁性体リングは、回転軸方向に向けて開口する溝形の断面形状を有する2つの磁性体リング部材を組み合わせて形成される。2つの磁性体リング部材は、それらの開口が互いに対向するように向かい合わせた状態とし、両部材が外径部において互いに隙間ができないように当接するように配置される。このように、両磁性体リング部材の当接部に隙間ができないようにすることで、磁性体リングの内部の磁気回路における嵌合部での磁気抵抗が小さく抑えられる。 The magnetic ring is a ring having a substantially square cross section in a plane including the rotation axis of the bearing. The magnetic ring is formed by combining two magnetic ring members having a groove-shaped cross section that opens in the direction of the rotation axis. The two magnetic ring members are arranged so that their openings face each other so as to face each other, and the two members are in contact with each other so as not to form a gap in the outer diameter portion. By preventing a gap between the abutting portions of both magnetic ring members in this way, the magnetic resistance at the fitting portion in the magnetic circuit inside the magnetic ring can be suppressed to a small value.
特許文献1に記載された磁性体リングでは、形状の異なる2つの磁性体リング部材を用意する必要がある。磁性体リング部材を金型でプレス成形する場合には、それぞれ別の金型が必要になるため、製作初期費用が高くなる。
In the magnetic material ring described in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、発電機の構成を簡素化し、製作初期費用を低減することが可能な軸受装置、間座およびそれらの製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to manufacture bearing devices, spacers and their manufactures capable of simplifying the configuration of a generator and reducing the initial manufacturing cost. To provide a method.
本開示は、回転部材を回転可能に支持する軸受装置または間座に関する。軸受装置または間座は、回転部材に固定される磁気リングと、磁気リングに対向するように非回転部材に固定されるステータとを備える。磁気リングとステータとはクローポール型発電機を構成する。ステータは、コイルと、コイルを取り囲む磁気ヨークとを含む。磁気ヨークは、磁性体の第1部材および第2部材を組み合わせて構成される。第1部材は、櫛歯状に配列される複数の第1の爪を有する。第2部材は、櫛歯状に配列される複数の第2の爪を有する。複数の第1の爪と複数の第2の爪は、磁気リングに対向する面に交互に配置される。第1部材および第2部材は、同一形状である。 The present disclosure relates to a bearing device or a spacer that rotatably supports a rotating member. The bearing device or spacer comprises a magnetic ring fixed to the rotating member and a stator fixed to the non-rotating member so as to face the magnetic ring. The magnetic ring and the stator form a claw pole type generator. The stator includes a coil and a magnetic yoke that surrounds the coil. The magnetic yoke is formed by combining the first member and the second member of the magnetic material. The first member has a plurality of first claws arranged in a comb-teeth shape. The second member has a plurality of second claws arranged in a comb-teeth pattern. The plurality of first claws and the plurality of second claws are alternately arranged on the surface facing the magnetic ring. The first member and the second member have the same shape.
本開示の軸受装置または間座では、2つの磁性体リングを同一形状の部品にすることで、プレス成形する金型が1種類で済むため、製作初期費用を抑え、かつ、磁性体リング製造時の金型交換をなくして製造費用を抑えることができる。 In the bearing device or spacer of the present disclosure, by making the two magnetic ring into parts having the same shape, only one type of die is required for press molding, so that the initial manufacturing cost can be suppressed and the magnetic ring can be manufactured. It is possible to reduce the manufacturing cost by eliminating the mold replacement.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts will be given the same reference number, and the explanation will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の軸受装置の回転軸を含む平面における断面図である。図1に示す軸受装置1として、ワイヤレスセンサ付き軸受を例示する。軸受装置1は、軸受Bと、外環7と、磁気リング8と、ステータ9とを備える。軸受Bは、外輪2と、内輪3と、転動体4と、保持器5と、シール6とを含む。外環7は、外輪2の内径面に固定される。磁気リング8は、内輪3の外径面に固定される。ステータ9は、外環7の内径面に磁気リング8に対向するように固定される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the bearing device of the first embodiment in a plane including a rotation axis. As the
磁気リング8とステータ9とで発電機Gが構成される。発電機Gは、クローポール発電機である。軸受Bは、たとえば、転動体4を玉とした深溝玉軸受であり、ここでは内輪3を回転輪とし、外輪2を固定輪とした内輪回転タイプを一例として説明する。
The generator G is composed of the
磁気リング8は、芯金8aと多極磁石8bとを含む。多極磁石8bは、たとえば磁性粉とゴムを混錬した磁性材料を芯金8aに加硫接着してから、N極とS極を交互に着磁したものであり、内輪(回転輪)3に固定される。
The
ステータ9は、2つの同じ形状の磁性体リング部材10−1,10−2と、ボビン11とコイル12とを含む。ボビン11の周方向にはコイル12の巻線が複数回巻かれている。ここではボビン11を使用する例を示すが、ボビン11を使用しないコイルを使用しても同様にステータを構成することができる。
The
外環7の内径面には、発電機Gに隣接するように樹脂製のケース13が固定される。ケース13には、回路基板14が固定される。回路基板14には、発電機Gで生成される交流電力を整流して直流に変える電源回路15と、軸受Bの状態を監視するセンサ16と、センサ16の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路17とが実装される。コイル12の巻き始めである端部12aと巻き終わりである端部12bは、回路基板14に接続される。内輪3が回転する時、発電機Gから出力される交流電力は、電源回路15で直流に変換される。また、回路基板14を保護する蓋18は、樹脂等の非磁性の絶縁体で構成され、たとえば、外環7に固定される。なお、蓋18の代わりに、回路基板14の表面を樹脂モールド剤で密封してもよい。
A
ワイヤレス通信回路17を実装した回路基板14は、樹脂などの非磁性の絶縁体で囲まれる。回路基板14の蓋18側には磁性材料や導体が配置されない構造のため、無線通信が可能である。
The
また、軸受Bと回路基板14との間にケース13が介在する。軸受Bは、回転時に摩擦のために温度が上昇する場合があるが、ケース13を熱伝導率が低い樹脂材料にすれば、回路基板14の温度上昇を抑制することも可能である。たとえば、微細な気泡を含む樹脂のような断熱性に優れる材料を使用すると、温度上昇を抑制するのに効果的である。
Further, the
軸受Bの磁気リング8を固定する側にはシール6が実装されないが、磁気リング8とステータ9、ケース13などの部品間隙間を狭くすれば、ラビリンスシール(非接触シール)構造となるため、異物等の侵入を防止することができる。必要に応じてシール特性を向上させるために、対向する面のいずれかに溝等を設けてもよいし、接触式のシールを設けてもよい。
The
図2は、発電機Gの概略構成を示す図である。発電機Gは、クローポール型発電機である。磁気ロータはリング状の多極磁石8bにより構成される。また、ステータ9はコイル12とそれを取り囲む磁気ヨークにより構成される。磁気ヨークは、磁性体リング部材10−1,10−2によって構成される。多極磁石8bのN極から出た磁束は、磁極である爪10bから磁気ヨークに入り,コイルの周りを回って隣接する磁極である爪10bより多極磁石8bのS極に入る。磁気ロータの回転角度によって多極磁石8bのN極とS極の位置が入れ替わると磁束の向きが逆になる。このようにして発生する交番する磁界により、コイル12の両端に交流電圧が発生する。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the generator G. The generator G is a claw pole type generator. The magnetic rotor is composed of a ring-shaped
図3は磁性体リング部材10の側面図である。図4は、図3のIV−IV断面における断面図である。図3、図4を参照して、磁性体リング部材10の一方端には、軸方向に向けて開口する溝10aと爪10bが交互に櫛歯状に配置される。
FIG. 3 is a side view of the
磁性体リング部材10の端面10fには凹部10cと凸部10dが形成される。同一形状の2つの磁性体リング部材10−1と磁性体リング部材10−2とを対向させ、爪10bが交互に配置するようにしたときに、一方の磁性体リング部材10−1の凹部10cに対して他方の磁性体リング部材10−2の凸部10dが配置されるように、凹部10cと凸部10dの位置が設計される。
A
凹部10cと凸部10dは、少なくともそれぞれ1つあれば十分であるが、図3に示すように複数設けても良い。たとえば、図3の円V1内に示す凸部10dと円V2内に示す凹部10cが形成されていれば組立可能である。ただし、本実施の形態では、組立時のバランスを考慮して、図3では、凹部10cと凸部10dをそれぞれ2つずつ形成している。
It is sufficient that at least one
また、側面に設けた穴10eは、コイル12の端部12a,12bを外部に引き出すために磁性体リング部材10に形成される。
Further, the
図5は、同じ形状の磁性体リング部材10を2つ対向配置した状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which two
実際には、2つの磁性体リング部材10−1,10−2で挟まれる空間にはコイル12を巻いたボビン11が収納されるが、図が煩雑になるため、ここではコイル12を巻いたボビン11は省略した。
Actually, the
なお、磁気リング8のN極とS極を合わせた着磁極数は、図6の状態の爪10bと同数である。
The total number of magnetic poles of the
図6は、2つの磁性体リング部材10を嵌合した状態を示す図である。図7は、軸受の回転軸を含む平面における、2つの磁性体リング部材の嵌合後の図6のVII部の断面図である。なお、ボビン11およびコイル12は、図1等と同様にステータの内部に配置されているが、図7においては、ボビン11およびコイル12は図示省略している。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the two
2つの同じ形状の磁性体リング部材10−1,10−2が使用される。各磁性体リング部材10に設けられた爪10bが交互に配置されるように、各磁性体リング部材10の端面10fに設けた凹部10cと凸部10dとが嵌合される。
Two magnetic ring members 10-1 and 10-2 having the same shape are used. The
磁性体リング部材10の端面10fには、凹部10cと凸部10dがそれぞれ同数形成されている。凹部10cと凸部10dとを嵌合させ、各端面10f同士が当接するようにすれば、各磁性体リング部材10の爪10bと爪10bとの隙間が均一になるように配置の位相を合わせることが容易になる。また、凹部10cと凸部10dとが周方向に複数配置されているため、磁性体リング部材10同士が周方向にずれることなく、位置を固定することができる。
The
2つの磁性体リング部材10の端面10fは、お互いに隙間なく当接して磁路が形成されるが、仮に隙間が生じたとしても、外環7が磁性材料であれば、外環7を磁路として利用できるため、磁気ヨークの磁気抵抗は小さく抑えられる。
The end faces 10f of the two
2つの磁性体リング部材10−1,10−2を同一形状の部品にすることで、プレス成形する場合に使用する金型が1種類で済むため、製作初期費用を低く抑えることができる。また、磁性体リング製造時においても、金型を交換する工数が減るため製造費用を抑えることができる。 By making the two magnetic ring members 10-1 and 10-2 parts having the same shape, only one type of mold is used for press molding, so that the initial manufacturing cost can be kept low. Further, even at the time of manufacturing the magnetic ring, the man-hours for exchanging the mold can be reduced, so that the manufacturing cost can be suppressed.
さらに、凹部10cと凸部10dを設けることで、組み立て時の二つの磁性体リングの位相合わせが容易になるとともに、各爪10bの隙間を均一に配置することができるので、組立が容易になる。
Further, by providing the
また、2つの磁性体リング部材10に設けられる凹部10cと凸部10dをそれぞれ嵌合させるため、接着または溶接をすることなく、容易に2つの磁性体リング部材10を組み立てることができる。
Further, since the
なお、さらに強固に嵌合させるため、嵌合部に図示しないカシメ加工などの塑性加工を追加してもよく、また、嵌合部を弾性変形させてもよい。このように、強固に嵌合させることで、2つの磁性体リング部材10の嵌合部での磁気抵抗をより低減すると、発電性能が向上する。
In order to fit the fitting more firmly, plastic working such as caulking, which is not shown, may be added to the fitting portion, or the fitting portion may be elastically deformed. By tightly fitting in this way, the magnetic resistance at the fitting portion of the two
図2から図7に示す磁性体リング部材10の場合、対向配置される2つの磁性体リング部材10−1,10−2の外径は略同じになるため、端面10fの当接がしっかりできるので、磁気抵抗が低減される。また、外径に段差がないので、ステータ9を外環7に挿入する組立作業が容易になる。
In the case of the
なお、磁性体リング部材10は、磁性体の薄板を金型でプレス成型して製造するのが一般的であるが、この方法以外にも、樹脂材料で射出成型した後、メッキや電着等でその表面に磁性体を析出させてもよい。この製造方法は、プレスによる塑性加工が難しい微細な爪形状でも製造が容易になる。
The
この製造方法でも、射出成型金型が1種類で済むため、製作初期費を抑えることが可能である。 Even with this manufacturing method, since only one type of injection molding die is required, it is possible to reduce the initial manufacturing cost.
図8は、回路基板14の構成を示す図である。回路基板14には、電源回路15と、センサ16と、ワイヤレス通信回路17が実装される。電源回路15は、発電機Gから得られる交流を平滑処理して直流とし、その後段で昇圧または降圧してセンサ16およびワイヤレス通信回路17を駆動するための直流電源GVを生成する。発電機Gから得られる交流信号の周波数は、内輪3の回転速度に応じて変化するため、交流信号を回転検出部20において処理して、回転信号RPを得ることができる。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
たとえば、交流信号をダイオードで半波整流した信号をトランジスタのベースに入力すれば、回転速度に応じた回転パルス信号が得られるので、回転速度を検出することができる。回転検出部20は、このようなトランジスタであっても良い。
For example, if a signal obtained by half-wave rectifying an AC signal with a diode is input to the base of a transistor, a rotation pulse signal corresponding to the rotation speed can be obtained, so that the rotation speed can be detected. The
センサ16は、たとえば、軸受Bの状態を監視する温度センサ、加速度センサである。図1では、センサ16は回路基板14に実装しているが、軸受Bの温度を直接測定するように、温度センサを外輪2に当接、またはその近傍に固定し、センサ信号を回路基板14に入力してもよい。
The
ワイヤレス通信回路17は、センサ信号を入力する入力部17aと、センサ信号を演算処理する演算部17bと、データを送受信するための送受信部17cと、アンテナ17dとを含む。たとえば、センサ出力がアナログ電圧の場合には、入力部17aはDAコンバータを含んでもよい。このような構成でセンサ16の直近でセンサ出力をデジタル信号に変換することにより、電磁ノイズの混入を抑制することができる。
The
また、演算部17bはCPU(Central Processing Unit)機能とメモリ機能を有し、センサ16から得られる情報を演算処理する。
Further, the
ワイヤレス通信回路17は、たとえば、Bluetooth(登録商標)、あるいはBluetooth Low Energy(登録商標)などの無線規格に対応したモジュールである。発電電力が少ない場合には、ワイヤレス通信回路17は低電力で駆動できる回路が好ましい。なお、ワイヤレス通信回路17は、上記に挙げた無線規格以外の通信回路であっても構わない。
The
アンテナ17dの近傍に磁性材料が存在すると無線通信に影響することも想定される。しかし本実施の形態では、非磁性材料のケース13を介して回路基板14を固定しているため、アンテナ17dとステータ9などの磁性材料との距離を広く取ることができるので、無線通信への影響が低減される。また、ワイヤレス通信回路17の裏側にステータ9が配置されないようにすれば、無線通信への影響をより低減することができる。
The presence of a magnetic material in the vicinity of the
センサ16の信号は、演算部17bで平均値を算出した結果や、一定時間内の最大値と最小値など、目的に応じた指標に加工して送信してもよい。センサ16の信号を演算部17bで加工することで、送信データ量を削減し、通信回数を削減して電力消費を抑えることができる。
The signal of the
図9は、図8の回路基板14の改良例を示す図である。内輪3の回転を利用する発電機Gを用いる場合、内輪3が一定以上の速度で回転しないと必要な電力を確保できない。このため、図9では、発電機Gの他に電池21を搭載している。このような構成として、発電機Gで必要な電力が確保できない場合は、切替器19で電池駆動に切り替えて使用してもよい。また、発電機Gの出力を電池21に蓄電し、十分な電力量が蓄電されるのを待って間欠的にデータを送信してもよい。
FIG. 9 is a diagram showing an improved example of the
こうすることで、内輪3が低速回転、あるいは停止している場合でも、センサ16の信号を送信することができるので、軸受Bを常時監視することができる。
By doing so, even when the
[実施の形態1の変形例1]
図10は、実施の形態1の変形例1の軸受装置1Aの回転軸を含む平面における断面図である。軸受装置1Aは、図1の改良例となるワイヤレスセンサ付き軸受である。図10では、磁気リング8の内径部に挿入するようにケース13を配置し、その内部に回路基板14を配置したので、図1に比べて軸方向の幅を小さくすることができ、コンパクトにすることができる。
[
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
図11は、2個の磁性体リング部材10にある凹部10c、凸部10dがそれぞれ嵌合するための条件を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating conditions for fitting the
図を簡単にするため、凹部10cは白丸印、凸部10dはハッチング有の丸印で示す。
For simplification of the figure, the
図11(a)は、磁性体リング部材10−1の凹部10c、凸部10d側から見た図であり、凹部10cと凸部10dが各々1個ずつ形成された例を示す。凹部10cは基準位置からθの位置、凸部10dは凹部10cからφの位置に形成されている。
FIG. 11A is a view seen from the
図11(b)は、磁性体リング部材10−2の配置を示した図である。磁性体リング部材10−2の配置は、線Oに対して線対称になるように図11(a)を角度αだけ右回りに回転させたものに相当する。線Oで折り曲げたとき、磁性体リング部材10−1に設けた凹部10cと磁性体リング部材10−2に設けた凸部10dが嵌合し、磁性体リング部材10−2に設けた凹部10cと磁性体リング部材10−1に設けた凸部10dが嵌合する。
FIG. 11B is a diagram showing the arrangement of the magnetic ring member 10-2. The arrangement of the magnetic ring member 10-2 corresponds to a rotation of FIG. 11A clockwise by an angle α so as to be line-symmetric with respect to the line O. When bent along the wire O, the
凹部10cと凸部10dがそれぞれ嵌合するためには、下式(1)を満たす必要がある。
α=2π−2θ−φ …(1)
図12は、溝10aと爪10bが交互に嵌合するための2個の磁性体リング部材10の位相を示す図である。図12(a)は、磁性体リング部材10−1の溝および爪の配置を示す。図12(b)は、磁性体リング部材10−1の溝および爪の配置を示す。図12(b)に示す状態は、図12(a)の状態から角度αで回転させた状態に相当する。
In order for the
α = 2π-2θ−φ… (1)
FIG. 12 is a diagram showing the phases of the two
線Oで折り曲げたとき、溝10aと爪10bが交互に嵌合するためには、下式(2)に示す関係を満たす必要がある。
α=(i+1/2)・2π/n …(2)
上記において、iは嵌合時にずらすピッチ数を示す整数を示し、nは磁性体リング部材10の溝10aおよび爪10bの個数を示し、2π/nは爪のピッチPを示す。爪が交互に配置されるように1/2ピッチずらすため、式(2)では、iに1/2を足している。
In order for the
α = (i + 1/2) ・ 2π / n… (2)
In the above, i indicates an integer indicating the number of pitches to be shifted at the time of fitting, n indicates the number of
式(1)のαと式(2)のαとは等しいため、これらの式をiについて解くと、下式(3)が得られる。
i=n/2π(2π―2θ―φ―π/n) …(3)
すなわち、凹部10cと凸部10dの位置は、溝10aおよび爪10bの数nに対して式(3)の右辺が整数になるようにφを選定すればよい。たとえば、θ=π/6、φ=π/2、n=6と仮定すると、i=3となる。
Since α in equation (1) and α in equation (2) are equal, solving these equations for i gives the following equation (3).
i = n / 2π (2π-2θ-φ-π / n) ... (3)
That is, the positions of the
図13は、溝10aおよび爪10bの数nを奇数とした他の例を示す図である。図13に示す例では、θ=π/9、n=9、φ=5π/9と仮定すると、i=5となる。
FIG. 13 is a diagram showing another example in which the number n of the
[実施の形態1の変形例2]
以上の実施の形態では、軸受Bの外輪2を静止部材に固定し、内輪3を回転部材に固定して、回転部材を静止部材に対して支持する例を示したが、本発明は外輪回転、内輪静止の場合にも同様に適用できる。
[
In the above embodiment, an example is shown in which the
図14は、実施の形態1の変形例2の軸受装置1Bの回転軸を含む平面における断面図である。軸受装置1Bは、図10に示した軸受装置1Aの変形例であり、外輪回転としたワイヤレスセンサ付き軸受である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the
図14では、磁気リング8は外輪2の内径部に固定され、多極磁石8bは芯金8aの内径側に形成される。固定輪となる内輪3の外径面には、リング部材30が固定される。リング部材30の外径側にステータ9が固定され、内径側にケース13が固定される。なお、図14においては、ステータ9の外周が磁気リング8と対向するので、櫛歯状に並ぶ爪は、ステータ9の外周部に配置されている。
In FIG. 14, the
ケース13は、外径側に突出したフランジ部30aを有する。フランジ部30aと磁気リング8との隙間を狭くしたラビリンス構造が形成される。ラビリンス構造は、異物の侵入を防止する。
The
ケース13に設けた溝内には回路基板14が固定される。回路基板14には、発電機Gで生成される交流電力を整流して直流に変える電源回路15と、軸受Bの状態を監視するセンサ16と、センサ16の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路17とが実装される。コイル12から引き出される巻き始めの端部12aと巻き終わりの端部12bは、回路基板14に接続される。外輪2の回転時に発電機Gから出力される交流電力は、電源回路15で直流に変換される。また、回路基板14を保護する蓋18は、樹脂等の非磁性の絶縁体で構成され、ケース13の開口部を塞ぐ。なお、蓋18の代わりに、回路基板14の表面を樹脂モールド剤で密封してもよい。
The
回転輪が外輪2であっても、図14に示す構造であれば、軸方向の幅を小さくすることができ、コンパクトにすることができる。
Even if the rotating wheel is the
[実施の形態2]
実施の形態1では、2つの同一形状の磁性体リング部材を組み合わせて、磁性体リングを形成する一例を示した。実施の形態2では、同様に2つの同一形状の磁性体リング部材を組み合わせて、磁性体リングを形成する他の例を示す。磁性体リング以外の部分については、実施の形態1で説明した構成と同様であるため、以下、磁性体リングについてのみ説明をする。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, an example is shown in which two magnetic ring members having the same shape are combined to form a magnetic ring. In the second embodiment, another example is shown in which two magnetic ring members having the same shape are similarly combined to form a magnetic ring. Since the parts other than the magnetic ring are the same as those described in the first embodiment, only the magnetic ring will be described below.
図15は、実施の形態2で用いられる磁性体リング部材10Aの側面図である。図16は、図15に示した磁性体リング部材10AのXVI矢視図である。
FIG. 15 is a side view of the
図15、図16を参照して、磁性体リング部材10Aの一方端には、軸方向に向けて開口する溝10aと爪10bが交互に櫛歯状に配置される。他方端には外径の異なる大径部10gと小径部10hが複数個形成される。大径部10gの数と小径部10hの数は等しい。大径部10gと小径部10hとの境界には、切り欠き部10jが設けられる。図15では、大径部10gと小径部10hが、各々2個ずつ配置された例が示される。
With reference to FIGS. 15 and 16,
図17は、同じ形状の磁性体リング部材10Aを2つ対向配置した状態を示す。図18は、2つの磁性体リング部材10Aを嵌合した状態を示す。
FIG. 17 shows a state in which two
同一形状の2つの磁性体リング部材10A−1と磁性体リング部材10A−2を対向させ、爪10bが交互に配置されるようにすると、磁性体リング部材10A−1の大径部10gは、磁性体リング部材10A−2の小径部10hに嵌合する。また、磁性体リング部材10A−1の小径部10hは、磁性体リング部材10A−2の大径部10gに嵌合する。
When two
2つの磁性体リング部材10A、10Aを嵌合させる際、それぞれの切り欠き部10jを合わせるようにすれば、それぞれの爪10bは接触することなく、一定の隙間で配置される。
When the two
磁性体リング部材10の側面に設けた穴10eは、コイル12の端部12a,12bを外部に引き出すために形成される。
The
実際には、2つの磁性体リング部材10A−1および磁性体リング部材10A−2で挟まれる空間にはコイル12を巻いたボビン11が収納される。ただし、図が煩雑になるため、ここではコイル12を巻いたボビン11は省略した。
Actually, the
なお、磁気リング8のN極とS極を合わせた着磁極数は、図18の状態の爪10bと同数である。
The total number of magnetic poles of the
図19は、回転軸を含む平面における図18のステータのXIX部の断面図である。図20は、回転軸を含む他の平面における図18のステータのXX部の断面図である。なお、ボビン11およびコイル12は、図1等と同様にステータの内部に配置されているが、図19,図20においては、ボビン11およびコイル12は図示省略している。
FIG. 19 is a cross-sectional view of the XIX portion of the stator of FIG. 18 in a plane including the rotation axis. FIG. 20 is a cross-sectional view of the XX portion of the stator of FIG. 18 in another plane including the rotation axis. The
磁性体リング部材10A−1の爪10bおよび磁性体リング部材10A−2の爪10bは、コイル12に対して一方側(図19、図20では上)に配置され、ある平面における断面(図20)において、コイルに対して一方側と反対側(図20では下)において第1部材10A−1と第2部材10A−2はコイルから遠ざかる向きに第1部材10A−1の小径部10h、第2部材10A−2の大径部10gの順に重なっている。また、他の平面における断面(図19)において、コイルに対して一方側と反対側(図19では下)において第1部材10A−1と第2部材10A−2はコイルから遠ざかる向きに第2部材10A−2の小径部10h、第1部材10A−1の大径部10gの順に重なっている。
The
このように、磁性体リング部材10A−1に設けられた爪10bと磁性体リング部材10A−2に設けられた爪10bとが交互に配置されるように、磁性体リング部材10A−1の大径部10gと磁性体リング部材10A−2の小径部10hとを嵌合させ、磁性体リング部材10A−2の大径部10gと磁性体リング部材10A−1の小径部10hとを嵌合させる。
In this way, the size of the
大径部10gと小径部10hが円筒面で当接するため、磁性体リング部材10A−1と磁性体リング部材10A−2とが周方向にずれることなく、位置を拘束することができるとともに、磁気抵抗を減らすことができる。また、大径部10gと小径部10hがそれぞれ同数形成されているため、切り欠き10jの位置を合わせれば、大径部10gと小径部10hが嵌合するとともに、磁性体リング部材10A−1の爪10bと磁性体リング部材10A−2の爪10bとの隙間が均一になる。したがって、ステータ9を組み立てる際の、磁性体リング部材10A−1と磁性体リング部材10A−2の位相合わせが容易になる。
Since the large-
また、2つの磁性体リング部材10A−1,10A−2を同一形状の部品にすることで、金型でプレス成形する金型が1種類で済むため、製作初期費用を抑えることができる。また、磁性体リング製造時の金型交換をなくして製造費用を抑えることができる。
Further, by making the two
さらに、大径部10gと小径部10hを設けてそれらを嵌合させることで、接触面積を増やして磁気抵抗を低減させるとともに、各爪10bの隙間を均一に配置することができるので、組立が容易になる。
Further, by providing the
磁性体リング部材10Aをプレス成型した場合、嵌合させる2つの磁性体リング部材10A−1,10A−2の外径は略同じため、それらを嵌合させた際の外径段差を低減することができ、外環7にステータ9を挿入する組立作業が容易になる。
When the
[実施の形態3]
クローポール発電のステータ構造は、軸受だけでなく、外輪間座にも適用することができる。実施の形態3では、クローポール発電機のステータ構造をスピンドル装置の外輪間座に適用した例について説明する。
[Embodiment 3]
The stator structure of claw pole power generation can be applied not only to bearings but also to outer ring spacers. In the third embodiment, an example in which the stator structure of the claw pole generator is applied to the outer ring spacer of the spindle device will be described.
図21は、スピンドル装置の軸受装置にクローポール発電機のステータ構造を適用した概略構成を示す断面図である。図22は、図21の左側主要部の拡大図である。図22には主として軸受装置90が示される。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a schematic configuration in which a stator structure of a claw pole generator is applied to a bearing device of a spindle device. FIG. 22 is an enlarged view of the main part on the left side of FIG. FIG. 22 mainly shows the bearing
図21に示すスピンドル装置50は、たとえば、工作機械のビルトインモータ方式のスピンドル装置として使用される。この場合、工作機械主軸用のスピンドル装置50で支持されている主軸51の一端側にはモータ52が組み込まれ、他端側には図示しないエンドミル等の切削工具が接続される。
The
図21、図22を参照して、スピンドル装置50は、軸受53a,53bと、軸受53a,53bに隣接して配置される間座54と、モータ52と、モータ52に対して間座54と反対側に隣接配置される軸受55とを備える。主軸51は、外筒56の内径部に埋設されたハウジング57に設けた複数の軸受53a,53bによって回転自在に支持される。
With reference to FIGS. 21 and 22, the
軸受53aは、内輪53iaと、外輪53gaと、転動体Taと、保持器Rtaとを含む。軸受53bは、内輪53ibと、外輪53gbと、転動体Tbと、保持器Rtbとを含む。間座54は、内輪間座54iと、外輪間座54gとを含む。
The
なお、後述するワイヤレス通信を可能にするため、転動体Ta,Tbは非金属の絶縁体であるセラミックボールとし、保持器Rta,Rtbには樹脂製を用いるのが好ましい。 In order to enable wireless communication described later, it is preferable that the rolling elements Ta and Tb are ceramic balls which are non-metal insulators, and the cages Rta and Rtb are made of resin.
主軸51には、軸方向に離隔した軸受53aの内輪53iaおよび軸受5bの内輪53ibが締まり嵌め状態(圧入状態)で嵌合されている。内輪53ia−53ib間には内輪間座54iが配置され、外輪53ga−53gb間には外輪間座54gが配置される。
The inner ring 53ia of the
軸受53a,53bは、軸方向の力で予圧を付与することが可能な軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等を用いることができる。図22に示す軸受装置90にはアンギュラ玉軸受が用いられ、2個の軸受53a,53bが背面組み合わせ(DB組み合わせ)で設置されている。
The
外輪間座54gは軸方向に第1外輪間座54g1と第2外輪間座54g2に2分割され、その間に発電機Gのステータ9が固定される。また、内輪間座54iの外周面には磁気リング8が固定され、ステータ9と磁気リング8の多極磁石8bとが隙間を開けて対向するように配置され、発電機Gが構成される。発電機Gとしては、図2〜7、15〜20に示したクローポール発電機を用いることができる。
The
磁気リング8は、芯金8aと多極磁石8bとを含む。多極磁石8bは、たとえば磁性粉とゴムを混錬した磁性材料を芯金8aに加硫接着してから、N極とS極を交互に着磁したものであり、内輪間座54iに固定される。
The
ステータ9は、2つの同じ形状の磁性体リング部材10−1,10−2と、ボビン11とコイル12とを含む。ボビン11の周方向にはコイル12の巻線が複数回巻かれている。ここではボビン11を使用する例を示すが、ボビン11を使用しないコイルを使用しても同様にステータを構成することができる。
The
第1外輪間座54g1の端面には溝部54g1aが形成され、溝部54g1aの内部に回路基板14が実装される。
A groove portion 54g1a is formed on the end surface of the first outer ring spacer 54g1, and the
回路基板14には、発電機Gで生成される交流電力を整流して直流に変える電源回路15と、軸受装置90の状態を監視するセンサ16と、センサ16の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路17とが実装される。コイル12の巻き始めである端部12aと巻き終わりである端部12bは、孔54g1bを通して回路基板14に接続される。なお、孔54g1bは配線後、シール材を用いて密封し、回路基板14側にオイル等が侵入するのを防止するのが好ましい。主軸51が回転する時、発電機Gから出力される交流電力は、電源回路15で直流に変換される。また、回路基板14を保護する蓋18は、樹脂等の非金属の絶縁体で構成され、溝部54g1aの内部に固定される。なお、蓋18の代わりに、回路基板14の表面を樹脂モールド剤で密封してもよい。
On the
センサ16としては、温度センサ、加速度センサ、荷重センサなど複数のセンサが実装される。たとえば、荷重センサ(図示なし)を実装する場合には、第1外輪間座54g1と第2外輪間座54g2の間に荷重センサ(図示なし)を配置し、回路基板14で信号処理してその出力をワイヤレスで送信する。
As the
単列の転がり軸受55は、円筒ころ軸受である。アンギュラ玉軸受である軸受53a,53bにより、スピンドル装置50に作用するラジアル方向の荷重およびアキシアル方向の荷重が支持される。円筒ころ軸受である単列の軸受55により、工作機械主軸用のスピンドル装置50に作用するラジアル方向の荷重が支持される。
The single
ハウジング57には冷却媒体流路GVが形成される。ハウジング57と外筒56との間に冷却媒体を流すことにより、軸受53a,53bを冷却することができる。
A cooling medium flow path GV is formed in the
軸受53a,53bとしてグリース潤滑の軸受を用いた場合には潤滑油供給路は不要であるが、エアーオイル等の潤滑が必要な場合には、外輪間座54gに潤滑油供給路が設けられる。なお、ここでは潤滑油供給路は図示しない。
When grease-lubricated bearings are used as the
組立時には、初めに主軸51に対して軸受53a、間座54、軸受53b、間座58が順に挿入され、ナット59を締めることによって初期予圧が与えられる。その後、図22における軸受53bの外輪53gbの右側がハウジング57に設けた段差部57aに当たるまで、軸受53a,53bが取り付けられた主軸51が、ハウジング57に挿入される。最後に、前蓋60によって、左側の軸受53aの外輪53gaを押すことで主軸51がハウジング57に固定される。
At the time of assembly, the
ナット59を締め付けることにより間座58を介して軸受53bの内輪53ibの端面に力が作用し、内輪53ibが内輪間座54iに向けて押される。この力は、内輪53ib、転動体Tb、外輪53gbと伝わり内輪53ibおよび外輪53gbの軌道面と転動体Tbの間に予圧を与えるとともに、外輪53gbから外輪間座54gにも伝わる。
By tightening the
この力は、軸受53aにおいて、外輪53ga、転動体Ta、内輪53iaへと伝わり、左側の軸受5aの内輪53iaおよび外輪53gaの軌道面と転動体Taの間にも予圧を与える。軸受53a,53bに付与される予圧は、たとえば外輪間座54gの幅と、内輪間座54iの幅との寸法差によって制限される移動量によって定まる。
This force is transmitted to the outer ring 53ga, the rolling element Ta, and the inner ring 53ia in the
また、図21に示す単列の軸受55については、内輪55aを、主軸51の外周に嵌合した筒状部材61と内輪押さえ62とにより軸方向に位置決めされている。内輪押さえ62は、主軸51に螺着したナット63により抜け止めされている。軸受55の外輪55bは、端部材64に固定された位置決め部材65と位置決め部材66とに挟まれている。内輪55aは主軸51の伸縮に応じて一体的に端部材64に対して摺動するようになっている。
Further, in the single row bearing 55 shown in FIG. 21, the
主軸51と外筒56との間に形成される空間部67における軸受53bと単列の軸受55とで挟まれた軸方向の中間位置には、主軸51を駆動するモータ52が配置されている。モータ52のロータ68は主軸51の外周に嵌合した筒状部材61に固定され、モータ52のステータ69は外筒56の内周部に固定されている。
A
なお、モータ52を冷却するための冷却媒体流路は、ここでは図示しない。
The cooling medium flow path for cooling the
外輪間座54gには、発電機Gと、センサ16と、センサ16の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路17とが実装され、スピンドル装置50の運転状況を監視し、センサ出力をワイヤレスで送信することができる。また、各センサ出力から異常有無を判断する異常判定手段(図示なし)を回路基板14に搭載し、異常判定結果をワイヤレスで送信してもよい。
A generator G, a
ワイヤレス通信回路17から発信される電波は、軸受53aの外輪53gaと内輪53iaとの間を通リ、主軸51と前蓋60とで形成されるラビリンスシールの隙間70から放出される。
The radio wave transmitted from the
スピンドル装置50は、ワイヤレス通信するため、外輪間座54gから配線を引き出さなくてよい。したがって、ハウジング57の内径側に配線用の溝を加工する必要はなく、スピンドル装置50の改造を最小限に留めることができる。
Since the
図21、図22では、外輪間座54gと、内輪間座54iとをさらに備える。磁気リング8は、内輪間座54iに固定され、ステータ9は、外輪間座54gに、磁気リング8に対向するように固定される。変形例として、図示しないが、磁気リング8が、外輪間座54gに固定され、ステータ9が、内輪間座54iに、磁気リング8に対向するように固定されてもよい。この場合には外輪回転になるため、回路基板14は内輪間座54iに固定される。
In FIGS. 21 and 22, an
(まとめ)
最後に、本実施の形態について、再び図面を参照して総括する。
(summary)
Finally, the present embodiment will be summarized again with reference to the drawings.
図1を参照して、軸受装置1は、回転部材に固定される磁気リング8と、磁気リング8に対向するように非回転部材に固定されるステータ9とを備える。磁気リング8とステータ9とはクローポール型発電機Gを構成する。ステータ9は、コイル12と、コイル12を取り囲む磁気ヨークとを含む。磁気ヨークは、磁性体の第1部材10−1および第2部材10−2を組み合わせて構成される。第1部材10−1は、櫛歯状に配列される複数の第1の爪10bを有し、第2部材10−2は、櫛歯状に配列される複数の第2の爪10bを有する。第1部材10−1の複数の第1の爪10bと第2部材10−2の複数の第2の爪10bは、磁気リング8に対向する面に交互に配置される。第1部材10−1および第2部材10−2は、同一形状である。
With reference to FIG. 1, the
好ましくは、軸受装置1は、外輪2と、内輪3と、外輪2と内輪3との間に配置される複数の転動体4とをさらに備える。磁気リング8は、外輪2および内輪3のうちのいずれか一方に固定される。ステータ9は、外輪2および内輪3のうちのいずれか他方に、磁気リング8に対向するように固定される。
Preferably, the
好ましくは、図21、図22に示す軸受装置90は、外輪間座54gと、内輪間座54iとをさらに備える。磁気リング8は、内輪間座54iに固定され、ステータ9は、外輪間座54gに、磁気リング8に対向するように固定される。図示しないが、磁気リング8が、外輪間座54gに固定され、ステータ9が、内輪間座54iに、磁気リング8に対向するように固定されてもよい。
Preferably, the bearing
このように、2つの磁性体リング部材10−1,10−2を同一形状の部品にすることで、金型でプレス成形する金型が1種類で済むため、製作初期費用を抑えることができる。また、磁性体リング部材の製造時の金型交換をなくして製造費用を抑えることができる。 In this way, by making the two magnetic ring members 10-1 and 10-2 parts having the same shape, only one type of die is press-molded by the die, so that the initial manufacturing cost can be suppressed. .. In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost by eliminating the mold replacement at the time of manufacturing the magnetic ring member.
ステータ9および磁気リング8は、軸受装置1の回転軸が貫通する環状形状を有する。図1、図10、図14等に示す回転軸を含む平面におけるステータ9の断面において、第1の爪10bおよび第2の爪10bは、コイル12に対して一方側に配置され、第1部材10−1の端面10fと第2部材10−2の端面10fとは、断面において、コイル12に対して一方側と反対側において当接する。
The
第1部材10−1の端面10fには第1凹部10cおよび第1凸部10dが形成され、第2部材の端面には第2凹部10cおよび第2凸部10dが形成される。断面において、コイル12に対して一方側と反対側において、図6、図7に示すように、第1凹部10cは第2凸部10dに当接し、第1凸部10dは第2凹部10cに当接する。なお、図2に示している第1部材10−1と第2部材10−2で囲まれているコイル12は、図7では、図示省略している。
A first
このように、凹部10cと凸部10dを設けることで、組み立て時の二つの磁性体リングの位相合わせが容易になる。
By providing the
図11に示すように、第1部材10−1と、第2部材10−2とは、α=2π−2θ−φを満たすように構成される。ただし、αは、第1部材10−1と第2部材10−2との回転角を示し、θは、基準位置からの第1凹部10cの位置を示す角度を示し、φは、第1凹部10cの位置を起点とする第1凸部10dの位置を示す角度を示す。
As shown in FIG. 11, the first member 10-1 and the second member 10-2 are configured to satisfy α = 2π-2θ−φ. However, α indicates the rotation angle between the first member 10-1 and the second member 10-2, θ indicates the angle indicating the position of the first
第1部材10−1と、第2部材10−2とは、α=(i+1/2)・2π/nを満たすように構成される。ただし、αは、第1部材10−1と第2部材10−2との回転角を示す。iは、整数を示す。nは、第1部材10−1の複数の第1の爪10bおよび第2部材10−2の複数の第2の爪10bの個数を示す。2π/nは、第1部材10−1の複数の第1の爪10bおよび第2部材10−2の複数の第2の爪10bの各ピッチPを示す。たとえば、図12には、n=6、i=3の例が示されている。
The first member 10-1 and the second member 10-2 are configured to satisfy α = (i + 1/2) · 2π / n. However, α indicates the rotation angle of the first member 10-1 and the second member 10-2. i represents an integer. n indicates the number of the plurality of
ステータ9および磁気リング8は、軸受装置1の回転軸が貫通する環状形状を有する。回転軸を含む第1平面および第2平面におけるステータの断面において、図19、図20に示すように、第1部材10A−1の第1の爪10bおよび第2部材10A−2の第2の爪10bのうちの1つは、コイル12に対して一方側(図19、図20では上)に配置され、第1平面における断面(図20)において、コイルに対して一方側と反対側(図20では下)において第1部材10A−1と第2部材10A−2はコイルから遠ざかる向きに第1部材10A−1、第2部材10A−2の順に重なり、第2平面における断面(図19)において、コイルに対して一方側と反対側において第1部材10A−1と第2部材10A−2はコイルから遠ざかる向きに第2部材10A−2、第1部材10A−1の順に重なる。
The
このように、爪10bとは反対側の部分において第1部材10A−1と第2部材10A−2は重なりを持つようにしたので、接触面積を増やして磁気ヨークの磁気抵抗を低減させることができる。
In this way, since the
上記のいずれかの軸受装置または間座を製造する製造方法は、第1部材10−1および第2部材10−2を同一形状の型でプレス加工により型抜きする工程と、第1部材10−1、第2部材10−2およびコイル12を組み立てて、ステータ9を形成する工程とを備える。
The manufacturing method for manufacturing any of the above bearing devices or spacers includes a step of die-cutting the first member 10-1 and the second member 10-2 with a mold having the same shape by press working, and the
このように、2つの磁性体リング部材10−1,10−2を同一形状の部品にすることで、金型でプレス成形する金型が1種類で済むため、製作初期費用を抑えることができる。また、磁性体リング部材の製造時の金型交換をなくして製造費用を抑えることができる。 In this way, by making the two magnetic ring members 10-1 and 10-2 parts having the same shape, only one type of die is press-molded by the die, so that the initial manufacturing cost can be suppressed. .. In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost by eliminating the mold replacement at the time of manufacturing the magnetic ring member.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiment described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1,1A,1B,90 軸受装置、2,53ga,53gb,55b 外輪、3,53ia,53ib,55a 内輪、4,Ta,Tb 転動体、5,Rta,Rtb 保持器、5a,5b,53a,53b,55,B 軸受、6 シール、7 外環、8 磁気リング、8a 芯金、8b 多極磁石、9,69 ステータ、10,10−1,10−2,10A,10A−1,10A−2 磁性体リング部材、10a 溝、10b 爪、10c 凹部、10d 凸部、10e 穴、10f 端面、10g 大径部、10h 小径部、10j 切り欠き部、11 ボビン、12 コイル、12a,12b 端部、13 ケース、14 回路基板、15 電源回路、16 センサ、17 ワイヤレス通信回路、17a 入力部、17b 演算部、17c 送受信部、17d アンテナ、18 蓋、19 切替器、20 回転検出部、21 電池、30 リング部材、30a フランジ部、50 スピンドル装置、51 主軸、52 モータ、54,58 間座、54g1a 溝部、54g1b 孔、54g1 第1外輪間座、54g2 第2外輪間座、54g 外輪間座、54i 内輪間座、56 外筒、57 ハウジング、57a 段差部、59,63 ナット、60 前蓋、G 発電機、GV 直流電源。 1,1A, 1B, 90 Bearing device, 2,53ga, 53gb, 55b outer ring, 3,53ia, 53ib, 55a inner ring, 4, Ta, Tb rolling element, 5, Rta, Rtb cage, 5a, 5b, 53a, 53b, 55, B bearing, 6 seal, 7 outer ring, 8 magnetic ring, 8a core metal, 8b multi-pole magnet, 9,69 stator, 10,10-1,10-2,10A,10A-1,10A- 2 Magnetic ring member, 10a groove, 10b claw, 10c concave part, 10d convex part, 10e hole, 10f end face, 10g large diameter part, 10h small diameter part, 10j notch, 11 bobbin, 12 coil, 12a, 12b end , 13 cases, 14 circuit boards, 15 power supply circuits, 16 sensors, 17 wireless communication circuits, 17a input unit, 17b arithmetic unit, 17c transmitter / receiver, 17d antenna, 18 lids, 19 switches, 20 rotation detectors, 21 batteries, 30 ring member, 30a flange part, 50 spindle device, 51 spindle, 52 motor, 54,58 spacer, 54g1a groove, 54g1b hole, 54g1 first outer ring spacer, 54g2 second outer ring spacer, 54g outer ring spacer, 54i Inner ring bearing, 56 outer cylinder, 57 housing, 57a stepped part, 59, 63 nuts, 60 front lid, G generator, GV DC power supply.
Claims (11)
前記回転部材に固定される磁気リングと、
前記磁気リングに対向するように非回転部材に固定されるステータとを備え、
前記磁気リングと前記ステータとはクローポール型発電機を構成し、
前記ステータは、
コイルと、
前記コイルを取り囲む磁気ヨークとを含み、
前記磁気ヨークは、磁性体の第1部材および第2部材を組み合わせて構成され、
前記第1部材は、櫛歯状に配列される複数の第1の爪を有し、
前記第2部材は、櫛歯状に配列される複数の第2の爪を有し、
前記複数の第1の爪と前記複数の第2の爪は、前記磁気リングに対向する面に交互に配置され、
前記第1部材および前記第2部材は、同一形状である、軸受装置。 A bearing device that rotatably supports rotating members.
A magnetic ring fixed to the rotating member and
A stator provided with a stator fixed to a non-rotating member so as to face the magnetic ring.
The magnetic ring and the stator form a claw pole type generator, and the magnetic ring and the stator form a claw pole type generator.
The stator is
With the coil
Including a magnetic yoke surrounding the coil
The magnetic yoke is composed of a combination of a first member and a second member of a magnetic material.
The first member has a plurality of first claws arranged in a comb-teeth shape.
The second member has a plurality of second claws arranged in a comb-teeth shape.
The plurality of first claws and the plurality of second claws are alternately arranged on a surface facing the magnetic ring.
A bearing device in which the first member and the second member have the same shape.
内輪と、
前記外輪と前記内輪との間に配置される複数の転動体とをさらに備え、
前記磁気リングは、前記外輪および前記内輪のうちのいずれか一方に固定され、
前記ステータは、前記外輪および前記内輪のうちのいずれか他方に、前記磁気リングに対向するように固定される、請求項1に記載の軸受装置。 With the outer ring
Inner ring and
A plurality of rolling elements arranged between the outer ring and the inner ring are further provided.
The magnetic ring is fixed to either the outer ring or the inner ring.
The bearing device according to claim 1, wherein the stator is fixed to any one of the outer ring and the inner ring so as to face the magnetic ring.
内輪間座とをさらに備え、
前記磁気リングは、前記外輪間座および前記内輪間座のうちのいずれか一方に固定され、
前記ステータは、前記外輪間座および前記内輪間座のうちのいずれか他方に、前記磁気リングに対向するように固定される、請求項1に記載の軸受装置。 Paddle steamer and
With an inner ring seat
The magnetic ring is fixed to either the outer ring spacer or the inner ring spacer.
The bearing device according to claim 1, wherein the stator is fixed to any one of the outer ring spacer and the inner ring spacer so as to face the magnetic ring.
前記回転軸を含む平面における前記ステータの断面において、前記複数の第1の爪および前記複数の第2の爪は、前記コイルに対して一方側に配置され、
前記第1部材の端面と前記第2部材の端面とは、前記断面において、前記コイルに対して前記一方側と反対側において当接する、請求項1に記載の軸受装置。 The stator and the magnetic ring have an annular shape through which the rotating shaft of the bearing device penetrates.
In a cross section of the stator in a plane including the axis of rotation, the plurality of first claws and the plurality of second claws are arranged on one side with respect to the coil.
The bearing device according to claim 1, wherein the end face of the first member and the end face of the second member are in contact with the coil on the opposite side to the one side in the cross section.
前記第2部材の端面には第2凹部および第2凸部が形成され、
前記反対側において、前記第1凹部は前記第2凸部に当接し、前記第1凸部は前記第2凹部に当接する、請求項4に記載の軸受装置。 A first concave portion and a first convex portion are formed on the end surface of the first member.
A second concave portion and a second convex portion are formed on the end surface of the second member.
The bearing device according to claim 4, wherein on the opposite side, the first concave portion abuts on the second convex portion, and the first convex portion abuts on the second concave portion.
α=2π−2θ−φ
を満たすように構成される、ただし、αは、前記第1部材と前記第2部材との回転角を示し、θは、基準位置からの前記第1凹部の位置を示す角度を示し、φは、前記第1凹部の位置を起点とする前記第1凸部の位置を示す角度を示す、請求項5に記載の軸受装置。 The first member and the second member
α = 2π-2θ−φ
However, α indicates the rotation angle between the first member and the second member, θ indicates an angle indicating the position of the first recess from the reference position, and φ indicates an angle indicating the position of the first recess. The bearing device according to claim 5, wherein the angle indicating the position of the first convex portion starting from the position of the first concave portion is shown.
α=(i+1/2)・2π/n
を満たすように構成される、ただし、αは、前記第1部材と前記第2部材との回転角を示し、iは、整数を示し、nは、前記複数の第1の爪および前記複数の第2の爪の各個数を示し、2π/nは、前記複数の第1の爪および前記複数の第2の爪の各ピッチを示す、請求項5に記載の軸受装置。 The first member and the second member
α = (i + 1/2) ・ 2π / n
However, α indicates the angle of rotation between the first member and the second member, i indicates an integer, and n indicates the plurality of first claws and the plurality of the first claws. The bearing device according to claim 5, wherein each number of the second claws is shown, and 2π / n indicates each pitch of the plurality of first claws and the plurality of second claws.
前記回転軸を含む第1平面および第2平面における前記ステータの断面において、前記複数の第1の爪および前記複数の第2の爪のうちの1つは、前記コイルに対して一方側に配置され、
前記第1平面における断面において、前記コイルに対して前記一方側と反対側において前記第1部材と前記第2部材は前記コイルから遠ざかる向きに前記第1部材、前記第2部材の順に重なり、
前記第2平面における断面において、前記コイルに対して前記一方側と反対側において前記第1部材と前記第2部材は前記コイルから遠ざかる向きに前記第2部材、前記第1部材の順に重なる、請求項1に記載の軸受装置。 The stator and the magnetic ring have an annular shape through which the rotating shaft of the bearing device penetrates.
In the cross section of the stator in the first plane and the second plane including the rotation axis, the plurality of first claws and one of the plurality of second claws are arranged on one side with respect to the coil. Being done
In the cross section in the first plane, the first member and the second member are overlapped in the order of the first member and the second member in a direction away from the coil on the side opposite to the one side with respect to the coil.
A claim that the first member and the second member overlap in the order of the second member and the first member in a direction away from the coil on the side opposite to the one side of the coil in the cross section in the second plane. Item 1. The bearing device according to item 1.
前記第1部材および前記第2部材を同一形状の型でプレス加工により型抜きする工程と、
前記第1部材、前記第2部材および前記コイルを組み立てて、前記ステータを形成する工程とを備える、製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the bearing device according to any one of claims 1 to 8.
A step of die-cutting the first member and the second member with a mold having the same shape by press working.
A manufacturing method comprising a step of assembling the first member, the second member, and the coil to form the stator.
外輪間座と、
内輪間座と、
前記外輪間座および前記内輪間座のうちのいずれか一方に固定される磁気リングと、
前記外輪間座および前記内輪間座のうちのいずれか他方に、前記磁気リングに対向するように固定されるステータとを備え、
前記磁気リングと前記ステータとはクローポール型発電機を構成し、
前記ステータは、
コイルと、
前記コイルを取り囲む磁気ヨークとを含み、
前記磁気ヨークは、磁性体の第1部材および第2部材を組み合わせて構成され、
前記第1部材は、櫛歯状に配列される複数の第1の爪を有し、
前記第2部材は、櫛歯状に配列される複数の第2の爪を有し、
前記複数の第1の爪と前記複数の第2の爪は、前記磁気リングに対向する面に交互に配置され、
前記第1部材および前記第2部材は、同一形状である、間座。 A spacer that is placed adjacent to a bearing that rotatably supports a rotating member.
Paddle steamer and
Inner ring seat and
A magnetic ring fixed to either the outer ring spacer or the inner ring spacer,
One of the outer ring spacer and the inner ring spacer is provided with a stator fixed so as to face the magnetic ring.
The magnetic ring and the stator form a claw pole type generator, and the magnetic ring and the stator form a claw pole type generator.
The stator is
With the coil
Including a magnetic yoke surrounding the coil
The magnetic yoke is composed of a combination of a first member and a second member of a magnetic material.
The first member has a plurality of first claws arranged in a comb-teeth shape.
The second member has a plurality of second claws arranged in a comb-teeth shape.
The plurality of first claws and the plurality of second claws are alternately arranged on a surface facing the magnetic ring.
A spacer in which the first member and the second member have the same shape.
前記第1部材および前記第2部材を同一形状の型でプレス加工により型抜きする工程と、
前記第1部材、前記第2部材および前記コイルを組み立てて、前記ステータを形成する工程とを備える、製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the spacer according to claim 10.
A step of die-cutting the first member and the second member with a mold having the same shape by press working.
A manufacturing method comprising a step of assembling the first member, the second member, and the coil to form the stator.
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WO2024053444A1 (en) * | 2022-09-06 | 2024-03-14 | Ntn株式会社 | Bearing device |
WO2024058199A1 (en) * | 2022-09-13 | 2024-03-21 | Ntn株式会社 | Bearing device, and mechanical device |
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- 2021-01-13 JP JP2021003421A patent/JP2021127831A/en active Pending
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