WO2023189588A1

WO2023189588A1 - 軸受装置および発電機

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Publication number: WO2023189588A1
Application number: PCT/JP2023/010032
Authority: WO
Inventors: 孝誌小池; 勇介澁谷
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2023-03-15
Publication date: 2023-10-05
Also published as: JP2023147974A

Abstract

軸受装置（１）は、外輪（６）、内輪（７）および転動体（８）を含む軸受（２）と、外環（１１）と、磁気リング（５）と、磁気リング（５）と対向するように配置されるステータ（１４）と、回路基板（１２）と、を備える。回路基板（１２）は、軸受（２）の状態を検出する加速度センサ（２２），温度センサ（２３）と、加速度センサ（２２），温度センサ（２３）の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路（２５）と、を含む。磁気リング（５）とステータ（１４）とはクローポール型の発電機（Ｇ）を構成する。磁気リング（５）は、円環状である。ステータ（１４）は、円弧状である。ステータ（１４）は、爪部（１６ａ，１６ｂ）が形成された磁性体部材（１６）と、コイル（１８）と、を含む。回路基板（１２）は、軸受（２）の回転軸方向から見たときに、外環（１１）上において、ステータ（１４）と重ならない位置に配置される。

Description

軸受装置および発電機

　本開示は、軸受装置および発電機に関する。

　軸受と発電機とを組み合わせ、センサ、無線通信などの電源として使用する軸受装置が知られている。

　特開２００６－１７０６２４号公報（特許文献１）には、転がり軸受と、発電機兼用の回転センサと、この回転センサの出力をワイヤレスで送信するワイヤレス送信回路とを含んで構成されるワイヤレスセンサ付き軸受装置が開示されている。

　特許文献１において、回転センサは、磁気エンコーダと内部にコイルが収容された磁性体リングとで構成される。磁性体リングは、発電機の回転センサのステータとして機能する。回転センサは、クローポール型の発電機と兼用される。磁性体リングは、外方部材の内径面に嵌合され、磁気エンコーダと対向する。外方部材には、車輪用軸受のインボード側の端部を覆うカバーが取り付けられる。カバーの外径面の鍔部から小径部にわたる段差部には、回転センサの出力をワイヤレスで送信する環状のワイヤレス送信手段が設置されている。

特開２００６－１７０６２４号公報

　特許文献１に開示された軸受装置は、軸受の一方端に発電機兼用の回転センサとワイヤレス送信手段とを軸方向に重ねて配置している。このため、特許文献１の軸受装置は、軸方向に大きく突出してしまう。このような軸受装置を機器に実装する場合、大きく突出した回転センサおよびワイヤレス送信手段との干渉を避けるハウジング設計が必要になり、装置の構造設計に影響することが想定される。

　本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軸方向の突出量を抑えた小型の軸受装置および発電機を提供することである。

　本開示の軸受装置は、外輪、内輪および転動体を含む軸受と、外輪に固定される固定部材と、内輪に固定される磁気リングと、固定部材に固定され、磁気リングと対向するように配置されるステータと、回路基板と、を備える。回路基板は、軸受の状態を検出する少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つのセンサの出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路と、を含む。磁気リングとステータとはクローポール型の発電機を構成する。磁気リングは、円環状である。ステータは、円弧状である。ステータは、爪部が形成された磁性体部材と、コイルと、を含む。回路基板は、軸受の回転軸方向から見たときに、固定部材上において、ステータと重ならない位置に配置される。

　本開示によれば、回路基板が、軸受の回転軸方向から見たときに、固定部材上において、ステータと重ならない位置に配置されるので、軸方向の突出量を抑えることができる。

実施の形態１の軸受装置全体の斜視図である。軸受装置の分解斜視図である。蓋を外した状態の軸受装置をセンサユニット側から見た斜視図である。蓋を外した状態の軸受装置をセンサユニット側から見た正面図である。図４のＡ－Ｏ－Ａ線断面を示す図である。ステータの分解斜視図である。ステータの形状を説明するための図である。実施の形態２の軸受装置を示す断面図である。実施の形態３の軸受装置を示す断面図である。実施の形態４の軸受装置を示す断面図である。図１０のＢ－Ｂ線矢視図である。各部材の配置の変形例を示す図である。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されている。

　［実施の形態１］
　図１は、実施の形態１の軸受装置１全体の斜視図である。軸受装置１は、軸受２と、センサユニット３とを備える。軸受装置１は、軸受２の一方端にセンサユニット３が固定されたワイヤレスセンサ付き軸受である。センサユニット３は、蓋４を含む。蓋４は、センサユニット３の外側端面に固定され、センサユニット３の内部を保護する。

　図２は、軸受装置１の分解斜視図である。センサユニット３は、外環１１と、回路基板１２と、ホルダ１３と、ステータ１４と、蓋４とを備える。外環１１は、円筒状（円環状とも称する）に形成され、軸受２に圧入により固定される。外環１１には、ねじ穴加工された複数のスペーサ１５が溶接または接着等により固定される。外環１１は、後述する外輪６に固定される固定部材として機能する。以下では、外環１１を固定部材１１とも称する。スペーサ１５は、回路基板１２を固定するために利用する。なお、スペーサ１５は、省略してもよい。外環１１には、後述する温度センサ２３を挿入するための孔１１ｃが形成されている。

　磁気リング５は、円筒状（円環状とも称する）に形成され、軸受２に圧入により固定される。磁気リング５は、芯金５ａと多極磁石５ｂとを含む。芯金５ａは、例えば、金属製の薄板状の素形材をプレス加工することにより形成される。多極磁石５ｂは、例えば、磁性粉とゴムとを混錬した磁性材料を芯金５ａに加硫接着してから、Ｎ極とＳ極とを周方向に交互に着磁したものである。

　回路基板１２は、センサ基板１２ａと処理基板１２ｂとを含む。センサ基板１２ａには、軸受２の状態を監視するセンサが１つ以上実装されている。センサ基板１２ａには、例えば、加速度センサ２２と、後述する温度センサ２３とが実装される。温度センサ２３は、センサ基板１２ａにおいて、加速度センサ２２の裏面に配置されている。処理基板１２ｂには、電源回路２４と、ワイヤレス通信回路２５と、端子２６とが実装される。ワイヤレス通信回路２５は、アンテナ部２７を含む。

　センサ基板１２ａは、外環１１に接着固定される。センサ基板１２ａは、ねじにより固定されるようにしてもよい。処理基板１２ｂは、スペーサ１５に対し、ねじ１９により固定される。回路基板１２は、センサ基板１２ａと処理基板１２ｂとの２つの基板に分割した例を示した。しかしながら、回路基板１２は、分割せずに１枚の基板として構成されてもよい。

　電源回路２４は、後述する発電機Ｇで生成される交流電力を整流して直流電力に変換する。ワイヤレス通信回路２５は、軸受２の状態を監視するセンサ（加速度センサ２２および温度センサ２３）の出力をアンテナ部２７を用いて無線で外部に送信する。端子２６は、ステータ１４から引き出されたコイル１８の巻き始めと巻き終わりの各端部１８ａ、１８ｂと接続される。

　ホルダ１３は、周方向の一部を切り欠いた円弧状である。円弧状は、Ｃ型形状と言い換えることもできる。ホルダ１３の外周側には、蓋４側に伸びる鍔部１３ａが形成される。なお、鍔部１３ａは省略してもよい。ホルダ１３の内周側には、磁性体部材１６の形状に対応する円弧状の凹部１３ｂが形成される。ホルダ１３は、スペーサ１５を避けて、外環１１に当接するように嵌合される。

　ホルダ１３は、円弧の中心角が１８０度よりも大きくなるように端部１３ｃが周方向に伸びている。このような構成により、外環１１とホルダ１３との嵌合によって、同軸の確保が容易となる。ホルダ１３と外環１１との固定は、圧入もしくは接着、あるいは圧入と接着との併用とすればよい。ホルダ１３は、外環１１とともに固定部材として機能する。ホルダ１３の凹部１３ｂには、ステータ１４が収納され固定される。ホルダ１３の凹部１３ｂとステータ１４とを接着剤により固定してもよい。

　ステータ１４は、円弧状であり、磁性体部材１６とコイル１８とを含む。磁性体部材１６の内周面には、爪部１６ａ，１６ｂが形成される。コイル１８は、円弧状の磁性体部材１６の外周側の壁部１６ｃに巻かれている。コイル１８の巻き始めと巻き終わりの各端部１８ａ、１８ｂは、処理基板１２ｂの端子２６と接続される。

　蓋４は、外環１１の軸受２と反対側である開方側に固定される。蓋４は、放熱部４ａと絶縁部４ｂとを含む２層構造で構成されている。放熱部４ａは、熱伝導率が高い素材（例えば、アルミニウム、銅、鉄材など）である。絶縁部４ｂは、熱伝導率が低い樹脂などの絶縁体（非導電性材料）である。

　ここで、ワイヤレス通信回路２５を実装した処理基板１２ｂは、蓋４の絶縁部４ｂと対向した位置に配置される。よって、外環１１と蓋４とは、蓋４の絶縁部４ｂを介して固定されることになる。これにより、ワイヤレス通信回路２５は、金属などの導電性材料で密閉されない構造となるため、ワイヤレス通信回路２５のアンテナ部２７を用いて無線通信が可能となる。なお、蓋４は、放熱部４ａと絶縁部４ｂとの２部品に分割せず、樹脂等の絶縁材料で一体成形してもよい。

　図３は、蓋４を外した状態の軸受装置１をセンサユニット３側から見た斜視図である。軸受装置１は、軸受２の一方端にセンサユニット３が固定されている。センサユニット３は、磁気リング５とステータ１４とが対向して配置されることにより発電機Ｇを構成する。発電機Ｇは、クローポール型の発電機である。発電機Ｇから出力される交流電力は、電源回路２４により直流電力に変換される。

　図４は、蓋４を外した状態の軸受装置１をセンサユニット３側から見た正面図である。ステータ１４の磁性体部材１６は、爪部１６ａが形成されている磁性体部材１６－１と爪部１６ｂが形成されている磁性体部材１６－２との２つの部材から構成される。爪部１６ａと爪部１６ｂとは、周方向に間隔を空けて交互に配置される。磁性体部材１６には、マグネットワイヤを複数回巻いたコイル１８が取付けられる。ステータ１４は、回転軸Ｏを中心に回転する内輪（回転輪）７に固定される磁気リング５と対向して配置される。軸受装置１は、内輪７が回転することによって、発電機Ｇから交流電力が出力される。

　ステータ１４は、ホルダ１３に固定される。ホルダ１３の端部１３ｃは、周方向に延伸され、処理基板１２ｂの裏面に挿入される。処理基板１２ｂのホルダ１３の端部１３ｃと重なる位置には、アンテナ部２７を含むワイヤレス通信回路２５が搭載されている。ここで、ホルダ１３の材料は、熱伝導率が低い材料（例えば、樹脂）が用いられる。これにより、処理基板１２ｂに搭載されるワイヤレス通信回路２５への温度上昇による影響を抑制することが可能となる。

　なお、処理基板１２ｂと外環１１との間に、断熱部材を追加してもよい。このようにすれば、軸受２が高温になった場合に、断熱部材により処理基板１２ｂの温度上昇を抑制することができる。このように、温度上昇が抑制される位置には、温度上昇に弱い他の電子部品を配置するようにしてもよい。

　回路基板１２の内、センサ基板１２ａが外環１１に接着固定され、処理基板１２ｂが図２に示す外環１１のスペーサ１５にねじ１９により固定される。センサ基板１２ａに設けられた端子２０と処理基板１２ｂに設けられた端子２１とは、図示しない配線で接続されている。端子２０、２１の代わりにコネクタを使用しても良い。この場合、軸方向の厚みが高くならないように高さが低いタイプのコネクタを選択するのがよい。なお、センサ基板１２ａと処理基板１２ｂとを１枚の基板にまとめる場合は、端子２０、２１を省略すればよい。

　図５は、図４のＡ－Ｏ－Ａ線断面を示す図である。軸受装置１は、軸受２に対し、センサユニット３が固定される構造である。軸受２は、外輪（静止輪）６と、内輪（回転輪）７と、転動体８と、保持器９と、シール１０とを含む。ここでは、軸受２として深溝玉軸受を一例として説明するが、軸受２の種類は、深溝玉軸受に限定されない。

　センサユニット３は、外環１１と、ホルダ１３と、回路基板１２と、ステータ１４と、蓋４とを備える。磁気リング５は、芯金５ａと多極磁石５ｂとを含み、円環状の芯金５ａが内輪７に固定される。芯金５ａに接着される多極磁石５ｂは、ステータ１４と間隔を空けて対向する位置に配置される。

　外環１１は、円筒状に形成され、外輪６の内径部に圧入により固定される。外環１１の円筒部１１ａの外径は、外輪６の外径と同じ大きさである。なお、外環１１の円筒部１１ａの外径は、外輪６の外径よりも小さく形成してもよい。外環１１の内径面には、ステータ１４を保持するホルダ１３が固定される。

　回転軸Ｏの軸方向に対し垂直な外環１１の垂直部１１ｂには、回路基板１２の内、センサ基板１２ａが接着固定されている。センサ基板１２ａには、蓋４側の面に加速度センサ２２が実装され、軸受２側の面に温度センサ２３が実装されている。外環１１の垂直部１１ｂには、孔１１ｃが形成されている。温度センサ２３は、外環１１の垂直部１１ｂの孔１１ｃに挿入される。これにより、温度センサ２３は、外輪６に近接配置が可能となり、軸受２の温度を正確に測定することができる。なお、温度センサ２３は、外輪６と接触するように配置してもよい。

　ホルダ１３は、図２に示すスペーサ１５を避けて、外環１１の垂直部１１ｂに当接するとともに、外環１１の円筒部１１ａとホルダ１３の鍔部１３ａとに当接するように配置される。これにより、ホルダ１３は、外環１１の内径面に嵌合される。ホルダ１３と外環１１とは、圧入もしくは接着、あるいは圧入と接着とにより固定される。

　ホルダ１３は、熱伝導率が低い材料（例えば、樹脂）で形成されるため、軸受２とステータ１４とを熱絶縁できる。これにより、ホルダ１３は、発電機Ｇの発電時において、ステータ１４の温度上昇が軸受２に影響しないようにすることが可能である。ステータ１４は、磁性体部材１６－１と磁性体部材１６－２との２つを組合せた磁性体部材１６と、ボビン１７と、コイル１８とを含む。ステータ１４の構造の詳細については後述する。

　蓋４は、外環１１の開方側に固定されている。蓋４は、熱伝導率が高い金属であるアルミニウム、銅、鉄材などで形成される放熱部４ａと、熱伝導率が低く放熱部４ａの外周に配置される絶縁部４ｂとを有する２層構造である。蓋４には、磁気リング５の芯金５ａの内径側に回り込む折り返し部４ｃが設けられている。折り返し部４ｃは、ステータ１４を冷却するための放熱部４ａの体積および表面積を大きくするための構造である。蓋４は、折り返し部４ｃにより部品間隙間が狭くなっているため、ラビリンスシール（非接触シール）構造となり、軸受２への異物等の侵入を防止することができる。

　ステータ１４は、ホルダ１３および蓋４の絶縁部４ｂにより外環１１などの金属部材とは熱的に絶縁される。これにより、内輪７に固定された磁気リング５が回転して発電する際のステータ１４の鉄損等による発熱が、軸受２側へ伝導することが抑制される。このため、軸受装置１は、軸受２の回転に伴う発熱を温度センサ２３で精度よく検出することができる。

　図６は、ステータ１４の分解斜視図である。ステータ１４は、円弧状であり、磁性体部材１６－１と磁性体部材１６－２との２つを組合せた磁性体部材１６と、ボビン１７と、コイル１８とを含む。磁性体部材１６－１の内周面に形成される爪部１６ａと、磁性体部材１６－２の内周面に形成される爪部１６ｂとは、周方向に隙間を開けて交互に配置される。磁性体部材１６－１および磁性体部材１６－２の爪部１６ａ，１６ｂの位置における断面形状は、Ｕ字状である。

　ボビン１７は、円弧状であり、一方の端面に溝部１７ａが形成される。ボビン１７は、２つの磁性体部材１６－１，１６－２を組合わせた内部の空間内に配置される。コイル１８は、磁性体部材１６（１６－１，１６－２）の外周面に形成される壁部１６ｃにマグネットワイヤを複数回巻いたものである。コイル１８の一周の一方の片側は、ボビン１７の溝部１７ａの中に収納される。コイル１８の一周の他方の片側は、図５に示すホルダ１３の鍔部１３ａと磁性体部材１６の外周面に形成される壁部１６ｃとの間の空間内に収納される。

　ステータ１４の組立方法について説明する。まず、マグネットワイヤを円環状に複数回巻いたコイル１８を、壁部１６ｃの外周側に配置される部分と内周側に配置される部分とがそれぞれ弓状になるように変形させる。次いで、コイル１８の内周をボビン１７の溝部１７ａに収納する。次いで、コイル１８の外周を磁性体部材１６の壁部１６ｃの外周側に配置されるようにし、磁性体部材１６－１，１６－２を被せる。なお、組立方法は前述の方法に限定されない。

　これにより、コイル１８は、磁性体部材１６により形成される筒状の空間を壁部１６ｃの内周面に沿って通過し、筒状の空間の外を壁部１６ｃの外周面に沿って通過するように複数回巻かれる形状となる。なお、２つの磁性体部材１６－１，１６－２同士は、接着または溶接で固定すればよい。ステータ１４において、ボビン１７は省略してもよい。

　図４に示したように、磁性体部材１６－１は、蓋４と当接した状態で固定される。磁性体部材１６－２は、ホルダ１３と当接した状態で固定される。磁性体部材１６と蓋４およびホルダ１３は、例えば、接着剤を用いて固定すればよい。なお、図２に示したホルダ１３の凹部１３ｂを蓋４に設けてもよい。ホルダ１３および蓋４には、磁性体部材１６と嵌合する溝を設けてもよい。

　図７は、ステータ１４の形状を説明するための図である。ステータ１４は、全周の一部を切り欠いた切欠き部１４Ａ（２点鎖線部）を有し、円弧状に形成される。磁性体部材１６－１，１６－２および図６に示すボビン１７は、切欠き部１４Ａの形状に合わせて、一部をカットした状態で形成される。

　ステータ１４は、図７では、円弧の中心角θが１８０度よりも小さい形状であり、全周の一部に切欠き部１４Ａによる空間が形成される。なお、円弧の中心角θは、１８０度以上でもよく、回路基板等の別部材の大きさに合わせて設定すればよい。図４にも示したように、回路基板１２は、軸受２の回転軸Ｏ方向から見たときに、外環１１上において、ステータ１４と重ならない位置に配置される。これにより、軸受装置１は、ステータ１４の周方向に形成される空間に回路基板１２などの別部品を配置できるため、センサユニット３の軸方向幅を小さくすることができる。

　ステータ１４は、円弧状であるため、通常のクローポール型の発電機で使用する円環状のステータに比べて発電量は低下する。このため、爪部１６ａ，１６ｂと多極磁石５ｂとの極数、コイル１８の巻き数、多極磁石５ｂの磁束密度などを最適に設定し、回路基板１２の駆動に必要な電力を確保するようにすればよい。

　［実施の形態２］
　実施の形態２においては、図５に示す実施の形態１の軸受装置１の構造と異なる点について説明する。図８は、実施の形態２の軸受装置１Ａを示す断面図である。軸受装置１Ａは、ホルダ１３の鍔部１３ａが省略された構造である。このため、軸受装置１Ａでは、磁性体部材１６の壁部１６ｃの外周面と外環１１の内周面とで挟まれる空間内に、コイル１８の外周が収納される。これにより、コイル１８の巻き数を増加させることが可能となる。

　［実施の形態３］
　実施の形態３においては、図５に示す実施の形態１の軸受装置１の構造と異なる点について説明する。図９は、実施の形態３の軸受装置１Ｂを示す断面図である。軸受装置１Ｂは、外輪６が回転輪となり、内輪７が静止輪となる。軸受装置１Ｂでは、外輪６に磁気リング５が固定され、内輪７に固定される固定部材１１にステータ１４が固定される。軸受装置１Ｂでは、外輪６の磁気リング５と、内輪７のステータ１４とでクローポール型の発電機が構成される。なお、その他の基本構成は、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

　（変形例）
　前述の実施の形態１～３では、外環１１にホルダ１３を固定し、ホルダ１３に設けた凹部１３ｂにステータ１４を嵌合してステータ１４の位置決めをした。しかし、部品点数削減を目的として、外環（固定部材）１１とホルダ１３とを一体的に形成してもよい。この場合、外環（固定部材）１１に凹部１３ｂに相当する凹部を設ければよい。

　［実施の形態４］
　実施の形態４においては、工作機の主軸スピンドルなどに使用される軸受装置３０について説明する。図１０は、実施の形態４の軸受装置３０を示す断面図である。図１０では、スピンドル装置の主要部として、軸受装置３０が主軸３４、ハウジング３５等とともに示されている。

　軸受装置３０は、軸受３１，３２と、軸受３１，３２に隣接して配置される間座３３とを備える。主軸３４は、ハウジング３５に設けた複数の軸受３１，３２によって回転軸Ｏを中心に回転自在に支持される。軸受３１は、外輪３１ｇと、内輪３１ｉと、転動体３１ｔと、保持器３１ｒとを含む。軸受３２は、外輪３２ｇと、内輪３２ｉと、転動体３２ｔと、保持器３２ｒとを含む。間座３３は、内輪間座３３ｉと、外輪間座３３ｇとを含む。

　主軸３４には、軸方向に離隔した軸受３１の内輪３１ｉおよび軸受３２の内輪３２ｉが締り嵌め状態（圧入状態）で嵌合されている。内輪３１ｉ－３２ｉ間には内輪間座３３ｉが配置され、外輪３１ｇ－３２ｇ間には外輪間座３３ｇが配置される。

　軸受３１，３２は、軸方向の力で予圧を付与することが可能な軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等を用いることができる。図１０に示す軸受装置３０にはアンギュラ玉軸受が用いられ、２個の軸受３１，３２が背面組み合わせ（ＤＢ組み合わせ）で配置されている。

　組立時には、初めに主軸３４に対して軸受３１、間座３３、軸受３２、間座３６が順に挿入され、ナット３７を締めることによって初期予圧が与えられる。その後、軸受３２の外輪３２ｇの右側がハウジング３５に設けた段差部３５ａに当たるまで、軸受３１，３２が取り付けられた主軸３４がハウジング３５に挿入される。最後に、前蓋３８によって、左側の軸受３１の外輪３１ｇを押すことで主軸３４がハウジング３５に固定される。軸受３１，３２には予圧（定位置予圧）が付与される。

　外輪間座３３ｇには、上部にエアオイル潤滑のための潤滑油供給路３９，４０が設けられ、下部にエア排出口４１、４２が設けられる。外輪間座３３ｇの各側面にはノズル(吐出孔)４３，４４が設けられ、各潤滑油供給路３９，４０に連通される。ノズル４３，４４からエアオイルが噴射され、軸受３１，３２の冷却と潤滑とが行われる。

　外輪間座３３ｇの一方の側面（図１０の右側）に設けられた凹部４５には、ノズル４４を避けるように円弧状のステータ４６が実装される。ステータ４６の隣には蓋４７が固定される。蓋４７は、ノズル４４を避けるため円弧状とされ、外輪間座３３ｇの内径面に嵌合固定される。

　内輪間座３３ｉには、ステータ４６と対向するように磁気リング４８が固定される。ステータ４６と磁気リング４８とは、発電機ＧＡを構成する。磁気リング４８は、芯金４８ａと多極磁石４８ｂとを含む。

　外輪間座３３ｇの他方の側面（図１０の左側）に設けられた円弧状の凹部５０には、回路基板４９が固定される。回路基板４９と対向する軸受３１の転動体３１ｔは、ワイヤレス通信の電波が外部に放出されやすいようにセラミックス球(非導電性部材)を使用するのが好ましい。

　図１１は、図１０のＢ－Ｂ線矢視図である。図１１では、ステータ４６の形状を説明するため、蓋４７は省略して図示する。図１１に示すように、外輪間座３３ｇの一方の側面（図１０の右側）には、ノズル４４を避けるように円弧状の凹部４５が形成される。凹部４５の内部には、円弧状のステータ４６が固定される。ステータ４６の構造は、図６のステータ１４の構造と同じであるため、説明を省略する。

　軸受装置３０においては、ステータ４６を円弧状にすることによって、ノズル４４と同じ側にステータ４６を配置することができる。実施の形態４の軸受装置３０は、実施の形態１において説明した固定部材（外環１１）が外輪間座３３ｇに替わり、内輪７が内輪間座３３ｉに替わっているが、基本構成は同じである。

　図１２は、各部材の配置の変形例を示す図である。図１２に示すように、外輪間座３３ｇの一方端（図１０の左側）に、ノズル４３を避けて、円弧状のステータ４６と回路基板４９との両方を配置してもよい。

　（まとめ）
　本開示の軸受装置１は、外輪６、内輪７および転動体８を含む軸受２と、外輪６に固定される固定部材としての外環１１と、内輪７に固定される磁気リング５と、外環１１に固定され、磁気リング５と対向するように配置されるステータ１４と、回路基板１２と、を備える。回路基板１２は、軸受２の状態を検出する加速度センサ２２，温度センサ２３と、加速度センサ２２，温度センサ２３の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路２５と、を含む。磁気リング５とステータ１４とはクローポール型の発電機Ｇを構成する。磁気リング５は、円環状である。ステータ１４は、円弧状である。ステータ１４は、爪部１６ａ，１６ｂが形成された磁性体部材１６と、コイル１８と、を含む。回路基板１２は、軸受２の回転軸Ｏ方向から見たときに、外環１１上において、ステータ１４と重ならない位置に配置される。

　このような構成を備えることによって、回路基板１２が、軸受２の回転軸Ｏ方向から見たときに、外環１１上において、ステータ１４と重ならない位置に配置されるので、軸方向の突出量を抑えることができる。

　好ましくは、磁性体部材１６は、内周面側に爪部１６ａ，１６ｂが形成され、内周面に対して空間を挟んで外周面側に壁部１６ｃが形成される。爪部１６ａ，１６ｂは、磁気リング５と対向するように配置される。コイル１８は、壁部１６ｃに巻回されている。

　このような構成を備えることによって、コイル１８は、磁性体部材１６の壁部１６ｃに巻回されるため、周方向に空いた空間に回路基板１２を配置することができ、軸方向の突出量を抑えることができる。

　好ましくは、外環１１は、ステータ１４を支持するホルダ１３を含む。ホルダ１３には凹部１３ｂが形成される。ステータ１４は、凹部１３ｂ内に配置される。

　このような構成を備えることによって、凹部１３ｂにステータ１４が配置されるためステータ１４の位置決めが容易となる。

　本開示の軸受装置１Ｂは、外輪６、内輪７および転動体８を含む軸受２と、内輪７に固定される固定部材と、外輪６に固定される磁気リング５と、固定部材に固定され、磁気リング５と対向するように配置されるステータ１４と、回路基板１２と、を備える。回路基板１２は、軸受２の状態を検出する加速度センサ２２，温度センサ２３と、加速度センサ２２，温度センサ２３の出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路２５と、を含む。磁気リング５とステータ１４とはクローポール型の発電機Ｇを構成する。磁気リング５は、円環状である。ステータ１４は、円弧状である。ステータ１４は、爪部１６ａ，１６ｂが形成された磁性体部材１６と、コイル１８と、を含む。回路基板１２は、軸受２の回転軸Ｏ方向から見たときに、固定部材上において、ステータ１４と重ならない位置に配置される。

　本開示の軸受装置３０は、軸受３１，３２に隣接して配置される間座３３を備える。間座３３は、外輪間座３３ｇと内輪間座３３ｉとを含む。外輪間座３３ｇの一方端には、円弧状のステータ４６が配置される。内輪間座３３ｉには、ステータ４６と対向する磁気リング４８が固定される。磁気リング４８とステータ４６とで発電機ＧＡが構成される。

　このような構成を備えることによって、軸受装置３０は、外輪間座３３ｇおよび内輪間座３３ｉの端部において発電機ＧＡが構成されるので、回転軸Ｏの軸方向の突出量を抑えることができる。

　本開示の発電機Ｇは、Ｎ極とＳ極とを周方向に交互に着磁した円環状の磁気リング５と、磁気リング５と対向するように配置されるステータ１４とからなる。ステータ１４は、円弧状である。ステータ１４は、爪部１６ａ，１６ｂが形成された磁性体部材１６と、コイル１８と、を含む。磁性体部材１６は、一方の周面側に爪部１６ａ，１６ｂが形成され、一方の周面側に対して空間を挟んで他方の周面側に壁部１６ｃが形成される。爪部１６ａ，１６ｂは、磁気リング５と対向するように配置される。コイル１８は、壁部１６ｃに巻回されている。

　上記した本開示の軸受装置および発電機は、軸受に対して軸方向に突出しないタイプのセンサ内蔵軸受にも適用可能である。

　このような構成を備えることによって、発電機Ｇは、コイル１８が磁性体部材１６の壁部１６ｃに巻回されるため、周方向に空いた空間に回路基板１２を配置することができ、軸方向の突出量を抑えることができる。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１，１Ａ　軸受装置、２　軸受、３　センサユニット、４　蓋、４ａ　放熱部、４ｂ　絶縁部、４ｃ　折り返し部、５　磁気リング、５ａ　芯金、５ｂ　多極磁石、６　外輪、７　内輪、８　転動体、９　保持器、１０　シール、１１　外環（固定部材）、１１ａ　円筒部、１１ｂ　垂直部、１１ｃ　孔、１２　回路基板、１２ａ　センサ基板、１２ｂ　処理基板、１３　ホルダ、１３ａ　鍔部、１３ｂ　凹部、１３ｃ　端部、１４　ステータ、１４Ａ　切欠き部、１５　スペーサ、１６，１６－１，１６－２　磁性体部材、１６ａ，１６ｂ　爪部、１６ｃ　壁部、１７　ボビン、１７ａ　溝部、１８　コイル、１９　ねじ、２０，２１，２６　端子、２２　加速度センサ、２３　温度センサ、２４　電源回路、２５　ワイヤレス通信回路、２７　アンテナ部、Ｇ　発電機、Ｏ　回転軸。

Claims

　外輪、内輪および転動体を含む軸受と、
　前記外輪または前記内輪のいずれか一方に固定される固定部材と、
　前記外輪または前記内輪のいずれか他方に固定される磁気リングと、
　前記固定部材に固定され、前記磁気リングと対向するように配置されるステータと、
　回路基板と、を備え、
　前記回路基板は、前記軸受の状態を検出する少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つのセンサの出力を無線で外部に送信するワイヤレス通信回路と、を含み、
　前記磁気リングと前記ステータとは発電機を構成し、
　前記磁気リングは、円環状であり、
　前記ステータは、円弧状であり、
　前記ステータは、爪部が形成された磁性体部材と、コイルと、を含み、
　前記回路基板は、前記軸受の回転軸方向から見たときに、前記固定部材上において、前記ステータと重ならない位置に配置される、軸受装置。
　前記磁性体部材は、内周面側に前記爪部が形成され、前記内周面に対して空間を挟んで外周面側に壁部が形成され、
　前記爪部は、前記磁気リングと対向するように配置され、
　前記コイルは、前記壁部に巻回されている、請求項１に記載の軸受装置。
　前記固定部材は、前記ステータを支持するホルダを含み、
　前記ホルダには凹部が形成され、
　前記ステータは、前記凹部内に配置される、請求項１または請求項２に記載の軸受装置。
　軸受に隣接して配置される間座を備え、
　前記間座は、外輪間座と内輪間座とを含み、
　前記外輪間座の一方端には、円弧状のステータが配置され、
　前記内輪間座には、前記ステータと対向する磁気リングが固定され、
　前記磁気リングと前記ステータとで発電機が構成される、軸受装置。
　Ｎ極とＳ極とを周方向に交互に着磁した円環状の磁気リングと、前記磁気リングと対向するように配置されるステータとからなる発電機であって、
　前記ステータは、円弧状であり、
　前記ステータは、爪部が形成された磁性体部材と、コイルと、を含み、
　前記磁性体部材は、一方の周面側に前記爪部が形成され、前記一方の周面側に対して空間を挟んで他方の周面側に壁部が形成され、
　前記爪部は、前記磁気リングと対向するように配置され、
　前記コイルは、前記壁部に巻回されている、発電機。