JP6372306B2 - Rolling bearing device - Google Patents

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Description

本発明は、発電機能を有した転がり軸受装置に関する。   The present invention relates to a rolling bearing device having a power generation function.

従来、エレクトレット材料を使った回転方式の発電装置として、例えば、特許文献1に開示された技術がある。この技術は、電極基板と、この電極基板に対向して設けられた対向電極にエレクトレット材料を設けてなるエレクトレット基板とを備えている。そして、電極基板とエレクトレット基板とを同じ軸回りに相対的に回転運動することで発電を行うものである。   Conventionally, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1 as a rotating power generation device using an electret material. This technique includes an electrode substrate and an electret substrate in which an electret material is provided on a counter electrode provided to face the electrode substrate. The power generation is performed by relatively rotating the electrode substrate and the electret substrate around the same axis.

特開2011−97807号公報JP 2011-97807 A

しかしながら、上記特許文献1の従来技術は、略球状の部材を介して電極基板とエレクトレット基板との基板間のギャップを50μm以下に保持するようにしている。ところが、スラスト方向及びラジアル方向の軸の振れ幅を考慮した設計となっていないため、基板間ギャップが小さくなり過ぎたり大きくなり過ぎたりすることで、発電能力が低下する可能性がある。また、軸の振れ幅が基板間ギャップよりも大きくなると、電極基板とエレクトレット基板とが接触して基板が破損する可能性がある。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、スラスト方向及びラジアル方向の軸の振れ幅に対して、電極基板とエレクトレット基板とが、適切な基板間ギャップを保持可能な発電機能付き転がり軸受を提供することを目的としている。
However, the prior art disclosed in Patent Document 1 keeps the gap between the electrode substrate and the electret substrate to 50 μm or less via a substantially spherical member. However, since the design is not designed in consideration of axial and radial shaft runout, the inter-substrate gap may become too small or too large, which may reduce the power generation capacity. Further, if the shaft swing width becomes larger than the inter-substrate gap, the electrode substrate and the electret substrate may come into contact with each other and the substrate may be damaged.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the prior art, and the electrode substrate and the electret substrate are separated from each other in the axial direction in the thrust direction and the radial direction. An object of the present invention is to provide a rolling bearing with a power generation function capable of maintaining an appropriate gap between substrates.

〔形態1〕 上記目的を達成するために、形態1の転がり軸受装置は、回転輪と静止輪と回転輪及び静止輪との間に転動自在に設けられた転動体とを有する転がり軸受と、転がり軸受の回転輪と転がり軸受の静止輪側の部材とのいずれか一方に設けられた、エレクトレット材料によって形成されたエレクトレット電極と、回転輪と静止輪側の部材とのいずれか他方にエレクトレット電極と対向するように設けられた対向電極と、エレクトレット電極と対向電極とを負荷に接続する回路と、を備え、転がり軸受を、該転がり軸受のラジアル方向又はスラスト方向の回転振れによるエレクトレット電極と対向電極との対向面間距離の変化範囲を20μm以上70μm以下に抑える回転振れ精度を有する構成とした。   [Mode 1] In order to achieve the above object, a rolling bearing device according to mode 1 includes a rolling bearing having a rotating wheel, a stationary wheel, and a rolling element provided between the rotating wheel and the stationary wheel so as to freely roll. , An electret electrode formed of electret material provided on one of the rotating ring of the rolling bearing and the stationary ring side member of the rolling bearing, and the electret on the other of the rotating ring and the stationary ring side member A counter electrode provided so as to be opposed to the electrode, and a circuit for connecting the electret electrode and the counter electrode to a load, and the rolling bearing includes an electret electrode caused by rotational deflection in a radial direction or a thrust direction of the rolling bearing. It was set as the structure which has the rotational shake precision which suppresses the change range of the distance between opposing surfaces with an opposing electrode to 20 micrometers or more and 70 micrometers or less.

このような構成であれば、回転輪が静止している状態では、対面している対向電極とエレクトレット電極との間で静電誘導によって電気を蓄えることが可能となる。一方、回転輪が回転することでエレクトレット電極が回転し、エレクトレット電極と対向電極とが対面した状態で相対的に回転運動を行う。この回転運動によって、対向電極とエレクトレット電極との対向面の重なり面積が変化する。この重なり面積の変化によって電荷の移動が発生し電気を取り出すことが可能となる。
加えて、転がり軸受を、対向面間距離の変化範囲を20μm以上70μm以下に抑える回転振れ精度を有する構成とした。
これによって、転がり軸受の回転振れにより、対向面間距離が20μm未満の距離となった場合のクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができるという効果が得られる。加えて、対向面間距離が70μmを超える距離となった場合の静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことができるという効果が得られる。
With such a configuration, when the rotating wheel is stationary, it is possible to store electricity by electrostatic induction between the facing counter electrode and the electret electrode. On the other hand, when the rotating wheel rotates, the electret electrode rotates and relatively rotates with the electret electrode and the counter electrode facing each other. By this rotational motion, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode and the electret electrode changes. Due to this change in the overlapping area, movement of electric charges occurs and electricity can be taken out.
In addition, the rolling bearing is configured to have rotational runout accuracy that suppresses the change range of the distance between the opposed surfaces to 20 μm or more and 70 μm or less.
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of the Coulomb force when the distance between the opposing surfaces is less than 20 μm due to the rotational runout of the rolling bearing, damage due to contact, and reduction in the amount of power generation due to the discharge phenomenon. The effect is obtained. In addition, it is possible to prevent an amount of power generation from being reduced due to weakening of electrostatic force when the distance between the opposing surfaces exceeds 70 μm.

〔形態2〕 更に、形態2の転がり軸受装置は、形態1の構成に対して、静止輪側の部材は、静止輪及び該静止輪に取り付けられるハウジングである。
つまり、静止輪又は該静止輪に取り付けられるハウジングのいずれか一方に、対向電極又はエレクトレット電極のいずれか一方を設けるようにした。
これによって、例えば、軸受側に一方の電極しか設けるスペースが無い場合などにハウジングに他方の電極を設けることで既存の軸受をそのまま用いて比較的低コストで当該転がり軸受装置を構成することができるという効果が得られる。
[Embodiment 2] Further, in the rolling bearing device of Embodiment 2, the member on the stationary wheel side is a stationary wheel and a housing attached to the stationary wheel with respect to the configuration of Embodiment 1.
That is, either the counter electrode or the electret electrode is provided on either the stationary wheel or the housing attached to the stationary wheel.
Accordingly, for example, when there is no space for providing only one electrode on the bearing side, the rolling bearing device can be configured at a relatively low cost by using the existing bearing as it is by providing the other electrode on the housing. The effect is obtained.

〔形態3〕 更に、形態3の転がり軸受装置は、形態2の構成に対して、回転輪及び静止輪のいずれか一方の端面又は周面にエレクトレット電極を設け、回転輪及び静止輪のいずれか他方の端面又は周面のうち、エレクトレット電極と対向する端面又は周面に対向電極を設けた。
このような構成であれば、回転輪の回転に伴って、その端面又は周面に設けられた対向電極又はエレクトレット電極の一方が回転し、静止輪の端面又は周面に設けられた対向電極又はエレクトレット電極の他方と対面した状態で、対向電極とエレクトレット電極とを相対回転運動させることが可能となる。
これによって、既存の軸受の回転輪及び静止輪の端面又は周面に電極を設けることで発電を行うことが可能となるので、既存の軸受をそのまま用いて当該転がり軸受装置を構成することが可能となる。その結果、軸受の設計変更等が発生せず、比較的低コストで当該転がり軸受装置を構成することができるという効果が得られる。
[Embodiment 3] Furthermore, the rolling bearing device of Embodiment 3 is provided with an electret electrode on one end face or peripheral surface of either the rotating wheel or the stationary wheel, with respect to the configuration of Embodiment 2, and either the rotating wheel or the stationary wheel. The counter electrode was provided in the end surface or peripheral surface which opposes an electret electrode among the other end surfaces or peripheral surfaces.
With such a configuration, as the rotating wheel rotates, one of the counter electrode or electret electrode provided on the end surface or peripheral surface of the rotating wheel rotates, and the counter electrode provided on the end surface or peripheral surface of the stationary wheel or The counter electrode and the electret electrode can be relatively rotated while facing the other one of the electret electrodes.
As a result, it is possible to generate power by providing electrodes on the end surfaces or peripheral surfaces of the rotating and stationary wheels of the existing bearing, so that the rolling bearing device can be configured using the existing bearing as it is. It becomes. As a result, there is an effect that the rolling bearing device can be configured at a relatively low cost without causing a bearing design change or the like.

〔形態4〕 更に、形態4の転がり軸受装置は、形態2の構成に対して、回転輪の端面又は周面に、エレクトレット電極又は対向電極のいずれか一方を設け、ハウジングのエレクトレット電極又は対向電極のいずれか一方と対向する面にエレクトレット電極又は対向電極のいずれか他方を設けた。
このような構成であれば、回転輪の回転に伴って、その端面又は周面に設けられた対向電極又はエレクトレット電極の一方が回転し、ハウジングのエレクトレット基板又は対向電極のいずれか一方と対向する面に設けられたエレクトレット電極又は対向電極のいずれか他方と対面した状態で、対向電極とエレクトレット電極とを相対回転運動させることが可能となる。
これによって、既存の軸受の回転輪及びその静止輪に取り付けられるハウジングの端面又は周面に電極を設けることで発電を行うことが可能となるので、既存の軸受をそのまま用いて当該転がり軸受装置を構成することができるという効果が得られる。その結果、軸受の設計変更等が発生せず、比較的低コストで当該転がり軸受装置を構成することができるという効果が得られる。
[Embodiment 4] Furthermore, the rolling bearing device of Embodiment 4 is different from the configuration of Embodiment 2 in that either the electret electrode or the counter electrode is provided on the end face or the peripheral surface of the rotating wheel, and the electret electrode or counter electrode of the housing is provided. Either the electret electrode or the counter electrode was provided on the surface facing either one of the electrodes.
If it is such a structure, with rotation of a rotating wheel, one of the counter electrode or electret electrode provided in the end surface or peripheral surface will rotate, and it will face either one of the electret board | substrate or counter electrode of a housing. The counter electrode and the electret electrode can be relatively rotated in a state of facing either the electret electrode or the counter electrode provided on the surface.
As a result, it becomes possible to generate power by providing electrodes on the end face or the peripheral surface of the rotating wheel of the existing bearing and the housing attached to the stationary ring, so that the rolling bearing device can be used by using the existing bearing as it is. The effect that it can comprise is acquired. As a result, there is an effect that the rolling bearing device can be configured at a relatively low cost without causing a bearing design change or the like.

〔形態5〕 更に、形態5の転がり軸受装置は、形態1乃至4のいずれか1の構成に対して、転がり軸受の対向面間距離の変化方向と交差する方向の振れ幅の分だけ、エレクトレット電極及び対向電極のいずれか一方の交差する方向の幅を他方よりも大きくした。
つまり、対向電極又はエレクトレット電極のいずれか一方の幅を、対向面間距離の変化方向と交差する方向の振れ幅分だけ対向電極又はエレクトレット電極のいずれか他方の幅よりも長い寸法に構成した。
これによって、交差方向の振れによるエレクトレット電極及び対向電極の対向面の重なり面積の変化を無くす又は低減することが可能となるので、発電量を安定化することができるという効果が得られる。
[Embodiment 5] Furthermore, the rolling bearing device of Embodiment 5 is the same as the structure of any one of Embodiments 1 to 4 in that the electret is equivalent to the swing width in the direction intersecting the direction of change in the distance between the opposing surfaces of the rolling bearing. The width in the intersecting direction of either one of the electrode and the counter electrode was made larger than the other.
That is, the width of either the counter electrode or the electret electrode is configured to be longer than the width of the other of the counter electrode or the electret electrode by an amount corresponding to the swing width in the direction intersecting the direction of change in the distance between the counter surfaces.
As a result, it is possible to eliminate or reduce the change in the overlapping area of the opposing surfaces of the electret electrode and the counter electrode due to the shake in the crossing direction, so that an effect of stabilizing the power generation amount can be obtained.

〔形態6〕 更に、形態6の転がり軸受装置は、形態1乃至5のいずれか1の構成に対して、エレクトレット電極と対向電極とを負荷に接続する回路は、スリップリング又は導電性シールを含んで構成されている。
このような構成であれば、回転輪の回転に伴って回転する対向電極又はエレクトレット電極の一方と、静止輪側の部材に設けられた対向電極又はエレクトレット電極の他方とを回転輪の回転を止めることなく負荷に電気的に接続することができるという効果が得られる。
〔形態7〕 更に、形態7の転がり軸受装置は、形態1乃至6のいずれか1の構成に対して、転動体が絶縁材料から構成されている。
つまり、転がり軸受を構成する転動体を、例えばセラミックス等の絶縁材料から構成するようにしたので、発電による回転輪及び静止輪側の部材との間の電食の発生を抑える又は低減することができるという効果が得られる。
[Mode 6] Further, in the rolling bearing device according to mode 6, the circuit for connecting the electret electrode and the counter electrode to the load with respect to the configuration of any one of modes 1 to 5 includes a slip ring or a conductive seal. It consists of
With such a configuration, one of the counter electrode or the electret electrode that rotates with the rotation of the rotating wheel and the other of the counter electrode or the electret electrode provided on the stationary wheel side member are stopped from rotating. The effect of being able to be electrically connected to the load without being obtained.
[Embodiment 7] Further, in the rolling bearing device of Embodiment 7, the rolling element is made of an insulating material with respect to any one of Embodiments 1 to 6.
That is, since the rolling elements constituting the rolling bearing are made of an insulating material such as ceramics, it is possible to suppress or reduce the occurrence of electrolytic corrosion between the rotating wheel and the stationary wheel side member due to power generation. The effect that it can be obtained.

第1実施形態に係る第1の転がり軸受装置1Aの構成例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structural example of 1 A of 1st rolling bearing apparatuses which concern on 1st Embodiment. (a)は、第1実施形態に係る第1の転がり軸受装置1Aの構成例を示す分解側面図であり、(b)は、ラジアル軸受2の軸方向断面図であり、(c)は、ハウジング6の軸方向断面図である。(A) is a disassembled side view which shows the structural example of 1 A of 1st rolling bearing apparatuses which concern on 1st Embodiment, (b) is an axial sectional view of the radial bearing 2, (c), FIG. 6 is an axial sectional view of the housing 6. 第1実施形態に係る第1の転がり軸受装置1Aの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of 1 A of 1st rolling bearing apparatuses which concern on 1st Embodiment. (a)は、第1実施形態に係る電極基板3の構成例を示す図であり、(b)は、第1実施形態に係るエレクトレット基板4の構成例を示す図である。(A) is a figure which shows the structural example of the electrode substrate 3 which concerns on 1st Embodiment, (b) is a figure which shows the structural example of the electret board | substrate 4 which concerns on 1st Embodiment. (a)〜(c)は、第1実施形態に係る電極基板3及びエレクトレット基板4のスラスト方向の回転振れによる対向面間距離Lの変化を説明するための部分断面図である。(A)-(c) is a fragmentary sectional view for demonstrating the change of the distance L between opposing surfaces by the rotational shake of the electrode substrate 3 which concerns on 1st Embodiment, and the electret board | substrate 4 in the thrust direction. (a)〜(c)は、第1実施形態に係る電極基板3及びエレクトレット基板4のラジアル方向の回転振れによるラジアル方向の変化を説明するための部分断面図である。(A)-(c) is a fragmentary sectional view for demonstrating the change of the radial direction by the rotational shake of the radial direction of the electrode substrate 3 and the electret board | substrate 4 which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例に係る第2の転がり軸受装置1Bの構成例を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structural example of the 2nd rolling bearing apparatus 1B which concerns on the modification of 1st Embodiment. (a)は、第2実施形態に係る第3の転がり軸受装置1Cの構成例を示す分解側面図であり、(b)は、ラジアル軸受2Cの軸方向断面図であり、(c)は、ハウジング6Cの軸方向断面図である。(A) is a decomposition | disassembly side view which shows the structural example of 1C of 3rd rolling bearing apparatuses which concern on 2nd Embodiment, (b) is an axial sectional view of the radial bearing 2C, (c) is It is an axial sectional view of the housing 6C. 第2実施形態に係る第3の転がり軸受装置1Cの構成例を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structural example of 1C of 3rd rolling bearing apparatuses which concern on 2nd Embodiment. (a)は、第2実施形態に係る電極基板3Cの構成例を示す図であり、(b)は、第2実施形態に係るエレクトレット基板4Cの構成例を示す図であり、(c)は、第2実施形態に係る電極基板3C及びエレクトレット基板4Cの配設構成を示す図である。(A) is a figure showing the example of composition of electrode board 3C concerning a 2nd embodiment, (b) is the figure showing the example of composition of electret board 4C concerning a 2nd embodiment, (c) FIG. 4 is a view showing a configuration of arrangement of an electrode substrate 3C and an electret substrate 4C according to the second embodiment. (a)は、第3実施形態に係る第4の転がり軸受装置1Dの構成例を示す側面図であり、(b)は、ラジアル軸受2Dの軸方向断面図であり、(c)は、ハウジング6の軸方向断面図である。(A) is a side view which shows the structural example of 4th rolling bearing apparatus 1D which concerns on 3rd Embodiment, (b) is an axial sectional view of radial bearing 2D, (c) is a housing. FIG. 6 is an axial cross-sectional view of FIG. 第3実施形態に係る第4の転がり軸受装置1Dの構成例を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structural example of 4th rolling bearing apparatus 1D which concerns on 3rd Embodiment. (a)は、第3実施形態に係る電極基板3Dの構成例を示す図であり、(b)は、第3実施形態に係るエレクトレット基板4Dの構成例を示す図であり、(c)は、第3実施形態に係る電極基板3D及びエレクトレット基板4Dの配設構成を示す図である。(A) is a figure which shows the structural example of electrode substrate 3D which concerns on 3rd Embodiment, (b) is a figure which shows the structural example of electret board | substrate 4D which concerns on 3rd Embodiment, (c) FIG. 5 is a view showing an arrangement configuration of an electrode substrate 3D and an electret substrate 4D according to the third embodiment. 第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eの構成例を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structural example of the 5th rolling bearing apparatus 1E of 4th Embodiment. 第4実施形態の変形例に係る第6の転がり軸受装置1Fの構成例を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the structural example of the 6th rolling bearing apparatus 1F which concerns on the modification of 4th Embodiment. 第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gの構成例を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the example of a structure of 7th rolling bearing apparatus 1G of 5th Embodiment. (a)〜(c)は、転がり軸受へのハウジングの取付方法の変形例を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the modification of the attachment method of the housing to a rolling bearing.

(第1実施形態)
(構成)
第1実施形態に係る第1の転がり軸受装置1Aは、図1及び図2(a)に示すように、ラジアル方向の荷重を主として受けるように構成された転がり軸受であるラジアル軸受2と、電極基板3と、エレクトレット基板4と、回路基板5と、ハウジング6とを含んで構成される。
この第1の転がり軸受装置1Aは、図1及び図2(a)中の符号2〜6で示す各構成部品を組み付けた際に、電極基板3と、エレクトレット基板4とが予め設計した間隔(エアギャップ)を空けて対面するように構成されている。そして、ラジアル軸受2が回転して、電極基板3とエレクトレット基板4とが対面しつつ相対的に回転運動することで発電するように構成されている。
(First embodiment)
(Constitution)
As shown in FIG. 1 and FIG. 2A, a first rolling bearing device 1A according to the first embodiment includes a radial bearing 2 that is a rolling bearing configured to mainly receive a radial load, and an electrode. A substrate 3, an electret substrate 4, a circuit substrate 5, and a housing 6 are included.
The first rolling bearing device 1A has an interval (the distance between the electrode substrate 3 and the electret substrate 4 designed in advance when the components indicated by reference numerals 2 to 6 in FIGS. 1 and 2A are assembled. It is configured to face each other with an air gap). Then, the radial bearing 2 is rotated, and the electrode substrate 3 and the electret substrate 4 are configured to generate power by relatively rotating while facing each other.

ラジアル軸受2は、図2(b)及び図3の軸方向断面図に示すように、静止輪としての外輪20と、回転輪としての内輪21と、外輪20及び内輪21の間に転動自在に設けられた球状の転動体22とを備えている。
なお、第1実施形態では、ラジアル軸受2を転動体22の形状が球状の玉軸受から構成しているが、この構成に限らず、転動体22の形状が、円錐形状、円筒形状、針状、たる状などのころ軸受から構成してもよい。また、図2(a)及び図3中の一点鎖線は、第1の転がり軸受装置1Aが支持する回転軸(不図示)の軸方向を示す線である。
The radial bearing 2 can freely roll between an outer ring 20 as a stationary ring, an inner ring 21 as a rotating ring, and an outer ring 20 and an inner ring 21 as shown in the axial sectional views of FIGS. And a spherical rolling element 22 provided on the surface.
In the first embodiment, the radial bearing 2 is constituted by a ball bearing having a spherical shape of the rolling element 22. However, the shape of the rolling element 22 is not limited to this, and the shape of the rolling element 22 is a conical shape, a cylindrical shape, or a needle shape. Alternatively, it may be composed of a roller bearing such as a barrel. Moreover, the dashed-dotted line in Fig.2 (a) and FIG. 3 is a line which shows the axial direction of the rotating shaft (not shown) which 1A of 1st rolling bearing apparatuses support.

更に、内輪21には、図2(a)及び図3に示すように、ハウジング6側の端面の内周面側の端部に軸方向に突出する環状の突出部21pが設けられている。
また、第1実施形態では、発電時の内輪21及び外輪20の電位差による電食の発生を防ぐために、転動体22を、例えば、セラミックス等の絶縁材料から構成している。
回路基板5は、円環形状の基板の一方の面上に負荷50が設けられ、他方の面がハウジング6に固定された構成となっている。負荷50は、例えば、ラジアル軸受2の回転速度、回転方向、温度等を測定するセンサとその周辺回路などから構成されている。また、回路基板5の一方の面上には、発電した電気を蓄積する蓄電池を設け、この蓄電池を介してセンサ等の負荷50に給電する構成としてもよい。
Further, as shown in FIGS. 2A and 3, the inner ring 21 is provided with an annular protruding portion 21 p that protrudes in the axial direction at an end portion on the inner peripheral surface side of the end surface on the housing 6 side.
Moreover, in 1st Embodiment, in order to prevent generation | occurrence | production of the electric corrosion by the electrical potential difference of the inner ring | wheel 21 and the outer ring | wheel 20 at the time of electric power generation, the rolling element 22 is comprised from insulating materials, such as ceramics, for example.
The circuit board 5 has a configuration in which a load 50 is provided on one surface of an annular substrate and the other surface is fixed to the housing 6. The load 50 includes, for example, a sensor that measures the rotational speed, rotational direction, temperature, and the like of the radial bearing 2 and its peripheral circuits. Moreover, it is good also as a structure which provides the storage battery which accumulate | stores the produced | generated electricity on one side of the circuit board 5, and supplies electric power to load 50, such as a sensor, via this storage battery.

ハウジング6は、図2(c)の軸方向断面図に示すように、円環形状の底部60と、該底部60の外径側端部から軸方向に突出する円筒形状の突出部61と、突出部61の先端部から内径側へと突出形成された取付爪部62とから構成されている。
図2(a)及び図3に示すように、外輪20の外周面の転動体22よりもハウジング6寄りの位置には、外輪20にハウジング6を取り付けるための取付溝20dが形成されている。
この構成によって、ハウジング6は、ハウジング6の取付爪部62を外輪20の取付溝20dに嵌め込むことで外輪20に取り付けられる。
As shown in the axial cross-sectional view of FIG. 2 (c), the housing 6 includes an annular bottom 60, and a cylindrical protrusion 61 protruding in the axial direction from an outer diameter side end of the bottom 60. It is comprised from the attachment nail | claw part 62 formed by protruding from the front-end | tip part of the protrusion part 61 to an inner diameter side.
As shown in FIGS. 2A and 3, an attachment groove 20 d for attaching the housing 6 to the outer ring 20 is formed at a position closer to the housing 6 than the rolling elements 22 on the outer peripheral surface of the outer ring 20.
With this configuration, the housing 6 is attached to the outer ring 20 by fitting the attachment claw portion 62 of the housing 6 into the attachment groove 20 d of the outer ring 20.

また、第1の転がり軸受装置1Aは、図3に示すように、エレクトレット基板4が、内輪21のハウジング6側の端面に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。また、図3に示すように、電極基板3が、ハウジング6の底部60におけるエレクトレット基板4と対面する位置に、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。また、外輪20は、ハウジング6を介して固定支持される。
ここで、第1の転がり軸受装置1Aは、内輪21のハウジング6側の端面と底部60のエレクトレット基板4と対面する位置との間の間隔が、電極基板3とエレクトレット基板4とを配設した場合に、対向電極31とELC膜41bとが、予め設計した間隔(エアギャップ)を空けて対面するように構成されている。
なお、電極基板3を、内輪21のハウジング6側の端面に固定し、エレクトレット基板4を、底部60における電極基板3と対面する位置に固定する構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 3, in the first rolling bearing device 1A, the electret board 4 is fixed to the end face of the inner ring 21 on the housing 6 side by a conventional fixing method such as fitting, adhesion, or fastening. . As shown in FIG. 3, the electrode substrate 3 is fixed to a position facing the electret substrate 4 on the bottom 60 of the housing 6 by a conventional fixing method such as adhesion or fastening. The outer ring 20 is fixedly supported via the housing 6.
Here, in the first rolling bearing device 1A, the distance between the end surface of the inner ring 21 on the housing 6 side and the position of the bottom portion 60 facing the electret substrate 4 is arranged between the electrode substrate 3 and the electret substrate 4. In this case, the counter electrode 31 and the ELC film 41b are configured to face each other with a previously designed interval (air gap).
The electrode substrate 3 may be fixed to the end surface of the inner ring 21 on the housing 6 side, and the electret substrate 4 may be fixed to a position facing the electrode substrate 3 in the bottom portion 60.

次に、電極基板3及びエレクトレット基板4の詳細な構成を説明する。
電極基板3は、図4(a)中の上図に示すように、円環形状の薄板の基板30の一方の面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数の対向電極31を備えている。この対向電極31は、図4(a)中の下図(上図のA−A断面図)に示すように、基板30の一方の面上に、例えば、クロム、金、クロムの順で金属材料を蒸着させて形成する。
また、エレクトレット基板4は、図4(b)中の上図に示すように、円環形状の薄板の基板40の一方の面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数のエレクトレット電極41を備えている。このエレクトレット電極41は、図4(b)中の下図(上図のB−B断面図)に示すように、基板40の一方の面上に、例えば、クロム、金、クロムの順で金属材料を蒸着した電極41aを形成し、更に、電極41a上に、エレクトレット材料の膜41b(以下、「ELC膜41b」と称する場合がある)を成膜して形成する。
また、エレクトレット電極41に電荷を保持させるために、例えば、コロナ荷電装置を用いてエレクトレット電極41に高電圧を印加する。
Next, detailed configurations of the electrode substrate 3 and the electret substrate 4 will be described.
As shown in the upper diagram of FIG. 4A, the electrode substrate 3 has a plurality of counter electrodes provided on the one surface of an annular thin substrate 30 at equal intervals along the circumferential direction. 31 is provided. As shown in the lower diagram in FIG. 4A (cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4A), the counter electrode 31 is formed on one surface of the substrate 30 in the order of, for example, chromium, gold, and chromium. Is formed by vapor deposition.
In addition, as shown in the upper diagram of FIG. 4B, the electret substrate 4 has a plurality of annular plates provided on one surface of the thin plate 40 at equal intervals along the circumferential direction. An electret electrode 41 is provided. As shown in the lower diagram in FIG. 4B (the BB cross-sectional diagram in the upper diagram), the electret electrode 41 is formed on one surface of the substrate 40 in the order of, for example, chromium, gold, and chromium. The electrode 41a is deposited, and an electret material film 41b (hereinafter may be referred to as "ELC film 41b") is formed on the electrode 41a.
Moreover, in order to hold an electric charge in the electret electrode 41, a high voltage is applied to the electret electrode 41 using a corona charging device, for example.

上記構成によって、第1の転がり軸受装置1Aは、内輪21が静止している状態では、対面している対向電極31とエレクトレット電極41との間で静電誘導によって電気を蓄えることが可能である。一方、内輪21が回転することでエレクトレット基板4が回転し、エレクトレット基板4と電極基板3とが対面した状態で相対的に回転運動を行う。この回転運動によって、対向電極31とELC膜41bとの対向面の重なり面積が変化する。この重なり面積の変化によって電荷の移動が発生し電気を取り出すこと(発電)が可能となる。   With the above configuration, the first rolling bearing device 1A can store electricity by electrostatic induction between the facing electrode 31 and the electret electrode 41 facing each other when the inner ring 21 is stationary. . On the other hand, the electret board | substrate 4 rotates because the inner ring | wheel 21 rotates, and the electret board | substrate 4 and the electrode substrate 3 perform a relative rotational motion in the state which faced. By this rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b changes. Due to the change in the overlapping area, movement of electric charges occurs and electricity can be taken out (power generation).

なお、エレクトレット材料としては、例えば、フッ素樹脂、ポリプロピレンなどの高分子材料を用いることが可能である。特に、薄膜形成に適したフッ素樹脂である旭硝子社製のCYTOP(登録商標)や、Du Pont社製のテフロン(登録商標)AF(アモルファスフロロポリマー)などを用いることが望ましい。
また、上記回路基板5、基板30及び基板40の材料としては、例えば、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスエポキシ、プラスチックフィルム、紙とガラスを混合したガラス・コンポジット基材等を用いることが可能である。
In addition, as an electret material, it is possible to use polymer materials, such as a fluororesin and a polypropylene, for example. In particular, it is desirable to use CYTOP (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. or Teflon (registered trademark) AF (amorphous fluoropolymer) manufactured by Du Pont, which is a fluororesin suitable for forming a thin film.
Further, as the material of the circuit board 5, the board 30 and the board 40, for example, paper phenol, paper epoxy, glass epoxy, plastic film, glass composite base material in which paper and glass are mixed, or the like can be used. .

次に、電極基板3の対向電極31と、エレクトレット基板4のELC膜41bとの間の対向面間距離Lについて説明する。
第1実施形態では、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lを、図5(a)に示すように、ラジアル軸受2の静止時において「L=d」とする。この場合に、対向面間距離Lは、ラジアル軸受2の回転振れ(回転によるスラスト方向の振れ)によって、図5(b)に示す対向面間距離Lが最も短くなる最短距離dminと、図5(c)に示す対向面間距離Lが最も長くなる最長距離dmaxとの間で変化する。
Next, the distance L between the opposing surfaces between the counter electrode 31 of the electrode substrate 3 and the ELC film 41b of the electret substrate 4 will be described.
In the first embodiment, the distance L between the opposed electrodes 31 and the ELC film 41b is set to “L = d” when the radial bearing 2 is stationary as shown in FIG. In this case, the distance L between the opposed surfaces is the shortest distance d min where the distance L between the opposed surfaces shown in FIG. 5B is the shortest due to the rotational vibration of the radial bearing 2 (the vibration in the thrust direction due to the rotation). The distance L between the opposing surfaces shown in 5 (c) varies between the longest distance dmax and the longest distance dmax .

ここで、対向面間距離Lが「20μm」よりも短い場合、電極基板3とエレクトレット基板4との間に生じるクーロン力の影響によって、電極基板3とエレクトレット基板4とが互いに引っ張り合い回転抵抗が生じる。また、クーロン力の影響により、電極基板3とエレクトレット基板4とが接触して、いずれか一方又は両方が破損する恐れがある。また、放電現象によって、エレクトレット基板4の帯電量が減少し発電量が少なくなる恐れがある。一方、対向面間距離Lが「70μm」よりも長い場合、静電気力が弱まり、電荷の移動量が減少して発電量が少なくなる。   Here, when the distance L between the opposing surfaces is shorter than “20 μm”, the electrode substrate 3 and the electret substrate 4 are pulled against each other due to the influence of the Coulomb force generated between the electrode substrate 3 and the electret substrate 4, and the rotational resistance is reduced. Arise. Further, due to the influence of Coulomb force, the electrode substrate 3 and the electret substrate 4 may come into contact with each other, and either one or both may be damaged. In addition, due to the discharge phenomenon, the electret board 4 may be reduced in the amount of charge and the power generation amount may be reduced. On the other hand, when the distance L between the opposing surfaces is longer than “70 μm”, the electrostatic force is weakened, the amount of charge movement is reduced, and the power generation amount is reduced.

そこで、第1実施形態では、ラジアル軸受2の回転時のスラスト方向の振れによる対向面間距離Lの最短距離dminが「20μm≦dmin」となり、かつ、最長距離dmaxが「dmax≦70μm」となる回転振れ精度を有するラジアル軸受2から、第1の転がり軸受装置1Aを構成するようにした。
例えば、静止時の対向面間距離dを、「45μm」とした場合に、対向面間距離「45μm」を中心値として、対向電極31とELC膜41bとが接近する方向の回転振れ精度及び離間する方向の回転振れ精度が共に25μm以下(即ち、回転時のスラスト方向の回転振れ幅の精度が「50μm」以下)となる等級のラジアル軸受2を用いて第1の転がり軸受装置1Aを構成する。
Therefore, in the first embodiment, the shortest distance d min of the distance L between the opposing surfaces due to the vibration in the thrust direction during rotation of the radial bearing 2 is “20 μm ≦ d min ”, and the longest distance d max is “d max ≦ The first rolling bearing device 1 </ b> A is configured from the radial bearing 2 having a rotational runout accuracy of “70 μm”.
For example, when the distance d between the opposing surfaces at rest is “45 μm”, the rotational shake accuracy and the separation in the direction in which the opposing electrode 31 and the ELC film 41 b approach each other with the distance between the opposing surfaces “45 μm” as the center value. The first rolling bearing device 1A is configured by using a radial bearing 2 of a grade in which both the rotational runout accuracy in the direction of rotation is 25 μm or less (that is, the accuracy of the rotational runout width in the thrust direction during rotation is “50 μm” or less). .

また、電極基板3の対向電極31と、エレクトレット基板4のELC膜41bとの対向面の重なり面積は、ラジアル軸受2の回転時のラジアル方向の振れによっても変化する。
内輪21の回転による重なり面積の変化に対して、ラジアル方向の回転振れによる意図しない重なり面積の変化は発電量を不安定にする要因となる。
そこで、第1実施形態の転がり軸受装置1Aは、図6(a)に示すように、電極基板3の対向電極31のラジアル方向の幅を、回転によるラジアル方向の振れ幅分だけエレクトレット基板4のELC膜41bの幅よりも長い寸法に構成している。ここでは、ラジアル方向の一方向である回転軸から遠ざかる方向を図6(a)〜(c)中の左方向とし、ラジアル方向の他方向である回転軸に近づく方向を図6(a)〜(c)中の右方向とする。
In addition, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3 and the ELC film 41 b of the electret substrate 4 also changes due to radial deflection during rotation of the radial bearing 2.
In contrast to the change in the overlap area due to the rotation of the inner ring 21, the unintentional change in the overlap area due to the rotational runout in the radial direction causes the power generation amount to be unstable.
Therefore, in the rolling bearing device 1A of the first embodiment, as shown in FIG. 6A, the radial width of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3 is set to be equal to the radial width of the electret substrate 4 by the rotation. The dimension is longer than the width of the ELC film 41b. Here, the direction away from the rotation axis, which is one direction in the radial direction, is the left direction in FIGS. 6A to 6C, and the direction approaching the rotation axis, which is the other direction in the radial direction, is illustrated in FIGS. (C) In the right direction.

即ち、図6(b)に示すように、ELC膜41bの左方向の振れ及び対向電極31の右方向の振れによって生じる最大振れ幅d1と、図6(c)に示すように、ELC膜41bの右方向の振れ及び対向電極31の左方向の振れによって生じる最大振れ幅d2とを加算した「d1+d2」分だけ対向電極31のラジアル方向の幅を、ELC膜41bのラジアル方向の幅よりも長い寸法に構成している。ここで、最大振れ幅d1及びd2は、例えば、実験によって測定した測定値に基づき決定する。
以上の構成によって、図6(b)に示すように、例えば、電極基板3が右方向に振れて、かつ、エレクトレット基板4が左方向に振れた場合に、トータルの振れ幅(ずれ幅)はd1以下となるため重なり面積は変化しない。同様に、図6(c)に示すように、例えば、電極基板3が左方向に振れて、かつ、エレクトレット基板4が右方向に振れた場合に、トータルの振れ幅(ずれ幅)はd2以下となるため重なり面積は変化しない。
That is, as shown in FIG. 6B, the maximum deflection width d1 caused by the leftward deflection of the ELC film 41b and the rightward deflection of the counter electrode 31, and the ELC film 41b as shown in FIG. The radial width of the counter electrode 31 is longer than the radial width of the ELC film 41b by “d1 + d2”, which is the sum of the rightward deflection and the maximum deflection width d2 generated by the counter electrode 31 leftward. Consists of dimensions. Here, the maximum deflection widths d1 and d2 are determined based on, for example, measured values measured by experiments.
With the above configuration, as shown in FIG. 6B, for example, when the electrode substrate 3 swings to the right and the electret substrate 4 swings to the left, the total swing width (deviation width) is Since it becomes d1 or less, the overlapping area does not change. Similarly, as shown in FIG. 6C, for example, when the electrode substrate 3 swings leftward and the electret substrate 4 swings rightward, the total swing width (deviation width) is d2 or less. Therefore, the overlapping area does not change.

更に、第1の転がり軸受装置1Aは、図3に示すように、ハウジング6と内輪21の突出部21pとの間の隙間を密封するように設けられた、黒鉛や導電性樹脂等の導電性材料から形成された導電性シール70を備えている。加えて、転がり軸受装置1Aは、外輪20と内輪21とのハウジング6とは反対側の端部間の隙間を密封するように設けられた、非導電性材料から形成された非導電性シール80を備えている。
第1実施形態において、外輪20、内輪21及びハウジング6は導電性の金属材料から構成されている。従って、ハウジング6と内輪21とは、導電性シール70を介して通電可能に接続される。
Further, as shown in FIG. 3, the first rolling bearing device 1A has a conductive property such as graphite or conductive resin provided so as to seal a gap between the housing 6 and the protruding portion 21p of the inner ring 21. A conductive seal 70 made of material is provided. In addition, the rolling bearing device 1A includes a non-conductive seal 80 formed of a non-conductive material provided so as to seal a gap between ends of the outer ring 20 and the inner ring 21 opposite to the housing 6. It has.
In the first embodiment, the outer ring 20, the inner ring 21 and the housing 6 are made of a conductive metal material. Therefore, the housing 6 and the inner ring 21 are connected via the conductive seal 70 so as to be energized.

第1の転がり軸受装置1Aは、更に、電極基板3の対向電極31と、エレクトレット基板4のエレクトレット電極41とを回路基板5上に設けられた負荷50と接続するための配線51〜53を備えている。
配線51は、ハウジング6と負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端とを電気的に接続する配線であり、配線52は、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と対向電極31とを電気的に接続する配線である。また、配線53は、エレクトレット電極41と内輪21とを電気的に接続する配線である。
1 A of 1st rolling bearing apparatuses are further provided with the wiring 51-53 for connecting the counter electrode 31 of the electrode substrate 3, and the electret electrode 41 of the electret board | substrate 4 with the load 50 provided on the circuit board 5. FIG. ing.
The wiring 51 is a wiring that electrically connects the housing 6 and one end of the power supply end or ground end of the load 50, and the wiring 52 is connected to the other end of the power supply end or ground end of the load 50. This wiring electrically connects the counter electrode 31. The wiring 53 is a wiring that electrically connects the electret electrode 41 and the inner ring 21.

配線51と配線52とは、エレクトレット電極41の帯電状態に応じて接続先が異なり、例えば、エレクトレット電極41がマイナスに帯電している場合は、配線51を電源供給端に接続し、配線52をグランド端に接続する。なお、エレクトレット電極41がプラスに帯電している場合は逆の接続となる。
従って、エレクトレット電極41は配線53及び導電性シール70を介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端と通電し、対向電極31は配線52を介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と通電する。
ここで、第1実施形態において、導電性シール70と、配線51〜53とから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50と電気的に接続するための回路が構成されている。
The connection destination of the wiring 51 and the wiring 52 is different depending on the electrification state of the electret electrode 41. For example, when the electret electrode 41 is negatively charged, the wiring 51 is connected to the power supply end, and the wiring 52 is connected. Connect to the ground end. When the electret electrode 41 is positively charged, the connection is reversed.
Accordingly, the electret electrode 41 is energized to one end of the power supply end or ground end of the load 50 via the wiring 53 and the conductive seal 70, and the counter electrode 31 is connected to the power supply end or ground of the load 50 via the wiring 52. Energize the other end of the ends.
Here, in the first embodiment, a circuit for electrically connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 to the load 50 is configured from the conductive seal 70 and the wirings 51 to 53.

(動作)
第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aは、ラジアル軸受2の支持する回転軸(不図示)が回転することで内輪21が回転し、この回転に伴ってエレクトレット基板4が回転する。これにより、ハウジング6に設けられた電極基板3と内輪21に設けられたエレクトレット基板4とが対面しつつ回転軸回りに相対的に回転運動を行う。
電極基板3の対向電極31と、エレクトレット基板4のELC膜41bとは対面しているため、相対的な回転運動によって両者の対向する面の重なり面積が変化する。これによって、ELC膜41bに帯電された電荷が移動し、導電性シール70と、配線51〜53とを介して、負荷50に電流が流れる。
このとき、内輪21の回転に伴うラジアル軸受2のスラスト方向の回転振れによって、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lが変化するが、第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aは、対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のラジアル軸受2から構成されている。
(Operation)
In the first rolling bearing device 1 </ b> A of the first embodiment, the inner ring 21 rotates due to the rotation of a rotating shaft (not shown) supported by the radial bearing 2, and the electret substrate 4 rotates along with this rotation. Thereby, the electrode substrate 3 provided in the housing 6 and the electret substrate 4 provided in the inner ring 21 face each other and relatively rotate around the rotation axis.
Since the counter electrode 31 of the electrode substrate 3 and the ELC film 41b of the electret substrate 4 face each other, the overlapping area of the opposing surfaces changes due to relative rotational movement. As a result, the charge charged in the ELC film 41 b moves, and a current flows through the load 50 through the conductive seal 70 and the wirings 51 to 53.
At this time, the rotational distance in the thrust direction of the radial bearing 2 accompanying the rotation of the inner ring 21 changes the distance L between the opposing surfaces of the opposing electrode 31 and the ELC film 41b, but the first rolling bearing device of the first embodiment. 1A is composed of a radial bearing 2 of a grade having a rotational runout accuracy that suppresses the change range of the distance L between the opposing surfaces within a range of 20 μm or more and 70 μm or less.

これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
また、内輪21の回転に伴うラジアル軸受2のラジアル方向の振れによって、ELC膜41bが、対向電極31に対してラジアル方向に相対的に移動する。しかし、第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aは、ラジアル方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)分だけ対向電極のラジアル方向の幅をELC膜41bのラジアル方向の幅よりも大きく構成している。
これにより、対向電極31及びELC膜41bのラジアル方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aは、ラジアル軸受2の転動体22を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電による外輪20と内輪21との電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.
Moreover, the ELC film 41 b moves relative to the counter electrode 31 in the radial direction due to radial deflection of the radial bearing 2 accompanying the rotation of the inner ring 21. However, in the first rolling bearing device 1A of the first embodiment, the radial width of the counter electrode is equal to the sum (d1 + d2) of the maximum deflection width d1 in one direction in the radial direction and the maximum deflection width d2 in the other direction. Is larger than the radial width of the ELC film 41b.
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the radial direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
Moreover, 1 A of 1st rolling bearing apparatuses of 1st Embodiment comprise the rolling element 22 of the radial bearing 2 from insulating materials, such as ceramics. As a result, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to a potential difference between the outer ring 20 and the inner ring 21 due to power generation.

(第1実施形態の変形例)
(構成)
次に、第1実施形態の変形例に係る第2の転がり軸受装置1Bの構成を説明する。
上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aは、対向電極31を負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一方と電気的に接続するために導電性シール70を用いていた。これに対して、第1実施形態の変形例に係る第2の転がり軸受装置1Bは、導電性シール70に代えてスリップリングを用いて電気的に接続する点が異なる。また、第2の転がり軸受装置1Bは、非導電性シール80を備えていない点も上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aと異なる。
以下、上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aと同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分のみを詳細に説明する。
(Modification of the first embodiment)
(Constitution)
Next, the structure of the 2nd rolling bearing apparatus 1B which concerns on the modification of 1st Embodiment is demonstrated.
In the first rolling bearing device 1A of the first embodiment, the conductive seal 70 is used to electrically connect the counter electrode 31 to one of the power supply end or the ground end of the load 50. In contrast, the second rolling bearing device 1B according to the modification of the first embodiment is different in that it is electrically connected using a slip ring instead of the conductive seal 70. Further, the second rolling bearing device 1B is different from the first rolling bearing device 1A of the first embodiment in that the non-conductive seal 80 is not provided.
Hereinafter, the same components as those of the first rolling bearing device 1A of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and only different portions will be described in detail.

第2の転がり軸受装置1Bは、図7に示すように、外輪20と内輪21とを電気的に接続するスリップリング71が、外輪20の内周面及び内輪21の外周面における転動体22よりもハウジング6側の位置に設けられている。
具体的に、スリップリング71は、図7に示すように、外輪20の内周面に一方の端面が固定された、樹脂材料等の絶縁材料で形成した厚肉の固定電極71aと、該固定電極71aの他方の端面に設けられたカーボン等の導電性材料で形成されたバネ要素を内蔵するブラシ71bとを備えている。また、ブラシ71bは、配線54を介して外輪20と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 7, in the second rolling bearing device 1 </ b> B, the slip ring 71 that electrically connects the outer ring 20 and the inner ring 21 has rolling elements 22 on the inner peripheral surface of the outer ring 20 and the outer peripheral surface of the inner ring 21. Is also provided at a position on the housing 6 side.
Specifically, as shown in FIG. 7, the slip ring 71 includes a thick fixed electrode 71a formed of an insulating material such as a resin material, one end face of which is fixed to the inner peripheral surface of the outer ring 20, and the fixed And a brush 71b containing a spring element formed of a conductive material such as carbon provided on the other end face of the electrode 71a. The brush 71 b is electrically connected to the outer ring 20 via the wiring 54.

更に、スリップリング71は、高い剛性を有するセラミックス材料や複合樹脂材料等の絶縁材料で製作された円筒状部材71cと、この円筒状部材71cの外周面に設けられた、銅等の導電性を有する金属材料からなる電極リング71dとを備えている。円筒状部材71cは、内輪21を内側に嵌め込んだ状態で設けられる。また、電極リング71dは、配線55を介して内輪21と電気的に接続される。
ブラシ71bは、内輪21と共に回転する電極リング71dを押圧して、外輪20と内輪21とを電気的に接続する。これにより、配線53及びスリップリング71を介して、エレクトレット電極41と外輪20とが電気的に接続される。
Furthermore, the slip ring 71 has a cylindrical member 71c made of an insulating material such as a ceramic material or a composite resin material having high rigidity, and conductivity such as copper provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member 71c. And an electrode ring 71d made of a metal material. The cylindrical member 71c is provided with the inner ring 21 fitted inside. The electrode ring 71 d is electrically connected to the inner ring 21 via the wiring 55.
The brush 71 b presses the electrode ring 71 d that rotates together with the inner ring 21 to electrically connect the outer ring 20 and the inner ring 21. Thereby, the electret electrode 41 and the outer ring 20 are electrically connected via the wiring 53 and the slip ring 71.

外輪20はハウジング6と電気的に接続されているため、エレクトレット電極41は、配線53、内輪21、スリップリング71、外輪20、ハウジング6及び配線51を介して、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端に電気的に接続される。
一方、対向電極31は、配線52を介して、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端に電気的に接続される。
ここで、第1実施形態の変形例において、スリップリング71と、配線51〜55とから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50に電気的に接続するための回路が構成されている。
Since the outer ring 20 is electrically connected to the housing 6, the electret electrode 41 is connected to the power supply end of the load 50 or the ground via the wiring 53, the inner ring 21, the slip ring 71, the outer ring 20, the housing 6 and the wiring 51. It is electrically connected to one end of the ends.
On the other hand, the counter electrode 31 is electrically connected to the other end of the power supply end or the ground end of the load 50 via the wiring 52.
Here, in the modified example of the first embodiment, a circuit for electrically connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 to the load 50 is configured from the slip ring 71 and the wirings 51 to 55.

以上、第2の転がり軸受装置1Bは、上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aと同様に、スラスト方向の回転振れによる対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のラジアル軸受2から構成している。
これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
As described above, in the second rolling bearing device 1B, similarly to the first rolling bearing device 1A of the first embodiment, the variation range of the distance L between the opposing surfaces due to the rotational runout in the thrust direction is within a range of 20 μm to 70 μm. It is composed of a radial bearing 2 of a grade having a rotational runout accuracy that is suppressed to a minimum.
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.

また、第2の転がり軸受装置1Bは、上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aと同様に、ラジアル方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)の幅分だけ対向電極のラジアル方向の幅をELC膜41bのラジアル方向の幅よりも大きく構成している。
これにより、対向電極31及びELC膜41bのラジアル方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第2の転がり軸受装置1Bは、上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aと同様に、ラジアル軸受2の転動体22を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電による外輪20と内輪21との電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
In addition, the second rolling bearing device 1B is an added value of the maximum deflection width d1 in one direction in the radial direction and the maximum deflection width d2 in the other direction, similarly to the first rolling bearing device 1A of the first embodiment. The radial width of the counter electrode is made larger than the radial width of the ELC film 41b by the width of (d1 + d2).
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the radial direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
In the second rolling bearing device 1B, similarly to the first rolling bearing device 1A of the first embodiment, the rolling elements 22 of the radial bearing 2 are made of an insulating material such as ceramics. As a result, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to a potential difference between the outer ring 20 and the inner ring 21 due to power generation.

(第2実施形態)
(構成)
次に、第2実施形態に係る第3の転がり軸受装置1Cの構成を説明する。
第2実施形態の第3の転がり軸受装置1Cは、上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aに対して、電極基板及びエレクトレット基板の構成及び配設構成が異なる。加えて、導電性シールの配設構成、内輪の形状、ハウジングの形状等が異なる。
以下、上記第1実施形態の第1の転がり軸受装置1Aと同様の構成部については、同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成部について詳細に説明する。
(Second Embodiment)
(Constitution)
Next, the configuration of the third rolling bearing device 1C according to the second embodiment will be described.
The third rolling bearing device 1C of the second embodiment is different from the first rolling bearing device 1A of the first embodiment in the configuration and arrangement of the electrode substrate and the electret substrate. In addition, the arrangement configuration of the conductive seal, the shape of the inner ring, the shape of the housing, and the like are different.
Hereinafter, the same components as those in the first rolling bearing device 1A of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different components will be described in detail.

第3の転がり軸受装置1Cは、図8(a)及び図9に示すように、ラジアル軸受2Cと、電極基板3Cと、エレクトレット基板4Cと、回路基板5と、ハウジング6Cとを含んで構成される。また、図8(a)及び図9中の一点鎖線は、第3の転がり軸受装置1Cが支持する回転軸(不図示)の軸方向を示す線である。
ラジアル軸受2Cは、図8(b)の軸方向断面図に示すように、静止輪としての外輪20と、回転輪としての内輪21Cと、転動体22とを含んで構成される。図8(b)に示すように、内輪21Cの軸方向の長さは、外輪20の軸方向の長さよりも長い寸法に構成されている。また、内輪21Cの軸方向の一端部の端面と、外輪20の軸方向の一端部の端面とは同じ面位置となっている。この構成によって、図8(a)及び(b)に示すように、内輪21Cの軸方向の他端部が、外輪20の軸方向の他端部よりも突出する。
As shown in FIGS. 8A and 9, the third rolling bearing device 1C includes a radial bearing 2C, an electrode substrate 3C, an electret substrate 4C, a circuit substrate 5, and a housing 6C. The Moreover, the dashed-dotted line in Fig.8 (a) and FIG. 9 is a line which shows the axial direction of the rotating shaft (not shown) which 1C of 3rd rolling bearing apparatuses support.
The radial bearing 2 </ b> C includes an outer ring 20 as a stationary ring, an inner ring 21 </ b> C as a rotating ring, and a rolling element 22, as shown in the axial sectional view of FIG. 8B. As shown in FIG. 8B, the axial length of the inner ring 21 </ b> C is configured to be longer than the axial length of the outer ring 20. Moreover, the end surface of the one end part of the inner ring 21C in the axial direction and the end face of the one end part of the outer ring 20 in the axial direction are at the same surface position. With this configuration, as shown in FIGS. 8A and 8B, the other end portion of the inner ring 21 </ b> C in the axial direction protrudes from the other end portion of the outer ring 20 in the axial direction.

ハウジング6Cは、図8(c)の軸方向断面図に示すように、円環形状の底部60Cと、該底部60Cの外径側端部から軸方向に突出する円筒状の第1突出部61Cと、底部60Cの内径側端部から軸方向に突出する、第1突出部61Cよりも軸方向に長い円筒状の第2突出部63Cとから構成されている。更に、ハウジング6Cは、第1突出部61Cの先端部に内径側に突出形成された取付爪部62Cを備えている。
ここで、電極基板3Cは、図10(a)に示すように、円筒形状の薄板の基板30Cの内周面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数の対向電極31を備えている。
また、エレクトレット基板4Cは、図10(b)に示すように、基板30Cよりも小径の円筒形状の薄板の基板40Cの外周面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数のエレクトレット電極41を備えている。なお、電極基板3Cとエレクトレット基板4Cの径寸法は、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lがラジアル軸受2Cの予め設計した静止時の距離となるように設計されている。
As shown in the axial cross-sectional view of FIG. 8C, the housing 6C includes an annular bottom 60C and a cylindrical first protrusion 61C that protrudes in the axial direction from the outer diameter side end of the bottom 60C. And a cylindrical second protrusion 63C that protrudes in the axial direction from the inner diameter side end of the bottom 60C and is longer in the axial direction than the first protrusion 61C. Furthermore, the housing 6C includes a mounting claw 62C that is formed to protrude toward the inner diameter side at the tip of the first protrusion 61C.
Here, as shown in FIG. 10A, the electrode substrate 3 </ b> C has a plurality of counter electrodes 31 provided at equal intervals along the circumferential direction on the inner peripheral surface of a cylindrical thin substrate 30 </ b> C. I have.
Further, as shown in FIG. 10B, the electret substrate 4C has a plurality of cylindrically arranged thin plate substrates 40C having a smaller diameter than the substrate 30C and provided at equal intervals along the circumferential direction. An electret electrode 41 is provided. The diameter dimensions of the electrode substrate 3C and the electret substrate 4C are designed such that the distance L between the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b is the distance when the radial bearing 2C is designed in a stationary state.

そして、第3の転がり軸受装置1Cは、図9に示すように、円筒形状のエレクトレット基板4Cが、内輪21Cの外周面における転動体22よりもハウジング6C側に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。更に、円筒形状の電極基板3Cが、ハウジング6Cの第2突出部63Cの内周面におけるエレクトレット基板4Cと対面する位置に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。
ここで、第3の転がり軸受装置1Cは、第2突出部63Cと内輪21Cとの間の間隔が、電極基板3Cとエレクトレット基板4Cとを配設した場合に、対向電極31とELC膜41bとが、予め設計した間隔(エアギャップ)を空けて対面するように構成されている。
As shown in FIG. 9, the third rolling bearing device 1 </ b> C includes a cylindrical electret substrate 4 </ b> C that is fitted, bonded, fastened, etc. closer to the housing 6 </ b> C than the rolling element 22 on the outer peripheral surface of the inner ring 21 </ b> C. It is fixed by a conventional fixing method. Further, the cylindrical electrode substrate 3C is fixed to a position facing the electret substrate 4C on the inner peripheral surface of the second projecting portion 63C of the housing 6C by a conventional fixing method such as fitting, bonding, or fastening.
Here, in the case of the third rolling bearing device 1C, when the distance between the second protrusion 63C and the inner ring 21C is provided with the electrode substrate 3C and the electret substrate 4C, the counter electrode 31 and the ELC film 41b However, they are configured to face each other with a predesigned interval (air gap).

なお、電極基板3Cを、内輪21Cの外周面における転動体22よりもハウジング6C側に固定し、エレクトレット基板4Cを、第2突出部63Cの内周面における電極基板3Cと対向する位置に固定する構成としてもよい。
以上の構成によって、第3の転がり軸受装置1Cは、内輪21Cが静止している状態では、静電誘導によって対向電極31とエレクトレット電極41との間で電気を蓄えることができる。一方、内輪21Cが回転することでエレクトレット基板4Cが回転し、エレクトレット基板4Cと電極基板3Cとが対面した状態で相対的に回転運動を行う。この回転運動によって、電荷の移動が発生し電気を取り出すこと(発電)が可能となる。
The electrode substrate 3C is fixed to the housing 6C side with respect to the rolling element 22 on the outer peripheral surface of the inner ring 21C, and the electret substrate 4C is fixed to a position facing the electrode substrate 3C on the inner peripheral surface of the second protrusion 63C. It is good also as a structure.
With the above configuration, the third rolling bearing device 1C can store electricity between the counter electrode 31 and the electret electrode 41 by electrostatic induction when the inner ring 21C is stationary. On the other hand, the electret substrate 4C is rotated by the rotation of the inner ring 21C, and relatively rotates with the electret substrate 4C and the electrode substrate 3C facing each other. Due to this rotational movement, movement of electric charges occurs and electricity can be taken out (power generation).

また、基板30C及び基板40Cの材料は、上記第1実施形態の基板30及び基板40と同様の材料を用いることが可能である。
次に、電極基板3Cの対向電極31と、エレクトレット基板4CのELC膜41bとの間の対向面間距離Lについて説明する。
第2実施形態でも上記第1実施形態と同様の趣旨から、第3の転がり軸受装置1Cを、ラジアル軸受2Cの回転時のラジアル方向の振れによる対向面間距離Lの変化を、「20μm≦dmin」かつ「dmax≦70μm」に抑える回転振れ精度を有する等級のラジアル軸受2Cから構成している。
Further, as the material of the substrate 30C and the substrate 40C, the same material as that of the substrate 30 and the substrate 40 of the first embodiment can be used.
Next, the distance L between the opposing surfaces between the counter electrode 31 of the electrode substrate 3C and the ELC film 41b of the electret substrate 4C will be described.
In the second embodiment, for the same purpose as in the first embodiment, the third rolling bearing device 1C is provided with a change in the distance L between the opposing surfaces due to the radial runout during the rotation of the radial bearing 2C by “20 μm ≦ d It is composed of a radial bearing 2C of a grade having a rotational runout accuracy that is suppressed to “ min ” and “d max ≦ 70 μm”.

また、第2実施形態でも上記第1実施形態と同様の趣旨から、電極基板3Cの対向電極31のスラスト方向の幅を、回転によるスラスト方向の振れ幅分だけエレクトレット基板4CのELC膜41bの幅よりも長い寸法に構成している。
更に、第3の転がり軸受装置1Cは、図9に示すように、ハウジング6Cの第2突出部63Bと内輪21Cとの間の隙間を密封するように設けられた、黒鉛や導電性樹脂等の導電性材料から形成された導電性シール70Cを備えている。加えて、第3の転がり軸受装置1Cは、外輪20と内輪21Cとのハウジング6Cとは反対側の端部間の隙間を密封するように設けられた非導電性シール80を備えている。
In the second embodiment, for the same purpose as in the first embodiment, the width of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3C in the thrust direction is equal to the width of the ELC film 41b of the electret substrate 4C by the amount of the swing width in the thrust direction. It has a longer dimension.
Further, as shown in FIG. 9, the third rolling bearing device 1C is made of graphite, conductive resin, or the like provided so as to seal a gap between the second protrusion 63B of the housing 6C and the inner ring 21C. A conductive seal 70C formed of a conductive material is provided. In addition, the third rolling bearing device 1C includes a non-conductive seal 80 provided so as to seal a gap between the outer ring 20 and the inner ring 21C on the side opposite to the housing 6C.

また、第2実施形態において、外輪20、内輪21C及びハウジング6Cは導電性の金属材料から構成されている。従って、ハウジング6Cと内輪21Cとは、導電性シール70Cを介して電気的に接続される。
第3の転がり軸受装置1Cは、更に、電極基板3Cの対向電極31と、エレクトレット基板4Cのエレクトレット電極41とを回路基板5上に設けられた負荷50と接続するための配線51C〜52Cを備えている。
配線51Cは、ハウジング6Cと負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端とを電気的に接続する配線であり、配線52Cは、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と対向電極31とを電気的に接続する配線である。
Moreover, in 2nd Embodiment, the outer ring | wheel 20, the inner ring | wheel 21C, and the housing 6C are comprised from the electroconductive metal material. Therefore, the housing 6C and the inner ring 21C are electrically connected via the conductive seal 70C.
The third rolling bearing device 1 </ b> C further includes wirings 51 </ b> C to 52 </ b> C for connecting the counter electrode 31 of the electrode substrate 3 </ b> C and the electret electrode 41 of the electret substrate 4 </ b> C to a load 50 provided on the circuit board 5. ing.
The wiring 51C is a wiring that electrically connects the housing 6C and one end of the power supply end or ground end of the load 50, and the wiring 52C is connected to the other end of the power supply end or ground end of the load 50. This wiring electrically connects the counter electrode 31.

これら導電性シール70C及び配線51C〜52Cによって、エレクトレット電極41が導電性シール70C及び配線51Cを介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端と通電し、対向電極31が配線52Cを介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と通電する。
ここで、第2実施形態において、導電性シール70Cと、配線51C〜52Cとから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50と接続するための回路が構成されている。
With the conductive seal 70C and the wirings 51C to 52C, the electret electrode 41 is energized with one end of the power supply end or the ground end of the load 50 through the conductive seal 70C and the wiring 51C, and the counter electrode 31 connects the wiring 52C. And the other end of the power supply end or the ground end of the load 50 is energized.
Here, in the second embodiment, a circuit for connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 to the load 50 is configured from the conductive seal 70C and the wirings 51C to 52C.

(動作)
第2実施形態の第3の転がり軸受装置1Cは、ラジアル軸受2Cの支持する回転軸(不図示)が回転することで内輪21Cが回転し、この回転に伴ってエレクトレット基板4Cが回転する。これにより、ハウジング6Cの第2突出部63Cに設けられたエレクトレット基板4Cと内輪21Cに設けられた電極基板3Cとが対面しつつ回転軸回りに相対的に回転運動を行う。
この相対的な回転運動によって両者の対向する面の重なり面積が変化する。これによって、ELC膜41bに帯電された電荷が移動し、導電性シール70Cと、配線51C〜52Cとを介して、負荷50に電流が流れる。
このとき、内輪21Cの回転に伴うラジアル軸受2Cのラジアル方向の回転振れによって、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lが変化するが、第2実施形態の第3の転がり軸受装置1Cは、対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のラジアル軸受2Cから構成されている。
(Operation)
In the third rolling bearing device 1C of the second embodiment, the inner ring 21C is rotated by rotating a rotating shaft (not shown) supported by the radial bearing 2C, and the electret substrate 4C is rotated along with this rotation. Thereby, the electret board | substrate 4C provided in the 2nd protrusion part 63C of the housing 6C and the electrode board | substrate 3C provided in the inner ring | wheel 21C perform a rotational motion relatively around a rotating shaft.
Due to this relative rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces changes. As a result, the charge charged in the ELC film 41b moves, and a current flows through the load 50 via the conductive seal 70C and the wirings 51C to 52C.
At this time, the distance L between the opposed surfaces of the opposed electrode 31 and the ELC film 41b changes due to the radial runout of the radial bearing 2C accompanying the rotation of the inner ring 21C, but the third rolling bearing device of the second embodiment. 1C includes a radial bearing 2C of a grade having a rotational runout accuracy that suppresses a change range of the distance L between the opposing surfaces within a range of 20 μm to 70 μm.

これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
また、内輪21Cの回転に伴うラジアル軸受2Cのスラスト方向の振れによって、ELC膜41bが、対向電極31に対してスラスト方向に相対的に移動する。しかし、第2実施形態の第3の転がり軸受装置1Cは、スラスト方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)の幅分だけ対向電極のスラスト方向の幅をELC膜41bのスラスト方向の幅よりも大きく構成している。
これにより、対向電極31及びELC膜41bのスラスト方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第2実施形態の第3の転がり軸受装置1Cは、ラジアル軸受2Cの転動体22を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電による外輪20と内輪21Cとの電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.
Further, the ELC film 41b moves relative to the counter electrode 31 in the thrust direction due to the vibration in the thrust direction of the radial bearing 2C accompanying the rotation of the inner ring 21C. However, in the third rolling bearing device 1C of the second embodiment, the thrust direction of the counter electrode is equal to the sum of the maximum deflection width d1 in one direction of the thrust direction and the maximum deflection width d2 in the other direction (d1 + d2). Is larger than the width of the ELC film 41b in the thrust direction.
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the thrust direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
In the third rolling bearing device 1C of the second embodiment, the rolling elements 22 of the radial bearing 2C are made of an insulating material such as ceramics. Thereby, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to a potential difference between the outer ring 20 and the inner ring 21C due to power generation.

(第3実施形態)
(構成)
次に、第3実施形態に係る第4の転がり軸受装置1Dの構成を説明する。
第3実施形態の第4の転がり軸受装置1Dは、上記第1及び第2実施形態の第1及び第3の転がり軸受装置1A及び1Cに対して、電極基板及びエレクトレット基板の配設構成が異なる。加えて、導電性シールの配設構成、内輪の形状等が異なる。
以下、上記第1及び第2実施形態の第1及び第3の転がり軸受装置1A及び1Cと同様の構成部については、同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成部について詳細に説明する。
(Third embodiment)
(Constitution)
Next, the structure of 4th rolling bearing apparatus 1D which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated.
The fourth rolling bearing device 1D of the third embodiment is different from the first and third rolling bearing devices 1A and 1C of the first and second embodiments in the arrangement configuration of the electrode substrate and the electret substrate. . In addition, the arrangement configuration of the conductive seal, the shape of the inner ring, and the like are different.
Hereinafter, the same components as those of the first and third rolling bearing devices 1A and 1C of the first and second embodiments will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate, and different components will be described in detail. To do.

第4の転がり軸受装置1Dは、図11(a)及び図12に示すように、ラジアル軸受2Dと、電極基板3Dと、エレクトレット基板4Dと、回路基板5と、ハウジング6とを含んで構成される。また、図11(a)及び図12中の一点鎖線は、第4の転がり軸受装置1Dが支持する回転軸(不図示)の軸方向を示す線である。
ラジアル軸受2Dは、図11(b)の軸方向断面図及び図12に示すように、静止輪としての外輪20と、回転輪としての内輪21Cと、転動体22と、基板支持部23とを含んで構成される。
基板支持部23は、内輪21Dの外周面に円環形状に突出形成されて構成される。
ここで、電極基板3Dは、図13(a)に示すように、円筒形状の薄板の基板30Dの内周面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数の対向電極31を備えている。
As shown in FIGS. 11A and 12, the fourth rolling bearing device 1 </ b> D includes a radial bearing 2 </ b> D, an electrode substrate 3 </ b> D, an electret substrate 4 </ b> D, a circuit substrate 5, and a housing 6. The Moreover, the dashed-dotted line in Fig.11 (a) and FIG. 12 is a line which shows the axial direction of the rotating shaft (not shown) which 4th rolling bearing apparatus 1D supports.
As shown in the axial sectional view of FIG. 11B and the radial bearing 2D, the radial bearing 2D includes an outer ring 20 as a stationary ring, an inner ring 21C as a rotating ring, a rolling element 22, and a substrate support 23. Consists of including.
The substrate support portion 23 is configured to project in an annular shape on the outer peripheral surface of the inner ring 21D.
Here, as shown in FIG. 13A, the electrode substrate 3D has a plurality of counter electrodes 31 provided at equal intervals along the circumferential direction on the inner peripheral surface of a cylindrical thin plate substrate 30D. I have.

また、エレクトレット基板4Dは、図13(b)に示すように、基板30Dよりも小径の円筒形状の薄板の基板40Dの外周面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数のエレクトレット電極41を備えている。なお、電極基板3Dとエレクトレット基板4Dの径寸法は、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lがラジアル軸受2Dの予め設計した静止時の距離となるように設計されている。
そして、第4の転がり軸受装置1Dは、図12に示すように、円筒形状のエレクトレット基板4Dが、内輪21Cの外周面に設けられた基板支持部23の外周面に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。更に、円筒形状の電極基板3Dが、外輪20の内周面における転動体22よりもハウジング6側のエレクトレット基板4Dと対面する位置に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。
Further, as shown in FIG. 13B, the electret substrate 4D has a plurality of cylindrically arranged thin plate substrates 40D having a smaller diameter than the substrate 30D and provided at equal intervals along the circumferential direction. An electret electrode 41 is provided. The diameter dimensions of the electrode substrate 3D and the electret substrate 4D are designed such that the distance L between the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b is a pre-designed stationary distance of the radial bearing 2D.
Then, in the fourth rolling bearing device 1D, as shown in FIG. 12, the cylindrical electret substrate 4D is fitted, bonded, and fastened to the outer peripheral surface of the substrate support portion 23 provided on the outer peripheral surface of the inner ring 21C. It is fixed by a conventional fixing method such as. Further, the cylindrical electrode substrate 3D is fixed at a position facing the electret substrate 4D on the housing 6 side of the inner circumferential surface of the outer ring 20 by a conventional fixing method such as fitting, bonding, and fastening. ing.

この配設構成によって、図13(c)に示すように、電極基板3Dの内側にエレクトレット基板4Dが配され、対向電極31とELC膜41bとが予め設計した間隔(エアギャップ)を空けて対面する。また、基板支持部23によって、エレクトレット基板4が外輪20の近くに配設される。これによって、内輪21Cの近く(例えば、内輪21Cの外周面)に配設するよりも回転速度を上げることが可能となる。
なお、電極基板3Dを、基板支持部23の外周面に固定し、エレクトレット基板4Dを、外輪20の内周面における転動体22よりもハウジング6側のエレクトレット基板4Dと対面する位置に固定する構成としてもよい。
以上の構成によって、第4の転がり軸受装置1Dは、内輪21Cが静止している状態では、静電誘導によって対向電極31とエレクトレット電極41との間で電気を蓄えることができる。一方、内輪21Cが回転することでエレクトレット基板4Dが回転し、エレクトレット基板4Dと電極基板3Dとが対面した状態で相対的に回転運動を行う。この回転運動によって、電荷の移動が発生し電気を取り出すこと(発電)が可能となる。
With this arrangement, as shown in FIG. 13 (c), the electret substrate 4D is arranged inside the electrode substrate 3D, and the counter electrode 31 and the ELC film 41b face each other with a predesigned interval (air gap). To do. Further, the electret substrate 4 is disposed near the outer ring 20 by the substrate support portion 23. As a result, the rotational speed can be increased as compared with the case where it is arranged near the inner ring 21C (for example, the outer peripheral surface of the inner ring 21C).
The electrode substrate 3D is fixed to the outer peripheral surface of the substrate support portion 23, and the electret substrate 4D is fixed to a position on the inner peripheral surface of the outer ring 20 facing the electret substrate 4D on the housing 6 side relative to the rolling element 22. It is good.
With the above configuration, the fourth rolling bearing device 1D can store electricity between the counter electrode 31 and the electret electrode 41 by electrostatic induction when the inner ring 21C is stationary. On the other hand, the electret substrate 4D is rotated by the rotation of the inner ring 21C, and relatively rotates with the electret substrate 4D and the electrode substrate 3D facing each other. Due to this rotational movement, movement of electric charges occurs and electricity can be taken out (power generation).

次に、電極基板3Dの対向電極31と、エレクトレット基板4DのELC膜41bとの間の対向面間距離Lについて説明する。
第3実施形態でも上記第2実施形態と同様に、第4の転がり軸受装置1Dを、ラジアル軸受2Dの回転時のラジアル方向の振れによる対向面間距離Lの変化を、「20μm≦dmin」かつ「dmax≦70μm」に抑える回転振れ精度を有する等級のラジアル軸受2Cから構成している。
また、第3実施形態でも上記第2実施形態と同様に、電極基板3Dの対向電極31のスラスト方向の幅を、回転によるスラスト方向の振れ幅分だけエレクトレット基板4DのELC膜41bの幅よりも長い寸法に構成している。
Next, the distance L between the opposing surfaces between the counter electrode 31 of the electrode substrate 3D and the ELC film 41b of the electret substrate 4D will be described.
In the third embodiment as well, in the same manner as in the second embodiment, the fourth rolling bearing device 1D is changed to “20 μm ≦ d min ” by changing the distance L between the opposing surfaces due to the radial deflection during the rotation of the radial bearing 2D. In addition, the radial bearing 2C is of a grade having a rotational runout accuracy that is suppressed to “d max ≦ 70 μm”.
Also, in the third embodiment, similarly to the second embodiment, the width in the thrust direction of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3D is set to be larger than the width of the ELC film 41b of the electret substrate 4D by the swing width in the thrust direction due to rotation. It has a long dimension.

更に、第4の転がり軸受装置1Dは、図12に示すように、ハウジング6と内輪21Cのハウジング6側の端部との間の隙間を密封するように設けられた、黒鉛や導電性樹脂等の導電性材料から形成された導電性シール70Dを備えている。なお、導電性シール70Dは、基板支持部23の上端側よりも回転速度が低い内輪21C側に設けている。
第3実施形態において、外輪20、内輪21C、基板支持部23及びハウジング6は導電性の金属材料から構成されている。従って、ハウジング6と内輪21C及び基板支持部23とは、導電性シール70Dを介して通電可能に接続される。
Furthermore, as shown in FIG. 12, the fourth rolling bearing device 1D has graphite, conductive resin, or the like provided so as to seal a gap between the housing 6 and the end of the inner ring 21C on the housing 6 side. A conductive seal 70D formed of a conductive material is provided. The conductive seal 70 </ b> D is provided on the inner ring 21 </ b> C side whose rotational speed is lower than that of the upper end side of the substrate support portion 23.
In 3rd Embodiment, the outer ring | wheel 20, the inner ring | wheel 21C, the board | substrate support part 23, and the housing 6 are comprised from the electroconductive metal material. Accordingly, the housing 6, the inner ring 21C, and the board support portion 23 are connected to each other through the conductive seal 70D so as to be energized.

第4の転がり軸受装置1Dは、更に、電極基板3Dの対向電極31と、エレクトレット基板4Dのエレクトレット電極41とを回路基板5上に設けられた負荷50と接続するための配線56〜58を備えている。
配線56は、対向電極31と負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端とを電気的に接続する配線であり、配線57は、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端とハウジング6とを電気的に接続する配線である。また、配線58は、エレクトレット電極41と基板支持部23とを電気的に接続する配線である。
The fourth rolling bearing device 1D further includes wirings 56 to 58 for connecting the counter electrode 31 of the electrode substrate 3D and the electret electrode 41 of the electret substrate 4D to a load 50 provided on the circuit board 5. ing.
The wiring 56 is a wiring that electrically connects the counter electrode 31 and one end of the power supply end or the ground end of the load 50, and the wiring 57 is the other end of the power supply end or the ground end of the load 50. And wiring for electrically connecting the housing 6 and the housing 6. The wiring 58 is a wiring that electrically connects the electret electrode 41 and the substrate support portion 23.

配線56と配線57とは、エレクトレット電極41の帯電状態に応じて接続先が異なり、例えば、エレクトレット電極41がマイナスに帯電している場合は、配線56を電源供給端に接続し、配線57をグランド端に接続する。なお、エレクトレット電極41がプラスに帯電している場合は逆の接続となる。
従って、これら配線56〜58によって、対向電極31が配線56を介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端と通電する。加えて、エレクトレット電極41が配線58、基板支持部23、内輪21C、導電性シール70D、ハウジング6及び配線57を介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と通電する。
ここで、第3実施形態において、導電性シール70Dと、配線56〜58とから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50と電気的に接続するための回路が構成されている。
The connection destination of the wiring 56 and the wiring 57 is different depending on the electrification state of the electret electrode 41. For example, when the electret electrode 41 is negatively charged, the wiring 56 is connected to the power supply end, and the wiring 57 is connected. Connect to the ground end. When the electret electrode 41 is positively charged, the connection is reversed.
Therefore, the counter electrode 31 is energized to one end of the power supply end or the ground end of the load 50 through the wiring 56 by these wirings 56 to 58. In addition, the electret electrode 41 is energized with the other end of the power supply end or the ground end of the load 50 via the wiring 58, the substrate support 23, the inner ring 21C, the conductive seal 70D, the housing 6 and the wiring 57.
Here, in 3rd Embodiment, the circuit for electrically connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 with the load 50 is comprised from the electroconductive seal | sticker 70D and wiring 56-58.

(動作)
第3実施形態の第4の転がり軸受装置1Dは、ラジアル軸受2Dの支持する回転軸(不図示)が回転することで内輪21C及び基板支持部23が回転し、この回転に伴ってエレクトレット基板4Dが回転する。これにより、エレクトレット基板4Dのエレクトレット電極41と外輪20の内周面に設けられた電極基板3Dの対向電極31とが対面しつつ回転軸回りに相対的に回転運動を行う。
この相対的な回転運動によって両者の対向する面の重なり面積が変化する。これによって、ELC膜41bに帯電された電荷が移動し、導電性シール70Dと、配線56〜58とを介して、負荷50に電流が流れる。
このとき、内輪21Cの回転に伴うラジアル軸受2Dのラジアル方向の回転振れによって、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lが変化するが、第3実施形態の第4の転がり軸受装置1Dは、対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のラジアル軸受2Dから構成されている。
(Operation)
In the fourth rolling bearing device 1D of the third embodiment, the inner ring 21C and the substrate support portion 23 are rotated by rotation of a rotating shaft (not shown) supported by the radial bearing 2D, and the electret substrate 4D is rotated along with this rotation. Rotates. Thereby, the electret electrode 41 of the electret board | substrate 4D and the counter electrode 31 of the electrode board | substrate 3D provided in the inner peripheral surface of the outer ring | wheel 20 are relatively rotated around a rotating shaft, facing each other.
Due to this relative rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces changes. As a result, the electric charge charged in the ELC film 41b moves, and a current flows through the load 50 via the conductive seal 70D and the wirings 56 to 58.
At this time, the distance L between the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b changes due to the radial runout of the radial bearing 2D accompanying the rotation of the inner ring 21C, but the fourth rolling bearing device of the third embodiment. 1D is comprised from the radial bearing 2D of the grade which has the rotational runout accuracy which suppresses the change range of the distance L between opposing surfaces in the range of 20 micrometers or more and 70 micrometers or less.

これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
また、内輪21Cの回転に伴うラジアル軸受2Dのスラスト方向の振れによって、ELC膜41bが、対向電極31に対してスラスト方向に相対的に移動する。しかし、第3実施形態の第4の転がり軸受装置1Dは、スラスト方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)の幅分だけ対向電極のスラスト方向の幅をELC膜41bのスラスト方向の幅よりも大きく構成している。
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.
Further, the ELC film 41b moves relative to the counter electrode 31 in the thrust direction due to the vibration in the thrust direction of the radial bearing 2D accompanying the rotation of the inner ring 21C. However, in the fourth rolling bearing device 1D of the third embodiment, the thrust direction of the counter electrode is equal to the sum of the maximum deflection width d1 in one direction of the thrust direction and the maximum deflection width d2 in the other direction (d1 + d2). Is larger than the width of the ELC film 41b in the thrust direction.

これにより、対向電極31及びELC膜41bのスラスト方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第3実施形態の第4の転がり軸受装置1Dは、基板支持部23によって、エレクトレット基板4を外輪20の近くに配設するようにした。これによって、内輪21Cの近くに配設するよりも回転速度を上げることが可能となるので、発電電圧を上げることが可能となる。
また、第3実施形態の第4の転がり軸受装置1Dは、ラジアル軸受2Dの転動体22を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電による外輪20と内輪21Cとの電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the thrust direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
Further, in the fourth rolling bearing device 1 </ b> D of the third embodiment, the electret substrate 4 is disposed near the outer ring 20 by the substrate support portion 23. As a result, the rotational speed can be increased as compared with the case where it is disposed near the inner ring 21C, so that the generated voltage can be increased.
Moreover, 4th rolling bearing apparatus 1D of 3rd Embodiment comprises the rolling element 22 of radial bearing 2D from insulating materials, such as ceramics. Thereby, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to a potential difference between the outer ring 20 and the inner ring 21C due to power generation.

(第4実施形態)
(構成)
次に、第4実施形態に係る第5の転がり軸受装置1Eの構成を説明する。
第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、上記第1〜第3実施形態の第1〜第4の転がり軸受装置1A〜1Dに対して、ラジアル軸受に代えてスラスト方向の荷重を主に受ける転がり軸受であるスラスト軸受から構成されている点が異なる。加えて、転がり軸受がスラスト軸受となったことで、電極基板及びエレクトレット基板の配設位置等も異なる。
以下、上記第1〜第3実施形態の第1〜第4の転がり軸受装置1A〜1Dと同様の構成部については、同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成部について詳細に説明する。
(Fourth embodiment)
(Constitution)
Next, the structure of the 5th rolling bearing device 1E which concerns on 4th Embodiment is demonstrated.
The fifth rolling bearing device 1E according to the fourth embodiment is different from the first to fourth rolling bearing devices 1A to 1D according to the first to third embodiments in that a load in the thrust direction is mainly used instead of the radial bearing. The difference is that it is composed of a thrust bearing which is a rolling bearing received by the motor. In addition, since the rolling bearing is a thrust bearing, the arrangement positions of the electrode substrate and the electret substrate are different.
Hereinafter, the same components as those in the first to fourth rolling bearing devices 1A to 1D of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted as appropriate, and different components are described in detail. To do.

第5の転がり軸受装置1Eは、図14に示すように、スラスト軸受9と、電極基板3Eと、エレクトレット基板4Eと、回路基板5Eと、ハウジング6Eとを含んで構成される。なお、図14中の一点鎖線は、第5の転がり軸受装置1Eが支持する回転軸(不図示)の軸方向を示す線である。
スラスト軸受9は、図14に示すように、静止輪としてのハウジング軌道盤90と、回転輪としての軸軌道盤91と、ハウジング軌道盤90及び軸軌道盤91の間に転動自在に設けられた球状の転動体92と、該転動体92を周方向に略等間隔で保持する保持器93とを含んで構成される。
なお、第4実施形態では、スラスト軸受9を、転動体92の形状が球状の玉軸受から構成しているが、この構成に限らず、転動体92の形状が、円錐形状、円筒形状、針状、たる状などのころ軸受から構成してもよい。
As shown in FIG. 14, the fifth rolling bearing device 1E includes a thrust bearing 9, an electrode substrate 3E, an electret substrate 4E, a circuit substrate 5E, and a housing 6E. In addition, the dashed-dotted line in FIG. 14 is a line which shows the axial direction of the rotating shaft (not shown) which the 5th rolling bearing apparatus 1E supports.
As shown in FIG. 14, the thrust bearing 9 is rotatably provided between a housing washer 90 as a stationary wheel, a shaft washer 91 as a rotating wheel, and the housing washer 90 and the shaft washer 91. The spherical rolling element 92 and a retainer 93 that holds the rolling element 92 in the circumferential direction at substantially equal intervals.
In the fourth embodiment, the thrust bearing 9 is composed of a ball bearing having a spherical shape of the rolling element 92. However, the shape of the rolling element 92 is not limited to this, and the shape of the rolling element 92 is conical, cylindrical, or needle. You may comprise from roller bearings, such as a shape and a barrel shape.

更に、軸軌道盤91には、図14に示すように、外周面側の下端部に軸方向と直交する方向に突出する環状の鍔部91pが設けられている。
また、第4実施形態では、発電時の軸軌道盤91及びハウジング軌道盤90の電位差による電食の発生を防ぐために、転動体92を、例えば、セラミックス等の絶縁材料から構成している。
また、回路基板5Eは、図14に示すように、円筒形状の基板の内周面上に負荷50が設けられ、外周面がハウジング6Eに、接着、締結等の慣用の方法で固定された構成となっている。
Further, as shown in FIG. 14, the shaft washer 91 is provided with an annular flange portion 91 p that protrudes in a direction orthogonal to the axial direction at the lower end portion on the outer peripheral surface side.
In the fourth embodiment, in order to prevent the occurrence of electrolytic corrosion due to the potential difference between the shaft washer 91 and the housing washer 90 during power generation, the rolling element 92 is made of an insulating material such as ceramics.
Further, as shown in FIG. 14, the circuit board 5E is configured such that a load 50 is provided on the inner peripheral surface of a cylindrical substrate, and the outer peripheral surface is fixed to the housing 6E by a conventional method such as adhesion or fastening. It has become.

また、第5の転がり軸受装置1Eは、図14に示すように、エレクトレット基板4Eが、軸軌道盤91の外周面に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。また、電極基板3Eが、図14に示すように、ハウジング6の内周面における電極基板3Eと対面する位置に、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。また、ハウジング軌道盤90は、ハウジング6Eを介して固定支持される。
この配設構成によって、図14に示すように、電極基板3Eの内側にエレクトレット基板4Eが配され、対向電極31とELC膜41bとが予め設計した間隔(エアギャップ)を空けて対面する。
なお、電極基板3Eを、軸軌道盤91の外周面に固定し、エレクトレット基板4Eを、ハウジング6の内周面における電極基板3Eと対面する位置に固定する構成としてもよい。
In the fifth rolling bearing device 1E, as shown in FIG. 14, the electret substrate 4E is fixed to the outer peripheral surface of the shaft washer 91 by a conventional fixing method such as fitting, bonding, or fastening. Further, as shown in FIG. 14, the electrode substrate 3 </ b> E is fixed to a position facing the electrode substrate 3 </ b> E on the inner peripheral surface of the housing 6 by a conventional fixing method such as adhesion or fastening. The housing washer 90 is fixedly supported via the housing 6E.
With this arrangement, as shown in FIG. 14, the electret substrate 4E is arranged inside the electrode substrate 3E, and the counter electrode 31 and the ELC film 41b face each other with a predesigned interval (air gap).
The electrode substrate 3E may be fixed to the outer peripheral surface of the shaft washer 91, and the electret substrate 4E may be fixed to a position facing the electrode substrate 3E on the inner peripheral surface of the housing 6.

次に、電極基板3E及びエレクトレット基板4Eの詳細な構成を説明する。
第4実施形態において、電極基板3E及びエレクトレット基板4Eは、上記第2実施形態の電極基板3C及びエレクトレット基板4Cと基本的に同様の構造を有している(図10参照)。
即ち、電極基板3Eは、円筒形状の薄板の基板30Eの内周面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数の対向電極31を備えている。
また、エレクトレット基板4Eは、基板30Eよりも小径の円筒形状の薄板の基板40Eの外周面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数のエレクトレット電極41を備えている。なお、電極基板3Eとエレクトレット基板4Eの径寸法は、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lがスラスト軸受9の予め設計した静止時の距離となるように設計されている。
Next, detailed configurations of the electrode substrate 3E and the electret substrate 4E will be described.
In the fourth embodiment, the electrode substrate 3E and the electret substrate 4E have basically the same structure as the electrode substrate 3C and the electret substrate 4C of the second embodiment (see FIG. 10).
That is, the electrode substrate 3E includes a plurality of counter electrodes 31 provided at equal intervals along the circumferential direction on the inner peripheral surface of a cylindrical thin plate substrate 30E.
Moreover, the electret board | substrate 4E is provided with the several electret electrode 41 provided in the circumferential direction at equal intervals on the outer peripheral surface of the board | substrate 40E of the cylindrical thin plate smaller diameter than the board | substrate 30E. The diameter dimension of the electrode substrate 3E and the electret substrate 4E is designed such that the distance L between the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b is the distance when the thrust bearing 9 is designed in a stationary state.

上記構成によって、第5の転がり軸受装置1Eは、軸軌道盤91が静止している状態では、対面している対向電極31とエレクトレット電極41との間で静電誘導によって電気を蓄えることが可能である。一方、軸軌道盤91が回転することでエレクトレット基板4Eが回転し、エレクトレット基板4Eと電極基板3Eとが対面した状態で相対的に回転運動を行う。この回転運動によって、対向電極31とELC膜41bとの対向面の重なり面積が変化する。この重なり面積の変化によって電荷の移動が発生し電気を取り出すこと(発電)が可能となる。   With the above configuration, the fifth rolling bearing device 1E can store electricity by electrostatic induction between the facing electrode 31 and the electret electrode 41 facing each other when the shaft washer 91 is stationary. It is. On the other hand, the electret substrate 4E is rotated by the rotation of the shaft washer 91, and relatively rotates with the electret substrate 4E and the electrode substrate 3E facing each other. By this rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b changes. Due to the change in the overlapping area, movement of electric charges occurs and electricity can be taken out (power generation).

また、第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態と同様の趣旨から、スラスト軸受9の回転時のラジアル方向の振れによる対向面間距離Lの最短距離dminが「20μm≦dmin」となり、かつ、最長距離dmaxが「dmax≦70μm」となる回転振れ精度を有するスラスト軸受9から、第5の転がり軸受装置1Eを構成するようにした。
例えば、静止時の対向面間距離dを、「45μm」とした場合に、対向面間距離「45μm」を中心値として、対向電極31とELC膜41bとが接近する方向の回転振れ精度及び離間する方向の回転振れ精度が共に25μm以下(即ち、回転時のラジアル方向の回転振れ幅の精度が「50μm」以下)となる等級のスラスト軸受9を用いて第5の転がり軸受装置1Eを構成する。
In the fourth embodiment, for the same purpose as in the first to third embodiments, the shortest distance d min of the distance L between the opposing surfaces due to radial deflection during rotation of the thrust bearing 9 is “20 μm ≦ d min. In addition, the fifth rolling bearing device 1E is configured from the thrust bearing 9 having the rotational runout accuracy in which the longest distance d max is “d max ≦ 70 μm”.
For example, when the distance d between the opposing surfaces at rest is “45 μm”, the rotational shake accuracy and the separation in the direction in which the opposing electrode 31 and the ELC film 41 b approach each other with the distance between the opposing surfaces “45 μm” as the center value. The fifth rolling bearing device 1E is configured by using a thrust bearing 9 of a grade in which both the rotational runout accuracy in the rotating direction is 25 μm or less (that is, the radial runout accuracy in the radial direction during rotation is “50 μm” or less). .

また、電極基板3の対向電極31と、エレクトレット基板4のELC膜41bとの対向面の重なり面積は、スラスト軸受9の回転時のスラスト方向の振れによっても変化する。
軸軌道盤91の回転による重なり面積の変化に対して、スラスト方向の回転振れによる意図しない重なり面積の変化は発電量を不安定にする要因となる。
そこで、第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、上記第1〜第3実施形態と同様の趣旨から、電極基板3Eの対向電極31のスラスト方向の幅を、回転によるスラスト方向の振れ幅分だけエレクトレット基板4EのELC膜41bの幅よりも長い寸法に構成している。
In addition, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3 and the ELC film 41 b of the electret substrate 4 also varies depending on the thrust direction deflection during rotation of the thrust bearing 9.
In contrast to the change in the overlapping area due to the rotation of the shaft washer 91, the unintentional change in the overlapping area due to the rotational runout in the thrust direction causes the power generation amount to be unstable.
Therefore, in the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment, the thrust direction width of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3E is changed in the thrust direction due to rotation for the same purpose as in the first to third embodiments. The dimension is longer than the width of the ELC film 41b of the electret substrate 4E by the width.

具体的に、上記第1実施形態の図6(a)〜(c)において、ラジアル方向をスラスト方向に置き換えた場合と等価である。即ち、ELC膜41bのスラスト方向の一方向(図中左方向)の振れ及び対向電極31のスラスト方向の他方向(図中右方向)の振れによって生じる最大振れ幅d1と、ELC膜41bの右方向の振れ及び対向電極31の左方向の振れによって生じる最大振れ幅d2とを加算した幅「d1+d2」分だけ対向電極31のスラスト方向の幅を、ELC膜41bのスラスト方向の幅よりも長い寸法に構成している。   Specifically, in FIGS. 6A to 6C of the first embodiment, this is equivalent to the case where the radial direction is replaced with the thrust direction. That is, the maximum deflection width d1 caused by the deflection in one direction (left direction in the figure) of the ELC film 41b and the deflection in the other direction (right direction in the figure) of the counter electrode 31 and the right side of the ELC film 41b. The width in the thrust direction of the counter electrode 31 is longer than the width in the thrust direction of the ELC film 41b by the width “d1 + d2” obtained by adding the maximum deflection width d2 generated by the deflection in the direction and the leftward deflection of the counter electrode 31. It is configured.

更に、第5の転がり軸受装置1Eは、図14に示すように、ハウジング6Eと軸軌道盤91の鍔部91pとの間の隙間を密封するように設けられた、黒鉛や導電性樹脂等の導電性材料から形成された導電性シール70Eを備えている。
第4実施形態において、ハウジング軌道盤90、軸軌道盤91及びハウジング6Eは導電性の金属材料から構成されている。従って、ハウジング6Eと軸軌道盤91とは、導電性シール70Eを介して通電可能に接続される。
第5の転がり軸受装置1Eは、更に、電極基板3Eの対向電極31と、エレクトレット基板4Eのエレクトレット電極41とを回路基板5E上に設けられた負荷50と接続するための配線51E〜53Eを備えている。
Furthermore, as shown in FIG. 14, the fifth rolling bearing device 1E is made of graphite, conductive resin, or the like provided so as to seal a gap between the housing 6E and the flange 91p of the shaft washer 91. A conductive seal 70E formed of a conductive material is provided.
In the fourth embodiment, the housing washer 90, the shaft washer 91, and the housing 6E are made of a conductive metal material. Therefore, the housing 6E and the shaft washer 91 are connected to each other through the conductive seal 70E so as to be energized.
The fifth rolling bearing device 1E further includes wirings 51E to 53E for connecting the counter electrode 31 of the electrode substrate 3E and the electret electrode 41 of the electret substrate 4E to a load 50 provided on the circuit substrate 5E. ing.

配線51Eは、ハウジング6Eと負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端とを電気的に接続する配線であり、配線52Eは、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と対向電極31とを電気的に接続する配線である。また、配線53Eは、エレクトレット電極41と軸軌道盤91とを電気的に接続する配線である。
配線51Eと配線52Eとは、エレクトレット電極41の帯電状態に応じて接続先が異なり、例えば、エレクトレット電極41がマイナスに帯電している場合は、配線51Eを電源供給端に接続し、配線52Eをグランド端に接続する。なお、エレクトレット電極41がプラスに帯電している場合は逆の接続となる。
The wiring 51E is a wiring that electrically connects the housing 6E and one end of the power supply end or the ground end of the load 50, and the wiring 52E is connected to the other end of the power supply end or the ground end of the load 50. This wiring electrically connects the counter electrode 31. The wiring 53E is a wiring that electrically connects the electret electrode 41 and the shaft washer 91.
The connection destinations of the wiring 51E and the wiring 52E differ depending on the electrification state of the electret electrode 41. For example, when the electret electrode 41 is negatively charged, the wiring 51E is connected to the power supply end, and the wiring 52E is connected. Connect to the ground end. When the electret electrode 41 is positively charged, the connection is reversed.

従って、これら配線51E〜53Eによって、エレクトレット電極41が配線53E、導電性シール70E、ハウジング6E及び配線51Eを介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端と通電し、対向電極31が配線52Eを介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と通電する。
ここで、第4実施形態において、導電性シール70Eと、配線51E〜53Eとから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50と電気的に接続するための回路が構成されている。
Therefore, the electret electrode 41 is energized with one end of the power supply end or the ground end of the load 50 through the wiring 53E, the conductive seal 70E, the housing 6E, and the wiring 51E by these wirings 51E to 53E. The other end of the power supply end or the ground end of the load 50 is energized via the wiring 52E.
Here, in 4th Embodiment, the circuit for electrically connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 with the load 50 is comprised from the electroconductive seal | sticker 70E and wiring 51E-53E.

(動作)
第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、スラスト軸受9の支持する回転軸(不図示)が回転することで軸軌道盤91が回転し、この回転に伴ってエレクトレット基板4Eが回転する。これにより、エレクトレット基板4Eのエレクトレット電極41とハウジング6Eの内周面に設けられた電極基板3の対向電極31とが対面しつつ回転軸回りに相対的に回転運動を行う。
この相対的な回転運動によって両者の対向する面の重なり面積が変化する。これによって、ELC膜41bに帯電された電荷が移動し、導電性シール70Eと、配線51E〜53Eとを介して、負荷50に電流が流れる。
このとき、軸軌道盤91の回転に伴うスラスト軸受9のラジアル方向の回転振れによって、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lが変化するが、第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のスラスト軸受9から構成されている。
(Operation)
In the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment, the shaft raceway 91 rotates when the rotating shaft (not shown) supported by the thrust bearing 9 rotates, and the electret substrate 4E rotates with this rotation. . Thereby, the electret electrode 41 of the electret board | substrate 4E and the counter electrode 31 of the electrode board | substrate 3 provided in the inner peripheral surface of the housing 6E are relatively rotated around the rotation axis while facing each other.
Due to this relative rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces changes. As a result, the electric charge charged in the ELC film 41b moves, and a current flows through the load 50 via the conductive seal 70E and the wirings 51E to 53E.
At this time, the radial displacement of the thrust bearing 9 accompanying the rotation of the axial washer 91 changes the distance L between the opposed surfaces of the opposed electrode 31 and the ELC film 41b, but the fifth rolling of the fourth embodiment. The bearing device 1E is composed of a thrust bearing 9 of a grade having a rotational runout accuracy that suppresses the change range of the distance L between the opposing surfaces within a range of 20 μm to 70 μm.

これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
また、軸軌道盤91の回転に伴うスラスト軸受9のスラスト方向の振れによって、ELC膜41bが、対向電極31に対してラジアル方向に相対的に移動する。しかし、第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、スラスト方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)の幅分だけ対向電極31のスラスト方向の幅をELC膜41bのスラスト方向の幅よりも大きく構成している。
これにより、対向電極31及びELC膜41bのスラスト方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、スラスト軸受9の転動体92を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電によるハウジング軌道盤90と軸軌道盤91との電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.
Further, the ELC film 41 b moves relative to the counter electrode 31 in the radial direction due to the thrust direction deflection of the thrust bearing 9 accompanying the rotation of the shaft washer 91. However, in the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment, the thrust of the counter electrode 31 is equal to the added value (d1 + d2) of the maximum deflection width d1 in one direction and the maximum deflection width d2 in the other direction. The width in the direction is configured to be larger than the width in the thrust direction of the ELC film 41b.
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the thrust direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
In the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment, the rolling elements 92 of the thrust bearing 9 are made of an insulating material such as ceramics. As a result, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to the potential difference between the housing washer 90 and the shaft washer 91 due to power generation.

(第4実施形態の変形例)
(構成)
次に、第4実施形態の変形例に係る第6の転がり軸受装置1Fの構成を説明する。
上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eは、エレクトレット電極41を負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一方と電気的に接続するために導電性シール70Eを用いていた。これに対して、第4実施形態の変形例に係る第6の転がり軸受装置1Fは、導電性シール70Eに代えてスリップリングを用いて電気的に接続する点が異なる。
以下、上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eと同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分のみを詳細に説明する。
第6の転がり軸受装置1Fは、図15に示すように、スラスト軸受9Fと、電極基板3Eと、エレクトレット基板4Eと、回路基板5Eと、ハウジング6Eと、スリップリング72とを含んで構成される。
(Modification of the fourth embodiment)
(Constitution)
Next, the structure of the 6th rolling bearing apparatus 1F which concerns on the modification of 4th Embodiment is demonstrated.
The fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment uses the conductive seal 70E to electrically connect the electret electrode 41 to one of the power supply end or the ground end of the load 50. In contrast, the sixth rolling bearing device 1F according to the modification of the fourth embodiment is different in that it is electrically connected using a slip ring instead of the conductive seal 70E.
Hereinafter, the same components as those of the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate, and only different portions will be described in detail.
As shown in FIG. 15, the sixth rolling bearing device 1 </ b> F includes a thrust bearing 9 </ b> F, an electrode substrate 3 </ b> E, an electret substrate 4 </ b> E, a circuit substrate 5 </ b> E, a housing 6 </ b> E, and a slip ring 72. .

図15に示すように、スラスト軸受9Fは、スリップリング72を設けるために、上記第4実施形態のスラスト軸受9Eのハウジング軌道盤90及び軸軌道盤91と比較して、ハウジング軌道盤90F及び軸軌道盤91Fのラジアル方向の寸法がハウジング6E側に長く構成されている。
即ち、第6の転がり軸受装置1Fは、図15に示すように、ハウジング軌道盤90Fと軸軌道盤91Fとを電気的に接続するスリップリング72が、ハウジング軌道盤90Fの下端面及び軸軌道盤91Fの上端面における転動体92よりもハウジング6E側の位置に設けられている。
As shown in FIG. 15, the thrust bearing 9F has a housing washer 90F and a shaft compared to the housing washer 90 and the shaft washer 91 of the thrust bearing 9E of the fourth embodiment in order to provide the slip ring 72. The radial dimension of the washer 91F is long on the housing 6E side.
That is, in the sixth rolling bearing device 1F, as shown in FIG. 15, the slip ring 72 that electrically connects the housing washer 90F and the shaft washer 91F has the lower end surface of the housing washer 90F and the shaft washer. The upper end surface of 91F is provided at a position closer to the housing 6E than the rolling element 92.

スリップリング72は、図15に示すように、ハウジング軌道盤90Fの下端面に一方の端面が固定された、樹脂材料等の絶縁材料で形成した厚肉の固定電極72aと、該固定電極72aの他方の端面に設けられた、カーボン等の導電性材料で形成されたバネ要素を内蔵するブラシ72bとを備えている。また、ブラシ72bは、配線54Fを介してハウジング軌道盤90Fと電気的に接続されている。
更に、スリップリング72は、セラミックス材料や複合樹脂材料等の絶縁材料で製作された円筒状部材72cと、この円筒状部材72cの上端面に設けられた、銅等の導電性を有する金属材料からなる電極リング72dとを備えている。円筒状部材72cは、軸軌道盤91Fの上端にその円周方向に沿って設けられる。また、電極リング72dは、配線55Fを介して軸軌道盤91Fと電気的に接続される。
As shown in FIG. 15, the slip ring 72 includes a thick fixed electrode 72a formed of an insulating material such as a resin material, one end surface of which is fixed to the lower end surface of the housing washer 90F, and the fixed electrode 72a. And a brush 72b provided with a spring element formed of a conductive material such as carbon provided on the other end face. Further, the brush 72b is electrically connected to the housing washer 90F via the wiring 54F.
Further, the slip ring 72 is made of a cylindrical member 72c made of an insulating material such as a ceramic material or a composite resin material, and a conductive metal material such as copper provided on the upper end surface of the cylindrical member 72c. An electrode ring 72d. The cylindrical member 72c is provided along the circumferential direction at the upper end of the shaft washer 91F. The electrode ring 72d is electrically connected to the shaft washer 91F via the wiring 55F.

ブラシ72bは、軸軌道盤91Fと共に回転する電極リング72dを押圧して、ハウジング軌道盤90Fと軸軌道盤91Fとを電気的に接続する。これにより、配線53E及びスリップリング72を介して、エレクトレット電極41とハウジング軌道盤90Fとが電気的に接続される。
ハウジング軌道盤90Fはハウジング6Eと電気的に接続されているため、エレクトレット電極41は、配線53E、軸軌道盤91F、スリップリング72、ハウジング軌道盤90F、ハウジング6E及び配線51Eを介して、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端に電気的に接続される。
The brush 72b presses the electrode ring 72d that rotates together with the shaft washer 91F to electrically connect the housing washer 90F and the shaft washer 91F. Thus, the electret electrode 41 and the housing washer 90F are electrically connected via the wiring 53E and the slip ring 72.
Since the housing washer 90F is electrically connected to the housing 6E, the electret electrode 41 is connected to the load 50 via the wiring 53E, the shaft washer 91F, the slip ring 72, the housing washer 90F, the housing 6E, and the wiring 51E. Is electrically connected to one end of the power supply end or the ground end.

一方、対向電極31は、配線52Eを介して、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端に電気的に接続される。
ここで、第4実施形態の変形例において、スリップリング72と、配線51E〜53Eと、配線54F〜55Fとから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50に電気的に接続するための回路が構成されている。
以上、第6の転がり軸受装置1Fは、上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eと同様に、ラジアル方向の回転振れによる対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のスラスト軸受9Fから構成している。
On the other hand, the counter electrode 31 is electrically connected to the other end of the power supply end or the ground end of the load 50 via the wiring 52E.
Here, in the modification of the fourth embodiment, a circuit for electrically connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 to the load 50 from the slip ring 72, the wires 51E to 53E, and the wires 54F to 55F. Is configured.
As described above, in the sixth rolling bearing device 1F, similarly to the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment, the variation range of the distance L between the opposing surfaces due to the radial runout is in the range of 20 μm or more and 70 μm or less. The thrust bearing 9F is of a grade having a rotational runout accuracy that is suppressed to a minimum.

これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
また、第6の転がり軸受装置1Fは、上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eと同様に、スラスト方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)の幅分だけ対向電極31のスラスト方向の幅をELC膜41bのスラスト方向の幅よりも大きく構成している。
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.
In addition, the sixth rolling bearing device 1F is an addition value of the maximum deflection width d1 in one direction of the thrust direction and the maximum deflection width d2 in the other direction, similarly to the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment. The width in the thrust direction of the counter electrode 31 is made larger than the width in the thrust direction of the ELC film 41b by the width of (d1 + d2).

これにより、対向電極31及びELC膜41bのスラスト方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第6の転がり軸受装置1Fは、上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eと同様に、スラスト軸受9Fの転動体92を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電によるハウジング軌道盤90Fと軸軌道盤91Fとの電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the thrust direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
Further, in the sixth rolling bearing device 1F, the rolling element 92 of the thrust bearing 9F is made of an insulating material such as ceramics, similarly to the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment. As a result, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to the potential difference between the housing washer 90F and the shaft washer 91F due to power generation.

(第5実施形態)
(構成)
次に、第5実施形態に係る第7の転がり軸受装置1Gの構成を説明する。
第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gは、上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eに対して、電極基板及びエレクトレット基板の構成及び配設構成が異なる。加えて、導電性シールの配設構成、ハウジング軌道盤の形状、軸軌道盤の形状、ハウジングの形状等が異なる。
以下、上記第4実施形態の第5の転がり軸受装置1Eと同様の構成部については、同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる構成部について詳細に説明する。
(Fifth embodiment)
(Constitution)
Next, the structure of the seventh rolling bearing device 1G according to the fifth embodiment will be described.
The seventh rolling bearing device 1G of the fifth embodiment differs from the fifth rolling bearing device 1E of the fourth embodiment in the configuration and arrangement of the electrode substrate and the electret substrate. In addition, the arrangement configuration of the conductive seal, the shape of the housing washer, the shape of the axial washer, the shape of the housing, and the like are different.
Hereinafter, the same components as those of the fifth rolling bearing device 1E according to the fourth embodiment will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different components will be described in detail.

第7の転がり軸受装置1Gは、図16に示すように、スラスト軸受9Gと、電極基板3Gと、エレクトレット基板4Gと、回路基板5Gと、ハウジング6Gとを含んで構成される。また、図16中の一点鎖線は、第7の転がり軸受装置1Gが支持する回転軸(不図示)の軸方向を示す線である。
スラスト軸受9Gは、図16に示すように、静止輪としてのハウジング軌道盤90Gと、回転輪としての軸軌道盤91Gと、転動体92と、保持器93と、基板支持部94とを含んで構成される。
図16に示すように、軸軌道盤91Gのラジアル方向の長さは、ハウジング軌道盤90Gのラジアル方向の長さよりもハウジング6G側に長い寸法に構成されている。また、軸軌道盤91Gの内周面と、ハウジング軌道盤90Gの内周面とは同じ面位置となっている。この構成によって、図16に示すように、軸軌道盤91Gの外周部が、ハウジング軌道盤90Gの外周部よりも突出する。
As shown in FIG. 16, the seventh rolling bearing device 1G includes a thrust bearing 9G, an electrode substrate 3G, an electret substrate 4G, a circuit substrate 5G, and a housing 6G. Moreover, the dashed-dotted line in FIG. 16 is a line which shows the axial direction of the rotating shaft (not shown) which the 7th rolling bearing apparatus 1G supports.
As shown in FIG. 16, the thrust bearing 9G includes a housing washer 90G as a stationary wheel, a shaft washer 91G as a rotating wheel, a rolling element 92, a cage 93, and a substrate support 94. Composed.
As shown in FIG. 16, the radial length of the axial washer 91G is configured to be longer on the housing 6G side than the radial length of the housing washer 90G. The inner peripheral surface of the shaft washer 91G and the inner peripheral surface of the housing washer 90G are at the same surface position. With this configuration, as shown in FIG. 16, the outer periphery of the shaft washer 91G protrudes from the outer periphery of the housing washer 90G.

基板支持部94は、軸軌道盤91Gの外周面側の上端面に周方向に沿って円筒形状に突出形成されて構成される。
また、回路基板5Gは、図16に示すように、円筒形状の基板の内周面上に負荷50が設けられ、外周面がハウジング6Gに、接着、締結等の周知の方法で固定された構成となっている。
また、第7の転がり軸受装置1Gは、図16に示すように、エレクトレット基板4Gが、基板支持部94の上端面に、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。また、電極基板3Gが、ハウジング軌道盤90Gの外周面側の下端面におけるエレクトレット基板4Gと対面する位置に、嵌合、接着、締結等の慣用の固定方法によって固定されている。
The substrate support portion 94 is configured to project in a cylindrical shape along the circumferential direction on the upper end surface on the outer peripheral surface side of the shaft washer 91G.
Further, as shown in FIG. 16, the circuit board 5G has a structure in which a load 50 is provided on the inner peripheral surface of a cylindrical substrate, and the outer peripheral surface is fixed to the housing 6G by a known method such as adhesion or fastening. It has become.
In the seventh rolling bearing device 1G, as shown in FIG. 16, the electret substrate 4G is fixed to the upper end surface of the substrate support portion 94 by a conventional fixing method such as adhesion or fastening. Further, the electrode substrate 3G is fixed to a position facing the electret substrate 4G on the lower end surface on the outer peripheral surface side of the housing washer 90G by a conventional fixing method such as fitting, bonding, and fastening.

ここで、第7の転がり軸受装置1Gは、ハウジング軌道盤90Gの下端面と基板支持部94の上端面との間の間隔が、電極基板3Gとエレクトレット基板4Gとを配設した場合に、対向電極31とELC膜41bとが、予め設計した間隔(エアギャップ)を空けて対面するように構成されている。また、基板支持部94によって、エレクトレット基板4Gがハウジング軌道盤90Gの近くに配設される。これによって、軸軌道盤91Gの近く(例えば上端面)に配設するよりも回転速度を上げることが可能となる。
なお、電極基板3Gを、基板支持部94の上端面に固定し、エレクトレット基板4Gを、ハウジング軌道盤90Gの外周面側の下端面における電極基板3Gと対面する位置に固定する構成としてもよい。
Here, in the seventh rolling bearing device 1G, the distance between the lower end surface of the housing washer 90G and the upper end surface of the substrate support 94 is opposed when the electrode substrate 3G and the electret substrate 4G are disposed. The electrode 31 and the ELC film 41b are configured to face each other with a previously designed interval (air gap). Moreover, the electret board | substrate 4G is arrange | positioned by the board | substrate support part 94 near the housing track washer 90G. As a result, the rotational speed can be increased as compared with the case where the shaft washer 91G is disposed near (for example, the upper end surface).
The electrode substrate 3G may be fixed to the upper end surface of the substrate support portion 94, and the electret substrate 4G may be fixed to a position facing the electrode substrate 3G on the lower end surface on the outer peripheral surface side of the housing washer 90G.

次に、電極基板3G及びエレクトレット基板4Gの詳細な構成を説明する。
第5実施形態において、電極基板3G及びエレクトレット基板4Gは、上記第1実施形態の電極基板3及びエレクトレット基板4と基本的に同様の構造を有している(図4参照)。
即ち、電極基板3Gは、円環形状の薄板の基板30Gの一方の面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数の対向電極31を備えている。
また、エレクトレット基板4Gは、円環形状の薄板の基板40Gの対向電極31と対面する側の面上に、円周方向に沿って等間隔に設けられた複数のエレクトレット電極41を備えている。
Next, detailed configurations of the electrode substrate 3G and the electret substrate 4G will be described.
In the fifth embodiment, the electrode substrate 3G and the electret substrate 4G have basically the same structure as the electrode substrate 3 and the electret substrate 4 of the first embodiment (see FIG. 4).
That is, the electrode substrate 3G includes a plurality of counter electrodes 31 provided at equal intervals along the circumferential direction on one surface of an annular thin substrate 30G.
Moreover, the electret board | substrate 4G is provided with the several electret electrode 41 provided in the circumferential direction at equal intervals on the surface at the side facing the counter electrode 31 of the board | substrate 40G of an annular | circular shaped thin plate.

上記構成によって、第7の転がり軸受装置1Gは、軸軌道盤91Gが静止している状態では、対面している対向電極31とエレクトレット電極41との間で静電誘導によって電気を蓄えることが可能である。一方、軸軌道盤91Gが回転することでエレクトレット基板4Gが回転し、エレクトレット基板4Gと電極基板3Gとが対面した状態で相対的に回転運動を行う。この回転運動によって、対向電極31とELC膜41bとの対向面の重なり面積が変化する。この重なり面積の変化によって電荷の移動が発生し電気を取り出すこと(発電)が可能となる。   With the above configuration, the seventh rolling bearing device 1G can store electricity by electrostatic induction between the facing electrode 31 and the electret electrode 41 facing each other when the shaft washer 91G is stationary. It is. On the other hand, when the shaft washer 91G is rotated, the electret substrate 4G is rotated, and the electret substrate 4G and the electrode substrate 3G are rotated relative to each other. By this rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b changes. Due to the change in the overlapping area, movement of electric charges occurs and electricity can be taken out (power generation).

次に、電極基板3Gの対向電極31と、エレクトレット基板4GのELC膜41bとの間の対向面間距離Lについて説明する。
第5実施形態でも上記第4実施形態と同様の趣旨から、スラスト軸受9Gの回転時のスラスト方向の振れによる対向面間距離Lの最短距離dminが「20μm≦dmin」となり、かつ、最長距離dmaxが「dmax≦70μm」となる回転振れ精度を有する等級のスラスト軸受9Gから、第7の転がり軸受装置1Gを構成している。
また、第5実施形態でも上記第4実施形態と同様の趣旨から、電極基板3Gの対向電極31のラジアル方向の幅を、回転によるラジアル方向の振れ幅分だけエレクトレット基板4GのELC膜41bの幅よりも長い寸法に構成している。
Next, the distance L between the opposing surfaces between the counter electrode 31 of the electrode substrate 3G and the ELC film 41b of the electret substrate 4G will be described.
In the fifth embodiment, the shortest distance d min of the distance L between the opposing surfaces due to the vibration in the thrust direction during rotation of the thrust bearing 9G is “20 μm ≦ d min ” for the same purpose as in the fourth embodiment, and the longest A seventh rolling bearing device 1G is configured from a thrust bearing 9G of a grade having a rotational runout accuracy in which the distance dmax is “ dmax ≦ 70 μm”.
In the fifth embodiment, for the same purpose as in the fourth embodiment, the width of the counter electrode 31 of the electrode substrate 3G in the radial direction is set to the width of the ELC film 41b of the electret substrate 4G by an amount corresponding to the radial deflection due to rotation. It has a longer dimension.

更に、第7の転がり軸受装置1Gは、図16に示すように、ハウジング6Gと軸軌道盤91Gとの間の隙間を密封するように設けられた、黒鉛や導電性樹脂等の導電性材料から形成された導電性シール70Gを備えている。なお、導電性シール70Gは、基板支持部94の上端側よりも回転速度が低い軸軌道盤91G側に設けている。
また、第5実施形態において、ハウジング軌道盤90G、軸軌道盤91G、基板支持部94及びハウジング6Gは導電性の金属材料から構成されている。従って、ハウジング6Gと軸軌道盤91Gとは、導電性シール70Gを介して電気的に接続される。
Further, as shown in FIG. 16, the seventh rolling bearing device 1G is made of a conductive material such as graphite or a conductive resin provided so as to seal a gap between the housing 6G and the shaft washer 91G. The formed conductive seal 70G is provided. The conductive seal 70G is provided on the shaft washer 91G side whose rotational speed is lower than that of the upper end side of the substrate support portion 94.
In the fifth embodiment, the housing washer 90G, the shaft washer 91G, the substrate support 94, and the housing 6G are made of a conductive metal material. Therefore, the housing 6G and the shaft washer 91G are electrically connected via the conductive seal 70G.

第7の転がり軸受装置1Gは、更に、電極基板3Gの対向電極31と、エレクトレット基板4Gのエレクトレット電極41とを回路基板5G上に設けられた負荷50と接続するための配線56G〜58Gを備えている。
配線56Gは、対向電極31と負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端とを電気的に接続する配線であり、配線57Gは、負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端とハウジング6Gとを電気的に接続する配線である。また、配線58Gは、エレクトレット電極41と基板支持部94とを電気的に接続する配線である。
The seventh rolling bearing device 1G further includes wirings 56G to 58G for connecting the counter electrode 31 of the electrode substrate 3G and the electret electrode 41 of the electret substrate 4G to a load 50 provided on the circuit substrate 5G. ing.
The wiring 56G is a wiring that electrically connects the counter electrode 31 and one end of the power supply end or ground end of the load 50, and the wiring 57G is the other end of the power supply end or ground end of the load 50. And wiring for electrically connecting the housing 6G. The wiring 58G is a wiring that electrically connects the electret electrode 41 and the substrate support portion 94.

配線56Gと配線57Gとは、エレクトレット電極41の帯電状態に応じて接続先が異なり、例えば、エレクトレット電極41がマイナスに帯電している場合は、配線56Gを電源供給端に接続し、配線57Gをグランド端に接続する。なお、エレクトレット電極41がプラスに帯電している場合は逆の接続となる。
従って、これら配線56G〜58Gによって、対向電極31が配線56Gを介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの一端と通電する。加えて、エレクトレット電極41が配線58G、基板支持部94、軸軌道盤91G、導電性シール70G及び配線57Gを介して負荷50の電源供給端又はグランド端のうちの他端と通電する。
ここで、第5実施形態において、導電性シール70Gと、配線56G〜58Gとから、対向電極31とエレクトレット電極41とを負荷50と電気的に接続するための回路が構成されている。
The connection destination of the wiring 56G and the wiring 57G differs depending on the electrification state of the electret electrode 41. For example, when the electret electrode 41 is negatively charged, the wiring 56G is connected to the power supply end, and the wiring 57G is connected. Connect to the ground end. When the electret electrode 41 is positively charged, the connection is reversed.
Accordingly, the counter electrode 31 is energized with one end of the power supply end or the ground end of the load 50 through the wiring 56G by the wirings 56G to 58G. In addition, the electret electrode 41 is energized with the other end of the power supply end or the ground end of the load 50 via the wiring 58G, the substrate support portion 94, the shaft washer 91G, the conductive seal 70G, and the wiring 57G.
Here, in 5th Embodiment, the circuit for electrically connecting the counter electrode 31 and the electret electrode 41 with the load 50 is comprised from the electroconductive seal | sticker 70G and wiring 56G-58G.

(動作)
第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gは、スラスト軸受9Gの支持する回転軸(不図示)が回転することで軸軌道盤91Gが回転し、この回転に伴ってエレクトレット基板4Gが回転する。これにより、基板支持部94の上端面に設けられたエレクトレット基板4Gとハウジング軌道盤90Gに設けられた電極基板3Gとが対面しつつ回転軸回りに相対的に回転運動を行う。
この相対的な回転運動によっ対向電極31とELC膜41bとの対向する面の重なり面積が変化する。これによって、ELC膜41bに帯電された電荷が移動し、導電性シール70Gと、配線56G〜58Gとを介して、負荷50に電流が流れる。
このとき、軸軌道盤91Gの回転に伴うスラスト軸受9Gのスラスト方向の回転振れによって、対向電極31とELC膜41bとの対向面間距離Lが変化するが、第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gは、対向面間距離Lの変化範囲を20μm以上70μm以下の範囲内に抑える回転振れ精度を有する等級のスラスト軸受9Gから構成されている。
(Operation)
In the seventh rolling bearing device 1G of the fifth embodiment, the rotating shaft (not shown) supported by the thrust bearing 9G rotates to rotate the shaft washer 91G, and the electret substrate 4G rotates with this rotation. . Thereby, the electret board | substrate 4G provided in the upper end surface of the board | substrate support part 94 and the electrode board | substrate 3G provided in the housing track washer 90G relatively rotate around a rotating shaft.
By this relative rotational movement, the overlapping area of the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b changes. As a result, the electric charge charged in the ELC film 41b moves, and a current flows through the load 50 through the conductive seal 70G and the wirings 56G to 58G.
At this time, the rotational distance in the thrust direction of the thrust bearing 9G accompanying the rotation of the shaft washer 91G changes the distance L between the opposed surfaces of the opposed electrode 31 and the ELC film 41b, but the seventh rolling of the fifth embodiment. The bearing device 1G is composed of a thrust bearing 9G of a grade having a rotational runout accuracy that suppresses the change range of the distance L between the opposing surfaces within a range of 20 μm to 70 μm.

これにより、対向電極31とELC膜41bの20μm未満の距離への接近に伴うクーロン力の影響による回転抵抗の発生、接触による損壊及び放電現象による発電量の減少を防ぐことができる。加えて、対向電極31とELC膜41bの70μmよりも遠い距離への離間に伴う静電気力の弱まりによる発電量の減少を防ぐことが可能である。
また、軸軌道盤91Gの回転に伴うスラスト軸受9Gのラジアル方向の振れによって、ELC膜41bが、対向電極31に対してラジアル方向に相対的に移動する。しかし、第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gは、ラジアル方向の一方向の最大振れ幅d1と他方向の最大振れ幅d2との加算値(d1+d2)分だけ対向電極のラジアル方向の幅をELC膜41bのラジアル方向の幅よりも大きく構成している。
As a result, it is possible to prevent the generation of rotational resistance due to the influence of Coulomb force accompanying the approach of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance of less than 20 μm, damage due to contact, and a decrease in power generation due to a discharge phenomenon. In addition, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generation due to weakening of the electrostatic force accompanying the separation of the counter electrode 31 and the ELC film 41b to a distance farther than 70 μm.
Further, the ELC film 41b moves relative to the counter electrode 31 in the radial direction by the radial deflection of the thrust bearing 9G accompanying the rotation of the shaft washer 91G. However, in the seventh rolling bearing device 1G of the fifth embodiment, the radial width of the counter electrode is equal to the sum (d1 + d2) of the maximum deflection width d1 in one radial direction and the maximum deflection width d2 in the other direction. Is larger than the radial width of the ELC film 41b.

これにより、対向電極31及びELC膜41bのラジアル方向の移動による重なり面積の変化を防止又は低減することが可能となる。その結果、発電量を安定化することが可能となる。
また、第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gは、基板支持部94によって、エレクトレット基板4Gをハウジング軌道盤90Gの近くに配設するようにした。これによって、軸軌道盤91Gの近くに配設するよりも回転速度を上げることが可能となるので、発電電圧を上げることが可能となる。
また、第5実施形態の第7の転がり軸受装置1Gは、スラスト軸受9Gの転動体92を、セラミックス等の絶縁材料から構成している。これにより、発電によるハウジング軌道盤90Gと軸軌道盤91Gとの電位差による電食の発生を防止又は低減することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent or reduce the change in the overlapping area due to the movement of the counter electrode 31 and the ELC film 41b in the radial direction. As a result, the power generation amount can be stabilized.
Further, in the seventh rolling bearing device 1G of the fifth embodiment, the electret substrate 4G is disposed near the housing washer 90G by the substrate support portion 94. As a result, the rotational speed can be increased as compared with the case where the shaft washer 91G is disposed near, so that the generated voltage can be increased.
In the seventh rolling bearing device 1G of the fifth embodiment, the rolling element 92 of the thrust bearing 9G is made of an insulating material such as ceramics. As a result, it is possible to prevent or reduce the occurrence of electrolytic corrosion due to the potential difference between the housing washer 90G and the shaft washer 91G due to power generation.

(変形例)
(1)上記第1〜第5実施形態では、対向電極31及びELC膜41bの対向面間距離Lの変化方向と直交する方向(スラスト方向又はラジアル方向)の幅を、ELC膜41bの幅よりも対向電極31の幅の方を回転による振れ幅分だけ長くする構成とした。この構成に限らず、ELC膜41bの上記直交する方向の幅を対向電極31の幅よりも回転による振れ幅分だけ長くする構成としてもよい。
(2)上記第1〜第5実施形態では、電極基板及びエレクトレット基板を、転がり軸受の内輪(又は軸軌道盤)、外輪(又はハウジング軌道盤)及びハウジングのいずれかに設ける構成とした。この構成に限らず、例えば、スラスト軸受の場合、電極基板又はエレクトレット基板を保持器に設ける等、発電が可能な範囲で他の構成としてもよい。
(3)上記第1〜第5実施形態では、内輪(又は軸軌道盤)及び外輪(又はハウジング軌道盤)との間の電気的接続を確保するために、導電性シール又はスリップリングを用いる構成とした。この構成に限らず、例えば、内輪(又は軸軌道盤)又は外輪(又はハウジング軌道盤)のいずれか一方に、いずれか他方と相対回転可能に接触する導電性のブラシを設ける構成など他の構成としてもよい。
(Modification)
(1) In the first to fifth embodiments, the width in the direction (thrust direction or radial direction) orthogonal to the changing direction of the distance L between the opposing surfaces of the counter electrode 31 and the ELC film 41b is larger than the width of the ELC film 41b. Also, the width of the counter electrode 31 is set to be longer by the deflection width due to the rotation. Not limited to this configuration, the width of the ELC film 41b in the orthogonal direction may be longer than the width of the counter electrode 31 by the deflection width due to the rotation.
(2) In the said 1st-5th embodiment, it was set as the structure which provides an electrode board | substrate and an electret board | substrate in either the inner ring | wheel (or axial washer), an outer ring | wheel (or housing washer), and a housing of a rolling bearing. For example, in the case of a thrust bearing, other configurations may be adopted as long as power generation is possible, such as providing an electrode substrate or an electret substrate in a cage.
(3) In the first to fifth embodiments, a configuration using a conductive seal or slip ring to ensure electrical connection between the inner ring (or shaft washer) and the outer ring (or housing washer). It was. Not limited to this configuration, for example, other configurations such as a configuration in which either one of the inner ring (or the shaft washer) or the outer ring (or the housing washer) is provided with a conductive brush that is in contact with either one of the other is possible. It is good.

(4)上記第1〜第3実施形態では、転がり軸受の外輪に設けられた溝に、ハウジングに設けられた取付爪部を嵌め込むことでハウジングを転がり軸受に取り付ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、図17(c)に示す取付構成としてもよい。具体的に、図17(a)の軸方向断面図に示すように、転がり軸受装置を構成するラジアル軸受の外輪の外周面に取付段差部24を設ける。一方、図17(b)の軸方向断面図に示すように、転がり軸受装置を構成するハウジングを、円環形状の底部60と、底部60の外径側端部に軸方向に突出形成された円筒状の突出部61とを備えるハウジング6Eから構成する。このハウジング6Eは、上記第1実施形態のハウジング6から取付爪部62を無くした形状となる。また、このハウジング6E(突出部61)の内径は、取付段差部24の外径よりもわずかに小さく構成する。そして、図17(c)に示すように、取付段差部24の外周面にハウジング6Eの突出部61を外側から嵌め込むことで、わずかに小さな内径の突出部61の弾性力によって、ハウジング6Eを転がり軸受の外輪に固定支持することができる。 (4) In the first to third embodiments, the housing is attached to the rolling bearing by fitting the mounting claw provided on the housing into the groove provided on the outer ring of the rolling bearing. Not limited to. For example, it is good also as an attachment structure shown in FIG.17 (c). Specifically, as shown in the sectional view in the axial direction of FIG. 17A, a mounting step portion 24 is provided on the outer peripheral surface of the outer ring of the radial bearing constituting the rolling bearing device. On the other hand, as shown in the axial sectional view of FIG. 17 (b), the housing constituting the rolling bearing device is formed to project in the axial direction at the annular bottom portion 60 and the outer diameter side end portion of the bottom portion 60. The housing 6E is provided with a cylindrical protrusion 61. The housing 6E has a shape in which the mounting claw 62 is eliminated from the housing 6 of the first embodiment. Further, the inner diameter of the housing 6E (projecting portion 61) is configured to be slightly smaller than the outer diameter of the mounting step portion 24. And as shown in FIG.17 (c), the housing 6E is made into the outer peripheral surface of the attachment level | step-difference part 24 with the elastic force of the protrusion part 61 of a slightly small internal diameter by fitting the protrusion part 61 of the housing 6E from the outside. It can be fixedly supported on the outer ring of the rolling bearing.

また、上記各実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、上記の説明で用いる図面は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
Each of the above embodiments is a preferable specific example of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the above description. As long as there is no description, it is not restricted to these forms. In the drawings used in the above description, for convenience of illustration, the vertical and horizontal scales of members or parts are schematic views different from actual ones.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

1A〜1G 第1〜第7の転がり軸受装置、2,2C,2D ラジアル軸受、3,3C〜3G 電極基板、4,4C〜4G エレクトレット基板、5,5E,5G 回路基板、6,6C,6E,6G ハウジング、9,9F,9G スラスト軸受、20 外輪、21,21C 内輪、22,92 転動体、23,93 基板支持部、31 対向電極、41 エレクトレット電極、50 負荷、70,70C,70E,70G 導電性シール、90,90F,90G ハウジング軌道盤、91,91F,91G 軸軌道盤 1A to 1G 1st to 7th rolling bearing device, 2, 2C, 2D radial bearing, 3, 3C to 3G electrode substrate, 4, 4C to 4G electret substrate, 5, 5E, 5G circuit substrate, 6, 6C, 6E , 6G housing, 9, 9F, 9G thrust bearing, 20 outer ring, 21, 21C inner ring, 22, 92 rolling element, 23, 93 substrate support, 31 counter electrode, 41 electret electrode, 50 load, 70, 70C, 70E, 70G conductive seal, 90, 90F, 90G housing washer, 91, 91F, 91G shaft washer

Claims (7)

回転輪と静止輪と前記回転輪及び前記静止輪との間に転動自在に設けられた転動体とを有する転がり軸受と、
前記転がり軸受の前記回転輪と前記転がり軸受の前記静止輪側の部材とのいずれか一方に設けられた、エレクトレット材料によって形成されたエレクトレット電極と、
前記回転輪と前記静止輪側の部材とのいずれか他方に前記エレクトレット電極と対向するように設けられた対向電極と、
前記エレクトレット電極と前記対向電極とを負荷に接続する回路と、を備え、
前記転がり軸受を、該転がり軸受のラジアル方向又はスラスト方向の回転振れによる前記エレクトレット電極と前記対向電極との対向面間距離の変化範囲を20μm以上70μm以下に抑える回転振れ精度を有する構成とした転がり軸受装置。
A rolling bearing having a rotating wheel, a stationary wheel, and a rolling element provided so as to roll between the rotating wheel and the stationary wheel;
An electret electrode formed of an electret material provided on any one of the rotating wheel of the rolling bearing and the stationary wheel side member of the rolling bearing;
A counter electrode provided on either one of the rotating wheel and the stationary wheel side so as to face the electret electrode;
A circuit for connecting the electret electrode and the counter electrode to a load, and
The rolling bearing is configured to have a rotational runout accuracy that suppresses a change range of a distance between the opposed surfaces of the electret electrode and the opposed electrode to 20 μm or more and 70 μm or less due to a rotational runout of the rolling bearing in a radial direction or a thrust direction. Bearing device.
前記静止輪側の部材は、前記静止輪及び該静止輪に取り付けられるハウジングである請求項1に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to claim 1, wherein the stationary wheel side member is the stationary wheel and a housing attached to the stationary wheel. 前記回転輪端面又は周面に前記エレクトレット電極及び前記対向電極のいずれか一方を設け、前記ハウジングの前記エレクトレット電極及び前記対向電極のいずれか一方と対向する面に前記エレクトレット電極及び前記対向電極のいずれか他方を設けた請求項2に記載の転がり軸受装置。 Either one of the electret electrode and the counter electrode is provided on an end surface or a peripheral surface of the rotating wheel , and the electret electrode and the counter electrode are disposed on a surface of the housing facing the electret electrode and the counter electrode. The rolling bearing device according to claim 2, wherein either one of the above is provided. 前記回転輪及び前記静止輪のいずれか一方の端面又は周面に記エレクトレット電極設け、前記回転輪及び前記静止輪のいずれか他方の端面又は周面のうち、前記エレクトレット電極と対向する端面又は周面に前記対向電極を設けた請求項2に記載の転がり軸受装置。 The pre Symbol electret electrodes to the rotating wheel and the one end face or circumferential surface either of the stationary ring provided, one of the rotating ring and the end face or circumferential surface and the other of the stationary ring, the end surface facing the electret electrode Or the rolling bearing apparatus of Claim 2 which provided the said counter electrode in the surrounding surface . 前記転がり軸受の前記対向面間距離の変化方向と交差する方向の振れ幅の分だけ、前記エレクトレット電極及び前記対向電極のいずれか一方の前記交差する方向の幅を他方よりも大きくした請求項1乃至4のいずれか1項に記載の転がり軸受装置。   The width of the intersecting direction of one of the electret electrode and the counter electrode is made larger than the other by the amount of the swing width in the direction intersecting the direction of change in the distance between the facing surfaces of the rolling bearing. 5. The rolling bearing device according to any one of items 4 to 4. 前記エレクトレット電極と前記対向電極とを負荷に接続する回路は、スリップリング又は導電性シールを含んで構成されている請求項1乃至5のいずれか1項に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to any one of claims 1 to 5, wherein a circuit for connecting the electret electrode and the counter electrode to a load includes a slip ring or a conductive seal. 前記転動体が絶縁材料から構成されている請求項1乃至6のいずれか1項に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to claim 1, wherein the rolling element is made of an insulating material.
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