NL1010340C2 - Lager met geïntegreerde transformator. - Google Patents

Description

Lager met geïntegreerde transformator

De onderhavige uitvinding betreft een lager omvattende een eerste gedeelte en een ten opzichte van het eerste gedeelte roteerbaar tweede 5 gedeelte voor rotatie om een lageras, waarbij het eerste gedeelte voorzien is van een eerste spoel.

Een dergelijk lager is bijvoorbeeld bekend uit Europese octrooiaanvrage EP-A 0 637 734 van AB SKF, waarin een lager wordt geopenbaard dat de belasting van het lager meet. Hiertoe zijn een of meerdere van 10 de lagerrollers per lagerrollerrij voorzien van een boring, waarin een sensor is geplaatst die de belasting in de lagerroller meet alsmede middelen voor het versterken en verzenden van de meetsignalen. De van de lagerroller afkomstige meetsignalen worden opgepikt door een op het vaststaande gedeelte van het lager aangebrachte ontvanger. De ontvan-15 ger is bijvoorbeeld uitgevoerd als een wikkeling van elektrische geleiders parallel aan de vaststaande lagerring.

Nadeel van deze bekende lager is, dat slechts een elektrische signaalverbinding tot stand is te brengen met één lagerroller, die zowel ten opzichte van het vaststaande gedeelte als ten opzichte van 20 het roterende gedeelte beweegt. Er is geen elektrische verbinding tot stand te brengen met het roterende deel van het lager.

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een lager voorzien van middelen die het mogelijk maken om via het vaste deel van het lager elektrische signalen uit te wisselen met 25 bijvoorbeeld een schakeling die bevestigd is op of aan het roterende deel van het lager.

Deze doelstelling wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt door een lager van de bij aanhef gedefinieerde soort, met het kenmerk dat het roteerbare gedeelte is voorzien van een tweede spoel die elek-30 tromagnetisch gekoppeld is met de eerste spoel.

Voordeel van dit lager is dat het mogelijk is elektrische signalen uit te wisselen met een schakeling die bevestigd is op of aan het roterende deel van het lager. Het zal duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding toepasbaar is op alle soorten lagers, zoals glijlagers, 35 kogellagers en rollagers.

Het is aan de deskundige bekend om elektrische signalen uit te wisselen met een schakeling die op een roterende as is bevestigd met behulp van bijvoorbeeld samenstellen van sleepringen en contacten.

101 0340 2

Nadeel is dat de sleepringen en de contacten op de roterende as onderhevig zijn aan slijtage, en dat de elektrische verbindingen minder betrouwbaar zijn. Daarnaast veroorzaken de sleepringen extra wrijving, wat niet altijd gewenst is. Tevens nemen de sleepringen en contacten 5 extra ruimte in, wat in sommige toepassingen nadelig kan zijn.

Met behulp van het lager volgens de onderhavige uitvinding is het mogelijk om een betrouwbare en wrijvingsloze verbinding tot stand te brengen met een op de roterende as bevestigde schakeling.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvin-10 ding vallen de assen van de eerste en van de tweede spoel samen met de rotatieas van het lager. Hierdoor wordt een zo groot mogelijke elektromagnetische koppeling tussen de spoelen bereikt, waardoor de signaaloverdracht beter en betrouwbaarder wordt.

In een verdere uitvoeringsvorm zijn de eerste en/of tweede spoel 15 voorzien van een afdekking. Hierdoor kunnen storingen voorkomen worden die veroorzaakt worden doordat bijvoorbeeld smeermiddel of vuil in en tussen de spoelen terecht komt.

Indien volgens een verdere uitvoeringsvorm het lager is vervaardigd uit een non-ferromateriaal kan de eerste en/of tweede spoel zich 20 bevinden in een uitsparing van het eerste, respectievelijk tweede gedeelte. In een verdere uitvoeringsvorm kunnen de eerste en/of tweede spoel zelfs geheel in het eerste, respectievelijk tweede gedeelte ingebed zijn. Het non-ferrometaal zal immers de magnetische veldlijnen niet verstoren.

25 Volgens een verdere uitvoeringsvorm omvatten de eerste en/of tweede spoel gedrukte wikkelingen. Tevens kunnen met de eerste, respectievelijk tweede spoel verbonden elektronische schakelingen omvat zijn op het eerste en/of tweede gedeelte van het lager. De wikkelingen en/of elektronische schakelingen kunnen bijvoorbeeld met aan de des-30 kundige bekende dunne-filmtechnieken zijn vervaardigd en aangebracht. Hierdoor wordt een nog compactere opbouw van het lager volgens de onderhavige uitvinding mogelijk.

In een tweede aspect betreft de onderhavige uitvinding verder een samenstel van tenminste één lager volgens de conclusies 1 t/m 3 en een 35 door de tenminste ene lager ondersteunde roterende as, met het kenmerk, dat het samenstel verder is voorzien van een op de roterende as bevestigde elektrische schakeling waarvan aansluitingen verbonden zijn met de tweede spoel.

1010340 3

Hierdoor wordt het mogelijk om een elektrische verbinding tot stand te brengen van het vaste gedeelte van het lager naar een op de roterende as bevestigde schakeling via het roterende gedeelte van het lager en omgekeerd.

5 In een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding worden van de schakeling afkomstige signalen toegevoerd aan de tweede spoel via een signaalleiding.

Met een samenstel volgens deze uitvoeringsvorm is het derhalve mogelijk om van de schakeling afkomstige signalen, bijvoorbeeld meet-10 signalen, via de tweede spoel en eerste spoel beschikbaar te stellen op het vaststaande gedeelte van het lager. De signalen kunnen dan eenvoudig verder geleid worden naar evaluatie- of besturingsschakelin-gen.

In een verdere uitvoeringsvorm is de eerste spoel verbonden met 15 een elektrische voeding en de tweede spoel met de schakeling via een voedingsleiding.

Hiermee is het mogelijk om de schakeling op de roterende as te voorzien van elektrisch vermogen.

Het zal voor de deskundige duidelijk zijn dat meerdere lagers 20 volgens de onderhavige uitvinding gebruikt kunnen worden om zowel de schakeling te voorzien van elektrische voeding als de signalen van de schakeling op het vaste gedeelte van het lager beschikbaar te stellen. Het is tevens denkbaar dat bijvoorbeeld de van de schakeling afkomstige signalen op een voor de deskundige bekende wijze in de schakeling 25 gemultiplext worden, waardoor meer dan één signaal van de schakeling overgebracht kan worden naar het vaste gedeelte van het lager.

De onderhavige uitvinding zal nu verder gedetailleerd toegelicht worden aan de hand van een voorkeursuitvoeringsvorm en de bijgevoegde tekeningen, waarin: 30 Fig. 1 een doorsneeaanzicht toont van een lager met geïntegreerde transformator volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een vooraanzicht toont van het lager van Fig. 1;

Fig. 3 sen doorsneeaanzicht toont van een lager met geïntegreerde transformator volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige 35 uitvinding;

Fig. 4 een samenstel toont van twee lagers volgens Fig. 1 t/m 3 en een roterende as met een daarop bevestigde schakeling;

Fig. 5a en 5b doorsneeaanzichten tonen van twee verdere uitvoe- 1010340 n ringsvormen van een lager volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 1 toont een doorsneeaanzicht van een lager 1 met geïntegreerde transformator volgens de onderhavige uitvinding. Het lager 1 bestaat uit een buitenring 2 en een binnenring 3. die ten opzichte van 5 elkaar kunnen roteren. Het lager 1 kan bijvoorbeeld een glijlager zijn, maar tevens een kogellager of rollager. Op de buitenste ring 2 is een eerste spoel k aangebracht en op de binnenring 3 een tweede spoel 5· De assen van de eerste en tweede spoel 4, 5 vallen bij voorkeur samen met de rotatieas 8 van het lager 1. In een uitvoeringsvorm 10 van het lager zijn de eerste en tweede spoel 4, 5 omgeven door respectieve eerste en tweede afdekkingen 6, 7> om te voorkomen dat vuil en smeermiddel bij de eerste en tweede spoel 4, 5 kunnen komen.

Fig. 2 toont een vooraanzicht van het lager van Fig. 1. Hierin is duidelijk te zien dat de middelpunten van de eerste en tweede spoel *4, 15 5 samenvallen met de rotatieas 8 van het lager 1. De eerste en tweede spoel 5 zijn bij voorkeur samengesteld uit een aantal wikkelingen van geleidend materiaal, zoals koper. De eerste en tweede spoel 4, 5 liggen zo dicht mogelijk bij elkaar, zodat de door de ene spoel opgewekte magnetische flux tevens omvat wordt door de andere spoel. Door 20 de wederzijdse elektromagnetische koppeling van de eerste en tweede spoel 4, 5 is het mogelijk elektrische signalen over te dragen van de eerste spoel 4 naar de tweede spoel 5 en omgekeerd. De wederzijdse koppeling van de eerste spoel *4 en de tweede spoel 5 is, zoals bekend aan de deskundige, afhankelijk van het door beide spoelen 4, 5 omvatte 25 oppervlak en het aantal wikkelingen van elke spoel 5· Door een juiste keuze van de afmetingen en het aantal wikkelingen kan een sterke elektromagnetische koppeling bereikt worden in een breed frequen-tiegebied.

Fig. 3 toont een doorsneeaanzicht toont van een lager 1 met geïn-30 tegreerde transformator volgens een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. In deze uitvoeringsvorm is zijn het eerste en tweede gedeelte 2, 3 van bet lager 1 is vervaardigd uit een non-ferro-materiaal. Hierdoor is het mogelijk de eerste spoel 4 in een uitsparing 15 van het eerste tweede gedeelte 2 van het lager te plaatsen, en 35 de tweede spoel 5 geheel in het tweede gedeelte 3 in te bedden. Het zal duidelijk zijn dat beide spoelen 4, 5 in een respectieve uitsparing 15 geplaatst kunnen worden of beide geheel ingebed zijn.

Het is tevens mogelijk de eerste en/of tweede spoel 4, 5 uit te 101 0340 5 voeren als gedrukte wikkelingen op het eerste, respectievelijk tweede gedeelte 2, 3 van het lager 1. Tevens kan een met de eerste, respectievelijk tweede spoel 4, 5 verbonden elektronische schakeling (niet getoond) voorzien zijn op een gedeelte van het lager 1, waardoor een 5 nog compactere opbouw van het lager 1 volgens de uitvinding mogelijk is.

Fig. 4 toont een samenstel van twee lagers 1, 1' met geïntegreerde transformator die een roterende as 9 ondersteunen die bestaat uit twee gedeelten 9at 9b. De twee lagers 1, 1' zijn verder identiek, maar 10 voor de duidelijkheid van de beschrijving zullen de betreffende onderdelen van het ene lager 1' aangeduid worden met dezelfde verwijzings-cijfers als het andere lager 1, maar voorzien van een accent. Op de roterende as 9 bevindt zich tussen de twee asgedeelten 9a, 9b een schakeling 10, bijvoorbeeld een meetschakeling 10 voor het meten van 15 de torsie die tussen de twee asgedeelten 9a, 9b optreedt. Dergelijke torsiesensoren zijn bekend aan de deskundige en behoeven hier geen verdere uitleg.

De meetschakeling 10 is verbonden met een signaalleiding 11 en een voedingsleiding 13. De voedingsleiding 13 is aan de andere zijde 20 verbonden met de tweede spoel 5’ van de ene lager 1' en de signaalleiding 11 is aan de andere zijde verbonden met de tweede spoel 5 van het andere lager 1.

Met deze voorkeursuitvoeringsvorm van het samenstel van ten minste één lager 1 met geïntegreerde transformator en een roterende as 9 25 is het mogelijk om de meetsignalen van de meetschakeling 10 via signaalleiding 11 en de tweede spoel 5 op het roterende gedeelte van het andere lager 1 via de hiermee elektromagnetisch gekoppelde eerste spoel 4 beschikbaar te stellen door middel van de stilstaande signaalleiding 12.

30 Op overeenkomstige wijze kan de meetschakeling 10 op de roterende as 9 van elektrische voeding voorzien worden via de stilstaande aan-sluitleidingen 1¾ die verbonden zijn met de eerste spoel 4’ op het niet-roterende gedeelte van het ene lager 1'. De eerste spoel 4' is elektromagnetisch gekoppeld met de tweede spoel 5' . waardoor de elek-35 trische voeding via de voedingsleiding 13 beschikbaar komt aan de meetschakeling 10.

Het zal voor de deskundige duidelijk zijn dat de signalen van de meetschakeling 10 kunnen bestaan uit meerdere meetsignalen die gemul- fOt 0340 6 tiplext zijn. Tevens zal de deskundige begrijpen dat de signaalweg van de schakeling 10 op de roterende as 9 naar de stilstaande aansluiting 12, 14 op het stilstaande gedeelte van het lager 1, 1' geschikt is voor twee richtingen. Derhalve is, met enkele verdere voorzieningen in 5 de schakeling 10, één leiding en derhalve één lager 1 volgens de onderhavige uitvinding, voldoende om zowel de schakeling 10 te voorzien van voeding als signalen van de schakeling 10 op de roterende as 9 beschikbaar te stellen via de stilstaande signaalleiding 12.

Fig. 5a en 5b tonen doorsneeaanzichten van een rollager 1 die een 10 buitenste ring 2, een binnenste ring of as 3. een buitenkogellagervoe-ring 16, een binnenkogellagervoering 17 en een aantal kogellagers 18 omvat. Door de aanwezigheid van de kogellagers 18 kunnen de spoelen 4, 5 van het lager volgens de uitvinding geplaatst worden tussen de buitenste ring 2 en de binnenste ring 3· Dit leidt tot een nog compactere 15 opbouw van het lager volgens de onderhavige uitvinding. In Fig. 5a is aangegeven dat de eerste spoel 4 en de tweede spoel 5 op dezelfde axiale positie van het lager zijn geplaatst, waarbij de straal van de eerste spoel 4 groter is dan de straal van de tweede spoel 5. Fig. 5b toont een alternatieve plaatsing van de twee spoelen. De straal van de 20 eerste spoel 4 is in dit geval gelijk aan de straal van de tweede spoel 5· De eerste en tweede afdekkingen 6, 7 van de eerste, respectievelijk tweede spoel k, 5 zijn bij voorkeur uitgevoerd als U-vormige profielen van magnetisch geleidend materiaal, waarbij de eerste afdekking 6 en tweede afdekking 7 met de open einden naar elkaar zijn ge-25 richt. Hierdoor ontstaat een magnetische afsluiting van de eerste spoel 4 en tweede spoel 5. waardoor de overdracht van signalen effectiever zal zijn.

1010340

Claims (8)

1. Lager omvattende een eerste gedeelte en een ten opzichte van het eerste gedeelte roteerbaar tweede gedeelte voor rotatie om een 5 lageras, waarbij het eerste gedeelte voorzien is van een eerste spoel, met het kenmerk, dat het roteerbare tweede gedeelte (3) is voorzien van een tweede spoel (5) die elektromagnetisch gekoppeld is met de eerste spoel (4).

2. Lager volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de assen van de eerste en tweede spoel (4, 5) samenvallen met de rotatieas van het lager.

3· Lager volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de eerste 15 en/of tweede spoel (4, 5) voorzien is van een afdekking (6, 7)· Lager volgens een van de conclusies 1 t/m 3. met het kenmerk, dat het lager (1) is vervaardigd uit een non-ferromateriaal en dat de eerste en/of tweede spoel (4, 5) zich bevinden in een uitsparing (15) 20 van het eerste, respectievelijk tweede gedeelte (2, 3)·

5. Lager volgens een van de conclusies 1 t/m 3. met het kenmerk, dat het lager (1) is vervaardigd uit een non-ferromateriaal en dat de eerste en/of tweede spoel (4, 5) In het eerste, respectievelijk tweede 25 gedeelte (2, 3) ingebed zijn.

6. Lager volgens een van de conclusies 1 t/m 5. met het kenmerk, dat de eerste en/of tweede spoel (4, 5) gedrukte wikkelingen omvatten. 30 7· Lager volgens een van de conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat het eerste en/of tweede gedeelte (2, 3) van het lager (1) tevens zijn voorzien van een met de eerste, respectievelijk tweede spoel (4, 5. verbonden elektronische schakeling.

8. Samenstel van tenminste één lager volgens een van de conclu sies 1 t/m 7 en een door de tenminste ene lager ondersteunde roterende as, met het kenmerk, dat het samenstel verder is voorzien van een op de roterende as (9) bevestigde elektrische schakeling (10) die aan- i'Ot 03 4 0 sluitingen (11, 13) omvat die verbonden zijn met de tweede spoel (5; 5') ·

9. Samenstel volgens conclusie 8, met het kenmerk. dat van de 5 schakeling (10) afkomstige signalen worden toegevoerd aan de tweede spoel (5; 5') via een signaalleiding (11).

10. Samenstel volgens conclusie 8 of 9. met het kenmerk, dat de eerste spoel (4; 4') is verbonden met een elektrische voeding en de 10 tweede spoel (5; 5') is verbonden met de schakeling (10) via een voe-dingsleiding (13). ***»*«» 101 0340