專利名稱：具有能量發生單元的軸承的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I前序部分所述的軸承。
背景技術：
根據現有技術已知包括能量發生單元的軸承，該能量發生單元被設計成爪極發電機。爪極發電機包括感應線圈，該感應線圈具有以多個繞組纏繞的電導體。對于在轉速較低情況下也能提供足夠電壓的情況，感應線圈應具有較高的填充系數，也就是說電導體應盡可能具有高數目的繞組(圈數)。US 6，838，794 B2描述了一種滾動軸承，其具有第一軸承環、第二軸承環、設置在 兩個軸承環之間的多個滾動體以及被設計成爪極發電機的能量發生單元。為此，滾動軸承還包括緊固在第一軸承環上的第一爪齒環，該第一爪齒環具有沿著第一軸承環的圓周環繞的第一爪齒序列；還包括緊固在第一軸承環上的第二爪齒環，該第二爪齒環具有沿著第一軸承環的圓周環繞的第二爪齒序列；以及設置在兩個爪齒環之間的磁感應線圈。該軸承此外還包括沿著第二軸承環的圓周環繞的、被設計成磁環的磁極序列以及設置在兩個爪齒環之間的磁感應線圈，其中，從磁環的第一磁極經由第一爪齒環的第一爪齒、且經由第二爪齒環的第二爪齒至磁環的關于第一磁極異名的第二磁極閉合形成了一個環繞感應線圈的閉合的磁回路。如果兩個軸承環彼此相對轉動，那么磁回路中的磁通量就發生變化，這是因為每個爪齒都會在另一磁極旁邊經過。磁通量關于時間的變化在感應線圈中感生交流電壓，該交流電壓的值與感應線圈的繞組數量相關。為了獲得盡可能高的感應電壓，特別是為感應線圈設置大量的繞組。所述感應線圈設置在橫截面呈U形的支承座中，其中，該U形件的側邊由兩個爪齒環構成，并且其中，兩個爪齒環通過U形件的底部彼此建立導磁連接，從而使磁通量通過第一爪齒進入U形件的第一側邊，之后通過U形件的底部，并且然后通過第二爪齒進入U形件的第二側邊。U形件的底部緊貼第一軸承環，并且減小了兩個軸承環之間的結構空間，而該結構空間用于容納感應線圈的數量盡可能多的繞組。作為提高感應線圈的繞組數量的措施而建議在兩個對置的軸承環上分別設置凹部，并且將感應線圈以及磁極序列設置在相應的凹部中，從而可以為感應線圈提供加大的空間位置。為此需要改變兩個軸承環的兩個側周面的結構。US 2005/0174011 Al描述了一種具有爪極發電機的滾動軸承，其中，設計成環繞的磁環的磁極序列設置在第二軸承環的凹部中，并且在橫截面中被兩個爪齒環的板坯全方位地環繞的感應線圈部分地安放在第一軸承環的端面上，或者部分地設置在凹部中，該凹部是設置在第一軸承環的側周面中。JP 2006090501 AA(摘要)描述了一種被設計成滾動軸承的軸承，其具有第一軸承環、第二軸承環、設置在兩個軸承環之間的多個滾動體以及設計成爪極發電機的能量發生單元，該能量發生單元具有由變化的磁通量環繞的感應線圈。沿著周向且與第一軸承環保持間隔地設置有爪齒環的導磁爪齒。在第一軸承環上設置有磁環的沿著周向環繞的磁化的及未磁化的部段序列。感應線圈以第一部段設置在第二軸承環的端面上，并且以第二部段設置在第二軸承環的側周面的凹部處。視磁化部段與爪齒對置還是非磁化部段與爪齒對置而定，在感應線圈中生成電壓信號。具有磁極的磁環是設置在軸承之外。感應線圈突出于兩個軸承環的端面，因而要求有很大的空間位置。
發明內容
發明目的本發明的目的在于提供一種軸承，其具有基本上對結構空間無影響的(bauraumneutral)能量發生單元,該能量發生單 元具有用于感應線圈的較高的填充系數。發明概述針對開頭所述的軸承，這個目的根據本發明如此解決，S卩，將爪齒環的第一爪齒設置為與第一軸承環的主體的導磁部段導磁連接，將磁極設置為與第二軸承環的主體的導磁部段導磁連接，并且，磁回路基本上經兩個導磁部段以及滾動體而閉合。磁回路經由兩個軸承環的導磁部段、以及經由滾動軸承的至少一個滾動體的閉合使得僅設置一個爪齒環成為可能，通過該爪齒環在第一軸承環中導入磁場。因而第二爪齒環是多余的，從而沿軸向，也就是沿著滾動軸承的轉動軸線，或者沿徑向，也就是垂直于滾動軸承的轉動軸線，具有附加的結構空間，感應線圈可以充分利用該結構空間，從而使感應線圈的纏繞的電導體具有高數目的繞組。為感應線圈提供了沿軸向在滾動體和兩個軸承環的端面之間以及沿徑向在兩個軸承環之間的大致整個結構空間。假如兩個軸承環的其中一個軸承環的基體由不導磁或者導磁不良的材料例如塑料或者陶瓷制成，那么相應的導磁的部段例如通過涂覆到基體上的涂層或者通過由導磁材料制成的、安裝在基體上的套筒構成，其中，爪齒環或者磁極與涂層或者套筒建立導磁連接。優選規定，所述感應線圈和所述磁極組合成一共同的結構單元，該結構單元緊固在所述第二軸承環上。在此，所述感應線圈是容納在由例如塑料制成的電絕緣的支承座中。磁極同樣可以容納于塑料中，并且為了構成與第二軸承環的導磁連接而設置在塑料的邊緣上，從而在安裝結構單元時，便實現磁體直接與第二軸承環的側周面的導磁接觸。在此，塑料將磁極彼此在空間上隔開并且使其磁絕緣。優選規定，所述爪齒環具有包括徑向縫隙的圓環形的主體。爪齒環的徑向縫隙抑制了在爪齒環的周向上相鄰的爪齒之間的渦流，并且提高了通過與縫隙相鄰的爪齒的磁通導流的有效性。另外，縫隙使得爪齒環例如可以壓緊或者擴展，并且插在兩個軸承環之間，從而使爪齒環在機械預張緊的情況下緊貼軸承環，特別是構成與軸承環接界的較大的臨界面，該臨界面簡化了磁通量從第一軸承環的主體的閉合磁回路的部段導出，或者簡化了磁通量導入所述部段。優選規定，設有導磁的接觸元件。所述導磁的接觸元件改善了磁通量在臨界面上的引導，所述臨界面在磁極和第二軸承環的主體之間，或者在第一爪齒和第一軸承環的主體之間構成。關于導磁的接觸元件的構造，特別優選地規定所述導磁的接觸元件包括液態的或者膏狀的粘合劑，尤其是包含鐵顆粒或鐵氧體顆粒的粘合劑。由從屬權利要求以及對本發明優選實施例的描述中可得出本發明的其它優點和特征。
以下根據一個優選實施例結合附圖來進一步說明和闡述本發明。
圖I示出根據本發明的軸承的一個實施例的分解圖；以及圖2示出根據圖I的軸承的橫剖視圖。
具體實施例方式圖I示出設計成滾動軸承的軸承I，該軸承I包括被設計成軸承I的內環的第一軸承環2以及被設計成軸承I的外環的第二軸承環3。第一軸承環2容納圖中未示出的軸，并且相對于圖中未示出的軸承座可旋轉地支承該軸，第二軸承環3固定地設置在該軸承座上。軸承I還包括滾動體4，這些滾動體4設置在兩個軸承環2、3之間的保持架5中，并使得第一軸承環2能夠相對于第二軸承環3轉動。 軸承I還包括能量發生單元6,該能量發生單元6被設計成爪極發電機。能量發生單元6包括沿著第二軸承環3的圓周環繞的磁極序列，其中，第一極對7和第二極對8的周向相鄰的兩個異名極是可見的。所述極是單個磁體的尤其是沿徑向取向的棒形磁體的磁極,這些單個磁體共同組成磁環9，該磁環緊固在第二軸承環3上，其中，在各單個磁體的周向相鄰的兩個極對7、8之間構造有不導磁的部段16。能量發生單元6還包括緊固在第一軸承環2上的爪齒環，該爪齒環具有沿著第一軸承環2的圓周環繞的爪齒序列，其中，以附圖標記10、11標識周向相鄰的兩個爪齒。爪齒環的爪齒10、11包括沿徑向取向的導磁的部段12、13。爪齒環的所有爪齒都構造在爪齒環的環形主體14上，從而使各相鄰的爪齒10、11借助于中間部段15相連。在此，爪齒環的整個主體14由導磁材料制成，爪齒10、11從該材料作為徑向的部段12、13開設出來，例如銑出、切割或者沖壓。能量發生單元6還包括感應線圈17，該感應線圈包括圖中未示出的電導體，該電導體沿著軸承環2、3的圓周設置有多個繞組。電導體容納在由電絕緣材料、特別是漆制成的母體中，從而形成環形盤狀的主體，該主體在圓周面上具有線圈槽18。感應線圈17容納在由電絕緣材料例如塑料制成的圓環形的支承座19中。為此，支承座19具有U形橫截面，從而使感應線圈17插入U形的開口中。磁環9以端面20緊固在靠近支承座19的內邊界的側邊面21上；特別是，磁環9與支承座19材料接合地連接，從而產生一結構單元，磁極對7、8以及感應線圈18 —起整合于該結構單元中。如此選擇磁極對7、8關于爪齒環14的爪齒10、11在磁環9上的設置結構，即，第一極對7的第一磁極，例如北極，與第一爪齒10的徑向的部段12對置，并且周向相鄰的第二極對8的第二磁極，在本情況下是南極，設置在第一爪齒10和周向相鄰的第二爪齒11之間。第二爪齒11與相對第一爪齒10而言在周向上位于再下一個的、圖中未示出的爪齒的相對第一極對7的北極而言同名的極，也就是同樣是北極，對置布置。圖2示出處于安裝位置的軸承I的橫剖視圖，其中，如下設置橫剖面第一爪齒10和第一磁極對7的兩個磁極在該截面圖中是可見的。在此，第一磁極對7的北極在保持氣隙的情況下指向第一爪齒10的徑向的部段12，與此同時，第一極對7的南極緊貼第二軸承環3。第二爪齒11以及第二磁極對8位于圖2的圖面下方。爪齒環的爪齒10、11及爪齒環的整個主體14以爪齒環的邊緣22借助于壓配合緊固在第一軸承環2的外部側周面23上。帶有感應線圈17的支承座19以及第一磁極對7同樣借助于壓配合固定在第二軸承環3上。在此，第一磁極對7的南極直接緊貼第二軸承環3的導磁主體，從而在第一磁極對7與第二軸承環3的導磁部段24之間形成導磁連 接。該導磁部段24從第一磁極對7的南極延伸至第一滾道25，在該第一滾道上，滾動體4與第二軸承環3的主體構成接觸橢圓，在該接觸橢圓的區域中形成第二軸承環3與滾動體4的主體的另一導磁連接。滾動體4沿著第二滾道26在第一軸承環2上運行，從而在第二滾道26的區域中，在滾動體4的主體和第一軸承環的主體之間構成另一接觸橢圓，并且產生另一導磁連接。在第二滾道26和所述部段-在該部段上，爪齒10的邊緣22緊貼第一軸承環2的主體-之間構成第一軸承環2的導磁部段27。環繞感應線圈17的磁回路從第一極對7的南極朝向相同的第一極對7的異名的第二極，即北極，經由第二軸承環的主體處的導磁部段26、滾動體4的主體、第一軸承環2的主體的導磁部段27，經由爪齒10的徑向部段12至第一極對7的北極而閉合。相應地，在圖中未示出的相對第一極對7而言的再下一個極對中構成同向地環繞感應線圈17的磁回路。在兩個軸承環2、3相對轉動時，感應線圈17由變化的磁通量包圍，該磁通量在感應線圈17中生成交流電壓。該交流電壓可以用于檢測相對轉動，尤其是轉速，也可以用于發電(生成能量)。線圈槽18可以實現在導磁部段24的區域中構成朝著第二軸承環3的側周面的空腔28。在徑向上為感應線圈17提供兩個軸承環2、3之間的大致整個中間室。在軸向上，感應線圈17可以在充分利用該室的情況下設置在爪齒10的徑向部段12和滾動體4之間。空腔28可以被支承座19的塑料材料填充，從而將感應線圈17設置為被支承座19的塑料材料全方位地包圍。當然，構成第一磁極對7的棒形磁體同樣可以伸入空腔28。用于感應線圈17的支承座19與爪齒的徑向部段12構成微小的間隙，該間隙可以設置為密封間隙。該間隙過渡到由支承座與第一軸承環2的側周面構成的另一間隙。在此，當然在支承座19處還可以設置密封部的密封唇。爪齒10、11以及爪齒環的圓環形主體14大致與第一軸承環2的端面齊平地端接。爪齒環14緊固在第一軸承環2的圓柱形的側周面上，而無需為了容納爪齒環14而改變側周面的結構。包括磁環9和支承座19中的感應線圈17的結構單元同樣與第二軸承環3的端面齊平地端接，并且固定在第二軸承環3的圓柱形的側周面上。總體上得到了基本上對結構空間無影響的供能單元6，該供能單元可以實現在感應線圈17中設置高數目的繞組。在前述實施例中，磁環9的第一極對7的磁南極直接緊貼第二軸承環3的側周面的部段。同樣，爪齒10以邊緣22直接緊貼第一軸承環2的側周面的部段。在這兩種情況下，在相應側周面和極對7、8的磁極或者爪齒10之間構成了臨界面。當然，也可以設置導磁的接觸元件，該接觸元件在臨界面的區域中可改進導磁性。在前述實施方式中，爪齒10以邊緣22緊貼第一軸承環2的側周面，從而與第一軸承環2的主體形成大致線狀的連接。當然，也可以與第一軸承環2形成大致面狀的連接，例如通過將爪齒10部分地放置在第一軸承環2的端面上，或者通過使爪齒具有軸向布置的部段，該部段面狀貼靠第一軸承環2的側周面。還可以理解的是，爪齒10可以在指向第一極對7的磁極的末端部上具有軸向布置的引導部段，以便改進磁回路的到磁極的閉合。在前述實施例中，在相鄰爪齒10、11之間設置了中間部分15。在該中間部分15中可以設置徑向縫隙，該徑向縫隙中斷了爪齒環的圓環形的主體。可選或者對此補充的是，可以在中間部分15中設置打通部，特別是通孔，其抑制了在相鄰爪齒10、11之間渦流的出現。在前述實施例中，爪齒環14的第一爪齒10、11借助于中間區域15連成第一爪齒環的大致圓環形的主體14。當然，也可以省略中間區域15，從而使第一爪齒環由彼此不再相連的一些單獨爪齒的環繞的序列構成。爪齒環的各單獨的爪齒同樣可以通過一個中間區域15連成唯一的爪齒環，其中，該中間區域15由不導磁材料例如塑料制成。特別是，爪齒IOUl的扁平構造的徑向部段12、13可以在引導槽的側邊緣處插于塑料之中，并且以可徑向移動的方式容納在該引導槽中，以便能夠形成與第一軸承環2主體的導磁部段27的固定緊貼。
附圖標記列表I 軸承2第一軸承環3第二軸承環4滾動體5保持架6能量發生單元7第一極對8第二極對9 磁環10第一爪齒11第二爪齒12第一爪齒10的徑向部段13第二爪齒11的徑向部段14爪齒環15中間部段16磁環的部段17感應線圈18線圈槽19支承座20磁環9的端面21支承座19的側邊面22爪齒環的主體14的邊緣23第一軸承環的側周面24第二軸承環3的導磁部段25第一滾道
26第二滾道27第一軸承環2的導磁部段
28 空腔
權利要求
1.一種軸承，其具有第一軸承環(2)、第二軸承環(3)和設置在兩軸承環(2、3)之間的滾動體(4)以及具有能量發生單元￠)，其中，所述能量發生單元(6)包括 沿著所述第二軸承環(3)的圓周環繞的磁極對(7、8)序列， 緊固在所述第一軸承環(2)上的爪齒環(14)，該爪齒環具有沿著所述第一軸承環(2)的圓周環繞的爪齒(10、11)序列， 磁感應線圈(17)， 其中，環繞感應線圈(17)的閉合的磁回路從第一極對(7)的第一磁極經由所述爪齒環(14)的第一爪齒(10)閉合， 其特征在于， 所述爪齒環(14)的所述第一爪齒(10)設置為與所述第一軸承環(2)的主體的一導磁部段(27)導磁連接， 所述極對(7、8)的磁極設置為與所述第二軸承環(3)的主體的一導磁部段(24)導磁連接，并且， 所述磁回路基本上經兩個所述導磁部段(24、27)以及所述滾動體(4)而閉合。
2.根據權利要求I所述的軸承，其特征在于，所述感應線圈(17)和磁體(7、8)組合成一共同的結構單元，該結構單元緊固在所述第二軸承環(3)上。
3.根據權利要求I或2所述的軸承，其特征在于，所述爪齒環具有包括徑向縫隙的圓環形的主體(14)。
4.根據權利要求I至3之一所述的軸承，其特征在于，設有導磁的接觸元件。
5.根據權利要求4所述的軸承，其特征在于，所述導磁的接觸元件包括液態的或者膏狀的粘合劑，特別是包含鐵顆粒或鐵氧體顆粒的粘合劑。
全文摘要
本發明涉及一種軸承，其具有第一軸承環(2)、第二軸承環(3)和設置在兩個軸承環(2、3)之間的滾動體(4)以及具有爪極發電機型式的能量發生單元(6)。本發明的目的是提供一種軸承，其具有基本上對結構空間無影響的能量發生單元，該能量發生單元具有用于感應線圈的較高的填充系數，根據本發明如此實現該目的將爪齒環(14)的第一爪齒(10)設置為與第一軸承環(2)的主體的一導磁部段(27)導磁連接，極對(7、8)的磁極設置為與第二軸承環(3)的主體的一導磁部段(24)導磁連接，并且，磁回路基本上經兩個所述導磁部段(24、27)以及滾動體(4)而閉合。
文檔編號F16C41/00GK102741575SQ201080030102
公開日2012年10月17日 申請日期2010年7月1日 優先權日2009年7月3日
發明者T·林克 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司