JP6743677B2 - ワイヤレスセンサ付き軸受及び軸受給電システム - Google Patents
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Description
本発明は、発電機能を備えたワイヤレスセンサ付き軸受に関する。
従来、冗長化した発電部を有するワイヤレスセンサ付き軸受として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。この技術は、発電部として、磁石とコイルの相対回転により発電する発電機と、給電電力送信部からワイヤレス送信される駆動電力を受信して発電する電力受信部とを備えている。
しかしながら、上記特許文献１の従来技術は、発電機（回転機構）による発電と、電力受信部による発電とが分離された構成となっている。かかる構成では、交流電流を直流電流に変換するための直流変換回路をそれぞれが備える必要があり、また、電磁誘導のためのコイルと、電力受信のためのアンテナもそれぞれ必要となる。そのため、部品点数が増加することに加えて、実装容積及び実装面積の増加が避けられないものであった。
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、発電部を電磁誘導発電と無線給電発電とで二重化（冗長化）するに際して、部品点数、実装容積及び実装面積の増加を抑えるのに好適な構成のワイヤレスセンサ付き軸受及びこの軸受を備えた軸受給電システムを提供することを目的としている。
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、発電部を電磁誘導発電と無線給電発電とで二重化（冗長化）するに際して、部品点数、実装容積及び実装面積の増加を抑えるのに好適な構成のワイヤレスセンサ付き軸受及びこの軸受を備えた軸受給電システムを提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るワイヤレスセンサ付き軸受は、相対回転する二つの軸受構成部品の一方に固定された磁石と、前記二つの軸受構成部品の他方に前記磁石と対向して固定され、前記磁石との相対回転による電磁誘導を利用した発電用のコイルとして利用されるとともに、給電用電波の受信用のアンテナとしても利用されるコイルと、前記電磁誘導で前記コイルに生じた電流及び前記給電用電波の受信で前記コイルに生じた電流が供給され、該電流を用いて駆動電力を生成する電源回路と、無線信号を送信する送信用アンテナと、前記電源回路から駆動電力が供給されるセンサと、前記電源回路から駆動電力が供給され、前記センサの検出結果に基づく情報を前記送信用アンテナを介して無線送信する処理を行う無線処理回路と、を備える。
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係るワイヤレスセンサ付き軸受は、外周面に第１軌道面を有する第１の軌道輪と、前記第１軌道面に対向する第２軌道面を内周面に有する第２の軌道輪と、前記第１軌道面と前記第２軌道面とで形成される軌道に配置された複数の転動体と、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間に設けられ、前記複数の転動体を転動自在に周方向に間隔を空けて保持する環状の保持器と、前記第１の軌道輪及び前記第２の軌道輪のうち固定支持される方の軌道輪に支持され、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間を密封する環状のシールと、前記保持器の前記シールと対向する側の端面に、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に並ぶように配置された磁石と、前記シールの前記磁石と対向する側の面に設けられ、前記磁石との相対回転による電磁誘導を利用した発電用のコイルとして利用されるとともに、給電用電波の受信用アンテナとしても利用されるコイルと、前記固定支持される方の軌道輪の外表面より内側に設けられ、該軌道輪を含む構成部品に生じる物理現象に係る物理量を検出するセンサと、前記シールに設けられた送信用アンテナと、前記シールの前記多極リング磁石と対向する側の面に設けられ、前記センサの検出結果に基づく情報を、前記送信用アンテナを介して無線送信する処理を行う無線処理回路と、前記シールの前記多極リング磁石と対向する側の面に設けられ、前記電磁誘導で前記コイルに生じた電流及び前記給電用電波の受信で前記コイルに生じた電流を用いて前記センサ及び前記無線処理回路に駆動電力を供給する電源回路と、を備える。
また、上記課題を解決するために、本発明の第３の態様に係る軸受給電システムは、上記第１の形態又は上記第２の形態のワイヤレスセンサ付き軸受と、給電開始信号の受信に応じて前記ワイヤレスセンサ付き軸受に向けて前記給電用電波を送信する無線給電機とを備える。そして、前記センサは、軸受の回転速度を検出する速度センサを備え、前記無線処理回路は、前記回転速度が予め設定した設定速度以下となったときに、前記送信用アンテナを介して、前記無線給電機に給電開始信号を送信する。
本発明によれば、電磁誘導による発電（以下、「電磁誘導発電」と記載する場合がある）に用いるコイルと、給電用電波の受信による発電（以下、「無線給電発電」と記載する場合がある）とに用いるアンテナとを共通のコイルで兼用する構成とした。これによって、電磁誘導発電と無線給電発電とで発電部を二重化する際に、従来と比較して、部品点数、実装容積及び実装面積の増加を抑えることが可能となる。その結果、装置の小型化及びコスト低減が可能となる。
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第１３実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１〜第１３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
また、以下に示す第１〜第１３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
（第１実施形態）
（構成）
第１実施形態に係る第１の軸受給電システム１Ａは、図１に示すように、第１の無線給電機２Ａと、第１の上位装置３Ａと、第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａとを備える。
以下、第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａを、単に「第１の軸受４Ａ」と記載する場合がある。
第１の無線給電機２Ａは、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電開始信号ＣＳを受信したことに応じて、予め設定された電力を電波に変換してなる給電用電波２００の送信を開始する。一方、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電停止信号ＣＥを受信したことに応じて給電用電波２００の送信を停止する。
（構成）
第１実施形態に係る第１の軸受給電システム１Ａは、図１に示すように、第１の無線給電機２Ａと、第１の上位装置３Ａと、第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａとを備える。
以下、第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａを、単に「第１の軸受４Ａ」と記載する場合がある。
第１の無線給電機２Ａは、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電開始信号ＣＳを受信したことに応じて、予め設定された電力を電波に変換してなる給電用電波２００の送信を開始する。一方、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電停止信号ＣＥを受信したことに応じて給電用電波２００の送信を停止する。
第１の無線給電機２Ａは、無線信号を送受信するアンテナの他に、給電用電波２００の送信用アンテナを備え、この送信用アンテナを介して、後述する第１の軸受４Ａの第１のコイル１３の長さ（λ／２）に応じた周波数の給電用電波２００を送信する。
第１の上位装置３Ａは、無線送受信機３ｗを備え、第１の軸受４Ａから無線送信されてくるセンサの検出結果に基づく情報を含む無線信号であるセンサ検出信号３００を受信する。そして、受信したセンサ検出信号３００に含まれる情報に基づき、第１の軸受４Ａが装着された装置の動作を制御する。
第１の上位装置３Ａは、無線送受信機３ｗを備え、第１の軸受４Ａから無線送信されてくるセンサの検出結果に基づく情報を含む無線信号であるセンサ検出信号３００を受信する。そして、受信したセンサ検出信号３００に含まれる情報に基づき、第１の軸受４Ａが装着された装置の動作を制御する。
第１の軸受４Ａは、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の軌道輪である内輪５（軸受構成部品）と、内輪５の外側に内輪５と同心に配置された第２の軌道輪である外輪６（軸受構成部品）とを備える。更に、内輪５及び外輪６の間の隙間を密封する第１のシール７（軸受構成部品）及び第２のシール８を備える。本実施形態では、内輪５が回転軸（不図示）に固定され回転軸と共に回転する回転輪となり、外輪６が軸受ハウジング（不図示）等に固定されて回転しない静止輪となる。
第１の軸受４Ａは、更に、球状の複数の転動体９と、第１の保持器１０と、複数の磁石１１と、ヨーク１２と、第１のコイル１３と、検出センサ１４１を含む第１の回路部１４Ａと、磁気シールド１５とを備える。
内輪５は、その外周面の軸方向中央部に内輪軌道面５１が形成され、軸方向両端部に第１及び第２のシール配置溝５２及び５３が形成されている。外輪６は、その内周面の軸方向中央部に外輪軌道面６１が形成され、軸方向両端部に第１及び第２のシール取付溝６２及び６３が形成されている。
内輪５は、その外周面の軸方向中央部に内輪軌道面５１が形成され、軸方向両端部に第１及び第２のシール配置溝５２及び５３が形成されている。外輪６は、その内周面の軸方向中央部に外輪軌道面６１が形成され、軸方向両端部に第１及び第２のシール取付溝６２及び６３が形成されている。
この第１の軸受４Ａは、内輪軌道面５１と外輪軌道面６１とが対向配置され、内輪軌道面５１と外輪軌道面６１とで形成される軌道に、転動体９が配置されている。
なお、本実施形態では、第１の軸受４Ａを、転動体９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９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。
第１の保持器１０は、図３に示すように、円環状のリム部１００と、リム部１００の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部１０１とを備える。隣り合う柱部１０１間には転動体９を転動可能に保持するポケット１０２が形成されており、複数の転動体９が円周方向に略等間隔に配置されている。
なお、本実施形態では、第１の軸受４Ａを、転動体９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９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。
第１の保持器１０は、図３に示すように、円環状のリム部１００と、リム部１００の軸方向一方に突出し、円周方向に所定の間隔に配置された複数の柱部１０１とを備える。隣り合う柱部１０１間には転動体９を転動可能に保持するポケット１０２が形成されており、複数の転動体９が円周方向に略等間隔に配置されている。
ポケット１０２は、第１の保持器１０の周面を貫通しており、ポケット１０２の第１の保持器１０の軸方向一端面が開口している。つまり、第１の保持器１０は冠型保持器である。ポケット１０２は第１の保持器１０の周方向に複数個（第１実施形態では８個）形成されている。第１の保持器１０の隣り合うポケット１０２の間の柱部１０１には、磁石１１を挿入するための軸方向に伸びる貫通穴１０３が形成されている。
この貫通穴１０３の内面は、第１の保持器１０の外周側の大径面１０３ａと、内周側の小径面１０３ｂと、第１の保持器１０の径方向に沿う一対の対向面１０３ｃ，１０３ｄとからなる。貫通穴１０３は全ての柱部１０１に１つずつ形成されている。
この貫通穴１０３の内面は、第１の保持器１０の外周側の大径面１０３ａと、内周側の小径面１０３ｂと、第１の保持器１０の径方向に沿う一対の対向面１０３ｃ，１０３ｄとからなる。貫通穴１０３は全ての柱部１０１に１つずつ形成されている。
第１の保持器１０は、更に、その軸方向他端面に、軸方向に凹む円環状の凹部１０４が形成されている。
磁石１１は、ネオジム磁石であり、全ての貫通穴１０３に１つずつ、第１の保持器１０の軸方向に沿ってＮ極とＳ極が並び、第１の保持器１０の周方向で各磁石のＮ極とＳ極が隣り合うように配置されている。磁石１１の形状は第１の保持器１０の貫通穴１０３の内面に対応する形状である。
磁石１１は、ネオジム磁石であり、全ての貫通穴１０３に１つずつ、第１の保持器１０の軸方向に沿ってＮ極とＳ極が並び、第１の保持器１０の周方向で各磁石のＮ極とＳ極が隣り合うように配置されている。磁石１１の形状は第１の保持器１０の貫通穴１０３の内面に対応する形状である。
磁石１１は、貫通穴１０３の大径面１０３ａに対応する外面１１０と、貫通穴１０３の小径面１０３ｂに対応する内面１１１と、貫通穴１０３の一対の対向面１０３ｃ，１０３ｄに対応する外面１１２，１１３と、第１の保持器１０の軸方向一端面１０５側の軸方向一端面１１４と、その反対側の面である軸方向他端面１１５とを有する。
磁石１１の軸方向一端面１１４と軸方向他端面１１５との距離（軸方向に沿った寸法）は、第１の保持器１０の軸方向寸法より大きく形成されている。そのため、図２（ａ）、図２（ｂ）および図４（ａ）に示すように、貫通穴１０３に配置された磁石１１は第１の保持器１０の軸方向一端面１１４から突出している。
磁石１１の軸方向一端面１１４と軸方向他端面１１５との距離（軸方向に沿った寸法）は、第１の保持器１０の軸方向寸法より大きく形成されている。そのため、図２（ａ）、図２（ｂ）および図４（ａ）に示すように、貫通穴１０３に配置された磁石１１は第１の保持器１０の軸方向一端面１１４から突出している。
ヨーク１２は、図３に示すように、円環状の金属板であって、第１の保持器１０の凹部１０４に嵌合する寸法を有する。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ヨーク１２は凹部１０４に嵌合されて、貫通穴１０３に配置された磁石１１の軸方向他端面１１５に接触している。ヨーク１２は電磁鋼等の比透磁率の高い材料で形成されている。
磁石１１およびヨーク１２の劣化を防ぐために、磁石１１およびヨーク１２の表面をフッ素ゴム被膜またはパリレン（ポリパラキシレンの通称）の蒸着膜で覆うことが好ましい。第１の保持器１０は６，６−ナイロン（登録商標）等の非磁性材料で形成されている。第１の保持器１０を射出成形で作製する際に、磁石１１とヨーク１２を金型に配置して一体成形することが好ましい。射出成形された第１の保持器１０の貫通穴１０３に磁石１１を入れて接着し、凹部１０４にヨーク１２を嵌めて接着してもよい。
磁石１１およびヨーク１２の劣化を防ぐために、磁石１１およびヨーク１２の表面をフッ素ゴム被膜またはパリレン（ポリパラキシレンの通称）の蒸着膜で覆うことが好ましい。第１の保持器１０は６，６−ナイロン（登録商標）等の非磁性材料で形成されている。第１の保持器１０を射出成形で作製する際に、磁石１１とヨーク１２を金型に配置して一体成形することが好ましい。射出成形された第１の保持器１０の貫通穴１０３に磁石１１を入れて接着し、凹部１０４にヨーク１２を嵌めて接着してもよい。
第１のシール７は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、芯金７１とゴム製のシール部７２とからなる。図２（ａ）、図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、第１のシール７の芯金７１の内側面（磁石１１との対向面）７１ａに、複数個の第１のコイル１３と１つの第１の回路部１４Ａを構成する構成部品の一部とが固定されている。芯金７１は電磁鋼等の比透磁率の高い材料で形成されている。すなわち、芯金７１は、ヨークとしての役割を果たす。また、芯金７１の内側面７１ａには絶縁膜が形成されている。
第１のコイルは、芯金１３１と、芯金１３１を囲む巻線部１３２とから構成されている。第１のコイル１３の芯金１３１は電磁鋼等の比透磁率の高い材料で形成されている。第１のコイル１３と磁石１１の相対回転で生じる電磁誘導による発電量を向上させるために、第１のコイル１３は、巻線部１３２として、薄膜コイルが積層されたものを使用してもよいし、直径が０．０１ｍｍ以下の金属線が巻かれたものを使用してもよい。
第１実施形態において、この第１のコイル１３は、電磁誘導による発電用のコイルとしての役割と、第１の無線給電機２Ａからの給電用電波２００を受信する受信用のアンテナとしての役割とを兼任するものである。第１のコイル１３は、これらの役割を両立するために、電磁誘導による発電量と、無線給電による発電量とが最大効率となるように形成されている。
第１実施形態において、この第１のコイル１３は、電磁誘導による発電用のコイルとしての役割と、第１の無線給電機２Ａからの給電用電波２００を受信する受信用のアンテナとしての役割とを兼任するものである。第１のコイル１３は、これらの役割を両立するために、電磁誘導による発電量と、無線給電による発電量とが最大効率となるように形成されている。
具体的に、電磁誘導発電を行う際の発電用コイルの設計指針としては、以下の（１）〜（３）が挙げられる。
（１）電磁誘導発電は、第１の回路部１４Ａの動作電源として用いるために、発電に求められる電力を見積もることが可能である。
（２）発電に必要な電力が解れば、磁石とコイルの仕様が必然的に決まる。具体的に、磁石の表面磁束密度や回転数、コイルの巻数、エアギャップ、発電が許容される面積などが決まる。
（３）電磁誘導による発電（回転機構による発電）は、コイルの巻数が多いほど発電量が増加する。
（１）電磁誘導発電は、第１の回路部１４Ａの動作電源として用いるために、発電に求められる電力を見積もることが可能である。
（２）発電に必要な電力が解れば、磁石とコイルの仕様が必然的に決まる。具体的に、磁石の表面磁束密度や回転数、コイルの巻数、エアギャップ、発電が許容される面積などが決まる。
（３）電磁誘導による発電（回転機構による発電）は、コイルの巻数が多いほど発電量が増加する。
次に、無線給電用のアンテナコイルの設計指針としては、以下の（４）〜（５）が挙げられる。
（４）アンテナの長さは無線給電する電波波長の「整数分の１」の長さのとき、電気的共振が起こり、エネルギーを取り出すことが可能となる。ここで、分母の値が小さいほど効率が良く、通常は１／２又は１／４が使用される。
（５）電気的共振が起こる周波数は「ｆ＝ｖ／（λ／２）」により算出可能である。ここで、ｆは無線給電するための周波数［Ｈｚ］、ｖは電波の速度（約３．０×１０８［ｍ／ｓ］）、λ／２はアンテナの長さ（コイルの長さ）［ｍ］である。
（４）アンテナの長さは無線給電する電波波長の「整数分の１」の長さのとき、電気的共振が起こり、エネルギーを取り出すことが可能となる。ここで、分母の値が小さいほど効率が良く、通常は１／２又は１／４が使用される。
（５）電気的共振が起こる周波数は「ｆ＝ｖ／（λ／２）」により算出可能である。ここで、ｆは無線給電するための周波数［Ｈｚ］、ｖは電波の速度（約３．０×１０８［ｍ／ｓ］）、λ／２はアンテナの長さ（コイルの長さ）［ｍ］である。
例えば、コイルの長さ（λ／２）が１０［ｍ］のとき、無線給電するための周波数（ｆ）は１５［ＭＨｚ］となる。すなわち、アンテナの長さ（コイルの長さ）によって給電用電波２００の送電周波数が決まる。換言すると給電用電波２００の送電周波数からコイルの長さが決まる。
上記（１）〜（５）の設計指針を踏まえ、第１の回路部１４Ａの駆動に必要な電力が得られ、かつ給電用電波２００からエネルギーを取り出すことができる範囲で、電磁誘導及び無線給電による発電効率が最高効率となる最適点を見つけ出す。そして、この最適点の発電効率となるように第１のコイル１３が設計されている。
第１のシール７は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シール部７２の内周部を内輪５の第１のシール配置溝５２に配置し、シール部７２の外周部を外輪６の第１のシール取付溝６２に弾性変形状態で嵌め入れることで、内輪５と外輪６との間に設置されている。つまり、第１のシール７は外輪６に固定されている。
上記（１）〜（５）の設計指針を踏まえ、第１の回路部１４Ａの駆動に必要な電力が得られ、かつ給電用電波２００からエネルギーを取り出すことができる範囲で、電磁誘導及び無線給電による発電効率が最高効率となる最適点を見つけ出す。そして、この最適点の発電効率となるように第１のコイル１３が設計されている。
第１のシール７は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シール部７２の内周部を内輪５の第１のシール配置溝５２に配置し、シール部７２の外周部を外輪６の第１のシール取付溝６２に弾性変形状態で嵌め入れることで、内輪５と外輪６との間に設置されている。つまり、第１のシール７は外輪６に固定されている。
第２のシール８は、 図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、芯金８１とゴム製のシール部８２とからなる通常のシールである。第２のシール８は、シール部８２の内周部を内輪５の第２のシール配置溝５３に配置し、シール部８２の外周部を外輪６の第２のシール取付溝６３に弾性変形状態で嵌め入れることで、内輪５と外輪６との間に設置されている。つまり、第２のシール８は外輪６に固定されている。
第１の回路部１４Ａは、図４（ｂ）および図５に示すように、電源回路１４０Ａと、検出センサ１４１と、制御回路１４２と、無線回路１４３と、アンテナ１４４とを備える。第１のコイル１３と、第１の回路部１４Ａとから第１の無線通信ユニット１６Ａが構成される。
第１の回路部１４Ａは、図４（ｂ）および図５に示すように、電源回路１４０Ａと、検出センサ１４１と、制御回路１４２と、無線回路１４３と、アンテナ１４４とを備える。第１のコイル１３と、第１の回路部１４Ａとから第１の無線通信ユニット１６Ａが構成される。
電源回路１４０Ａ、制御回路１４２、無線回路１４３及びアンテナ１４４は、第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａにおける、第１のコイル１３の形成部分以外の残りの部分に形成されている。そして、本実施形態では、電源回路１４０Ａ、制御回路１４２、及び無線回路１４３は、図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、これらをグリースや摩耗粉から保護するための磁気シールド１５で覆われている。
ここで、磁気シールド１５は、透磁率が高い金属（例えば、鉄、パーマロイ、珪素鋼）または透磁率が高い金属からなる粒子を含有する合成樹脂で形成された部品である。
ここで、磁気シールド１５は、透磁率が高い金属（例えば、鉄、パーマロイ、珪素鋼）または透磁率が高い金属からなる粒子を含有する合成樹脂で形成された部品である。
なお、アンテナ１４４については、第１のシール７の第１のコイル１３の形成面とは反対側の面に設ける構成としてもよい。この場合、アンテナ１４４が第１のシール７の表面から突出しないように、第１のシール７の表面に収容部を設け、アンテナ１４４を収容部に収容する構成としてもよい。
また、第１のコイル１３、電源回路１４０、制御回路１４２、無線回路１４３及びアンテナ１４４は、内側面７１ａの絶縁膜上に直接設ける構成に限らず、別基板に形成して、絶縁膜上に接着又は嵌合等の取付手段によって取り付ける構成としてもよい。
また、第１のコイル１３、電源回路１４０、制御回路１４２、無線回路１４３及びアンテナ１４４は、内側面７１ａの絶縁膜上に直接設ける構成に限らず、別基板に形成して、絶縁膜上に接着又は嵌合等の取付手段によって取り付ける構成としてもよい。
電源回路１４０Ａは、図６（ａ）に示すように、整流回路１４０ａと、平滑回路１４０ｂと、蓄電回路１４０ｃと、蓄電用二次電池１４０ｄと、定電圧出力回路１４０ｅとを備える。
整流回路１４０ａは、第１のコイル１３から入力される、電磁誘導によって生じた交流電力を整流して直流電力へと変換し、この直流電力を平滑回路１４０ｂへと出力する。加えて、第１のコイル１３から入力される給電用電波２００の受信によって生じる交流電力を整流して直流電力へと変換し、この直流電力を平滑回路１４０ｂへと出力する。例えば、第１のコイル１３から入力される交流電流Ｉｃを全波整流する。
整流回路１４０ａは、第１のコイル１３から入力される、電磁誘導によって生じた交流電力を整流して直流電力へと変換し、この直流電力を平滑回路１４０ｂへと出力する。加えて、第１のコイル１３から入力される給電用電波２００の受信によって生じる交流電力を整流して直流電力へと変換し、この直流電力を平滑回路１４０ｂへと出力する。例えば、第１のコイル１３から入力される交流電流Ｉｃを全波整流する。
平滑回路１４０ｂは、整流回路１４０ａからの直流電力を平滑化して該直流電力から交流成分を低減し、この低減後の直流電力を蓄電回路１４０ｃに出力する。
蓄電回路１４０ｃは、制御回路１４２の演算処理及び無線回路１４３の無線送信処理の実行期間は、平滑回路１４０ｂから入力された直流電力を定電圧出力回路１４０ｅに出力する。一方、制御回路１４２の演算処理及び無線回路１４３の無線送信処理が実行されない期間は、平滑回路１４０ｂから入力された直流電力によって蓄電用二次電池１４０ｄを充電する。
蓄電回路１４０ｃは、制御回路１４２の演算処理及び無線回路１４３の無線送信処理の実行期間は、平滑回路１４０ｂから入力された直流電力を定電圧出力回路１４０ｅに出力する。一方、制御回路１４２の演算処理及び無線回路１４３の無線送信処理が実行されない期間は、平滑回路１４０ｂから入力された直流電力によって蓄電用二次電池１４０ｄを充電する。
蓄電用二次電池１４０ｄは、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル・水素二次電池等の二次電池から構成される。
定電圧出力回路１４０ｅは、蓄電回路１４０ｃからの直流電力、又は蓄電用二次電池１４０ｄからの直流電力を一定電圧Ｖｂの駆動電力として制御回路１４２、無線回路１４３及び検出センサ１４１に供給する。なお、本実施形態では、蓄電用二次電池１４０ｄに蓄電された電力は、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３の起動後のサポート用の駆動電力として用いられる。
定電圧出力回路１４０ｅは、蓄電回路１４０ｃからの直流電力、又は蓄電用二次電池１４０ｄからの直流電力を一定電圧Ｖｂの駆動電力として制御回路１４２、無線回路１４３及び検出センサ１４１に供給する。なお、本実施形態では、蓄電用二次電池１４０ｄに蓄電された電力は、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３の起動後のサポート用の駆動電力として用いられる。
検出センサ１４１は、図２（ｂ）に示すように、外輪６の内周面における転動体９を挟んで第１のシール７側に設けられている。検出センサ１４１は、第１の軸受４Ａの構成部品に生じる物理現象（例えば、発熱、振動、変形、回転等）に係る物理量を検出する１つ以上のセンサから構成されている。
具体的に、本実施形態の検出センサ１４１は、図６（ｂ）に示すように、温度を検出する温度センサ１４１ａ、加速度（振動）を検出する加速度センサ１４１ｂ、荷重を検出する荷重センサ１４１ｃ及び回転速度を検出する速度センサ１４１ｄから構成されている。
具体的に、本実施形態の検出センサ１４１は、図６（ｂ）に示すように、温度を検出する温度センサ１４１ａ、加速度（振動）を検出する加速度センサ１４１ｂ、荷重を検出する荷重センサ１４１ｃ及び回転速度を検出する速度センサ１４１ｄから構成されている。
本実施形態では、図５に示すように、第１のコイル１３で発電された電力が、電源回路１４０を介して駆動電力として、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３に供給されるように電気的な配線等が構成されている。また、検出センサ１４１の検出結果は、制御回路１４２へと入力されるように電気的な配線等が構成されている。
制御回路１４２は、検出センサ１４１の検出結果を演算処理し、この演算結果と制御信号とを無線回路１４３に送信する。この制御信号は、無線回路１４３の無線送信動作を制御する信号である。本実施形態では、予め設定した周期で検出結果を無線送信し、送信時以外はスリープ状態となるように無線回路１４３の動作を制御する。
制御回路１４２は、検出センサ１４１の検出結果を演算処理し、この演算結果と制御信号とを無線回路１４３に送信する。この制御信号は、無線回路１４３の無線送信動作を制御する信号である。本実施形態では、予め設定した周期で検出結果を無線送信し、送信時以外はスリープ状態となるように無線回路１４３の動作を制御する。
制御回路１４２は、更に、速度センサ１４１ｄの検出結果に基づき、第１の軸受４Ａの回転速度が予め設定した速度閾値未満になったか否かを判定する。そして、速度閾値未満になったと判定すると、給電開始信号ＣＳを第１の無線給電機２Ａに向けて無線送信するように無線回路１４３の動作を制御する。また、給電開始信号ＣＳを送信後（無線給電中）に、第１の軸受４Ａの回転速度が予め設定した速度閾値以上となったと判定すると、給電停止信号ＣＥを第１の無線給電機２Ａに向けて無線送信するように無線回路１４３の動作を制御する。
ここで、１回の判定に限らず、速度閾値未満になる判定がＮ回（Ｎは２以上の自然数）連続したときに給電開始信号ＣＳを送信する構成としてもよい。また、同様に速度閾値以上となる判定がＮ回連続したときに給電停止信号ＣＥを送信する構成としてもよい。また、速度閾値は、電磁誘導による発電によって、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３を駆動するのに十分な電力を供給できる回転速度の最低値である。
すなわち、第１の軸受４Ａが速度閾値以上の速度で回転時は、電磁誘導による発電で十分な駆動電力を供給することができるので、この期間は第１の無線給電機２Ａの送電動作を停止する。一方、第１の軸受４Ａが速度閾値未満で回転時又は回転停止時は、電磁誘導による発電では電力が不足する又は発電が行えないため、この期間は第１の無線給電機２Ａに給電用電波２００の送電を行わせて、給電用電波２００の受信による発電によって各回路へ駆動電力を供給する。
すなわち、第１の軸受４Ａが速度閾値以上の速度で回転時は、電磁誘導による発電で十分な駆動電力を供給することができるので、この期間は第１の無線給電機２Ａの送電動作を停止する。一方、第１の軸受４Ａが速度閾値未満で回転時又は回転停止時は、電磁誘導による発電では電力が不足する又は発電が行えないため、この期間は第１の無線給電機２Ａに給電用電波２００の送電を行わせて、給電用電波２００の受信による発電によって各回路へ駆動電力を供給する。
無線回路１４３は、制御回路１４２からの制御信号に従って、予め設定した周期で演算結果を含むセンサ検出信号３００をアンテナ１４４を介して外部に無線送信し、送信タイミング以外ではスリープ状態となるように動作する。この無線送信されたセンサ検出信号３００は、第１の上位装置３Ａの備える無線送受信機３ｗによって受信される。
無線回路１４３は、更に、制御回路１４２からの制御信号に従って、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥをアンテナ１４４を介して外部に無線送信する。この無線送信された給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥは、第１の無線給電機２Ａによって受信される。
アンテナ１４４は、本実施形態において、例えばアルミニウム等の抵抗率の小さい金属材料から形成されたマイクロストリップアンテナから構成されている。なお、マイクロストリップアンテナに限らず、ダイポールアンテナ等の他の薄型のアンテナから構成してもよい。
無線回路１４３は、更に、制御回路１４２からの制御信号に従って、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥをアンテナ１４４を介して外部に無線送信する。この無線送信された給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥは、第１の無線給電機２Ａによって受信される。
アンテナ１４４は、本実施形態において、例えばアルミニウム等の抵抗率の小さい金属材料から形成されたマイクロストリップアンテナから構成されている。なお、マイクロストリップアンテナに限らず、ダイポールアンテナ等の他の薄型のアンテナから構成してもよい。
（動作）
次に、第１実施形態に係る第１の軸受給電システム１Ａの動作を説明する。
いま、第１の軸受４Ａの支持する回転軸（不図示）が回転することで内輪５が回転し、この回転に伴って転動体９が転動し、転動体９からの駆動力によって第１の保持器１０が回転したとする。これにより、第１の保持器１０に設けられた磁石１１の磁極面（軸方向一端面１１４）と第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設けられた第１のコイル１３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、第１のコイル１３に交流の起電力が発生する。この起電力は、電源回路１４０に入力され、電源回路１４０において、整流及び平滑化されて直流電力に変換され、この直流電力が蓄電回路１４０ｃを経て定電圧出力回路１４０ｅから一定電圧Ｖｂの駆動電力として、制御回路１４２、無線回路１４３及び検出センサ１４１へと供給される。
次に、第１実施形態に係る第１の軸受給電システム１Ａの動作を説明する。
いま、第１の軸受４Ａの支持する回転軸（不図示）が回転することで内輪５が回転し、この回転に伴って転動体９が転動し、転動体９からの駆動力によって第１の保持器１０が回転したとする。これにより、第１の保持器１０に設けられた磁石１１の磁極面（軸方向一端面１１４）と第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設けられた第１のコイル１３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、第１のコイル１３に交流の起電力が発生する。この起電力は、電源回路１４０に入力され、電源回路１４０において、整流及び平滑化されて直流電力に変換され、この直流電力が蓄電回路１４０ｃを経て定電圧出力回路１４０ｅから一定電圧Ｖｂの駆動電力として、制御回路１４２、無線回路１４３及び検出センサ１４１へと供給される。
これにより、所定電力以上の駆動電力が供給されることで、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３が起動する。
検出センサ１４１は、温度センサ１４１ａが外輪６の温度検出を開始し、加速度センサ１４１ｂが外輪６に生じる振動に応じた加速度の検出を開始し、荷重センサ１４１ｃが外輪６にかかる荷重の検出を開始する。また、速度センサ１４１ｄが、例えば、磁石１１の磁束変化に基づき第１の軸受４Ａ（厳密には第１の保持器１０）の回転速度の検出を開始する。
検出センサ１４１は、温度センサ１４１ａが外輪６の温度検出を開始し、加速度センサ１４１ｂが外輪６に生じる振動に応じた加速度の検出を開始し、荷重センサ１４１ｃが外輪６にかかる荷重の検出を開始する。また、速度センサ１４１ｄが、例えば、磁石１１の磁束変化に基づき第１の軸受４Ａ（厳密には第１の保持器１０）の回転速度の検出を開始する。
これらセンサ１４１ａ〜１４１ｄで検出した温度、加速度、荷重及び回転速度の検出結果は、制御回路１４２に入力される。
制御回路１４２は、検出センサ１４１から入力された、温度、加速度、荷重及び回転速度の検出結果を演算処理する。そして、この演算結果を含む制御信号を予め設定した周期で無線回路１４３に出力する。
無線回路１４３は、制御回路１４２からの制御信号に従って、演算結果を含むセンサ検出信号３００を、アンテナ１４４を介して無線送信する。なお、無線回路１４３は、制御信号が入力されていない期間はスリープ状態となって消費電力を抑える。
制御回路１４２は、検出センサ１４１から入力された、温度、加速度、荷重及び回転速度の検出結果を演算処理する。そして、この演算結果を含む制御信号を予め設定した周期で無線回路１４３に出力する。
無線回路１４３は、制御回路１４２からの制御信号に従って、演算結果を含むセンサ検出信号３００を、アンテナ１４４を介して無線送信する。なお、無線回路１４３は、制御信号が入力されていない期間はスリープ状態となって消費電力を抑える。
このセンサ検出信号３００は、第１の上位装置３Ａの無線送受信機３ｗで受信される。第１の上位装置３Ａは、受信したセンサ検出信号３００に含まれる演算結果に基づき、第１の軸受４Ａの装着された装置の動作を制御する。
一方、制御回路１４２は、検出センサ１４１から入力された回転速度に基づき、この回転速度が予め設定した速度閾値未満であるか否かを判定する。
この判定により、速度閾値未満ではないと判定した場合は、電磁誘導発電による動作を継続して行う。
一方、制御回路１４２は、検出センサ１４１から入力された回転速度に基づき、この回転速度が予め設定した速度閾値未満であるか否かを判定する。
この判定により、速度閾値未満ではないと判定した場合は、電磁誘導発電による動作を継続して行う。
また、制御回路１４２による演算処理及び無線回路１４３による無線送信処理が実行されない期間は、蓄電回路１４０ｃによって蓄電用二次電池１４０ｄの充電が行われる。即ち、余剰分の電力を蓄電する。蓄電用二次電池１４０ｄに蓄電された電力は、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３の起動後の駆動サポートに用いられる。
また、制御回路１４２は、回転軸の回転数が低くなって、速度センサ１４１ｄで検出される回転速度が速度閾値未満になると、給電開始信号ＣＳの送信指示を含む制御信号を無線回路１４３に出力する。
また、制御回路１４２は、回転軸の回転数が低くなって、速度センサ１４１ｄで検出される回転速度が速度閾値未満になると、給電開始信号ＣＳの送信指示を含む制御信号を無線回路１４３に出力する。
無線回路１４３は、制御回路１４２からの制御信号に従って、給電開始信号ＣＳをアンテナ１４４を介して無線送信する。
この給電開始信号ＣＳは、第１の無線給電機２Ａによって受信される。第１の無線給電機２Ａは、給電開始信号ＣＳを受信すると、給電用電波２００の送信を開始する。
これにより、第１の軸受４Ａは、第１のコイル１３によって、給電用電波２００を受信し、この受信によって第１のコイル１３に交流電力が発生する。この交流電力は、電源回路１４０に入力され、電源回路１４０において、整流及び平滑化されて直流電力に変換され、この直流電力が蓄電回路１４０ｃを経て定電圧出力回路１４０ｅから一定電圧Ｖｂの駆動電力として、制御回路１４２、無線回路１４３及び検出センサ１４１へと供給される。
この給電開始信号ＣＳは、第１の無線給電機２Ａによって受信される。第１の無線給電機２Ａは、給電開始信号ＣＳを受信すると、給電用電波２００の送信を開始する。
これにより、第１の軸受４Ａは、第１のコイル１３によって、給電用電波２００を受信し、この受信によって第１のコイル１３に交流電力が発生する。この交流電力は、電源回路１４０に入力され、電源回路１４０において、整流及び平滑化されて直流電力に変換され、この直流電力が蓄電回路１４０ｃを経て定電圧出力回路１４０ｅから一定電圧Ｖｂの駆動電力として、制御回路１４２、無線回路１４３及び検出センサ１４１へと供給される。
これにより、所定電力以上の駆動電力が供給されることで、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３が起動する。
その後、回転軸の回転数が高くなって、速度センサ１４１ｄで検出される回転速度が速度閾値以上になると、制御回路１４２は、給電停止信号ＣＥの送信指示を含む制御信号を無線回路１４３に出力する。
無線回路１４３は、制御回路１４２からの制御信号に従って、給電停止信号ＣＥをアンテナ１４４を介して無線送信する。
この給電停止信号ＣＥは、第１の無線給電機２Ａによって受信される。第１の無線給電機２Ａは、給電停止信号ＣＥを受信すると、給電用電波２００の送信を停止する。
ここで、第１実施形態において、制御回路１４２及び無線回路１４３は、無線処理回路に対応し、アンテナ１４４は、送信用アンテナに対応する。
その後、回転軸の回転数が高くなって、速度センサ１４１ｄで検出される回転速度が速度閾値以上になると、制御回路１４２は、給電停止信号ＣＥの送信指示を含む制御信号を無線回路１４３に出力する。
無線回路１４３は、制御回路１４２からの制御信号に従って、給電停止信号ＣＥをアンテナ１４４を介して無線送信する。
この給電停止信号ＣＥは、第１の無線給電機２Ａによって受信される。第１の無線給電機２Ａは、給電停止信号ＣＥを受信すると、給電用電波２００の送信を停止する。
ここで、第１実施形態において、制御回路１４２及び無線回路１４３は、無線処理回路に対応し、アンテナ１４４は、送信用アンテナに対応する。
（第１実施形態の効果）
（１）上記第１実施形態に係る第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａは、外周面に内輪軌道面５１を有する内輪５と、内輪軌道面５１に対向する外輪軌道面６１を内周面に有する外輪６とを備える。更に、内輪軌道面５１と外輪軌道面６１とで形成される軌道に配置される複数の転動体９と、内輪５と外輪６との間に設けられ、複数の転動体９を転動自在に周方向に間隔を空けて保持する環状の第１の保持器１０と、を備える。更に、外輪６に支持され、内輪５と外輪６との間を密封する環状の第１のシール７及び第２のシール８と、第１の保持器１０の第１のシール７と対向する側の端面に、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に並ぶように配置された磁石１１とを備える。更に、第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設けられ、磁石１１との相対回転による電磁誘導を利用した発電用のコイルとして利用されるとともに、給電用電波２００の受信用アンテナとしても利用される第１のコイル１３を備える。
（１）上記第１実施形態に係る第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａは、外周面に内輪軌道面５１を有する内輪５と、内輪軌道面５１に対向する外輪軌道面６１を内周面に有する外輪６とを備える。更に、内輪軌道面５１と外輪軌道面６１とで形成される軌道に配置される複数の転動体９と、内輪５と外輪６との間に設けられ、複数の転動体９を転動自在に周方向に間隔を空けて保持する環状の第１の保持器１０と、を備える。更に、外輪６に支持され、内輪５と外輪６との間を密封する環状の第１のシール７及び第２のシール８と、第１の保持器１０の第１のシール７と対向する側の端面に、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に並ぶように配置された磁石１１とを備える。更に、第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設けられ、磁石１１との相対回転による電磁誘導を利用した発電用のコイルとして利用されるとともに、給電用電波２００の受信用アンテナとしても利用される第１のコイル１３を備える。
更に、外輪６の外表面より内側に設けられ、外輪６を含む構成部品に生じる物理現象に係る物理量を検出する検出センサ１４１と、第１のシール７に設けられたアンテナ１４４と、を備える。更に、第１のシール７の内側面７１ａに設けられ、検出センサ１４１の検出結果に基づく情報を、アンテナ１４４を介して無線送信する処理を行う制御回路１４２及び無線回路１４３と、を備える。更に、第１のシール７の内側面７１ａに設けられ、電磁誘導で第１のコイル１３に生じた電流及び給電用電波の受信で第１のコイル１３に生じた電流を用いて検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３に駆動電力を供給する電源回路１４０Ａと、を備える。
この構成であれば、電磁誘導発電に用いるコイルと、無線給電発電に用いるアンテナとを共通のコイルで兼用することができるので、この共通のコイルに生じる交流電力を共通の電源回路１４０Ａにて直流電力に変換することが可能である。
これによって、電磁誘導発電と無線給電発電とで発電部を二重化（冗長化）する際に、従来と比較して、部品点数、実装容積及び実装面積の増加を抑えることが可能となる。その結果、装置の小型化及びコストの低減が可能となる。
これによって、電磁誘導発電と無線給電発電とで発電部を二重化（冗長化）する際に、従来と比較して、部品点数、実装容積及び実装面積の増加を抑えることが可能となる。その結果、装置の小型化及びコストの低減が可能となる。
また、第１の軸受４Ａが低速回転時又は停止時でも無線給電によって、検出センサ１４１、制御回路１４２及び無線回路１４３に駆動電力を供給することが可能となる。これによって、第１の軸受４Ａが低速回転時又は停止時でもセンサ検出信号３００を送信することが可能となり、低速回転時又は停止時の第１の軸受４Ａの状態を把握することが可能となる。
また、ワイヤレスセンサ部を構成する検出センサ１４１、制御回路１４２、無線回路１４３及びアンテナ１４４と、電源部を構成する磁石１１、第１のコイル１３及び電源回路１４０とを第１の軸受４Ａの内部に収容することが可能となる。即ち、本実施形態に係る第１の軸受４Ａは、軸受外部に突出して形成されたワイヤレスセンサ部や電源部等の突出部のないセンサレス軸受と同等の外観構成とすることが可能である。
また、ワイヤレスセンサ部を構成する検出センサ１４１、制御回路１４２、無線回路１４３及びアンテナ１４４と、電源部を構成する磁石１１、第１のコイル１３及び電源回路１４０とを第１の軸受４Ａの内部に収容することが可能となる。即ち、本実施形態に係る第１の軸受４Ａは、軸受外部に突出して形成されたワイヤレスセンサ部や電源部等の突出部のないセンサレス軸受と同等の外観構成とすることが可能である。
これによって、例えば、軸受ハウジングの形状変更等なしに既存の軸受との置き換えを容易に行うことが可能となる。また、既存のセンサレス軸受の構成部品に対して検出センサ１４１、第１のコイル１３、電源回路１４０、制御回路１４２、無線回路１４３及びアンテナ１４４を付加することで構成することが可能である。すなわち、構成部品の少なくとも一部を既存の軸受部品で流用できるため、製造を容易に行うことが可能となる。
（２）上記第１実施形態に係る第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａは、更に、第１の保持器１０が、円環状のリム部１００と、リム部１００の軸方向の一方に突出しかつ周方向に間隔を空けて複数個形成された柱部１０１と、各柱部１０１の間に形成されかつ複数の転動体９を転動自在に保持する複数のポケット１０２と、を有する冠型保持器である。更に、磁石１１が、第１の保持器１０の柱部１０１に、該柱部１０１を軸方向に貫通しかつ各磁石のＮ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように固定された複数の磁石から構成されている。
この構成であれば、第１のシール７に第１のコイル１３と第１の回路部１４Ａの一部を固定するとともに、第１の保持器１０の柱部１０１に貫通穴１０３を設けて、この貫通穴１０３に配置した磁石１１を第１のシール７側に突出させているため、既存の転がり軸受と比較した軸受内部空間の低下量を少なくすることが可能となる。
また、磁石１１の大部分が第１の保持器１０に埋め込まれた構造となっているため、第１のコイル１３に対して垂直磁場変化の強い磁石を使用することが可能となる。その結果、磁石の埋め込み量が少ない構造のものと比較して発電効率が高くすることが可能となる。
また、磁石１１の大部分が第１の保持器１０に埋め込まれた構造となっているため、第１のコイル１３に対して垂直磁場変化の強い磁石を使用することが可能となる。その結果、磁石の埋め込み量が少ない構造のものと比較して発電効率が高くすることが可能となる。
（３）上記第１実施形態に係る第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａは、更に、第１の保持器１０の第１のコイル１３と対向する側とは反対側の端面に設けられた、強磁性体材料から形成された環状のヨーク１２を備える。
この構成であれば、ヨーク１２によって、磁石１１の磁束密度を高めることが可能となり、電磁誘導発電による発電量を向上することが可能となる。
この構成であれば、ヨーク１２によって、磁石１１の磁束密度を高めることが可能となり、電磁誘導発電による発電量を向上することが可能となる。
（４）上記第１実施形態に係る第１の軸受給電システム１Ａは、上記第１のワイヤレスセンサ付き軸受４Ａと、給電開始信号ＣＳの受信に応じて第１の軸受４Ａに向けて給電用電波２００を送信する第１の無線給電機２Ａとを備える。検出センサ１４１は、第１の軸受４Ａの回転速度を検出する速度センサ１４１ｄを備える。制御回路１４２及び無線回路１４３が、回転速度が予め設定した設定速度未満となったときに、アンテナ１４４を介して、第１の無線給電機２Ａに給電開始信号ＣＳを送信する。一方、回転速度が設定速度以上となったときに、第１の無線給電機２Ａに給電停止信号ＣＥを送信する。
この構成であれば、第１の軸受４Ａの回転速度が低速となって、電磁誘導による発電量が低減又は発電できなくなったときに、第１の無線給電機２Ａに対して給電開始信号ＣＳを送信して、給電用電波２００を送信を開始させることが可能となる。一方、電磁誘導によって十分な発電ができるときは、給電用電波２００の送信を停止させることが可能となる。
これによって、電磁誘導による発電が困難となるタイミングで、給電用電波２００による発電が可能となるので、無駄な電波発信を抑え効率的な給電を行うことが可能となる。
これによって、電磁誘導による発電が困難となるタイミングで、給電用電波２００による発電が可能となるので、無駄な電波発信を抑え効率的な給電を行うことが可能となる。
（第２実施形態）
第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１のシール７に代えて、第３のシール７Ａを備える点が異なるのみで、それ以外は上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第２実施形態に係る第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂは、図７に示すように、第３のシール７Ａを備える。第３のシール７Ａは、上記第１実施形態の第１のシール７の芯金７１に代えて、樹脂材料から形成された環状の芯材７１Ａを備えた構成となっている。
第２実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１のシール７に代えて、第３のシール７Ａを備える点が異なるのみで、それ以外は上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第２実施形態に係る第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂは、図７に示すように、第３のシール７Ａを備える。第３のシール７Ａは、上記第１実施形態の第１のシール７の芯金７１に代えて、樹脂材料から形成された環状の芯材７１Ａを備えた構成となっている。
ここで、上記第１実施形態の芯金７１は、ヨークとしての役割を果たすために電磁鋼等の金属材料から構成されている。そのため、給電用電波２００のエネルギーを吸収してしまい、発電効率が低下する。
また、電磁誘導発電は、コイルを貫く磁束の変化により発電を行うため、電磁誘導発電にヨークは必須ではない。このため、第１のコイル１３を空芯コイルとしても発電が可能である。
以上のことに基づき、第２実施形態では、第３のシール７Ａの芯材７１Ａを樹脂材料から形成し、ヨークとしての役割を除去した。
また、電磁誘導発電は、コイルを貫く磁束の変化により発電を行うため、電磁誘導発電にヨークは必須ではない。このため、第１のコイル１３を空芯コイルとしても発電が可能である。
以上のことに基づき、第２実施形態では、第３のシール７Ａの芯材７１Ａを樹脂材料から形成し、ヨークとしての役割を除去した。
（第２実施形態の効果）
（１）第２実施形態に係る第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂは、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１のシール７に代えて、樹脂材料から形成された芯材７１Ａを有する第３のシール７Ａを備える。
この構成であれば、給電用電波２００を受信した際に、この電波のエネルギーが第３のシール７Ａの芯材７１Ａで吸収されるのを防ぐことが可能となる。これによって、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａと比較して、無線給電における発電効率を向上することが可能となる。
（１）第２実施形態に係る第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂは、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１のシール７に代えて、樹脂材料から形成された芯材７１Ａを有する第３のシール７Ａを備える。
この構成であれば、給電用電波２００を受信した際に、この電波のエネルギーが第３のシール７Ａの芯材７１Ａで吸収されるのを防ぐことが可能となる。これによって、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａと比較して、無線給電における発電効率を向上することが可能となる。
（第３実施形態）
第３実施形態は、上記第２実施形態と比較して、第１のコイル１３の表面に金属薄膜を形成した点が異なる。それ以外は上記第２実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第３実施形態に係る第３のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｃは、図８に示すように、上記第２実施形態の第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂの第１のコイル１３の表面に、ヨークとしての役割を果たす金属薄膜１３３が形成された構成となっている。
この金属薄膜１３３は、例えば、コイルパターンが形成されたフレキシブル基板に、鉄などの磁性材料などを蒸着させて形成してもよいし、磁性材料を金属箔状にしてコイル表面に接着して形成してもよい。
第３実施形態は、上記第２実施形態と比較して、第１のコイル１３の表面に金属薄膜を形成した点が異なる。それ以外は上記第２実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第３実施形態に係る第３のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｃは、図８に示すように、上記第２実施形態の第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂの第１のコイル１３の表面に、ヨークとしての役割を果たす金属薄膜１３３が形成された構成となっている。
この金属薄膜１３３は、例えば、コイルパターンが形成されたフレキシブル基板に、鉄などの磁性材料などを蒸着させて形成してもよいし、磁性材料を金属箔状にしてコイル表面に接着して形成してもよい。
（第３実施形態の効果）
（１）第３実施形態に係る第３のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｃは、上記第２実施形態の第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂにおいて、第１のコイル１３の表面に金属薄膜１３３が形成されている。
ここで、電波は、その波長に対して金属の厚みが十分に薄い場合に金属を透過する性質がある。この原理に基づき、コイルの表面に金属薄膜を形成した。これによって、金属薄膜が、ヨークとして機能して電磁誘導時の磁束を集中させ、その薄膜形状によって給電用電波のエネルギー吸収を低減することが可能となる。その結果、上記第２実施形態と比較して、総合的な発電効率を向上することが可能となる。
（１）第３実施形態に係る第３のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｃは、上記第２実施形態の第２のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｂにおいて、第１のコイル１３の表面に金属薄膜１３３が形成されている。
ここで、電波は、その波長に対して金属の厚みが十分に薄い場合に金属を透過する性質がある。この原理に基づき、コイルの表面に金属薄膜を形成した。これによって、金属薄膜が、ヨークとして機能して電磁誘導時の磁束を集中させ、その薄膜形状によって給電用電波のエネルギー吸収を低減することが可能となる。その結果、上記第２実施形態と比較して、総合的な発電効率を向上することが可能となる。
（第４実施形態）
第４実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１のシール７に代えて、第４のシール７Ｂを備える点が異なるのみで、それ以外は上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第４実施形態に係る第４のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｄは、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第４のシール７Ｂを備える。
この第４のシール７Ｂは、上記第１実施形態の第１のシール７の芯金７１に代えて、芯金７１Ｂを備えた構成となっている。
第４実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１のシール７に代えて、第４のシール７Ｂを備える点が異なるのみで、それ以外は上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第４実施形態に係る第４のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｄは、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第４のシール７Ｂを備える。
この第４のシール７Ｂは、上記第１実施形態の第１のシール７の芯金７１に代えて、芯金７１Ｂを備えた構成となっている。
この芯金７１Ｂは、環状かつ薄板状のベース部７１１と、ベース部７１１の板面の一部に周方向に等間隔に形成された複数のスリット７１２と、スリット７１２上に設けられたコイル形成用の基板部７１３とを有している。スリット７１２は、矩形の貫通穴から構成されている。芯金７１Ｂの構成素材は、上記第１実施形態の芯金７１と同様となる。基板部７１３は樹脂材料から形成され、第１のコイル１３は、基板部７１３上に形成されている。
ここで、スリット７１２の周方向の幅ｄｓは、給電用電波２００が通過できるように設けられている。具体的に、スリット７１２は、給電用電波２００の送電周波数の波長以上の幅に形成されている。また、スリット７１２は、ベース部７１１の第１のコイル１３の形成範囲と対応する範囲に形成されている。
ここで、スリット７１２の周方向の幅ｄｓは、給電用電波２００が通過できるように設けられている。具体的に、スリット７１２は、給電用電波２００の送電周波数の波長以上の幅に形成されている。また、スリット７１２は、ベース部７１１の第１のコイル１３の形成範囲と対応する範囲に形成されている。
（第４実施形態の効果）
（１）第４実施形態に係る第４のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｄは、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１のシール７に代えて、第１のコイル１３の形成位置と対応する位置に複数のスリット７１２が形成された環状の芯金７１Ｂを有する第４のシール７Ｂを備える。
この構成であれば、給電用電波２００がスリット７１２を通って第１のコイル１３に到達することが可能となる。これによって、芯金７１Ｂでの給電用電波のエネルギー吸収を抑え、無線給電による発電効率を向上することが可能となる。
（１）第４実施形態に係る第４のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｄは、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１のシール７に代えて、第１のコイル１３の形成位置と対応する位置に複数のスリット７１２が形成された環状の芯金７１Ｂを有する第４のシール７Ｂを備える。
この構成であれば、給電用電波２００がスリット７１２を通って第１のコイル１３に到達することが可能となる。これによって、芯金７１Ｂでの給電用電波のエネルギー吸収を抑え、無線給電による発電効率を向上することが可能となる。
（第５実施形態）
第５実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の無線給電機２Ａに代えて第２の無線給電機２Ｂを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第５実施形態に係る第２の軸受給電システム１Ｂは、図１０に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第２の無線給電機２Ｂを備えた構成となっている。
この第２の無線給電機２Ｂは、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電開始信号ＣＳを受信したことに応じて超長波帯又は長波帯の周波数帯域の給電用電波２００Ａの送信を開始する。一方、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電停止信号ＣＥを受信したことに応じて給電用電波２００Ａの送信を停止する。
第５実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の無線給電機２Ａに代えて第２の無線給電機２Ｂを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第５実施形態に係る第２の軸受給電システム１Ｂは、図１０に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第２の無線給電機２Ｂを備えた構成となっている。
この第２の無線給電機２Ｂは、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電開始信号ＣＳを受信したことに応じて超長波帯又は長波帯の周波数帯域の給電用電波２００Ａの送信を開始する。一方、第１の軸受４Ａから無線送信されてくる給電停止信号ＣＥを受信したことに応じて給電用電波２００Ａの送信を停止する。
ここで、電波は、周波数が低く（波長が長く）なるほど物体を回り込む回折の性質がある。この性質に基づき、第５実施形態では、超長波帯又は長波帯の周波数帯域の給電用電波２００Ａを送電するように構成した。
この構成とすることで、図１０に示すように、給電用電波２００Ａの波面Ｗｆ間の距離（波長）Ｌｗが長くなって、図１０中の大矢印に示す方向に直進していた波が、回折現象によって芯金７１を回り込み図１０中の小矢印に示す方向に伝搬する。これによって、回折により回り込んだ給電用電波２００Ａが第１のコイル１３に到達するようになる。
但し、第１のコイル１３のコイル長を変更せずに、給電用電波の送電周波数のみを変更する場合には、第１のコイル１３の共振周波数を変更する必要がある。そのため、第１の無線通信ユニット１６Ａに、共振回路を追加する必要がある。
この構成とすることで、図１０に示すように、給電用電波２００Ａの波面Ｗｆ間の距離（波長）Ｌｗが長くなって、図１０中の大矢印に示す方向に直進していた波が、回折現象によって芯金７１を回り込み図１０中の小矢印に示す方向に伝搬する。これによって、回折により回り込んだ給電用電波２００Ａが第１のコイル１３に到達するようになる。
但し、第１のコイル１３のコイル長を変更せずに、給電用電波の送電周波数のみを変更する場合には、第１のコイル１３の共振周波数を変更する必要がある。そのため、第１の無線通信ユニット１６Ａに、共振回路を追加する必要がある。
（第５実施形態の効果）
（１）第５実施形態に係る第２の軸受給電システム１Ｂは、第２の無線給電機２Ｂが、給電開始信号ＣＳを受信したことに応じて超長波帯又は長波帯の周波数帯域の給電用電波２００Ａを送信する。
この構成であれば、回折現象によって、給電用電波２００Ａを芯金７１を回り込ませて第１のコイル１３へと到達させることが可能となる。これによって、芯金７１での給電用電波のエネルギー吸収を抑え、無線給電による発電効率を向上することが可能となる。
なお、上記第３実施形態の金属薄膜１３３の構成と組み合わせて、金属薄膜１３３の透過と回折によって受電効率を向上させ、無線給電による発電効率をより高める構成としてもよい。
また、上記第４実施形態のスリット７１２の構成と組み合わせて、スリット７１２の通過と回折によって受電効率を向上させ、無線給電による発電効率をより高める構成としてもよい。
（１）第５実施形態に係る第２の軸受給電システム１Ｂは、第２の無線給電機２Ｂが、給電開始信号ＣＳを受信したことに応じて超長波帯又は長波帯の周波数帯域の給電用電波２００Ａを送信する。
この構成であれば、回折現象によって、給電用電波２００Ａを芯金７１を回り込ませて第１のコイル１３へと到達させることが可能となる。これによって、芯金７１での給電用電波のエネルギー吸収を抑え、無線給電による発電効率を向上することが可能となる。
なお、上記第３実施形態の金属薄膜１３３の構成と組み合わせて、金属薄膜１３３の透過と回折によって受電効率を向上させ、無線給電による発電効率をより高める構成としてもよい。
また、上記第４実施形態のスリット７１２の構成と組み合わせて、スリット７１２の通過と回折によって受電効率を向上させ、無線給電による発電効率をより高める構成としてもよい。
（第６実施形態）
第６実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の軸受４Ａに代えて、第５のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｅを備える点が異なる。それ以外の構成は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第６実施形態に係る第５のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｅは、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１の保持器１０、第１のコイル１３、磁石１１及びヨーク１２に代えて、第２の保持器１７、多極リング磁石１８及び第２のコイル１９を備えた構成となっている。
第６実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の軸受４Ａに代えて、第５のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｅを備える点が異なる。それ以外の構成は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第６実施形態に係る第５のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｅは、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１の保持器１０、第１のコイル１３、磁石１１及びヨーク１２に代えて、第２の保持器１７、多極リング磁石１８及び第２のコイル１９を備えた構成となっている。
第２の保持器１７は、上記第１実施形態の第１の保持器１０のように磁石１１を配置するための貫通穴等が形成されていない通常の冠型保持器から構成される。
第２のコイル１９は、例えば、銅等の導体を材料としてエッチング法等の薄膜パターン形成方法を用いて第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設けられている。
第２のコイル１９は、図１１（ｂ）に示すように、磁束密度（起電力）を大きくするための第１パターン１９１及び第２パターン１９２と、巻線部分である第３パターン１９３とから構成される。
第２のコイル１９は、例えば、銅等の導体を材料としてエッチング法等の薄膜パターン形成方法を用いて第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設けられている。
第２のコイル１９は、図１１（ｂ）に示すように、磁束密度（起電力）を大きくするための第１パターン１９１及び第２パターン１９２と、巻線部分である第３パターン１９３とから構成される。
第１パターン１９１は、第１のシール７の内側面７１ａの外周側端部から内周側に向かって伸びる直線状のパターンが周方向に円弧状に等間隔に形成された櫛状のパターンである。
第２パターン１９２は、第１のシール７の内側面７１ａの内周側端部から外周側に向かって伸びる直線状のパターンが第１パターン１９１の直線状のパターンと互い違いとなるように周方向に円弧状に等間隔に形成された櫛状のパターンである。
第３パターン１９３は、始端１９４から終端１９５に向かって、第１パターン１９１及び第２パターン１９２の直線状のパターン間の隙間を縫うように矩形に折り返しながら周方向に向かって蛇行する形状のパターンである。
なお、本実施形態では、第２のコイル１９を一層の構成としたが、発電力向上のために多層構造としてもよい。
第２パターン１９２は、第１のシール７の内側面７１ａの内周側端部から外周側に向かって伸びる直線状のパターンが第１パターン１９１の直線状のパターンと互い違いとなるように周方向に円弧状に等間隔に形成された櫛状のパターンである。
第３パターン１９３は、始端１９４から終端１９５に向かって、第１パターン１９１及び第２パターン１９２の直線状のパターン間の隙間を縫うように矩形に折り返しながら周方向に向かって蛇行する形状のパターンである。
なお、本実施形態では、第２のコイル１９を一層の構成としたが、発電力向上のために多層構造としてもよい。
また、第２のコイル１９は、上記第１実施形態の第１のコイル１３と同様に、電磁誘導による発電用のコイルとしての役割と、第１の無線給電機２Ａからの給電用電波２００を受信する受信用のアンテナとしての役割とを兼任するものである。従って、上記第１実施形態と同様の設計指針に基づき、第１の回路部１４Ａの駆動に必要な電力が得られ、かつ給電用電波２００からエネルギーを取り出すことができる範囲で、電磁誘導及び無線給電による発電効率が最高効率となるように第１のコイル１３が設計されている。
多極リング磁石１８は、図１１（ａ）に示すように、第２の保持器１７の軸方向の端面のうち第１のシール７の内側面７１ａと対向する側の端面に設けられている。
この多極リング磁石１８は、図１３に示すように、電磁鋼板等の強磁性体材料から形成された環状かつ薄板状のヨーク１８１と、Ｓ極とＮ極とが周方向に交互に連続して配置された環状かつ薄板状のマグネットゴムシート１８２とを重ね合わせた構成となっている。このようにヨーク１８１とマグネットゴムシート１８２とを重ね合わせることによって、多極リング磁石１８の磁束密度を高めている。
この多極リング磁石１８は、図１３に示すように、電磁鋼板等の強磁性体材料から形成された環状かつ薄板状のヨーク１８１と、Ｓ極とＮ極とが周方向に交互に連続して配置された環状かつ薄板状のマグネットゴムシート１８２とを重ね合わせた構成となっている。このようにヨーク１８１とマグネットゴムシート１８２とを重ね合わせることによって、多極リング磁石１８の磁束密度を高めている。
そして、このような構成の多極リング磁石１８を、例えば６，６−ナイロン等の非磁性材料で形成された第２の保持器１７の内側面７１ａと対向する側の端面に、ヨーク１８１側の面を接合して取り付けている。
第６実施形態では、高速回転中のマグネットゴムシート１８２等の離脱による破損を防止するために、第２の保持器１７、ヨーク１８１及びマグネットゴムシート１８２を、射出成型によって一体成型している。
第６実施形態では、高速回転中のマグネットゴムシート１８２等の離脱による破損を防止するために、第２の保持器１７、ヨーク１８１及びマグネットゴムシート１８２を、射出成型によって一体成型している。
なお、強度の観点からは、射出成型によって一体成型することが望ましいが、ヨーク１８１及びマグネットゴムシート１８２を一体成型してなる多極リング磁石１８を、第２の保持器１７の端面に接着や嵌合等の取付手段で取り付ける構成としてもよい。この構成とすることで、既存のセンサレス軸受の保持器をそのまま用いることが可能となる。
また、マグネットゴムシート１８２に代えて、これと同じ構成のプラスチックマグネットを用いる構成としてもよい。
また、多極リング磁石１８の劣化を防ぐために、マグネットゴムシート１８２又はプラスチックマグネットと、ヨーク１８１との表面をフッ素ゴム被膜またはパリレン（ポリパラキシレンの通称）の蒸着膜等で被覆する構成としてもよい。
また、マグネットゴムシート１８２又はプラスチックマグネットは、磁束密度を向上させるために、ネオジム磁石又はサマリウムコバルト磁石を含有していることが望ましい。
また、マグネットゴムシート１８２に代えて、これと同じ構成のプラスチックマグネットを用いる構成としてもよい。
また、多極リング磁石１８の劣化を防ぐために、マグネットゴムシート１８２又はプラスチックマグネットと、ヨーク１８１との表面をフッ素ゴム被膜またはパリレン（ポリパラキシレンの通称）の蒸着膜等で被覆する構成としてもよい。
また、マグネットゴムシート１８２又はプラスチックマグネットは、磁束密度を向上させるために、ネオジム磁石又はサマリウムコバルト磁石を含有していることが望ましい。
上記構成によって、軸受４Ｅは、図１４に示すように、軸受内部において、第２の保持器１７に設けられた多極リング磁石１８の磁極面と、第１のシール７に設けられた第２のコイル１９のパターン面とが軸方向に対向して配置される。この対向間隔は、一般に磁石とコイルとの距離が離れるほど磁力が小さくなることから可能な限り小さくすることが望ましい。
そして、回転軸が回転し内輪５が回転すると転動体９が転動し、転動体９から駆動力を受けて第２の保持器１７が回転する。これにより、第２の保持器１７と共に多極リング磁石１８が回転して、多極リング磁石１８と静止状態にある第２のコイル１９とが相対回転する。
そして、回転軸が回転し内輪５が回転すると転動体９が転動し、転動体９から駆動力を受けて第２の保持器１７が回転する。これにより、第２の保持器１７と共に多極リング磁石１８が回転して、多極リング磁石１８と静止状態にある第２のコイル１９とが相対回転する。
多極リング磁石１８と第２のコイル１９とが相対回転すると、マグネットゴムシート１８２の各磁極対の周りに形成されている磁場が多極リング磁石１８と共に移動し、第２のコイル１９の第３パターン１９３の蛇行する面を横切る磁場の向きが第３パターン１９３に対して交番的に変化する。そのため、第３パターン１９３の内部には、それぞれの矩形状に折返した部分が囲う内側を通過する磁場を打ち消す方向に電流が流れるように起電力が発生する。磁場は、第３パターン１９３に対して交番的に変化するので、第３パターン１９３に発生する起電力も交番的に変化する。従って、第３パターン１９３の始端１９４及び終端１９５の間には交流の起電力が発生する。
このとき、多極リング磁石１８と第３パターン１９３とは、相対的に回転するので、それぞれの真円度、相対的距離、磁極の間隔及び蛇行の間隔などに多少寸法的なばらつきがあっても、始端１９４及び終端１９５の間に生じる起電力の変動が少なく、安定した電力を発生することが可能である。
このとき、多極リング磁石１８と第３パターン１９３とは、相対的に回転するので、それぞれの真円度、相対的距離、磁極の間隔及び蛇行の間隔などに多少寸法的なばらつきがあっても、始端１９４及び終端１９５の間に生じる起電力の変動が少なく、安定した電力を発生することが可能である。
（第６実施形態の効果）
（１）第６実施形態に係る第５のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｅは、多極リング磁石１８が、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に連続して配置された環状かつ薄板状のマグネットゴムシート１８２と、マグネットゴムシート１８２の一方の面に重ね合わせて固定された、強磁性体材料から形成された環状かつ薄板状のヨーク１８１とを有する。加えて、第２の保持器１７の第１のシール７の内側面７１ａと対向する側の端面にヨーク１８１側の面を接合して設けられている。
この構成であれば、ヨーク１８１によって、マグネットゴムシート１８２の磁束密度を高めることが可能となり、第２のコイル１９の発電量を向上することが可能となる。また、多極リング磁石１８は、既存の保持器の端面に設けることが可能となっているので、製造時に既存の保持器をそのまま利用することが可能となる。
（１）第６実施形態に係る第５のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｅは、多極リング磁石１８が、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に連続して配置された環状かつ薄板状のマグネットゴムシート１８２と、マグネットゴムシート１８２の一方の面に重ね合わせて固定された、強磁性体材料から形成された環状かつ薄板状のヨーク１８１とを有する。加えて、第２の保持器１７の第１のシール７の内側面７１ａと対向する側の端面にヨーク１８１側の面を接合して設けられている。
この構成であれば、ヨーク１８１によって、マグネットゴムシート１８２の磁束密度を高めることが可能となり、第２のコイル１９の発電量を向上することが可能となる。また、多極リング磁石１８は、既存の保持器の端面に設けることが可能となっているので、製造時に既存の保持器をそのまま利用することが可能となる。
（第７実施形態）
第７実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の軸受給電システム１Ａの第１の無線給電機２Ａに代えて第３の無線給電機２Ｃを備える点と、第１の軸受４Ａの制御回路１４２及び無線回路１４３が、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥの送信処理を行わない点とが異なる。これら以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第７実施形態に係る第３の軸受給電システム１Ｃは、図１５に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第３の無線給電機２Ｃを備えた構成となっている。更に、第１の軸受４Ａが、モータ２０と負荷２１とこれらを接続する回転軸２２とを備える装置に適用されている。具体的に、第１の軸受４Ａは、回転軸２２の両端に設けられている。なお更に、この装置には、回転軸２２の回転速度を検出する速度センサ２３が設けられており、第３の無線給電機２Ｃと無線又は有線で接続されている。
第３の無線給電機２Ｃは、速度センサ２３で検出される回転速度に基づき、この回転速度が予め設定した速度閾値未満になったか否かを判定する。そして、速度閾値未満になったと判定すると、給電用電波２００の送信を開始する。一方、給電用電波２００の送信を開始後に、回転速度が速度閾値以上になったと判定すると、給電用電波２００の送信を停止する。
第７実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の軸受給電システム１Ａの第１の無線給電機２Ａに代えて第３の無線給電機２Ｃを備える点と、第１の軸受４Ａの制御回路１４２及び無線回路１４３が、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥの送信処理を行わない点とが異なる。これら以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第７実施形態に係る第３の軸受給電システム１Ｃは、図１５に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第３の無線給電機２Ｃを備えた構成となっている。更に、第１の軸受４Ａが、モータ２０と負荷２１とこれらを接続する回転軸２２とを備える装置に適用されている。具体的に、第１の軸受４Ａは、回転軸２２の両端に設けられている。なお更に、この装置には、回転軸２２の回転速度を検出する速度センサ２３が設けられており、第３の無線給電機２Ｃと無線又は有線で接続されている。
第３の無線給電機２Ｃは、速度センサ２３で検出される回転速度に基づき、この回転速度が予め設定した速度閾値未満になったか否かを判定する。そして、速度閾値未満になったと判定すると、給電用電波２００の送信を開始する。一方、給電用電波２００の送信を開始後に、回転速度が速度閾値以上になったと判定すると、給電用電波２００の送信を停止する。
（第７実施形態の効果）
第７実施形態に係る第３の軸受給電システム１Ｃは、第３の無線給電機３Ｃが、第１の軸受４Ａが装着された回転軸２２の回転速度に基づき、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、給電用電波２００の送信を開始する。一方、送信開始後に、回転速度が速度閾値以上になったときに、給電用電波２００の送信を停止する。
この構成であれば、第１の軸受４Ａの回転速度が低速となって、電磁誘導による発電量が低減又は電磁誘導による発電ができなくなったときに、給電用電波２００の送信を開始することが可能となる。一方、電磁誘導によって十分な発電ができるときは、給電用電波２００の送信を停止することが可能となる。
これによって、電磁誘導による発電が困難となるタイミングで、給電用電波２００の送信が開始され、電磁誘導による十分な発電が可能なタイミングで給電用電波２００の送信を停止することが可能となる。その結果、無駄な電波発信を抑え効率的な送電を行うことが可能となる。
第７実施形態に係る第３の軸受給電システム１Ｃは、第３の無線給電機３Ｃが、第１の軸受４Ａが装着された回転軸２２の回転速度に基づき、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、給電用電波２００の送信を開始する。一方、送信開始後に、回転速度が速度閾値以上になったときに、給電用電波２００の送信を停止する。
この構成であれば、第１の軸受４Ａの回転速度が低速となって、電磁誘導による発電量が低減又は電磁誘導による発電ができなくなったときに、給電用電波２００の送信を開始することが可能となる。一方、電磁誘導によって十分な発電ができるときは、給電用電波２００の送信を停止することが可能となる。
これによって、電磁誘導による発電が困難となるタイミングで、給電用電波２００の送信が開始され、電磁誘導による十分な発電が可能なタイミングで給電用電波２００の送信を停止することが可能となる。その結果、無駄な電波発信を抑え効率的な送電を行うことが可能となる。
（第８実施形態）
第８実施形態に係る第４の軸受給電システム１Ｄは、上記第１実施形態と比較して、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａの第１の上位装置３Ａに代えて第２の上位装置３Ｂを備える点と、第１の軸受４Ａの制御回路１４２及び無線回路１４３が、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥの送信処理を行わない点とが異なる。これら以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
第８実施形態に係る第４の軸受給電システム１Ｄは、上記第１実施形態と比較して、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａの第１の上位装置３Ａに代えて第２の上位装置３Ｂを備える点と、第１の軸受４Ａの制御回路１４２及び無線回路１４３が、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥの送信処理を行わない点とが異なる。これら以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第８実施形態に係る第４の軸受給電システム１Ｄは、図１６に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の上位装置３Ａに代えて、第２の上位装置３Ｂを備えた構成となっている。更に、第１の軸受４Ａが、モータ２０と負荷２１とこれらを接続する回転軸２２とを備える装置に適用されている。具体的に、第１の軸受４Ａは、回転軸２２の両端に設けられている。なお更に、この装置には、回転軸２２の回転速度を検出する速度センサ２３が設けられており、第２の上位装置３Ｂと無線又は有線で接続されている。
第８実施形態に係る第４の軸受給電システム１Ｄは、図１６に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の上位装置３Ａに代えて、第２の上位装置３Ｂを備えた構成となっている。更に、第１の軸受４Ａが、モータ２０と負荷２１とこれらを接続する回転軸２２とを備える装置に適用されている。具体的に、第１の軸受４Ａは、回転軸２２の両端に設けられている。なお更に、この装置には、回転軸２２の回転速度を検出する速度センサ２３が設けられており、第２の上位装置３Ｂと無線又は有線で接続されている。
第２の上位装置３Ｂは、速度センサ２３で検出される回転速度に基づき、この回転速度が予め設定した速度閾値未満になったか否かを判定する。そして、速度閾値未満になったと判定すると、給電開始信号ＣＳを、無線送受信機３ｗを介して第１の無線給電機２Ａに向けて無線送信する。また、給電開始信号ＣＳを送信後（無線給電中）に、回転速度が予め設定した速度閾値以上となったと判定すると、給電停止信号ＣＥを無線送受信機３ｗを介して第１の無線給電機２Ａに向けて無線送信する。
（第８実施形態の効果）
第８実施形態に係る第４の軸受給電システム１Ｄは、第２の上位装置３Ｂが、第１の軸受４Ａが装着された回転軸２２の回転速度に基づき、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、給電開始信号ＣＳを無線給電機２Ａに送信する。一方、無線給電中に、回転速度が速度閾値以上になったときに、給電停止信号ＣＥを無線給電機２Ａに送信する。
この構成であれば、第１の軸受４Ａの回転速度が低速となって、電磁誘導による発電量が低減又は電磁誘導による発電ができなくなったときに、給電用電波２００の送信を開始させることが可能となる。一方、電磁誘導によって十分な発電ができるときは、給電用電波２００の送信を停止させることが可能となる。
これによって、電磁誘導による発電が困難となるタイミングで、給電用電波２００の送信が開始され、電磁誘導による十分な発電が可能なタイミングで給電用電波２００の送信を停止することが可能となる。その結果、無駄な電波発信を抑え効率的な送電を行うことが可能となる。
第８実施形態に係る第４の軸受給電システム１Ｄは、第２の上位装置３Ｂが、第１の軸受４Ａが装着された回転軸２２の回転速度に基づき、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、給電開始信号ＣＳを無線給電機２Ａに送信する。一方、無線給電中に、回転速度が速度閾値以上になったときに、給電停止信号ＣＥを無線給電機２Ａに送信する。
この構成であれば、第１の軸受４Ａの回転速度が低速となって、電磁誘導による発電量が低減又は電磁誘導による発電ができなくなったときに、給電用電波２００の送信を開始させることが可能となる。一方、電磁誘導によって十分な発電ができるときは、給電用電波２００の送信を停止させることが可能となる。
これによって、電磁誘導による発電が困難となるタイミングで、給電用電波２００の送信が開始され、電磁誘導による十分な発電が可能なタイミングで給電用電波２００の送信を停止することが可能となる。その結果、無駄な電波発信を抑え効率的な送電を行うことが可能となる。
（第９実施形態）
第９実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の無線給電機２Ａに代えて第４の無線給電機２Ｄを備える点と、第１の軸受４Ａの制御回路１４２及び無線回路１４３が、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥの送信処理を行わない点とが異なる。これら以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第９実施形態に係る第５の軸受給電システム１Ｅは、図１７に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第４の無線給電機２Ｄを備えた構成となっている。
第９実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の無線給電機２Ａに代えて第４の無線給電機２Ｄを備える点と、第１の軸受４Ａの制御回路１４２及び無線回路１４３が、給電開始信号ＣＳ及び給電停止信号ＣＥの送信処理を行わない点とが異なる。これら以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第９実施形態に係る第５の軸受給電システム１Ｅは、図１７に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第４の無線給電機２Ｄを備えた構成となっている。
この第４の無線給電機２Ｄは、送電制御ボタン２ｂと、第１の無線給電機２Ａとを備える。
送電制御ボタン２ｂは、図示省略するが、送電開始ボタンと、送電停止ボタンとを備える。送電制御ボタン２ｂは、オペレータによって、送電開始ボタンが押下されると給電開始信号ＣＳを第１の無線給電機２Ａに送信し、送電停止ボタンが押下されると給電停止信号ＣＥを第１の無線給電機２Ａに送信するように構成されている。
送電制御ボタン２ｂは、図示省略するが、送電開始ボタンと、送電停止ボタンとを備える。送電制御ボタン２ｂは、オペレータによって、送電開始ボタンが押下されると給電開始信号ＣＳを第１の無線給電機２Ａに送信し、送電停止ボタンが押下されると給電停止信号ＣＥを第１の無線給電機２Ａに送信するように構成されている。
（第９実施形態の効果）
第９実施形態に係る第５の軸受給電システム１Ｅは、送電制御ボタン２ｂが、送電開始ボタンが押下されたときに、給電開始信号ＣＳを無線給電機２００Ａに送信する。一方、無線給電中に、送電停止ボタンが押下されたときに、給電停止信号ＣＥを無線給電機２００Ａに送信する。
この構成であれば、オペレータの任意のタイミングで、給電用電波２００の送信を開始又は停止させることが可能となる。
これによって、例えば、第１の軸受４Ａの静止時において、オペレータの任意のタイミング（例えば、センサ検出情報が欲しいタイミングなど）で、給電用電波２００による発電が可能となる。その結果、無駄な電波発信を抑え効率的な送電を行うことが可能となるとともに、任意のタイミングでセンサ検出情報を得て故障等の検査を行うことが可能となる。
第９実施形態に係る第５の軸受給電システム１Ｅは、送電制御ボタン２ｂが、送電開始ボタンが押下されたときに、給電開始信号ＣＳを無線給電機２００Ａに送信する。一方、無線給電中に、送電停止ボタンが押下されたときに、給電停止信号ＣＥを無線給電機２００Ａに送信する。
この構成であれば、オペレータの任意のタイミングで、給電用電波２００の送信を開始又は停止させることが可能となる。
これによって、例えば、第１の軸受４Ａの静止時において、オペレータの任意のタイミング（例えば、センサ検出情報が欲しいタイミングなど）で、給電用電波２００による発電が可能となる。その結果、無駄な電波発信を抑え効率的な送電を行うことが可能となるとともに、任意のタイミングでセンサ検出情報を得て故障等の検査を行うことが可能となる。
（第１０実施形態）
第１０実施形態に係る軸受４Ｆ（図示略）は、上記第１実施形態と比較して、第１の回路部１４Ａに代えて、第２の回路部１４Ｂを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１０実施形態に係る第６のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｆ（図示略）は、図１８に示すように、第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１の無線通信ユニット１６Ａに代えて、第２の無線通信ユニット１６Ｂを備えた構成となっている。この第２の無線通信ユニットは、第１実施形態の第１の回路部１４Ａに代えて、第２の回路部１４Ｂを備えた構成となっている。
第１０実施形態に係る軸受４Ｆ（図示略）は、上記第１実施形態と比較して、第１の回路部１４Ａに代えて、第２の回路部１４Ｂを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１０実施形態に係る第６のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｆ（図示略）は、図１８に示すように、第１実施形態の第１の軸受４Ａにおいて、第１の無線通信ユニット１６Ａに代えて、第２の無線通信ユニット１６Ｂを備えた構成となっている。この第２の無線通信ユニットは、第１実施形態の第１の回路部１４Ａに代えて、第２の回路部１４Ｂを備えた構成となっている。
この第２の回路部１４Ｂは、第１実施形態の第１の回路部１４Ａにおいて、電源回路１４０Ａに代えて、電磁誘導発電用の第１電源回路１４０Ｂと、無線給電発電用の第２電源回路１４０Ｃとを備えた構成となっている。
更に、第２の回路部１４Ｂは、制御回路１４２からの切替信号に基づき、第１のコイル１３と第１電源回路１４０Ｂ及び第２電源回路１４０Ｃとの電気的な接続を切り替える切替スイッチ１４５と、蓄電用二次電池１４６とを新たに備える。
更に、第２の回路部１４Ｂは、制御回路１４２からの切替信号に基づき、第１のコイル１３と第１電源回路１４０Ｂ及び第２電源回路１４０Ｃとの電気的な接続を切り替える切替スイッチ１４５と、蓄電用二次電池１４６とを新たに備える。
第１電源回路１４０Ｂは、図１９に示すように、第１整流回路１４０Ｂａと、第１平滑回路１４０Ｂｂと、第１蓄電回路１４０Ｂｃと、第１定電圧出力回路１４０Ｂｄとを備える。
第１電源回路１４０Ｂは、各回路の特性が、電磁誘導発電に対して発電効率が最適となるように調整された回路である。回路特性が異なる以外は、蓄電用二次電池が第２電源回路１４０Ｃと共用の蓄電用二次電池１４６となる点を除いて、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａと同様の構成及び動作内容となる。
第１電源回路１４０Ｂは、各回路の特性が、電磁誘導発電に対して発電効率が最適となるように調整された回路である。回路特性が異なる以外は、蓄電用二次電池が第２電源回路１４０Ｃと共用の蓄電用二次電池１４６となる点を除いて、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａと同様の構成及び動作内容となる。
第２電源回路１４０Ｃは、図１９に示すように、第２整流回路１４０Ｃａと、第２平滑回路１４０Ｃｂと、第２蓄電回路１４０Ｃｃと、第２定電圧出力回路１４０Ｃｄとを備える。
第２電源回路１４０Ｃは、各回路の特性が、無線給電発電に対して発電効率が最適となるように調整された回路である。回路特性が異なる以外は、蓄電用二次電池が第２電源回路１４０Ｃと共用の蓄電用二次電池１４６となる点を除いて、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａと同様の構成及び動作内容となる。
第２電源回路１４０Ｃは、各回路の特性が、無線給電発電に対して発電効率が最適となるように調整された回路である。回路特性が異なる以外は、蓄電用二次電池が第２電源回路１４０Ｃと共用の蓄電用二次電池１４６となる点を除いて、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａと同様の構成及び動作内容となる。
ここで、無線給電において微弱な電力しか発電できない場合、方向降下電圧（ＶＦ）の特性が低い値のダイオードを使用した整流回路にした方がエネルギー損失を減らすことが可能となる。このことから、第１０実施形態では、第２整流回路１４０Ｃａを構成するダイオードを、第１整流回路１４０Ｂａを構成するダイオードと比較して方向降下電圧（ＶＦ）の特性が低い値のダイオードから構成している。
一方、第１０実施形態の制御回路１４２は、速度センサ１４１ｄの検出結果に基づき、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、第１のコイル１３と第２電源回路１４０Ｃとを電気的に接続させる切替信号Ｂ２を切替スイッチ１４５に出力する。一方、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、第１のコイル１３と第１電源回路１４０Ｂとを接続させる切替信号Ｂ１を切替スイッチ１４５に出力する。
一方、第１０実施形態の制御回路１４２は、速度センサ１４１ｄの検出結果に基づき、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、第１のコイル１３と第２電源回路１４０Ｃとを電気的に接続させる切替信号Ｂ２を切替スイッチ１４５に出力する。一方、回転速度が予め設定した速度閾値未満となったときに、第１のコイル１３と第１電源回路１４０Ｂとを接続させる切替信号Ｂ１を切替スイッチ１４５に出力する。
切替スイッチ１４５は、切替信号Ｂ１の入力に応じて、第１のコイル１３と第１電源回路１４０Ｂとが電気的に接続するようにスイッチを切り替える。一方、切替信号Ｂ２の入力に応じて、第１のコイル１３と第２電源回路１４０Ｃとが電気的に接続するようにスイッチを切り替える。
また、蓄電用二次電池１４６は、上記第１実施形態の蓄電用二次電池１４０ｄと同様の構成を有する二次電池である。
また、蓄電用二次電池１４６は、上記第１実施形態の蓄電用二次電池１４０ｄと同様の構成を有する二次電池である。
（第１０実施形態の効果）
（１）第１０実施形態に係る第６のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｆは、電磁誘導による発電用に回路特性が調整された第１電源回路１４０Ｂと、給電用電波２００による発電用に回路特性が調整された第２電源回路１４０Ｃとを備える。切替スイッチ１４５が、制御回路１４２からの切替信号Ｂ１又はＢ２に基づき、第１のコイル１３との電気的接続を、電磁誘導による発電時は第１電源回路１４０Ｂに切り替え、給電用電波による発電時は第２電源回路１４０Ｃに切り替える。
この構成であれば、電磁誘導時と無線給電時とで回路特性が適切に調整された電源回路を用いて発電を行うことが可能となる。これによって、電源回路での無駄なエネルギー消費を低減することが可能となり、発電効率を向上することが可能となる。
（１）第１０実施形態に係る第６のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｆは、電磁誘導による発電用に回路特性が調整された第１電源回路１４０Ｂと、給電用電波２００による発電用に回路特性が調整された第２電源回路１４０Ｃとを備える。切替スイッチ１４５が、制御回路１４２からの切替信号Ｂ１又はＢ２に基づき、第１のコイル１３との電気的接続を、電磁誘導による発電時は第１電源回路１４０Ｂに切り替え、給電用電波による発電時は第２電源回路１４０Ｃに切り替える。
この構成であれば、電磁誘導時と無線給電時とで回路特性が適切に調整された電源回路を用いて発電を行うことが可能となる。これによって、電源回路での無駄なエネルギー消費を低減することが可能となり、発電効率を向上することが可能となる。
（第１１実施形態）
第１１実施形態は、上記第１実施形態と比較して、電源回路１４０Ａに代えて、電源回路１４０Ｄを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１１実施形態に係る第７のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｇ（図示略）は、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａに代えて、電源回路１４０Ｄを備えた構成となっている。
この電源回路１４０Ｄは、図２０に示すように、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａにおいて、整流回路１４０ａの前段にインピーダンスマッチング回路１４０ｆを追加した構成となっている。
第１１実施形態は、上記第１実施形態と比較して、電源回路１４０Ａに代えて、電源回路１４０Ｄを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１１実施形態に係る第７のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｇ（図示略）は、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａに代えて、電源回路１４０Ｄを備えた構成となっている。
この電源回路１４０Ｄは、図２０に示すように、上記第１実施形態の電源回路１４０Ａにおいて、整流回路１４０ａの前段にインピーダンスマッチング回路１４０ｆを追加した構成となっている。
このインピーダンスマッチング回路１４０ｆは、第１のコイル１３の出力インピーダンスと、電源回路１４０Ｄの入力インピーダンスとを整合（マッチング）する回路である。
ここで、高周波である給電用電波２００の伝送において、第１のコイル１３の出力インピーダンスと電源回路１４０Ｄの入力インピーダンスとが整合していないと、受信した給電用電波２００の電源回路側へのエネルギー伝達効率が低下する。
インピーダンスマッチング回路１４０ｆは、例えば、給電用電波２００の送電周波数や第１のコイル１３及び電源回路１４０Ａのインピーダンス特性などから、スミスチャートを用いて素子値が計算される。そして、計算された素子値を有する例えばインダクタ（コイル）やコンデンサ等の素子を直列又は並列接続して構成される。
ここで、高周波である給電用電波２００の伝送において、第１のコイル１３の出力インピーダンスと電源回路１４０Ｄの入力インピーダンスとが整合していないと、受信した給電用電波２００の電源回路側へのエネルギー伝達効率が低下する。
インピーダンスマッチング回路１４０ｆは、例えば、給電用電波２００の送電周波数や第１のコイル１３及び電源回路１４０Ａのインピーダンス特性などから、スミスチャートを用いて素子値が計算される。そして、計算された素子値を有する例えばインダクタ（コイル）やコンデンサ等の素子を直列又は並列接続して構成される。
（第１１実施形態の効果）
（１）第１１実施形態に係る第７のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｇは、電源回路１４０Ｄのインピーダンスマッチング回路１４０ｆが、第１のコイル１３と当該電源回路１４０Ｄとのインピーダンスを整合する。
この構成であれば、インピーダンスマッチング回路１４０ｆによって、第１のコイル１３の出力インピーダンスと、電源回路１４０Ｄの入力インピーダンスとが整合され、給電用電波２００を受信時の電源回路側へのエネルギー伝達効率を向上することが可能となる。
（１）第１１実施形態に係る第７のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｇは、電源回路１４０Ｄのインピーダンスマッチング回路１４０ｆが、第１のコイル１３と当該電源回路１４０Ｄとのインピーダンスを整合する。
この構成であれば、インピーダンスマッチング回路１４０ｆによって、第１のコイル１３の出力インピーダンスと、電源回路１４０Ｄの入力インピーダンスとが整合され、給電用電波２００を受信時の電源回路側へのエネルギー伝達効率を向上することが可能となる。
（第１２実施形態）
第１２実施形態は、上記第１０実施形態と比較して、第２電源回路１４０Ｃに代えて、第３電源回路１４０Ｅを備える点が異なる。それ以外は、上記第１０実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１０実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１２実施形態に係る第８のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｈ（図示略）は、上記第１０実施形態の第６のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｆにおいて、第２電源回路１４０Ｃに代えて第３電源回路１４０Ｅを備えた構成となっている。
この第３電源回路１４０Ｅは、図２１に示すように、上記第１０実施形態の第２電源回路１４０Ｃに対して、第２整流回路１４０Ｃａの前段にインピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅを追加した構成となっている。
第１２実施形態は、上記第１０実施形態と比較して、第２電源回路１４０Ｃに代えて、第３電源回路１４０Ｅを備える点が異なる。それ以外は、上記第１０実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１０実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１２実施形態に係る第８のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｈ（図示略）は、上記第１０実施形態の第６のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｆにおいて、第２電源回路１４０Ｃに代えて第３電源回路１４０Ｅを備えた構成となっている。
この第３電源回路１４０Ｅは、図２１に示すように、上記第１０実施形態の第２電源回路１４０Ｃに対して、第２整流回路１４０Ｃａの前段にインピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅを追加した構成となっている。
このインピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅは、第１のコイル１３の出力インピーダンスと、第３電源回路１４０Ｅの入力インピーダンスとを整合（マッチング）する回路である。
インピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅは、上記第１１実施形態のインピーダンスマッチング回路１４０ｆと同様に、例えば、給電用電波２００の送電周波数や第１のコイル１３及び第２電源回路１４０Ｃのインピーダンス特性などから、スミスチャートを用いて素子値が計算される。そして、計算された素子値を有する例えばインダクタ（コイル）やコンデンサ等の素子を直列又は並列接続して構成される。
インピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅは、上記第１１実施形態のインピーダンスマッチング回路１４０ｆと同様に、例えば、給電用電波２００の送電周波数や第１のコイル１３及び第２電源回路１４０Ｃのインピーダンス特性などから、スミスチャートを用いて素子値が計算される。そして、計算された素子値を有する例えばインダクタ（コイル）やコンデンサ等の素子を直列又は並列接続して構成される。
（第１２実施形態の効果）
（１）第１２実施形態に係る第８のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｈは、第３電源回路１４０Ｅのインピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅが、第１のコイル１３と当該第３電源回路１４０Ｅとのインピーダンスを整合する。
この構成であれば、インピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅによって、第１のコイル１３の出力インピーダンスと、第３電源回路１４０Ｅの入力インピーダンスとが整合され、給電用電波２００を受信時の電源回路側へのエネルギー伝達効率を向上することが可能となる。
（１）第１２実施形態に係る第８のワイヤレスセンサ付き軸受４Ｈは、第３電源回路１４０Ｅのインピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅが、第１のコイル１３と当該第３電源回路１４０Ｅとのインピーダンスを整合する。
この構成であれば、インピーダンスマッチング回路１４０Ｃｅによって、第１のコイル１３の出力インピーダンスと、第３電源回路１４０Ｅの入力インピーダンスとが整合され、給電用電波２００を受信時の電源回路側へのエネルギー伝達効率を向上することが可能となる。
（第１３実施形態）
第１３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の無線給電機２Ａに代えて、第５の無線給電機２Ｅを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１３実施形態に係る第６の軸受給電システム１Ｆは、図２２に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第５の無線給電機２Ｅを備えた構成となっている。
第１３実施形態は、上記第１実施形態と比較して、第１の無線給電機２Ａに代えて、第５の無線給電機２Ｅを備える点が異なる。それ以外は、上記第１実施形態と同様の構成となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる点のみを詳細に説明する。
第１３実施形態に係る第６の軸受給電システム１Ｆは、図２２に示すように、上記第１実施形態の第１の軸受給電システム１Ａにおいて、第１の無線給電機２Ａに代えて、第５の無線給電機２Ｅを備えた構成となっている。
この第５の無線給電機２Ｅは、その送電部の出力インピーダンスと第１の無線通信ユニット１６Ａの入力インピーダンスとを整合するインピーダンスマッチング回路２ｍを備える。
このインピーダンスマッチング回路２ｍは、上記第１１実施形態のインピーダンスマッチング回路１４０ｆと同様に、例えば、給電用電波２００の送電周波数、第５の無線給電機２Ｅ及び第１の無線通信ユニット１６Ａのインピーダンス特性などから、スミスチャートを用いて素子値が計算される。そして、計算された素子値を有する例えばインダクタ（コイル）やコンデンサ等の素子を直列又は並列接続して構成される。
このインピーダンスマッチング回路２ｍは、上記第１１実施形態のインピーダンスマッチング回路１４０ｆと同様に、例えば、給電用電波２００の送電周波数、第５の無線給電機２Ｅ及び第１の無線通信ユニット１６Ａのインピーダンス特性などから、スミスチャートを用いて素子値が計算される。そして、計算された素子値を有する例えばインダクタ（コイル）やコンデンサ等の素子を直列又は並列接続して構成される。
（第１３実施形態の効果）
（１）第１３実施形態に係る第６の軸受給電システム１Ｆは、第５の無線給電機２Ｅのインピーダンスマッチング回路２ｍが、当該第５の無線給電機２Ｅと第１の無線通信ユニット１６Ａとのインピーダンスを整合する。
この構成であれば、インピーダンスマッチング回路２ｍによって、第５の無線給電機２Ｅの出力インピーダンスと、第１の無線通信ユニット１６Ａの入力インピーダンスとが整合され、給電用電波２００を受信時の電源回路側へのエネルギー伝達効率を向上することが可能となる。
また、無線給電機側にインピーダンスマッチング回路を設け、第１の無線通信ユニット１６Ａには設けない構成としたので、第１の軸受４Ａ側の部品点数の増加を抑えることが可能となる。
（１）第１３実施形態に係る第６の軸受給電システム１Ｆは、第５の無線給電機２Ｅのインピーダンスマッチング回路２ｍが、当該第５の無線給電機２Ｅと第１の無線通信ユニット１６Ａとのインピーダンスを整合する。
この構成であれば、インピーダンスマッチング回路２ｍによって、第５の無線給電機２Ｅの出力インピーダンスと、第１の無線通信ユニット１６Ａの入力インピーダンスとが整合され、給電用電波２００を受信時の電源回路側へのエネルギー伝達効率を向上することが可能となる。
また、無線給電機側にインピーダンスマッチング回路を設け、第１の無線通信ユニット１６Ａには設けない構成としたので、第１の軸受４Ａ側の部品点数の増加を抑えることが可能となる。
（変形例）
（１）上記第各実施形態では、検出センサ１４１を、静止輪である外輪６の内周面に設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、図２３（ａ）に示すように、外輪６の肩の部分に第１の溝６４を形成し、この第１の溝６４の内側に検出センサ１４１を設ける構成としてもよい。また、図２３（ｂ）に示すように、外輪６の外周面に第２の溝６５を形成し、この第２の溝６５の内側に検出センサ１４１を設ける構成としてもよいし、図２３（ｃ）に示すように、外輪６の軸方向端面に第３の溝６６を形成し、この第３の溝６６の内側に検出センサ１４１を設ける構成としてもよい。また、例えば、図２３（ｄ）に示すように、検出センサ１４１を、第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設ける構成としてもよい。この構成によって、制御回路１４２と検出センサ１４１との間の配線を外部に伸ばす必要が無くなると共に、配線長を短くすることが容易となり、簡易にセンサ信号へのノイズ混入等の影響を低減できる配線構成とすることが可能となる。
（１）上記第各実施形態では、検出センサ１４１を、静止輪である外輪６の内周面に設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、図２３（ａ）に示すように、外輪６の肩の部分に第１の溝６４を形成し、この第１の溝６４の内側に検出センサ１４１を設ける構成としてもよい。また、図２３（ｂ）に示すように、外輪６の外周面に第２の溝６５を形成し、この第２の溝６５の内側に検出センサ１４１を設ける構成としてもよいし、図２３（ｃ）に示すように、外輪６の軸方向端面に第３の溝６６を形成し、この第３の溝６６の内側に検出センサ１４１を設ける構成としてもよい。また、例えば、図２３（ｄ）に示すように、検出センサ１４１を、第１のシール７の芯金７１の内側面７１ａに設ける構成としてもよい。この構成によって、制御回路１４２と検出センサ１４１との間の配線を外部に伸ばす必要が無くなると共に、配線長を短くすることが容易となり、簡易にセンサ信号へのノイズ混入等の影響を低減できる配線構成とすることが可能となる。
（２）上記各実施形態では、磁石１１として、ネオジム磁石を使用しているが、この構成に限らず、サマリウムコバルト磁石等の他の磁石を使用してもよい。
（３）上記各実施形態では、温度センサ１４１ａ、加速度センサ１４１ｂ、荷重センサ１４１ｃ及び速度センサ１４１ｄの４種類のセンサを設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、湿度を検出するセンサなど他の種類のセンサを設ける構成としてもよい。
（４）上記各実施形態では、振動を検出するセンサとして、加速度センサを例に挙げて説明したが、この構成に限らない。例えば、ＡＥ（acoustic emission）センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ、マイクロホン等や、あるいは、速度、加速度、歪み、応力、変位型等、振動に起因して発生する物理量を電気信号化できるものであれば他のセンサを用いる構成としてもよい。
（３）上記各実施形態では、温度センサ１４１ａ、加速度センサ１４１ｂ、荷重センサ１４１ｃ及び速度センサ１４１ｄの４種類のセンサを設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、湿度を検出するセンサなど他の種類のセンサを設ける構成としてもよい。
（４）上記各実施形態では、振動を検出するセンサとして、加速度センサを例に挙げて説明したが、この構成に限らない。例えば、ＡＥ（acoustic emission）センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ、マイクロホン等や、あるいは、速度、加速度、歪み、応力、変位型等、振動に起因して発生する物理量を電気信号化できるものであれば他のセンサを用いる構成としてもよい。
１Ａ〜１Ｆ…第１〜第６の軸受給電システム、２Ａ〜２Ｅ…第１〜第５の無線給電機、３Ａ〜３Ｂ…第１〜第２の上位装置、４Ａ〜４Ｈ…第１〜第８のワイヤレスセンサ付き軸受、５…第１の軌道輪（内輪）、６…第２の軌道輪（外輪）、７，７Ａ，７Ｂ…第１，第２，第３のシール、９…転動体、１０，１７…第１，第２の保持器、１１…磁石、１２，１８ａ…ヨーク、１３，１９…第１，第２のコイル、第１〜第２の回路部…１４Ａ〜１４Ｂ、１５…磁気シールド、１６Ａ〜１６Ｂ…第１〜第２の無線通信ユニット、１８…多極リング磁石、１８ｂ…マグネットゴムシート、２３，１４１ｄ…速度センサ、７１，７１Ｂ…芯金、７１Ａ…芯材、１００…リム部、１０１…柱部、１０２…ポケット、１０３…貫通穴、１３３…金属薄膜、１４０Ａ，１４０Ｄ…電源回路、１４０Ｂ〜１４０Ｃ…第１〜第２電源回路、１４１…検出センサ、１４２…制御回路、１４３…無線回路、１４４…アンテナ、２００，２００Ａ…給電用電波、７１２…スリット
Claims (11)
- 相対回転する二つの軸受構成部品の一方に固定された磁石と、
前記二つの軸受構成部品の他方に前記磁石と対向して固定され、前記磁石との相対回転による電磁誘導を利用した発電用のコイルとして利用されるとともに、給電用電波の受信用のアンテナとしても利用されるコイルと、
前記電磁誘導で前記コイルに生じた電流及び前記給電用電波の受信で前記コイルに生じた電流が供給され、該電流を用いて駆動電力を生成する電源回路と、
無線信号を送信する送信用アンテナと、
前記電源回路から駆動電力が供給されるセンサと、
前記電源回路から駆動電力が供給され、前記センサの検出結果に基づく情報を前記送信用アンテナを介して無線送信する処理を行う無線処理回路と、を備えるワイヤレスセンサ付き軸受。 - 外周面に第１軌道面を有する第１の軌道輪と、
前記第１軌道面に対向する第２軌道面を内周面に有する第２の軌道輪と、
前記第１軌道面と前記第２軌道面とで形成される軌道に配置された複数の転動体と、
前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間に設けられ、前記複数の転動体を転動自在に周方向に間隔を空けて保持する環状の保持器と、
前記第１の軌道輪及び前記第２の軌道輪のうち固定支持される方の軌道輪に支持され、前記第１の軌道輪と前記第２の軌道輪との間を密封する環状のシールと、
前記保持器の前記シールと対向する側の端面に、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に並ぶように配置された磁石と、
前記シールの前記磁石と対向する側の面に設けられ、前記磁石との相対回転による電磁誘導を利用した発電用のコイルとして利用されるとともに、給電用電波の受信用アンテナとしても利用されるコイルと、
前記固定支持される方の軌道輪の外表面より内側に設けられ、該軌道輪を含む構成部品に生じる物理現象に係る物理量を検出するセンサと、
前記シールに設けられた送信用アンテナと、
前記シールの前記磁石と対向する側の面に設けられ、前記センサの検出結果に基づく情報を、前記送信用アンテナを介して無線送信する処理を行う無線処理回路と、
前記シールの前記磁石と対向する側の面に設けられ、前記電磁誘導で前記コイルに生じた電流及び前記給電用電波の受信で前記コイルに生じた電流を用いて前記センサ及び前記無線処理回路に駆動電力を供給する電源回路と、を備えるワイヤレスセンサ付き軸受。 - 前記保持器は、円環状のリム部と、前記リム部の軸方向の一方に突出しかつ周方向に間隔を空けて複数個形成された柱部と、各柱部の間に形成されかつ前記複数の転動体を転動自在に保持する複数のポケットと、を有する冠型保持器であり、
前記磁石は、前記保持器の前記柱部に、該柱部を軸方向に貫通しかつ各磁石のＮ極とＳ極とが周方向に交互に並ぶように固定された複数の磁石から構成されている請求項２に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。 - 前記保持器の前記コイルと対向する側とは反対側の端面に設けられ、強磁性体材料から形成された環状のヨークを備える請求項３に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。
- 前記磁石は、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に連続して配置された環状かつ薄板状の多極リング磁石から構成され、
前記多極リング磁石の一方の端面に重ね合わせて固定され、強磁性体材料から形成された環状かつ薄板状のヨークを備え、
前記磁石及び前記ヨークは、前記保持器の前記シールと対向する側の端面に前記ヨーク側の面を接合して設けられている請求項２に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。 - 前記シールは環状の芯材を有しており、
前記芯材は樹脂材料から形成されている請求項２から５のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。 - 前記コイルの表面は金属製薄膜が形成されている請求項６に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。
- 前記シールは環状の芯材を有しており、
前記芯材は、金属材料から形成されているとともに、前記コイルの形成位置と対応する位置に複数のスリットが形成されている請求項２から５のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。 - 前記電源回路は、前記電磁誘導による発電用に回路特性が調整された第１電源回路と、前記給電用電波による発電用に回路特性が調整された第２電源回路とを備え、
前記コイルとの電気的接続を、前記電磁誘導による発電時は前記第１電源回路に切り替え、前記給電用電波による発電時は前記第２電源回路に切り替える切替部を備える請求項１から８のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。 - 前記電源回路は、前記コイルと当該電源回路とのインピーダンスを整合するインピーダンスマッチング回路を備える請求項１から９のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサ付き軸受。
- 請求項１から１０のいずれか１項に記載のワイヤレスセンサ付き軸受と、
給電開始信号の受信に応じて前記ワイヤレスセンサ付き軸受に向けて前記給電用電波を送信する無線給電機と、を備え、
前記センサは、軸受の回転速度を検出する速度センサを備え、
前記無線処理回路は、前記回転速度が予め設定した設定速度以下となったときに、前記送信用アンテナを介して、前記無線給電機に給電開始信号を送信する軸受給電システム。
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