(57)【要約】【課題】  軸受における発熱の情報を、簡潔に把握すること。【解決手段】  軸受は、固定部材に固定された外輪と、この外輪の内側に設けられて、固定部材に対して円周方向に回転する軸に固定された内輪と、を含む。熱流センサは、外輪を含む固定側の表面にコーティングされて、軸の回転に伴って生じる摩擦熱の情報を含む熱起電力を生成する。【選択図】図１
2019049318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材に固定された外輪と、
該外輪の内側に設けられて、前記固定部材に対して円周方向に回転する軸に固定された内輪と、
を含む軸受を備え、
前記外輪を含む固定側の表面にコーティングされて、前記軸の回転に伴って生じる摩擦熱の情報を含む熱起電力を生成する熱流センサを備える、計測機能付き軸受。
【請求項２】
前記熱流センサは、前記外輪の表面上にコーティングされている、請求項１に記載の計測機能付き軸受。
【請求項３】
前記軸受は、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の転動体と、前記外輪に固定されて前記複数の転動体を密封するシール部とを備えた、転がり軸受からなり、
前記熱流センサは、前記シール部の表面上にコーティングされている、請求項１に記載の計測機能付き軸受。
【請求項４】
前記熱流センサは、熱磁気効果を発現する少なくとも一層の膜から成る、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の計測機能付き軸受。
【請求項５】
前記熱流センサは、前記熱磁気効果としてスピンゼーベック効果を発現する磁性体膜と導電膜とから成る、請求項４に記載の計測機能付き軸受。
【請求項６】
熱流計測と温度計測とを可能にする計測制御手段を更に有する、請求項５に記載の計測機能付き軸受。
【請求項７】
前記計測制御手段は、前記熱流センサに直列に接続された、直流電流源とスイッチとから成る、請求項６に記載の計測機能付き軸受。
【請求項８】
前記計測制御手段は、前記熱流センサに接続された交流電流源から成る、請求項６に記載の計測機能付き軸受。
【請求項９】
前記熱流センサは、前記熱磁気効果として異常ネルンスト効果を発現する磁性と導電性とを兼ね備えた磁性導電膜から成る、請求項４に記載の計測機能付き軸受。
【請求項１０】
前記熱流センサと近接するように、前記内輪に取り付けられた磁気エンコーダを更に有する、請求項３に記載の計測機能付き軸受。
【請求項１１】
前記熱流センサが、前記シール部の表面上に、離間して複数個配置されている、請求項９に記載の計測機能付き軸受。
【請求項１２】
前記熱流センサに接続されて、無線で外部との通信を行う通信手段を更に備える、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の計測機能付き軸受。
【請求項１３】
前記熱起電力を電力として蓄積するキャパシタを更に含む、請求項１２に記載の計測機能付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測機能付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受（ベアリング）は、風力発電や車両など、回転運動する機械システムに用いられる要素部材であり、回転運動時の摩擦を減らして高効率な機械運動を実現する上で極めて重要な役割を果たす。同時に、仮に軸受の性能劣化や破損が生じた場合、機械システムの駆動にも大きな悪影響をもたらす。このため、最近では軸受の異常発見や予防保全のために、軸受に様々なセンサを取り付けて、状態を監視する取り組みが広がっている。
【０００３】
このうち、軸受の発熱計測は予防保全に極めて重要である。軸受での摩擦による発熱をリアルタイムで計測できれば、グリスの投入量制御や軸受の異常・性能劣化検知が可能となり、事業者にとって大きなメリットとなる。実際、熱電対型の温度センサを備えた軸受（特許文献１）や、回転センサを備えた軸受（特許文献２、特許文献３）などが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５７６５９号公報
【特許文献２】特開２０１３−６１０３０号公報
【特許文献３】特許第４６３９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような周知の軸受における発熱や回転数の検知技術には、以下の３つの課題がある。
【０００６】
第一に、温度センサで本当に計測したいのは軸と軸受（または玉と保持輪）の接触部である。しかしながら、接触部に直接センサを取り付けることはできないため、摩擦部分の正確な温度を計測することはできない。
【０００７】
第二に、温度センサの信号は外部温度や周囲の熱容量に依存する。このため、軸受部での発熱量をリアルタイムで計測することはできない。
【０００８】
そして第三に、取り付けた温度センサが熱流を阻害したり機械的なバランスを崩したりして、軸受自体の性能に悪影響をもたらす可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、上述した課題のいずれかを解決する、計測機能付き軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係る計測機能付き軸受は、固定部材に固定された外輪と、該外輪の内側に設けられて、前記固定部材に対して円周方向に回転する軸に固定された内輪と、を含む軸受を備え、前記外輪を含む固定側の表面にコーティングされて、前記軸の回転に伴って生じる摩擦熱の情報を含む熱起電力を生成する熱流センサを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軸受における発熱の情報を簡潔に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施例に係る発熱計測機能付き転がり軸受を示す図であって、（Ａ）は発熱計測機能付き転がり軸受の部分縦断面図であり、（Ｂ）は発熱計測機能付き転がり軸受の部分横断面図である。
【図２】本発明の第一の実施例の変形例に係る発熱計測機能付き転がり軸受を示す図であって、（Ａ）は発熱計測機能付き転がり軸受の部分縦断面図であり、（Ｂ）は発熱計測機能付き転がり軸受の部分横断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例に係る軸受内部温度計測機能付き転がり軸受を示す図であって、（Ａ）は熱流（温度勾配）測定モード時での軸受内部温度計測機能付き転がり軸受の状態を示す部分縦断面図であり、（Ｂ）は温度測定モード時での軸受内部温度計測機能付き転がり軸受の状態を示す部分縦断面図である。
【図４】図３に示す軸受内部温度計測機能付き転がり軸受を用いて、内部温度を推定する方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第二の実施例の別のセンシング方式を説明するための図であって、（Ａ）は軸受内部温度計測機能付き転がり軸受を示す部分縦断面図であり、（Ｂ）は出力電圧の変動を示す波形図である。
【図６】本発明の第三の実施例に係る回転数・発熱計測機能付き転がり軸受を示す図であって、（Ａ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受の部分縦断面図であり、（Ｂ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受の部分横断面図である。
【図７】図６に示した回転数・発熱計測機能付き転がり軸受の動作原理を説明するための図である。
【図８】第三の実施例の変形例に係る、複数の熱流センサを用いた場合の回転数・発熱計測機能付き軸受を示す図であって、（Ａ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受の部分縦断面図であり、（Ｂ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受の部分横断面図である。
【図９】図８の回転数・発熱計測機能付き軸受における第１および第２のスピン熱流センサの出力を示す波形図である。
【図１０】本発明の第四の実施例に係る自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受を示す図であって、（Ａ）は自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受の部分縦断面図であり、（Ｂ）は自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受の部分横断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係る発熱計測機能付き滑り軸受を示す図であって、（Ａ）は発熱計測機能付き滑り軸受の概略斜視図であり、（Ｂ）は発熱計測機能付き滑り軸受に設けられるスピン熱電型熱流センサを拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係る計測機能付き軸受は、軸受外部にスピンゼーベック熱電素子をコーティングし、軸の回転に伴って生じる摩擦熱の情報を熱起電力（電圧）信号によってモニタリングすることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第一の実施形態に係る計測機能付き軸受は、軸受外部に熱流センサをコーティングした構造を有している。軸受部の摩擦発熱によって生じる熱流を、熱流センサによって膜面方向の起電力（電圧）信号に変換して計測する。熱流センサは、例えば、磁性膜と金属膜との積層構造から成る。
【００１６】
本発明の第二の実施形態に係る計測機能付き軸受は、上記金属膜を抵抗温度計として活用することで、熱流に加えて温度計測をも行う。熱流（温度勾配）と温度とを同時に把握することで、軸受外部にコーティングした熱流センサから、軸受内部の摩擦発熱部の温度をより正確に把握することができる。
【００１７】
本発明の第三の実施形態に係る計測機能付き軸受は、回転する軸の側に、磁化方向が異なる永久磁石を回転方向に沿って交互に配置した磁気エンコーダを配置する。磁気エンコーダが発する磁場で、熱流センサを構成する磁性膜を磁化反転させる。これにより、発熱情報に加えて、軸の回転数の情報をも取得する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第一の実施例に係る発熱計測機能付き転がり軸受１０を示す図である。図１において、（Ａ）は発熱計測機能付き転がり軸受１０の部分縦断面図であり、（Ｂ）は発熱計測機能付き転がり軸受１０の部分横断面図である。
【００１９】
ここでは、図1に示されるように、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。図１に示した状態では、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）において、ｒは回転軸ＲＡを原点（中心）とした半径方向であり、θは回転軸ＲＡを中心として回転する回転方向（円周方向）であり、Ｚは回転軸ＲＡが延在する軸方向である。
【００２０】
本実施例の発熱計測機能付き転がり軸受１０は、内輪１１、外輪１２、玉（転動体）１３、スピン熱流センサ１４、および一対のシール部１５とからなる。
【００２１】
本実施例では外輪１２は固定部材（図示せず）に固定されており、内輪１１が回転する仕組みとなっている。すなわち、内輪１１は、固定部材に対して円周方向に回転する回転部材（軸）３０に固定されている。回転部材（軸）３０は、回転軸ＲＡの方向である軸方向Ｚに延在する。
【００２２】
玉（転動体）１３は、内輪１１と外輪１２との間に複数個配置される。
【００２３】
一対のシール部１５は合成ゴム材料などからなる。一対のシール部１５は、玉（転動体）１３の外周側で内輪１１と外輪１２との間に配置されて、各々が環状をしている。各シール部１５の片側（外周端側）は外輪１２に固定され、もう片側（内周端側）は弾性力で内輪１１に押し付けられるように密着されている。このような構造を採用することで、一対のシール部１５は軸受内部を密封している。
【００２４】
スピン熱流センサ１４は、面内方向の磁化を有する磁性膜を有する層状デバイスである。スピン熱流センサ１４は、磁性体における熱の流れをスピンの流れに変換する熱磁気効果に基づき、面直方向に流れる熱流量に比例して、面内方向の起電力を生成することを特徴とする。
【００２５】
図１に示す実施例では、スピン熱流センサ１４は磁性体膜１４ａと導電膜１４ｂとからなる。スピン熱流センサ１４は、これらが外輪１２の表面に半径方向ｒに積層されてコーティングされた配置となっている。詳述すると、磁性体膜１４ａは外輪１２の表面にコーティングされている。導電膜１４ｂは磁性体膜１４ａの表面にコーティングされている。
【００２６】
ここで、軸受内部（具体的には玉１３と外輪１２、および玉１３と内輪１１との間）の摩擦に起因して発熱が生じると、熱流が外輪１２を通してスピン熱流センサ１４へと流れる。この熱流から誘起されるスピンゼーベック効果（熱流をスピン流に変換する熱磁気効果の一つ）によって磁性体膜１４ａにおいてスピン流が生じる。このスピン流が導電膜１４ｂに到達すると、導電膜１４ｂにおける逆スピンホール効果（スピン流を電流へと変換する効果）によって起電力へと変換される。こうして生じる起電力を導電膜１４ｂの両端間の出力電圧Vとして計測することで、軸受１０において生じる発熱を検知することができる。
【００２７】
上記磁性体膜１４ａとしては、イットリウム鉄ガーネット（YIG, Y3Fe5O12）やBi等の希土類元素をドープしたイットリウム鉄ガーネット（Bi:YIG, BiY2Fe5O12等）、Coフェライト(CoFe2O4)、マグネタイト(Fe3O4)などの酸化物磁性材料を用いることできる。また、導電膜１４ｂとしてはPtやW等の金属材料や、FePt、CoPt、NiPt、FeW、CoW、NiW合金、もしくはRuO2等の導電性酸化物材料など、スピン軌道相互作用が大きい導電性材料を用いることが望ましい。
【００２８】
磁性体膜１４ａは、有機金属分解法（MOD法）等の塗布法やフェライトめっき法、スパッタ、液相エピタキシー法（LPE）、化学気相堆積法(CVD)等で形成することができる。また、導電膜１４ｂは、スパッタ法、パルスレーザ堆積法（ＰＬＤ法）、電子ビーム蒸着法、めっき法等で形成することができる。
【００２９】
さらに軸受１０の外部には制御回路２５および送受信装置２６が備えられており、無線で外部との通信が可能となっている。制御回路２５の動作モードは外部から無線で設定できるようになっている。したがって、制御回路２５と送受信装置２６との組み合わせは、スピン熱流センサ１４に接続されて、無線で外部との通信を行う通信手段として働く。
【００３０】
次に、通信手段の動作モードの一例について説明する。平時は熱流測定の結果（観測した電圧Vのデータ）を制御回路２５内に一時的に保存して、送受信装置２６はその保存したデータを５分おきに外部に送信する。一方、熱流（出力電圧）が一定の閾値を超えた場合には、制御回路２５は異常発生とみなして、送受信装置２６を介して即座に無線を飛ばして異常を管理者に伝える。なお、これら制御回路２５と送受信装置２６、および動作方法については、以後の実施例でも同様のものを用いるものとする。
【００３１】
なお、上記スピン熱流センサとしては、磁性体膜１４ａと導電膜１４ｂとからなる構成の代わりに、磁性と導電性とを兼ね備えた磁性導電膜を用いてもよい。この磁性導電膜を用いる場合も、上記熱流が磁性導電膜に流れ込むことによる異常ネルンスト効果（熱流をスピン偏極電流に変換する熱磁気効果の一つ）によって、同様に起電力が生じる。この磁性導電膜の両端間の出力電圧信号を計測することで、軸受１０において生じる発熱を検知することができる。
【００３２】
磁性導電膜の材料としては、Fe、Ni、Coのほか、FePt、CoPt、NiPt、FeW、CoW、NiW合金等を用いることができる。
【００３３】
本第一の実施例によれば、出力電圧Vを計測することで、軸受内部の摩擦発熱をモニタリングできるという効果がある。
【００３４】
尚、第一の実施例では、通信手段を使用して無線で外部と通信を行っているが、本発明では通信を必ずしも無線で行う必要はない。何故なら、スピン熱流センサ１４を固定側（本例では、外輪１２の表面）に配置しているので、スピン熱流センサ１４から有線を介して外部と通信することが可能だからである。
【００３５】
図２は、本実施例の変形例に係る熱計測機能付き転がり軸受１０Ａを示す図である。図２において、（Ａ）は発熱計測機能付き転がり軸受１０Ａの部分縦断面図であり、（Ｂ）は発熱計測機能付き転がり軸受１０Ａの部分横断面図である。
【００３６】
図２においても、図1と同様に、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。
【００３７】
構成要素は図１の軸受１０と同じだが、図２の軸受１０Ａではスピン熱流センサ１４を外輪１２の表面ではなく、シール部１５の表面に取り付けている点が異なる。
【００３８】
本変形例では、フェライトめっき法などを用いることで、磁性体膜１４ａと導電膜１４ｂをシール部１５の表面上に軸方向Ｚに積層してコーティングしている。
【００３９】
本変形例でも、出力電圧Vを計測することで、軸受内部の摩擦発熱をモニタリングできるという効果がある。
【実施例２】
【００４０】
図３は、本発明の第二の実施例に係る軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｂを示す図である。図３において、（Ａ）は熱流（温度勾配）測定モード時での軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｂの状態を示す部分縦断面図であり、（Ｂ）は温度測定モード時での軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｂの状態を示す部分縦断面図である。
【００４１】
図３においても、図１と同様に、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。
【００４２】
本発明の第二の実施例では、前記導電膜１４ｂを抵抗温度計として活用することで、熱流に加えて温度計測も行う。熱流（温度勾配）と温度を同時に把握することで、軸受内部の摩擦発熱部の温度をより正確に評価することができる。
【００４３】
基本構成は図１に示す第一の実施例の発熱計測装置付き転がり軸受１０と同じだが、この軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｂでは新たに直流電流源２１とスイッチ２２とが導入されている。
【００４４】
直流電流源２１とスイッチ２２とは、熱流センサ１４に直列に接続されている。
【００４５】
図３（Ａ）に示されるように、スイッチ２２がOFFの場合は第一の実施例と同様に、軸受１０Ｂの摩擦発熱によって生じた熱流量を、スピン熱流センサ１４を構成する導電膜１４ｂの両端間の出力電圧を通して計測する（熱流測定モード）。
【００４６】
一方、図３（Ｂ）に示されるように、スイッチ２２がONの状態になると、直流電流源２１からスピン熱流センサ１４の導電膜１４ｂに一定電流が流れ込むことから、前記出力電圧Ｖが変化する。この変化分は、前記一定電流と導電膜１４ｂの抵抗との積に比例する。このことから、この変化分を観測することで導電膜１４ｂの抵抗変化を評価することができる。多くの導電性材料では、抵抗率は温度に単調に依存することから、これによって導電膜１４ｂの部分の温度を計測することができる（温度測定モード）。
【００４７】
この熱流測定モードと温度測定モードとを交互に繰り返せば、摩擦発熱部の温度のより正確な評価が可能となる。
【００４８】
一般的に、軸受では、主に外輪１２と玉１３の摩擦部などで発熱が生じるが、この箇所に温度センサを直接取り付けることは機械設計上難しい。このことから、一般的な通常知られている方法では、摩擦発熱部の温度を直接評価することはできない。
【００４９】
これに対して、図３に示す軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｂによって、外輪１２の表面の絶対温度とそこで流れている熱流量（温度勾配に比例）とを評価することができる。
【００５０】
図４は、その２つのパラメータから内部温度を推定する方法を説明するための図である。図４において、横軸は軸受内部位置を示し、縦軸は温度を示す。図４は、外輪表面温度と温度勾配とから摩擦発熱部での内部温度を推定できることを示している。
【００５１】
このように、第二の実施例によれば、軸受内部の摩擦発熱部（外輪１２と玉１３との接触部）の温度を評価することが可能となるという効果を奏する。
【００５２】
図５は、第二の実施例の別のセンシング方式を説明するための図である。図５において、（Ａ）は軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｃを示す部分縦断面図であり、（Ｂ）は出力電圧の変動を示す波形図である。
【００５３】
本方式では、図５（Ａ）に示されるように、図３の直流電流源２１を用いる代わりに交流電流源２３を用いて、スイッチ２２を削除している。
【００５４】
このような構成を採用すれば、図５（Ｂ）に示されるように、出力電圧Vは、熱流（温度勾配）に比例する直流電圧成分と、絶対温度から決まる抵抗に依存する交流電流成分との和として生成される。このことから、これらを分離して評価することで、熱流（温度勾配）計測と絶対温度計測とを同時に行うことができる。
【００５５】
図５に示した別のセンシング方式によれば、上記第二の実施例の効果に加えて、図３に示す軸受内部温度計測機能付き転がり軸受１０Ｂで測定モードを切り替えるために必要だったスイッチ２２が不要となり、素子構成が簡素化されるという効果をも奏する。
【実施例３】
【００５６】
図６は、本発明の第三の実施例に係る回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｄを示す図である。図６において、（Ａ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｄの部分縦断面図であり、（Ｂ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｄの部分横断面図である。
【００５７】
図６においても、図１と同様に、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。
【００５８】
本発明の第三の実施例では、軸受１０Ｄの内輪１１側に、磁極が交互に異なる複数の永久磁石を回転方向θに沿って配置し、それが発する磁場で軸受側のスピンゼーベック素子の磁性体膜を磁化反転させる。これにより、第三の実施例では、発熱情報に加えて軸の回転情報も取得する。
【００５９】
図６に示す回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｄでは図２で示した軸受１０Ａと同様の構成に加えて、内輪１１側に磁気エンコーダ１６が固定されている。磁気エンコーダ１６は、回転方向θに沿って磁極（N極、S極）が互い違いになった永久磁石が配置された構造を有している。
【００６０】
図７は、図６に示した回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｄの動作原理を説明するための図である。
【００６１】
このような構成をとれば、内輪１１と外輪１２との間の相対的な回転運動に伴い、磁気エンコーダ１６の永久磁石からの発せられる磁場によってスピン熱流センサ１４の磁化方向が回転の度に反転する。このことから、結果としてその出力電圧信号Vも符号反転する（図７）。したがって、第三の実施例では、電圧Vの周波数から回転運動の回転周波数を評価することが可能となる。
【００６２】
このように、第三の実施例によれば、発熱情報に加えて軸３０の回転数の情報も取得することができるという効果を奏する。
【００６３】
上記第三の実施例では、スピン熱流センサ１４を１個配置するだけで周波数の計測を可能としている。一方、スピン熱流センサを適切な位置（例えば回転角方向θに９０度離れた位置）に２個配置することで、回転周波数だけでなく、回転の方向、およびある時間における内輪と外輪の間の相対位置（回転角度）も評価することができる。
【００６４】
図８は、第三の実施例の変形例に係る、複数の熱流センサを用いた場合の回転数・発熱計測機能付き軸受１０Ｅを示す図である。図８において、（Ａ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｅの部分縦断面図であり、（Ｂ）は回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｅの部分横断面図である。
【００６５】
図８においても、図１と同様に、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。
【００６６】
図８（Ｂ）に示されるように、回転数・発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｅは、互いに回転方向θに９０度離れた位置に配置された、第１のスピン熱流センサ１４−１と第２のスピン熱流センサ１４−２とを有する。
【００６７】
図９は、第１のスピン熱流センサ１４−１の出力と第２のスピン熱流センサ１４−２の出力とを示す波形図である。図９では、第１のスピン熱流センサ１４−１の出力を実線で「スピン熱流センサ１出力」で示し、第２のスピン熱流センサ１４−２の出力を点線で「スピン熱流センサ２出力」で示している。
【００６８】
図９から明らかなように、複数のセンサ１４−１、１４−２の相対出力を見ることで、ある瞬間における回転の角度（位置）をより細かく検知することができる。
【００６９】
本変形例では、図９から分かるように、複数のセンサ１４−１、１４−２の出力は、正弦波ではなく矩形波になる。（センサ１の符号，センサ２の符号）＝（＋，＋）、（＋，−）、（−，＋）、（−，−）の４通りを見分けることによって、その瞬間にどのエリアに位置しているかを見ることが可能となる。また、センサの数を増やすとより精度を高めることができる。
【００７０】
図８に示した変形例によれば、上記第三の実施例の効果に加えて、回転の方向や相対位置（回転角度）をも検出できるという効果をも奏する。
【実施例４】
【００７１】
図１０は、本発明の第四の実施例に係る自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｆを示す図である。図１０において、（Ａ）は自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｆの部分縦断面図であり、（Ｂ）は自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受１０Ｆの部分横断面図である。
【００７２】
図１０においても、図１と同様に、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。
【００７３】
第四の実施例では、図１に示した第一の実施例の発熱計測機能付き転がり軸受１０の上記構成に加えて、熱起電力を電力として蓄積するキャパシタ２４を備える。すなわち、第四の実施例では、外部電池や外部からの給電無しに自立駆動し、センシングデータを無線で外部に送信することができる。
【００７４】
このように、第四の実施例によれば、外部からの給電無しに、センシングデータを無線で外部に送信できるという効果を奏する。
【００７５】
なお、上記の実施例では、様々な種類のある軸受の中でも、転がり軸受、特に玉軸受についての実装方法を記述したが、本発明は、他の軸受方式（滑り軸受やころ軸受）についても同様の実装が可能となる。
【００７６】
［変形例］
図１１は、本発明の変形例に係る発熱計測機能付き滑り軸受４０を示す図である。図１１において、（Ａ）は発熱計測機能付き滑り軸受４０の概略斜視図であり、（Ｂ）は発熱計測機能付き滑り軸受４０に設けられるスピン熱流センサを拡大して示す斜視図である。
【００７７】
ここでは、図1１に示されるように、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）を使用している。図１１に示した状態では、円柱座標系（ｒ、θ、Ｚ）において、ｒは回転軸ＲＡを中心とした半径方向であり、θは回転軸ＲＡの回りに回転する回転方向であり、Ｚは回転軸ＲＡが延在する軸方向である。
【００７８】
本変形例の軸受４０は、内輪４１と、外輪４２と、スピン熱流センサ４４とから成る。外輪４２は、固定部材（図示せず）に固定されている。内輪４１は回転部材である軸３０に固定されて、回転するようになっている。外輪４２と内輪４１とは滑り面４３を介して相対回転するようになっている。
【００７９】
すなわち、内輪４１と外輪４２と滑り面４３との組み合わせによって、滑り軸受（４１，４２，４３）が構成されている。
【００８０】
図１１（Ａ）に示されるように、発熱計測機能付き滑り軸受４０は、その一例として、滑り軸受（４１，４２，４３）の外周部である外輪４２の表面にスピン熱流センサ４４を配置した構成をしている。
【００８１】
図１１（Ｂ）に示されるように、スピン熱流センサ４４は磁性膜４４ａと金属膜４４ｂとからなり、これらを外輪４２の表面上に半径方向ｒに積層してコーティングされた配置となっている。磁性膜４４ａは、面内方向（軸方向Ｚと平行な方向）に磁化を有する。スピン熱流センサ４４は、面直方向（半径方向ｒ）に流れる熱流量に比例して、面内方向（回転方向θ）の起電力を生成する。こうして生じる起電力を金属膜４４ｂの両端間の出力電圧Vとして計測することで、滑り軸受（４１，４２，４３）において生じる発熱を検知することができる。
【００８２】
このように、変形例によれば、出力電圧Vを計測することで、滑り軸受（４１，４２，４３）の内部の摩擦発熱をモニタリングできるという効果がある。
【００８３】
以上、実施形態および実施例などを参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態や実施例などに限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しえる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０、１０Ａ    発熱計測機能付き転がり軸受
１０Ｂ、１０Ｃ    軸受内部温度計測機能付き転がり軸受
１０Ｄ、１０Ｅ    回転数・発熱計測機能付き転がり軸受
１０Ｆ    自立駆動型発熱計測機能付き転がり軸受
１１    内輪
１２    外輪
１３    玉（転動体）
１４    スピン熱流センサ
１４−１    第１のスピン熱流センサ
１４−２    第２のスピン熱流センサ
１４ａ    磁性体膜
１４ｂ    導電膜
１５    シール部
１６    磁気エンコーダ
２１    直流電流源
２２    スイッチ
２３    交流電流源
２４    キャパシタ
２５    制御回路
２６    送受信装置
３０    回転部材（軸）
４０    発熱計測機能付き滑り軸受
４１    内輪
４２    外輪
４３    滑り面
４４    スピン熱流センサ
４４ａ    磁性膜
４４ｂ    金属膜
ＲＡ    回転軸
ｒ    半径方向
θ    回転方向（円周方向）
Ｚ    軸方向
Ｖ    出力電圧
【図１】
2019049318.tif 000003
【図２】
2019049318.tif 000004
【図３】
2019049318.tif 000005
【図４】
2019049318.tif 000006
【図５】
2019049318.tif 000007
【図６】
2019049318.tif 000008
【図７】
2019049318.tif 000009
【図８】
2019049318.tif 000010
【図９】
2019049318.tif 000011
【図１０】
2019049318.tif 000012
【図１１】
2019049318.tif 000013