[发明专利]轴承功率产生配置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在轴承的运动过程中产生功率的装置及方法。

背景技术

轴承可以被定义为将两个或更多个部件之间的相对运动限制为仅所需类型运动的任何各种机器元件。通常，这允许并促进围绕纵向轴线的自由旋转和/或抑制组件在相对于轴承的法线方向上的任何线性运动。轴承可以根据它们允许的运动并且根据其操作原理以及由它们可以处理的所施加的载荷的方向而被广泛地进行分类。

轴承经受显著使用，这将导致各轴承组件的磨损。随着时间的推移，对轴承的磨损会导致机械故障。机械故障可以影响旋转运动和/或轴向线性约束。无法控制这些运动可能会对依靠轴承的机械导致灾难性的故障。

轴承的可靠性和预测维护会影响设备的操作及正常运行时间。轴承用于许多应用，包括汽车、风力涡轮机、自动化机械等。随着时间的推移，轴承磨损。操作过程中的轴承故障可能对设备及可能的周边区域导致显著的损坏。如果出现适当的情况，轴承故障甚至可能潜在地造成人身伤害或死亡。

轴承监测系统需要功率进行操作。功率用于操作状态监测传感器，为任何计算设备提供功率，以及提供功率用于将任何收集的信息传送至集中式系统。功率通过导线被提供给各设备。

轴承的可靠性和预测维护可以通过监测轴承而加以改进。监测系统需要功率。所期望的是一种与轴承组件相关联的功率产生系统。

发明内容

本发明针对一种在包括轴承的设备的操作期间产生电能的装置及相关方法。

在本发明的第一方面，一种发电轴承组件，所述发电轴承组件包括：

轴承，其包括：

轴承外圈，其具有外表面、轴承外座圈接合表面、以及外圈端表面，

轴承内圈，其具有轴承组件内配合表面、轴承内座圈接合表面、以及内圈平面端表面，其中，所述轴承内座圈接合表面的尺寸设置成与所述外圈轴承外座圈接合表面旋转地接合，在一些实施例中，所述轴承还包括一系列轴承滚子或滚珠，其中，所述内圈旋转地组装在所述外圈轴承外座圈接合表面内，将所述一系列滚子或滚珠集成在它们之间，

其中，所述内圈旋转地组装在所述外圈轴承外座圈接合表面内，所述内圈端表面从所述外圈端表面伸出(stand proud)，暴露并限定内圈密封唇表面，

轴承组件密封唇，其包括分割成密封唇外圈连接段、密封唇内圈唇接合段、以及磁极化材料支撑段的轴承组件密封唇主体，所述磁极化材料支撑段从所述密封唇内圈唇接合段轴向延伸超出所述内圈平面端表面，

磁极化材料，其由所述磁极化材料支撑段携带，

其中，所述密封唇外圈连接段机械地联接到所述轴承外圈，所述密封唇内圈唇接合段的密封唇内圈唇接合表面与所述内圈密封唇表面可滑动地接合；以及

电功率发电机，其包括发电机芯，以在暴露于交互配对的磁极化材料时产生电功率，所述电功率发电机连接到所述轴承内圈，将所述发电机芯定向在径向方向上，以与所述磁极化材料可操作地接合；

其中，在操作期间，所述密封唇内圈唇接合段的密封唇内圈唇接合表面与所述内圈密封唇表面之间的接合保持所述磁极化材料与所述电功率发电机的操作面之间一致的距离，所述轴承外圈与所述轴承内圈之间的相对运动使所述磁极化材料穿过所述发电机芯，促使所述发电机芯产生电流。

在第二方面，所述系统还包括处理装置，其包括一组数字指令，用于监测和分析由集成到轴承组件中的状态监测系统所提供的数字数据。

在另一方面，所述密封系统提供了用于沿径向方向的公差补偿。

在另一方面，径向方向的公差补偿是由轴承组件密封唇实现的，其中所述密封唇与内圈密封唇表面接合，保持轴承组件密封唇的磁极化材料支撑段的径向位置。

在另一方面，密封系统提供了用于沿轴向方向的公差补偿。

在另一方面，所述轴向方向的公差补偿是通过将磁极化材料的高度设置成大于电功率发电机的操作交界面表面积的高度来实现的，其中，高度差大于磁极化材料相对于操作交界面表面积的预定的预期相对轴向运动。

在另一方面，所述磁极化材料可以设置在完整的环形圈中；在覆盖局部圆形部分的单个部分中；或者在从轴承圈中心在空间上以相等径向距离的一系列部分中。

在另一方面，所述电功率发电机还包括周向滑动材料，其设置在相对磁极化材料的表面上。