WO2011144476A1 - Wälzlager mit integriertem generator - Google Patents

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WO2011144476A1
WO2011144476A1 PCT/EP2011/057385 EP2011057385W WO2011144476A1 WO 2011144476 A1 WO2011144476 A1 WO 2011144476A1 EP 2011057385 W EP2011057385 W EP 2011057385W WO 2011144476 A1 WO2011144476 A1 WO 2011144476A1
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WO
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generator
rolling bearing
bearing according
secondary part
primary
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/057385
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rink
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing with a arranged in the space between two rotatable bearing rings, permanently excited first generator according to the preamble of claim 1.
  • Rotary rolling bearings comprise, as mutually movable rotatable bearing parts, an inner ring and an outer ring and rolling bodies arranged therebetween.
  • detection of rotational speed and direction of rotation or other monitoring tasks of the rotating bearing part are required.
  • electronic components sensors, actuators, processors, data storage, etc.
  • Energy has to be supplied to these electronic components.
  • WO 2008/014766 A1 describes a device for monitoring at least one operating variable of a wheel set bearing of a rail vehicle.
  • the device comprises a sensor and a transmitting unit, which are arranged with the bearing ring rotating at the end of the wheel axle and a generator unit with a co-rotating and a non-rotatable generator element for powering the sensor and transmitter unit.
  • the co-rotating generator element is arranged at the end of the wheel axle Wiegandelement, while the second cooperating generator element is formed by stationary magnets arranged.
  • This device can not be integrated directly into the warehouse.
  • EP 0 397 309 A2 a bearing arrangement is described in which a tachometer is integrated.
  • a flywheel between the two rows of rolling elements is mounted on the rotatable inner ring.
  • the pole wheel is formed at its periphery by a magnetic ring with alternately arranged poles of the magnets.
  • a Hall sensor is provided in the outer ring in radial alignment with the pole wheel.
  • the pole wheel can also be made of a ferromagnetic material with pronounced poles (eg teeth). Then a magnet in the sensor assembly is required. Since the sensor is provided on the fixed bearing part, its energy supply is unproblematic.
  • the energy generated by the generator is stored in a battery.
  • the generator is arranged in the interior between the two tapered rollers and comprises a rotor which rotates with the inner ring and the axis and a stator which is arranged stationary on the outer ring.
  • the rotor comprises a series of permanent magnets arranged at equal intervals on the ring area between the tapered rollers in the circumferential direction.
  • the poles of the permanent magnets are arranged radially and each alternately polarized distributed around the ring.
  • the stator is a total of a laminated core of magnetic steel foils with pronounced teeth, each carrying a wound coil.
  • the three-phase stator winding results from a Y-connection of the coils.
  • EP 0 402 240 A1 an angular cylindrical roller bearing with an integrated motor is known.
  • the rotor is connected to the inner ring, the stator to the outer ring.
  • This engine requires a large axial space.
  • DE 25 05 802 A1 an integrated in a camp speed sensor is known.
  • the induction-electric speed sensor comprises an annular, in cross-section C-shaped rotor body of ferromagnetic material. This carries a multi-pole permanent magnet. In the open space in the rotor body, an annular stator body is arranged, which is connected to the fixed bearing part.
  • the stator body has an annular groove in which a bobbin is arranged with a coil winding.
  • the stator body carries an annular toothed disk of a ferromagnetic material. Rotor and stator cooperate in such a way that they provide an electrical voltage corresponding to the speed during relative rotation of the bearing rings.
  • a wheel bearing with a sensor which more reliably detects a load torque on the wheel.
  • the sensor is so compact that it can be integrated into the bearing.
  • Within the bearing a magnetic circuit is arranged, the air gap is changed by a load or force on the wheel. This change in the magnetic flux is detected.
  • a rolling bearing which is equipped with an electric generator.
  • the electric generator is designed in the manner of a claw pole generator.
  • a multipole magnet is arranged on the inner or outer ring and carries a plurality of alternately polarized magnets distributed on its circumference.
  • a magnetic ring carrying a coil in its interior is opposed to the permanent magnet multipole ring.
  • the magnetic ring carries intermeshing jaws which each extend from the side walls of the magnetic ring over the coil.
  • the warehouse also includes a wireless transmission unit powered by the generator.
  • the wireless transmission unit transmits speed data to the periphery.
  • the systems known from the prior art do not provide fail-safety at the end of the winding.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved rolling bearing with an integrated generator, which ensures increased reliability in determining the speed of the rolling bearing.
  • An inventive rolling bearing comprises two independent, permanently excited generators in the space between two mutually rotatable bearing rings.
  • the generators each comprise a primary part and a secondary part, the secondary part having permanent magnets which are arranged with alternating polarity at least in sections on the circumference of one of the bearing rings.
  • the primary part or secondary part of the one generator are offset by an angle ⁇ to the primary or secondary part of the other generator in the rolling bearing.
  • the generator voltage can also be used to supply sensors, for example for vibration monitoring, temperature sensing, lubricant monitoring and speed monitoring.
  • the invention can be carried out with all available generators that can be integrated in a rolling bearing.
  • the generators are identical to achieve approximately equal waveforms. In principle, however, it is also conceivable to use two different generators. It is also possible to retrofit a second generator in an existing warehouse with a built-in generator.
  • primary or secondary part of the generators are offset by a quarter of a pole pitch (90 ° relative to the phase angle) to each other.
  • a phase shift of the two voltage signals is achieved by 90 °.
  • approximately sine and cosine signals of a combined voltage signal are generated by the two generators.
  • the phase-shifted sinusoidal and cosine-like or A / B signals can now be used in a manner known per se for evaluating the rotation information of the bearing and / or for supplying further bearing sensors and evaluation electronics.
  • the generators are claw pole generators.
  • the generators are claw pole generators.
  • two variants are conceivable:
  • two generators arranged independently of one another are provided on both sides of the rolling elements between see the bearing rings, each with its own secondary part arranged.
  • the magnetic return is formed via the bearing ring.
  • two primary parts are arranged with a common secondary part on one side of the rolling bearing between the bearing rings.
  • FIG. 1 shows a spatial sectional view through an inventive rolling bearing according to a first preferred embodiment with two spatially separated generators.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the rolling bearing according to Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a three-dimensional sectional view of a roller bearing according to a second preferred embodiment of the invention with a common secondary part of two generators;
  • Fig. 4 is a spatial sectional view of a primary part with a
  • Fig. 1 shows a spatial, sectional view of a rolling bearing according to the invention according to a first preferred embodiment.
  • the radial roller bearing shown here initially comprises, in a known manner, an inner ring 01, an outer ring 02 and rolling elements 03 guided therebetween.
  • Each claw-pole generator 04, 05 comprises a secondary part 06 and a primary part 07.
  • the secondary part 06 is non-rotatably connected to the inner ring 01 and comprises permanent magnets 08 arranged with alternating polarity.
  • the primary part 07 is in each case connected in a rotationally fixed manner to the outer ring 02. It comprises a plastic housing 09, which is designed as a coil carrier.
  • the plastic housing 09 is open in a U-shape. As a result, a machine winding of a coil 1 1 is possible.
  • the plastic housing 09 isolates the coil 1 1 with respect to the magnetically conductive components.
  • the leadership of the magnetic flux is divided into two claw rings 12, 13.
  • the claw rings 12, 13 each carry claws 12a, 13a, which are angled perpendicular to the side surfaces of the claw rings 12, 13 and are arranged alternately interlocked.
  • the claw rings 12, 13 are fixed to the plastic housing, which has recesses on the side facing the secondary part, in which the claws 12a, 13a are inserted, glued or latched.
  • the magnetic flux passes from a north pole of the secondary part 06 in the opposite jaw 13a of the claw ring 13, from there it encloses the coil 1 1 and exits at the adjacent claw 12a again to the south pole of the secondary part 06.
  • the flow guide takes place via the outer ring 02 instead of. Due to the rotational movement of the secondary part 06 relative to the primary part, the direction of the magnetic flux in the claws 12a, 13a and thus around the coil 11 constantly changes. In this case, a voltage is induced, which adds up over all claws.
  • the claws 12a, 13a are preferably trapezoidal at their ends (not shown). This improves the performance and reduces the running noise of the generator.
  • the claw rings 12, 13 are precisely processed at the ends facing the outer ring in order to form a rectangular exit face and thus the lowest possible magnetic resistance to the outer ring 02.
  • the coil support 09 connects the two claw rings 12, 13 with each other and fixes the claws 12a, 13a alternately to each other and to the secondary part 06.
  • the coil support 09 is preferably poured after applying the winding with an adhesive or synthetic resin to the mechanical and chemical protection of To increase coil 1 1.
  • axial bearings or radial / thrust bearings can be equipped with corresponding generators.
  • Fig. 2 shows a sectional view through the rolling bearing shown in Fig. 1.
  • the cutting line was selected such that on the left side of the image the section runs in the circumferential direction between two jaws 12a, 13a, while on the right side of the image the section runs through the jaw 12a.
  • the same reference numerals have been given for previously explained components.
  • FIG. 3 shows a second particularly preferred embodiment of a rolling bearing according to the invention.
  • the same reference numerals are used for the same functional elements.
  • the two claw-pole generators 04, 05 are arranged on the same side of the rolling bodies 03. Both claw pole generators have a common secondary part 06.
  • the secondary part 06 is, as in the embodiment described above, arranged on the inner ring 01 and equipped with permanent magnet 08 with alternating polarity.
  • the secondary part 06 serves as a secondary part for the first and the second primary part 07a and 07b.
  • the coil carrier 09 is designed to receive two coils 1 1 a, 1 1 b. Due to the double U-shaped design is also a machine winding of the coils 1 1 a, 1 1 b possible.
  • the guidance of the magnetic flux is divided into four claw rings 12, 13, 14, 15 (see also Fig. 4).
  • the claws 12a, 13a, 14a, 15a are in turn angled perpendicular to the side surfaces of the claw rings 12, 13, 14, 15, as in the previously described embodiment. In Fig.
  • the secondary part is preferably made of magnet-bonded or sintered NdFeB in both embodiments described and magnetized. Preferably, it is rotatably connected by gluing with the inner ring. In both embodiments, the primary part is preferably fixed by means of a press fit on the outer ring. For increased requirements in the upper speed range, a mechanical stabilization of the moving secondary part, for example by a glass fiber jacket or resin is required to compensate for the centrifugal forces. Those skilled in the art will recognize that a combination of the claw rings with a known seal is possible to ensure adequate protection against contamination.
  • the claw-pole generator can also be integrated in a reverse arrangement in a rolling bearing in both embodiments, that is, the secondary part on the outer ring and the primary part on the inner ring.
  • a two-part plastic housing and a self-supporting coil are expedient. 10

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem im Zwischenraum zwischen zwei zueinander rotierbaren Lagerringen angeordneten permanenterregten ersten Generator. Der erste Generator umfasst ein Sekundärteil mit Dauermagneten, die mit abwechselnder Polarität auf dem Umfang eines der Lagerringe zumindest abschnittsweise angeordnet sind, und ein Primärteil. Erfindungsgemäss umfasst das Wälzlager einen zweiten Generator, dessen Primärteil oder Sekundärteil um einen Winkel alpha versetzt zum Primärteil bzw. Sekundärteil des ersten Generators angeordnet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung Wälzlager mit integriertem Generator
Beschreibung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem im Zwischenraum zwischen zwei zueinander rotierbaren Lagerringen angeordneten, permanent erregten ersten Generator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Rotationswälzlager umfassen als gegeneinander bewegbare rotierbare Lagerteile einen Innenring und einen Außenring und dazwischen angeordnete Wälzkörper. In verschiedenen Lageranwendungen sind beispielsweise die Erfassung von Drehzahl und Drehrichtung oder andere Überwachungsauf- gaben des rotierenden Lagerteils erforderlich. Für diese und andere Aufgaben werden elektronische Komponenten (Sensoren, Aktoren, Prozessoren, Datenspeicher usw.) verwendet. Diesen elektronischen Komponenten muss Energie zugeführt werden. Aus dem Stand der Technik sind hierfür einige Lösungen bekannt.
Die WO 2008/014766 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung mindestens einer Betriebsgröße eines Radsatzlagers eines Schienenfahrzeuges. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor und eine Sendeeinheit, die mit dem Lagerring rotierend am Ende der Radachse angeordnet sind und eine Generatoreinheit mit einem mitrotierenden und einem drehfesten Generatorelement zur Energieversorgung von Sensor und Sendeeinheit. Das mitrotierende Generatorelement ist ein am Ende der Radachse angeordnetes Wiegandelement, während das zweite kooperierende Generatorelement von ortsfest angeordneten Magneten gebildet ist. Diese Vorrichtung ist nicht direkt in das Lager integrierbar. In der EP 0 397 309 A2 wird eine Lageranordnung beschrieben, bei der ein Drehzahlmesser integriert ist. Bei einem zweireihigen Wälzlager ist ein Polrad zwischen den beiden Wälzkörperreihen am rotierbaren Innenring montiert. Das Polrad ist an seinem Umfang durch einen Magnetring mit abwechselnd angeordneten Polen der Magnete gebildet. Ein Hallsensor ist im Au- ßenring in radialer Ausrichtung zum Polrad vorgesehen. Das Polrad kann auch aus einem ferromagnetischen Material mit ausgeprägten Polen (z.B. Zähnen) ausgeführt werden. Dann ist ein Magnet in der Sensoranordnung erforderlich. Da der Sensor am feststehenden Lagerteil vorgesehen ist, ist dessen Energieversorgung unproblematisch.
Aus der DE 695 24 014 T2 ist ein Radlager eines Schienenfahrzeugs mit einem integrierten Drehstromgenerator bekannt. Die durch den Generator erzeugte Energie wird in einer Batterie gespeichert. Der Generator ist im Innenraum zwischen den beiden Kegelrollen angeordnet und umfasst einen Rotor, der mit dem Innenring und der Achse rotiert und einen Stator, der am Außenring ortsfest angeordnet ist. Der Rotor umfasst eine Reihe von Dauermagneten, die in gleichen Abständen auf dem Ringbereich zwischen den Kegelrollen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Pole der Dauermagneten sind radial angeordnet und jeweils abwechselnd polarisiert um den Ring herum verteilt. Der Stator ist insgesamt ein Blechpaket aus magnetischen Stahlfolien mit ausgeprägten Zähnen, die jeweils eine gewickelte Spule tragen. Die dreiphasige Statorwicklung ergibt sich durch eine Y-Verschaltung der Spulen. Aus der EP 0 402 240 A1 ist ein Schrägzylinderrollenlager mit einem integrierten Motor bekannt. Der Rotor ist mit dem Innenring verbunden, der Stator mit dem Außenring. Dieser Motor benötigt einen großen axialen Bauraum. Aus der DE 25 05 802 A1 ist ein in ein Lager integrierter Drehzahlgeber bekannt. Der induktionselektrische Drehzahlgeber umfasst einen ringförmigen, im Querschnitt C-förmigen Rotorkörper aus ferromagnetischem Material. Dieser trägt einen mehrpoligen Permanentmagneten. In dem im Rotorkörper offenen Raum ist ein ringförmiger Statorkörper angeordnet, der mit dem feststehenden Lagerteil verbunden ist. Der Statorkörper weist eine ringförmige Nut auf, in der ein Spulenkörper mit einer Spulenwicklung angeordnet ist. Außerdem trägt der Statorkörper eine ringförmige Zahnscheibe aus ei- nem ferromagnetischen Material. Rotor und Stator wirken derart zusammen, dass sie bei Relativdrehung der Lagerringe eine der Drehzahl entsprechende elektrische Spannung liefern.
Aus der JP 2008 174 067 A ist ein Radlager mit einem Sensor bekannt, wel- eher ein Lastmoment auf dem Rad sicher detektiert. Außerdem ist der Sensor so kompakt, dass er in das Lager integrierbar ist. Innerhalb des Lagers ist ein magnetischer Kreis angeordnet, dessen Luftspalt durch eine Last bzw. Kraft auf das Rad verändert wird. Diese Änderung im magnetischen Fluss wird detektiert.
Aus der US 7,362,023 B2 ist ein Wälzlager bekannt, welches mit einem elektrischen Generator ausgestattet ist. Der elektrische Generator ist in der Art eines Klauenpolgenerators ausgeführt. Ein Multipolmagnet ist dabei auf dem Innen- oder Außenring angeordnet und trägt eine Vielzahl abwechselnd polarisierter Magneten auf seinem Umfang verteilt. Ein magnetischer Ring, der in seinem Inneren eine Spule trägt, ist dem Dauermagnetmultipolring gegenüberliegend angeordnet. Der magnetische Ring trägt ineinander greifende Klauen, die sich jeweils von den Seitenwänden des Magnetringes über die Spule hin erstrecken. Das Lager weist außerdem eine drahtlose Übertragungseinheit auf, die von dem Generator gespeist wird. Mit der drahtlosen Übertragungseinheit werden Drehzahldaten an die Peripherie übertragen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme bieten keine Ausfallsicherheit bei Wicklungsschluss. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Wälzlager mit einem integrierten Generator bereitzustellen, der eine erhöhte Ausfallsicherheit bei der Drehzahlbestimmung am Wälzlager gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Wälzlager umfasst im Zwischenraum zwischen zwei zueinander rotierbaren Lagerringen zwei unabhängige, permanent erregte Generatoren. Die Generatoren umfassen jeweils ein Primärteil und ein Se- kundärteil, wobei das Sekundärteil Dauermagneten aufweist, die mit abwechselnder Polarität zumindest abschnittsweise auf dem Umfang eines der Lagerringe angeordnet sind.
Erfindungsgemäß sind Primärteil oder Sekundärteil des einen Generators um einen Winkel α versetzt zum Primär- bzw. Sekundärteil des anderen Generators im Wälzlager angeordnet.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass in erster Linie eine verbesserte Möglichkeit der Signalauswertung erzielt wird. So kann eines sichere Drehrichtungserkennung und ein Umdrehungszähler umgesetzt werden. Durch den winkligen Versatz der Generatoren wird eine Phasenverschiebung der von den Generatoren gelieferten Spannungen erreicht. Je nach Wahl des Winkels cc, um den die Primärteile oder Sekundärteile zueinander versetzt sind, sind die Ausgangssignale der Generatoren zueinander phasenverschoben.
Die Generatorspannung kann selbstverständlich auch zur Versorgung inter- ner Sensorik, wie beispielsweise zur Schwingungsüberwachung, Tempera- turerfassung, Schmierstoffüberwachung und Drehzahlüberwachung verwendet werden. Die Erfindung kann mit allen verfügbaren Generatoren ausgeführt werden, die in ein Wälzlager integrierbar sind. Vorzugsweise sind die Generatoren baugleich, um annähernd gleich Signalformen zu erreichen. Prinzipiell ist es aber ebenso denkbar, zwei verschiedene Generatoren zu verwenden. Möglich ist es auch, einen zweiten Generator in einem vorhandenen Lager mit bereits eingebautem Generator nachzurüsten.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind Primär- oder Sekundärteil der Generatoren um eine viertel Polteilung (90° bezogen auf den Phasenwinkel) zueinander versetzt. Dadurch wird eine Phasenverschiebung der beiden Spannungssignale um 90° erreicht. Somit werden von den beiden Generatoren annähernd Sinus- und Cosinussignale eines zusammengeführten Spannungssignals erzeugt. Die phasenversetzten sinus- und cosinusähnlichen oder A/B-Signale können nun in an sich bekannter Weise zur Auswertung der Drehinformationen des Lagers und/oder zur Versorgung weiterer Lagersensorik und Auswerteelektronik dienen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Generatoren Klauenpolgeneratoren. In dieser Ausführung sind wiederum zwei Varianten denkbar:
In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante sind zwei unabhängig voneinander angeordnete Generatoren auf beiden Seiten der Wälzkörper zwi- sehen den Lagerringen mit jeweils einem eigenen Sekundärteil angeordnet. Der magnetische Rückschluss wird dabei über den Lagerring ausgebildet.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind zwei Primärteile mit einem gemeinsamen Sekundärteil auf einer Seite des Wälzlagers zwischen den Lagerringen angeordnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform mit zwei räumlich getrennten Generatoren; Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung des Wälzlagers gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine räumliche Schnittdarstellung eines Wälzlagers gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem gemeinsamen Sekundärteil zweier Generatoren;
Fig. 4 eine räumliche Schnittdarstellung eines Primärteiles mit einem
Außenring des in Fig. 3 dargestellten Wälzlagers.
Fig. 1 zeigt eine räumliche, geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform. Das hier dargestellte Radial-Wälzlager umfasst zunächst in bekannter Weise einen Innenring 01 , einen Außenring 02 sowie dazwischen geführte Wälzkörper 03.
Zwischen dem Innenring 01 und dem Außenring 02 ist auf den beiden Seiten der Wälzkörper 03 ein erster Klauenpolgenerator 04 sowie ein zweiter Klau- enpolgenerator 05 angeordnet. Jeder Klauenpolgenerator 04, 05 umfasst ein Sekundärteil 06 und ein Primärteil 07. Das Sekundärteil 06 ist mit dem Innenring 01 drehfest verbunden und umfasst mit abwechselnder Polarität angeordnete Dauermagneten 08. Das Primärteil 07 ist jeweils mit dem Au- ßenring 02 drehfest verbunden. Es umfasst ein Kunststoffgehäuse 09, welches als Spulenträger ausgebildet ist. Das Kunststoffgehäuse 09 ist u-förmig geöffnet. Dadurch ist eine maschinelle Wicklung einer Spule 1 1 möglich. Das Kunststoffgehäuse 09 isoliert die Spule 1 1 gegenüber den magnetisch leitenden Bauteilen.
Die Führung des magnetischen Flusses ist auf zwei Klauenringe 12, 13 aufgeteilt. Die Klauenringe 12, 13 tragen jeweils Klauen 12a, 13a, welche rechtwinklig zu den Seitenflächen der Klauenringe 12, 13 abgewinkelt sind und abwechselnd ineinander verzahnt angeordnet sind. Die Klauenringe 12, 13 sind am Kunststoffgehäuse fixiert, welches an der dem Sekundärteil zugewandten Seite Ausnehmungen aufweist, in welche die Klauen 12a, 13a eingelegt, eingeklebt oder eingerastet werden.
Der magnetische Fluss geht von einem Nordpol des Sekundärteils 06 in die gegenüberliegende Klaue 13a des Klauenrings 13, von dort umschließt er die Spule 1 1 und tritt an der benachbarten Klaue 12a wieder aus zum Südpol des Sekundärteils 06. Die Flussführung findet dabei über den Außenring 02 statt. Durch die Drehbewegung des Sekundärteils 06 relativ zum Primärteil ändert sich die Richtung des magnetischen Flusses in den Klauen 12a, 13a und somit um die Spule 1 1 ständig. Dabei wird eine Spannung induziert, die sich über alle Klauen aufsummiert.
Die Klauen 12a, 13a laufen vorzugsweise trapezförmig an ihren Enden aus (nicht dargestellt). Dies verbessert die Leistung und verringert die Laufgeräusche des Generators. Die Klauenringe 12, 13 sind an den dem Außen- ring zugewandten Enden präzise verarbeitet, um eine rechtwinklige Austrittsfläche und damit einem möglichst geringen magnetischen Widerstand zum Außenring 02 auszubilden. Der Spulenträger 09 verbindet die beiden Klauenringe 12, 13 miteinander und fixiert die Klauen 12a, 13a abwechselnd zueinander und gegenüber dem Sekundärteil 06. Der Spulenträger 09 wird vorzugsweise nach dem Aufbringen der Wicklung mit einem Kleber oder Kunstharz ausgegossen, um den mechanischen und chemischen Schutz der Spule 1 1 zu erhöhen.
Selbstverständlich können in abgewandelten Ausführungsformen auch Axiallager oder Radial-/Axiallager mit entsprechenden Generatoren ausgerüstet werden.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch das in Fig. 1 gezeigte Wälzlager. Dabei wurde die Schnittlinie so gewählt, dass auf der linken Bildseite der Schnitt in Umfangsrichtung zwischen zwei Klauen 12a, 13a verläuft, wäh- rend auf der rechten Bildseite der Schnitt durch die Klaue 12a verläuft. Gleiche Bezugsziffern wurden für zuvor bereits erläuterte Komponenten vergeben.
Fig. 3 zeigt eine zweite besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Wälzlagers. Gleiche Bezugsziffern werden dabei für gleiche Funktionselemente verwendet. In dieser Ausführungsform sind die beiden Klauenpolgeneratoren 04, 05 auf derselben Seite der Wälzkörper 03 angeordnet. Beide Klauenpolgeneratoren besitzen ein gemeinsames Sekundärteil 06.
Das Sekundärteil 06 ist, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform, am Innenring 01 angeordnet und mit Dauermagneten 08 mit abwechselnder Polarität bestückt. Das Sekundärteil 06 dient als Sekundärteil für das erste und das zweite Primärteil 07a und 07b. Der Spulenträger 09 ist zur Aufnahme zweier Spulen 1 1 a, 1 1 b ausgebildet. Durch die doppelt U-förmige Ausführung ist auch hier eine maschinelle Wicklung der Spulen 1 1 a, 1 1 b möglich. Die Führung des magnetischen Flusses ist auf vier Klauenringe 12, 13, 14, 15 aufgeteilt (siehe auch Fig. 4). Die Klauen 12a, 13a, 14a, 15a sind wiederum rechtwinklig zu den Seitenflächen der Klauenringe 12, 13, 14, 15 abgewinkelt, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform. In Fig. 4, welche eine räumliche und geschnittene Ansicht des Außenringes 02 zeigt, ist der Drehwinkel versatz der Primärteile 7a, 7b zueinander erkennbar. Der Winkelversatz beträgt vorzugsweise eine viertel Polteilung. Dadurch erzeugen die beiden Klauenpolgeneratoren 04, 05 zueinander um 90° phasenversetzte Spannungssignale.
Das Sekundärteil ist in beiden beschriebenen Ausführungsformen vorzugsweise aus kunststoffgebundenem oder gesinterten NdFeB hergestellt und aufmagnetisiert. Vorzugsweise wird es durch Kleben mit dem Innenring drehfest verbunden. Das Primärteil wird in beiden Ausführungsformen vor- zugsweise durch eine Presspassung auf dem Außenring befestigt. Für erhöhte Anforderungen im oberen Drehzahlbereich ist eine mechanische Stabilisierung des bewegten Sekundärteils zum Beispiel durch einen Glasfasermantel oder Harz erforderlich, um die Zentrifugalkräfte zu kompensieren. Der Fachmann wird erkennen, dass eine Kombination der Klauenringe mit einer bekannten Dichtung möglich ist, um einen ausreichenden Schutz vor Verschmutzung zu gewährleisten.
Selbstverständlich kann der Klauenpolgenerator in beiden Ausführungsformen auch in umgekehrter Anordnung in ein Wälzlager integriert werden, das heißt, das Sekundärteil am Außenring und das Primärteil am Innenring. Dabei sind aus fertigungstechnischen Gründen ein zweigeteiltes Kunststoffgehäuse und ein freitragende Spule (Backlackspule) zweckmäßig. 10
Bezugszeichenliste
01 Innenring
02 Außenring
03 Wälzkörper
04 erster Klauenpolgenerator
05 zweiter Klauenpolgenerator
06 Sekundärteil
07 Primärteil
07a erstes Primärteil
07b zweites Primärteil
08 Dauermagnet
09 Spulenträger
10 —
1 1 Spule
1 1 a Spule
1 1 b Spule
12 Klauenring
13 Klauenring
12a Klaue
13a Klaue
14 Klauenring
15 Klauenring
14a Klaue
15a Klaue

Claims

Patentansprüche
1 . Wälzlager mit einem im Zwischenraum zwischen zwei zueinander rotierbaren Lagerringen (01 , 02) angeordneten permanenterregten ersten Generator (04), welcher ein Primärteil (07) und ein Sekundärteil (06) umfasst und im Betrieb eine erste Generatorspannung erzeugt, wobei das Sekundärteil (06) Dauermagneten (08) aufweist, die mit abwechselnder Polarität auf dem Umfang eines der Lagerringe (01 , 02) zumindest abschnittsweise angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet dass es einen zweiten Generator (05) umfasst, bei dem Primärteil (07) oder
Sekundärteil (06) um einen Winkel a versetzt zum Primär- bzw. Sekundärteil des ersten Generators angeordnet sind, sodass der zweite Generator eine gegenüber der ersten Generatorspannung phasenversetzte zweite Generatorspannung liefert.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α eine viertel Polteilung beträgt.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Generator (04, 05) ein gemeinsames Sekundärteil (06) aufweisen, währen die Primärteile (07) der beiden Generatoren zueinander um den Winkel α versetzt angeordnet sind.
4. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Generator (04, 05) auf jeweils gegenüberliegenden Seiten von zwischen den Lagerringen (01 , 02) geführten Wälzkörpern (03) angeordnet sind, wobei die Primärteile (07) um den Winkel α zueinander versetzt angeordnet sind.
5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Generatoren (04, 05) baugleich ausgeführt sind.
6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Generator jeweils ein Klauenpolge- nerator (04, 05) ist.
7. Wälzlager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (07) einen ringförmigen Spulenkörper (09) mit eine U- förmigen Querschnitt zur Aufnahme einer Wicklung aufweist.
8. Wälzlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärteil (07) zwei axial gegenüberliegende Klauenringe (12, 13) mit sich radial erstreckenden Seitenflächen mit in axialer Richtung abgewinkelten Klauen (12a, 13a) umfasst, die jeweils abwechselnd dem Sekundärteil (06) gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der Magnetkreis über den Lagerring (02) geschlossen wird, an dem die Klauenrin- ge (12, 13) befestigt sind.
9. Wälzlager nach dem auf Anspruch 7 rückbezogenen Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenringe am Spulenkörper (09) fixiert sind, welcher Ausnehmungen zur abstandsbestimmten Aufnahme der Klauen (12a, 13a) aufweist.
10. Wälzlager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klauenring eine Dichtung zur Abdichtung des Wälzlagers gegenüber Verschmutzungen umfasst.
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