(57)【要約】  ベアリング(110)に組み込まれた発電サブアセンブリ(200,300)を備える発電ベアリングアセンブリ(100)。発電サブアセンブリ(300)は電力を発生させるためにベアリング(110)のベアリングインナーリング(112)とベアリングアウターリング(116)との間の相対運動を利用する。シーリング部材(136)がその一端においてベアリング(112,116)の一方に対して取り付けられる。発電サブアセンブリ(300)は、ベアリング(110)の内部セクション内でシーリング部材(136)の開口(137)を経て組み付けられかつ磁気分極材料(324)と作用的係合状態となるよう配置された発電機(320)を含む。磁気分極材料(324)は磁気リング(138)内に組み込まれ、これは非シール支持ベアリングリングに対して取り付けられる。リング(112,116)間の相対運動は発電機(310)と磁気分極材料(324)とを係合させ、発電機(320)の発電機コア(312)によって電流を発生させる。
2015517072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電ベアリングアセンブリであって、この発電ベアリングアセンブリは、
ベアリング（１１０）であって、
外面（１１８）と、ベアリング係合内面（１１９）と、アウターリング端面（１１７）と、を有するベアリングアウターリング（１１６）と、
ベアリングアセンブリ内部係合面（１１４）と、ベアリングアウターレース係合面（１１５）と、インナーリング端面（１１３）と、を有するベアリングインナーリング（１１２）であって、前記ベアリング係合外面（１１４）は、前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）と回転方向に係合するようなサイズとされているベアリングインナーリング（１１２）と、
前記ベアリング（１１０）の前記端面（１１３，１１７）の一方において前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）との間に組み合わされた、その間のギャップをシールするシーリングシステム部材（１３６）を具備するシーリングシステムと、
シーリングシステム部材（１３６）を貫通して設けられた少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）と、
前記ベアリングに対して同心状に配置されかつ磁気ホイール駆動リングに対して固定された磁気ホイール（１３８）であって、前記磁気ホイール駆動リングは前記ベアリングアウターリング（１１６）および前記ベアリングインナーリング（１１２）の一方であり、かつ、残るリング（１１２，１１６）は各回転リングであり、前記磁気ホイール（１３８）は、磁気分極材料（３２４）を支持する磁気分極材料支持フランジ（１３９）を備え、前記シーリングシステムの単一セクションとして設けられた前記磁気分極材料支持部材（１３９）は前記リング端面（１１３，１１７）から離れるように軸方向に延在しており、前記磁気分極材料（３２４）は前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）に隣接して配置されている磁気ホイール（１３８）と、を具備し、
前記インナーリング（１１２）は前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）内で回転方向に組み付けられる、ベアリング（１１０）と、
発電機コア（３１２）を含む発電機（３１０）であって、前記発電機コア（３１２）は、電力を発生させるために磁気コア（３１８）の周囲に巻回された電気コイル（３１６）を具備し、前記発電機（３１０）は、前記磁気分極材料（３２４）と作用的に係合するように、半径方向に前記発電機コア（３２０）を向ける前記シーリングシステム部材（１３６）に対して取り付けられている発電機（３１０）と、
を具備し、
前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）と間の相対運動は、前記発電機コア（３１２）を横切って前記磁気分極材料（３２４）を通過させ、前記発電機コア（３１２）によって電流を発生させることを特徴とする発電ベアリングアセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）は、前記シーリングシステム部材（１３６）から等距離だけ離間してかつその周囲に同心状に配置された複数のセンサー受け開口（１３７）からなることを特徴とする請求項１に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項３】
前記発電機（３１０）に組み込まれたプリント回路アセンブリ（３８２）をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項４】
前記発電機（３１０）に組み込まれた加速度計（３６６）をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項５】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された少なくとも一つのベアリングレースセット（１２０）をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項６】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された一対のベアリングレースセット（１２０）をさらに具備し、前記ベアリングセットは、前記ベアリングアセンブリコンポーネント係合面（１１４）に対して固定された回転マウントアセンブリ（４００）に対して回転方向安定性および軸方向安定性を付与するために傾斜させられていることを特徴とする請求項５に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項７】
前記発電機（３１０）は、その間にエアギャップ（３３０）を形成する前記磁気分極材料（３２４）に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項８】
発電ベアリングアセンブリであって、この発電ベアリングアセンブリは、
ベアリング（１１０）であって、
外面（１１８）と、ベアリング係合内面（１１９）と、アウターリング端面（１１７）と、を有するベアリングアウターリング（１１６）と、
ベアリングアセンブリ内部係合面（１１４）と、ベアリングアウターレース係合面（１１５）と、インナーリング端面（１１３）と、を有するベアリングインナーリング（１１２）であって、前記ベアリング係合外面（１１４）は、前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）と回転方向に係合するようなサイズとされているベアリングインナーリング（１１２）と、
前記ベアリング（１１０）の前記端面（１１３，１１７）の一つにおいて前記ベアリングアウターリング（１１６）に組み合わされたシーリングシステム部材（１３６）を具備するシーリングシステムであって、前記シーリングシステム部材（１３６）は前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）との間のギャップをシールするシーリングシステムと、
シーリングシステム部材（１３６）を貫通して設けられた少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）と、
前記ベアリングに対して同心状に配置されかつ前記ベアリングインナーリング（１１２）に対して固定された磁気ホイール（１３８）であって、前記磁気ホイール（１３８）は、磁気分極材料（３２４）を支持する磁気分極材料支持フランジ（１３９）を備え、前記シーリングシステムの単一セクションとして設けられた前記磁気分極材料支持部材（１３９）は前記リング端面（１１３，１１７）から離れるように軸方向に延在しており、前記磁気分極材料（３２４）は前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）に隣接して配置されている磁気ホイール（１３８）と、を具備し、
前記インナーリング（１１２）は前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）内で回転方向に組み付けられる、ベアリング（１１０）と、
発電機コア（３１２）を含む発電機（３１０）であって、前記発電機コア（３１２）は、電力を発生させるために磁気コア（３１８）の周囲に巻回された電気コイル（３１６）を具備し、前記発電機（３１０）は、前記磁気分極材料（３２４）と作用的に係合するように半径方向に前記発電機コア（３２０）を向ける前記シーリングシステム部材（１３６）に対して取り付けられている発電機（３１０）と、
を具備し、
前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）と間の前記相対運動は、前記発電機コア（３１２）を横切って前記磁気分極材料（３２４）を通過させ、前記発電機コア（３１２）によって電流を発生させることを特徴とする発電ベアリングアセンブリ。
【請求項９】
前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）は、前記シーリングシステム部材（１３６）から等距離だけ離間してかつその周囲に同心状に配置された複数のセンサー受け開口（１３７）からなることを特徴とする請求項８に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１０】
前記発電機（３１０）に組み込まれたプリント回路アセンブリ（３８２）をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１１】
前記発電機（３１０）に組み込まれた加速度計（３６６）をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１２】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された少なくとも一つのベアリングレースセット（１２０）をさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１３】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された一対のベアリングレースセット（１２０）をさらに具備し、前記ベアリングセットは、前記ベアリングアセンブリコンポーネント係合面（１１４）に対して固定された回転マウントアセンブリ（４００）に対して回転方向安定性および軸方向安定性を付与するために傾斜させられていることを特徴とする請求項１２に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１４】
発電ベアリングアセンブリであって、この発電ベアリングアセンブリは、
ベアリング（１１０）であって、
外面（１１８）と、ベアリング係合内面（１１９）と、アウターリング端面（１１７）と、を有するベアリングアウターリング（１１６）と、
ベアリングアセンブリ内部係合面（１１４）と、ベアリングアウターレース係合面（１１５）と、インナーリング端面（１１３）と、を有するベアリングインナーリング（１１２）であって、前記ベアリング係合外面（１１４）は、前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）と回転方向に係合するようなサイズとされているベアリングインナーリング（１１２）と、
前記ベアリング（１１０）の前記端面（１１３，１１７）の一つにおいて前記ベアリングアウターリング（１１６）に組み合わされたシーリングシステム部材（１３６）を具備するシーリングシステムであって、前記シーリングシステム部材（１３６）は前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）との間のギャップをシールする、シーリングシステムと、
シーリングシステム部材（１３６）を貫通するように設けられた少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）と、
前記ベアリングに対して同心状に配置されかつベアリングインナーリング（１１２）に対して固定された磁気ホイール（１３８）であって、前記磁気ホイール（１３８）は、磁気分極材料（３２４）を支持する磁気分極材料支持フランジ（１３９）を備え、前記シーリングシステムの単一セクションとして設けられた前記磁気分極材料支持部材（１３９）は前記リング端面（１１３，１１７）から離れるように軸方向に延在しており、前記磁気分極材料（３２４）は前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）に隣接して配置されている磁気ホイール（１３８）と、を具備し、
前記インナーリング（１１２）は前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）内で回転方向に組み付けられる、ベアリング（１１０）と、
発電機コア（３１２）を含む発電機（３１０）であって、前記発電機コア（３１２）は、電力を発生させるために磁気コア（３１８）の周囲に巻回された電気コイル（３１６）を具備し、前記発電機（３１０）は、前記磁気分極材料（３２４）と作用的に係合するように、半径方向に前記発電機コア（３２０）を向ける前記シーリングシステム部材（１３６）に対して取り付けられており、前記発電機（３１０）は、その間にエアギャップ（３３０）を形成するように、前記磁気分極材料（３２４）に対して配置される、発電機（３１０）と、
を具備し、
前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）と間の前記相対運動は、前記発電機コア（３１２）を横切って前記磁気分極材料（３２４）を通過させ、前記発電機コア（３１２）によって電流を発生させることを特徴とする発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１５】
前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）は、前記シーリングシステム部材（１３６）から等距離だけ離間してかつその周囲に同心状に配置された複数のセンサー受け開口（１３７）からなることを特徴とする請求項１４に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１６】
前記発電機（３１０）に組み込まれたプリント回路アセンブリ（３８２）をさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１７】
前記発電機（３１０）に組み込まれた加速度計（３６６）をさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１８】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された少なくとも一つのベアリングレースセット（１２０）をさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１９】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された一対のベアリングレースセット（１２０）をさらに具備し、前記ベアリングセットは、前記ベアリングアセンブリコンポーネント係合面（１１４）に対して固定された回転マウントアセンブリ（４００）に対して回転方向安定性および軸方向安定性を付与するために傾斜させられていることを特徴とする請求項１８に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベアリングの動作中に電力を発生させるための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベアリングは、もっぱら所望のタイプの運動へと二つ以上の部品間の相対運動を制限する、さまざまな機械要素として定義することができる。これは、通常、長手方向軸線周りの自由な回転を許容しかつそれを促進し、かつ／またはベアリングに対する法線方向のコンポーネントの直線移動を抑制する。ベアリングは、それらが許容する動作に従って、かつ、その動作原理に従って、そしてそれらが対処できる付加荷重の方向によって、大まかに分類することができる。
【０００３】
ベアリングは重要な用途で使用されるが、これは、さまざまなベアリングコンポーネントに磨耗を引き起こす。時間が経つにつれて、ベアリングの摩耗は、機械的機能不全につながることがある。機械的機能不全は、回転運動および／または軸方向直線拘束に影響を与える可能性がある。これらの動作のいずれかを制御できないと、ベアリングに頼る機械に致命的な障害が生じることがある。
【０００４】
ベアリングの信頼性および予測サービスは機器の動作およびアップタイムに影響を与えることがある。ベアリングは、自動車、風力タービン、自動機械などを含む多くの用途で使用されている。時間が経つにつれて、ベアリングは磨耗する。運転中のベアリングの機能不全は、機器に、そしておそらくは周囲領域に重大なダメージを引き起こす可能性がある。ベアリングの機能不全は、適当な状況が生じた場合に、人的傷害あるいは死亡事故を潜在的に生じることさえある。
【０００５】
ベアリング監視システムは動作のために電力を必要とする。電力は、コンディション監視センサーを動作させ、コンピューティングデバイスのための電力を供給し、そして集中システムへと収集された情報を伝送するための電力を供給するために利用される。電力は、デバイスへと電線によって供給される。
【０００６】
ベアリングの信頼性および予測サービスは、ベアリングを監視することによって改善することができる。この監視システムは電力を必要とするであろう。ベアリングアセンブリと関連付けられた発電システムが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ベアリングを備えた機器の動作中に電気エネルギーを発生させるための装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様においては、発電ベアリングアセンブリは、
ベアリングであって、
外面と、ベアリング係合内面と、アウターリング端面とを有するベアリングアウターリングと、
ベアリングアセンブリ内部係合面と、ベアリングアウターレース係合面と、インナーリング端面とを有するベアリングインナーリングであって、ベアリング係合外面は、アウターリングベアリング係合内面と回転方向に係合するようなサイズとされているベアリングインナーリングと、
ベアリングの端面の一方においてベアリングアウターリングとベアリングインナーリングとの間に組み合わされた、その間のギャップをシールするシーリングシステム部材を具備するシーリングシステムと、
シーリングシステム部材を貫通して設けられた少なくとも一つのセンサー受け開口と、
ベアリングに対して同心状に配置されかつ磁気ホイール駆動リングに対して固定された磁気ホイールであって、磁気ホイール駆動リングはベアリングアウターリングおよびベアリングインナーリングの一方であり、かつ、残るリングは各回転リングであり、磁気ホイールは、磁気分極材料を支持する磁気分極材料支持フランジを備え、シーリングシステムの単一セクションとして設けられた磁気分極材料支持部材はリング端面から離れるように軸方向に延在しており、磁気分極材料は少なくとも一つのセンサー受け開口に隣接して配置されている磁気ホイールと、を具備し、
インナーリングはアウターリングベアリング係合内面内で回転方向に組み付けられる、ベアリングと、
発電機コアを含む発電機であって、発電機コアは、電力を発生させるために磁気コアの周囲に巻回された電気コイルを具備し、発電機は、磁気分極材料と作用的に係合するように、半径方向に発電機コアを向けるシーリングシステム部材に対して取り付けられている発電機とを具備し、
ベアリングアウターリングとベアリングインナーリングと間の相対運動は、発電機コアを横切って磁気分極材料を通過させ、発電機コアによって電流を発生させる。
【０００９】
第２の態様においては、システムはさらに処理デバイスを備え、このデバイスは、ベアリングアセンブリに一体化されたコンディション監視システムによって提供されるデジタルデータを監視しかつ分析するための一揃いのデジタル指令を含む。
【００１０】
別の態様においては、磁気分極材料は、発電機コアの所定の見込み軸方向動作よりも大きな高さを有するように提供される。
【００１１】
別の態様においては、磁気分極材料は、完全な環状リングとして、部分的円形セクションを含む単一のセクションとして、あるいはベアリングリング中心から空間的に等しい半径方向距離にある一連のセクションとして提供することができる。
【００１２】
本発明の一つの利点は、ベアリングのリングの一つの動作中に継続的な電流を発生させる能力である。この電力は、ベアリングコンディション監視機器を作動させるために利用できる。発電デバイスの包含は、（例えばバッテリーによる）局所的に蓄えられた電力あるいは外部電源から供給される電力の必要性を排除する。その場所で電力を発生させることにより、システムは、無線信号の通信のために十分な電力を提供することによって、その他のデバイスから完全に独立してかつ制約を受けずに動作することができる。さらに別の利点は、監視システムの動作をベアリングが回転させられている時間に制限できることである。電力は、発電機がベアリングアウターリングとベアリングインナーリングとの間の相対運動にさらされるときだけ、システムに供給される。
【００１３】
ベアリングは、遠隔場所に配備された機器で利用することができる。こうした場所は、ベアリングのコンディションを監視するために外的に供給される電力の準備を困難にすることがある。ベアリングは、特に配線のためにアクセスが困難な場所において機器に組み込むことができる。さらに、配線は、機器のコンポーネントの回転運動あるいはその他の運動を偶発的に妨害したり、あるいはそれによって削られたりすることがある。
【００１４】
別な利点によれば、磁気的に作動する発電機コアはベアリングの密封された部分内に配置され、したがって汚染物質からの影響が回避される。磁気的発電機器は、磁性粒子を引き付け、それを集積し、それに続く磁性粒子からのダメージを受けやすい。こうした粒子は、磁気的に作動する発電機コアと磁気分極材料との間に集まるであろう。ベアリングが回転するとき、汚染物質は、磁気的に作動する発電機コアおよび／または磁気分極材料の表面を研削することがある。
【００１５】
磁気密度作動式発電機コアの使用は、可動コンポーネントに関連する、摩耗および信頼性の問題を排除する。磁気分極材料支持部材と発電機との間の軸方向の関係は、摩擦インターフェースまたはエアギャップであってもよい。好ましい実施形態はエアギャップを利用する。接触面は、互いに接触する二つの可動コンポーネント間の相対運動から生じる影響を最小限にするために、ベアリング、摩擦低減面等を含むことができる。
【００１６】
本発明の上記およびその他の特徴、態様および利点は、以下の説明、特許請求の範囲および図面から当業者にとって、より明らかとなるであろう。
【００１７】
本発明の本質のより完全な理解のために、以下の説明では図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ベアリング発電機およびベアリングコンディション監視システムの例示的な概略図である。
【図２】例示的な発電ベアリングアセンブリの平面図である。
【図３】図２で最初に導入された例示的発電ベアリングアセンブリの破断側面図であり、断面は図２の切断線３−３に沿って取ったものである。
【図４】ベアリング内に設置された発電サブアセンブリの拡大断面図である。
【図５】発電サブアセンブリの平面図である。
【図６】図５の発電サブアセンブリの一部破断側面図である。
【図７】発電サブアセンブリの一部破断側面図であり、断面は図６の断面線７−７に沿って取ったものである。
【図８】発電サブアセンブリと磁気ホイールとの間の関係を示す破断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
同じ参照数字は各図面を通じて同じ部品を示す。
【００２０】
以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、説明した実施形態あるいは説明した実施形態の用途および使用法を限定するものではない。本明細書で使用するように、「代表的」または「例示的」とは、「実例、事例または例示として役立つ」ことを意味する。「代表的」あるいは「例示的」として、本明細書で説明する実施形態は、必ずしも、その他の実施形態に対して好ましいかあるいは有利であると解釈すべきではない。以下で説明する実施形態の全ては、本開示の実施形態を当業者が実施あるいは利用することを可能とするために提供された例示的な実施形態であり、特許請求の範囲によって規定される本開示の範囲を限定するものではない。本明細書中での説明のために、用語「上側」、「下側」、「左側」、「後側」、「右側」、「前側」、「垂直」、「水平」およびその派生語は、図１に示されるように本発明に関連する。さらに、前述の技術分野、背景、概要または以下の詳細な説明において提示されるいかなる明示または暗示された理論によっても束縛される意図はない。図面に示されかつ以下の説明において記述された特定のデバイスおよび方法は、特許請求の範囲において規定された本発明の概念の単なる例示的実施形態であることを理解されたい。したがって、本明細書に開示する実施形態に関する特定の寸法およびその他の物理的特性は、特許請求の範囲において別段明記しない限り、限定として解釈すべきではない。
【００２１】
一般的な例示的システムの概略を図１に示す。一般的なシステムは発電ベアリングアセンブリ１００を含み、これはベアリング１１０に組み込まれた発電サブアセンブリ２００を備える。ベアリング１１０は、ベアリングアウターリング１１６内に組み込まれたベアリングインナーリング１１２を有して製造されており、ここで、ベアリングインナーリング１１２とベアリングアウターリング１１６との間のインターフェースは、中心軸周りの回転運動へと相対運動を拘束する。ベアリングインナーリング１１２とベアリングアウターリング１１６との間で実現される相対的な回転運動によって、発電サブアセンブリ２００は、電流の形態で電気エネルギーを発生させる。発電サブアセンブリ２００は、センサー、デジタル信号プロセッサまたは電流内にデジタルデータ信号を埋め込むためのその他のデバイスを含むことができる。デジタルデータ信号は、有線信号インターフェース２９６を介して、好ましくは無線信号インターフェース２９８を介して、処理ユニット１５０へと伝送される。無線信号インターフェース２９８は、選択された無線伝送プロトコルに関する回路およびコンポーネントを含む。電力は、無線信号インターフェース２９８を作動させるために、発電サブアセンブリ２００により提供される。
【００２２】
処理デバイス１５０は一般的なデジタルデータ処理コンポーネントを含み、これは、マザーボード、少なくとも一つのマイクロプロセッサー、メモリ、データ記録デバイス、（例えば、ソフトウェア、ファームウェアなどの）デジタル指令、入力／出力コントローラ、データ通信装置などを含む。ユーザー入力デバイス１５４およびユーザー出力デバイス１５２は、入力／出力コントローラを介して、処理デバイス１５０に信号通信によって接続される。デジタルデータ信号は、処理ユニット１５０によって受信され、相応に解釈される。発電ベアリングアセンブリ１００が運動にさらされたとき、デジタルデータ信号が提供される。ベアリングインナーリング１１２とベアリングアウターリング１１６との間の相対運動によって、発電サブアセンブリ２００は電力を発生させる。したがって、電力は、ベアリングインナーリング１１２とベアリングアウターリング１１６とが互いに相対運動しているときにのみ利用可能である。電力は発電サブアセンブリ２００に組み込まれたコンデンサーまたはバッテリーに蓄えることが可能である。これは、ベアリングインナーリング１１２およびベアリングアウターリング１１６が互いに対して静止状態になった後、継続動作のための短いサイクルの追加電力を可能にするであろう。これは、動作停止後、クールダウン中などに、ベアリング１１０のコンディションを記録するために有益であろう。システムは温度などの条件を記録することができる。
【００２３】
発電サブアセンブリ２００の例示的実施形態は、図２から図４に示す発電サブアセンブリ３００として示されている。図３に示す方向線は方位基準を示す。軸方向５００は、ベアリングリング１１２，１１６の回転軸線に対して平行である。半径方向５１０は、ベアリングリング１１２，１１６の半径と平行である。図面はベアリング１１０のさらなる詳細を示している。ベアリングインナーリング１１２の特徴は、その内周面を画定するベアリングアセンブリコンポーネント係合面１１４と、その外周面を画定するベアリングアウターレース係合面１１５と、その端面を画定するインナーリング端面１１３と言うことができる。ベアリングアウターリング１１６の特徴は、その外周面を画定するベアリング外面１１８と、その内周面を画定するベアリングアウターレース係合面１１９と、その端面を画定するアウターリング端面１１７と言うことができる。少なくとも一つのベアリングレース１２０は、ベアリングインナーリング１１２とベアリングアウターリング１１６との間に組みこむことができる。例示的な実施形態は一対のレースセット１２０を含む。ベアリングレースセット１２０は、当業者にはよく知られた形態から選択することができる。
【００２４】
シーリングシステムがベアリング１１０の各端部に設けられる。シーリングシステムは、ベアリングインナーリング１１２とベアリングアウターリング１１６との間に形成されるギャップを横切るシールを提供する。シーリングシステムは、ベアリングレース１２０を備えたベアリング１１０の領域内に汚染物質が侵入するのを防止するためにベアリング１１０内に組み込まれている。シーリングシステムは、ベアリングリング１１２，１１６の一方に対して取り付けることができ、かつ、残りのベアリング１１６，１１２に対して浮遊することができる。シーリングシステム１３０を保持するベアリングは、シーリングアタッチメントベアリングリングと呼ぶことができる。残りのリングはそれぞれの回転ベアリングリングである。
【００２５】
例示的な実施形態は、それに対して第１のシールを提供するためにベアリング１１０の第１の端部に一体化された内部ｚラビリンス１３２との組み合わせでアウターシールリング１３０を利用する。外部ｚラビリンス１３６が、それに対して第２のシールを提供するために、ベアリング１１０の反対側端部においてベアリング外面１１８に対して取り付けられている。磁気ホイール１３８は、ベアリングインナーリング１１２によって支持されており、かつ、ベアリング端部にシールを形成する外部ｚラビリンス１３６と係合するように設計される。裏当てリング１４９は、ベアリング１１０の非発電端部に対して固定される。
【００２６】
磁気ホイール１３８は、好ましくは直角にかつ軸方向外向きに方向付けられて、この磁気ホイール１３８の半径方向遠位端から延びる軸方向に配置されたセグメント１３９を含む。磁気分極材料３２４は、軸方向に配置されたセグメント１３９によって支持される。
【００２７】
回転マウントアセンブリ４００は、ベアリング１１０の中心に挿入されるが、これは、ベアリングアセンブリコンポーネント係合面１１４によって形成される。ベアリング１１０は、好ましくは、回転マウントアセンブリ４００の外面に対して押し付けられる。複数の取り付けファスナー４１０が、回転マウントアセンブリ４００のアセンブリ端部内に挿入できる。複数の取り付けファスナー４１０は、システムにコンポーネントを固定するための取り付けインターフェースを提供する。
【００２８】
発電機３１０は、発電サブアセンブリ３００のコンポーネントとして含まれる。発電サブアセンブリ３００の細部は、図５ないし図７に示されている。発電機コア３１２は、磁気コア３１８の周囲に巻かれた電気コイル３１６を備える。発電機３１０は、磁気分極材料３２４と作用的に係合するために半径方向に発電機コア３１２を向ける、それぞれの回転リングに対して組み付けられる。負温度係数（ＮＴＣ）サーミスタを、ベアリング１１０の温度を監視するために発電機３１０内に埋め込むことができる。
【００２９】
発電機３１０はセンサーボディ３６０から下方に延びる。センサーボディ３６０は、その中に収容されたコンポーネントのための取り付け構造体を提供し、その中に格納されたコンポーネントの保護を実現し、そして発電サブアセンブリ３００の構造的完全性を保持するために形成される。少なくとも一つのセンサーボディ取り付けフランジ３６２がセンサーボディ３６０から外向きに延在する。センサーボディ取り付けフランジ３６２は、好ましくは、センサーボディ３６０の一体要素として形成され、ここで、一体的特徴部は全て、製造プロセスの間に同時に形成される。ファスナー受け開口３６４が、ネジ付き取り付けファスナー１４０を受けるために、センサーボディ取り付けフランジ３６２を貫通して形成される。センサーボディ取り付けフランジ３６２の外側部分は、好ましくは、ワッシャー１４２およびそれぞれのナット１４４を受けかつ支持するようなサイズおよび形状とされる。ポートが、電線管の通過のために、センサーボディ３６０の壁を貫通して形成されてもよい。電子機器エンクロージャ３８０は、センサーボディ３６０とは別個に形成されて取り付けられても、あるいはその単一セグメントとして形成されてもよい。電子機器エンクロージャ３８０は、プリント回路アセンブリ３８２等の付加的電子機器を収容する。プリント回路アセンブリ３８２は、電流および／または電圧調整、コンディション監視機能等を含む多数の機能を提供することができる。センサーボディ３６０または電子機器エンクロージャ３８０はさらに加速度計３６６を含むことができる。加速度計は、ベアリング１１０の動作に関する加速度および速度情報を提供することができる。
【００３０】
発電機コア３１２は、一連の導電体３７２を介して、別な電気的コンポーネントと電気的な連通状態で設けられる。導電体３７２は、プリント回路アセンブリ３８２に対する、あるいは直接的にその他のコンポーネントに対するなどの電気的連通状態を実現できる。一連の導電体３７２の少なくとも一部は、導電体ブーツ３７０を経て案内される。導電体ブーツ３７０は、ベアリング１１０の動作中、摩耗、熱、擦れ傷等からの導電体３７２に対する保護を実現する。導電体ブーツ３７０はまた、風雨および促進的な腐食から導電体３７２を保護する。第１のコネクターセクション３７４は、他の外部コンポーネントとの電気的係合のために、導電体ブーツ３７０の自由端部において一体化されている。第２のコネクターセクション３７６は、第１のコネクターセクション３７４と機械的および電気的に係合するように設計される。第２のコネクターセクション３７６は、外部コンポーネントの電気的ケーブルの係合端部に対する組み付けのために設けられる。第１のコネクターセクション３７４および第２のコネクターセクション３７６はコネクター接合部を形成する。
【００３１】
一つ以上のセンサー受け開口１３７が、それを経て発電機３１０を通過させるために外部ｚラビリンス１３６を貫通して設けられている。各発電サブアセンブリ３００は、一対のネジ付き取り付けファスナー１４０によって、外部ｚラビリンス１３６に対して組み付けられる。発電サブアセンブリ３００は、発電機３１０をセンサー受け開口１３７内に挿入することによって外部ｚラビリンス１３６に対して組み付けられる。発電サブアセンブリ３００は、磁気分極材料３２４に近接して発電機コア３１２を位置決めするように配向される。任意のシーリングガスケット（図示しないが説明によって十分理解される）を、その間に適切なシールを提供するために、外部ｚラビリンス１３６およびセンサーボディ３６０の接触面間に設けることができる。ネジ付き取り付けファスナー１４０は、スタッドアタッチメント方法を使用して、外部ｚラビリンス１３６に対して組み付けることができることは明らかである。例示的な実施形態では、各ネジ付き取り付けファスナー１４０は、外部ｚラビリンス１３６の内側から挿入され、そこから外側に延びる。ネジ付き取り付けファスナー１４０の頭部は、それ自体が内面に埋め込まれており、これがネジ付き取り付けファスナー１４０の回転を抑止する。発電サブアセンブリ３００は外部ｚラビリンス１３６の上に配置され、センサーボディ取り付けフランジ３６２を貫通して設けられたそれぞれの穴を経て各ネジ付き取り付けファスナー１４０を通過させる。ワッシャー１４２はネジ付き取り付けファスナー１４０の上に配置される。ワッシャー１４２は好ましくは弾性ワッシャーである。ワッシャー１４２は、内蔵形ワッシャー、ロッキングワッシャー、フラットワッシャーなどを含む、いかなる形態のワッシャーであってもよく、しかも、真ちゅう、ステンレススチール、ナイロン、陽極酸化処理スチールなどを含む、いかなる適当な材料から製造されてもよい。ナット１４４は、ネジ付き取り付けファスナー１４０に対してねじ込まれ、所定のトルクまで締め込まれる。ナット１４４はセルフロックナットであることが好ましい。ナット１４４は、六角ナット、蝶ナットなどを含む、いかなるその他の適切なナットであってもよく、そして、ステンレススチール、陽極酸化処理スチール、真ちゅうなどを含む、いかなる適切な材料から製造されてもよい。
【００３２】
発電サブアセンブリ３００の働きは図８に最もよく示されている。作動時、ベアリングインナーリング１１２およびベアリングアウターリング１１６は互いに対して回転するので、発電機コア３１２は磁気分極材料３２４を横切って移動する。磁気分極材料３２４は、第１の磁性状態３３２および第２の磁性状態３３４によって示すように、磁気特性に関する変動を伴う。第１の磁性状態３３２および第２の磁性状態３３４は逆極性で配置することができ、この場合、第１の磁性状態３３２は磁気的であり、そして第２の磁性状態３３４は非磁気的であり、あるいは磁気コア３１８の磁束に変化を引き起こすための異なる磁気特性を備える。磁気分極材料３２４が発電機コア３１２に対して移動するとき、磁気分極材料３２４の磁気特性の変動が、発電機コア３１２に組み込まれた磁気コア３１８の磁束を変化させる。磁束の変動は、磁気コア３１８の周囲に巻回された電気コイル３１６内に電流を発生させる。電流は、一連の導電体３７２によって、別な機器へと運ばれる。発電ベアリングアセンブリ１００では、磁気分極材料３２４の係合作用面から短い距離関係で発電サブアセンブリ３００の作用面が配置される。この短い距離によって、その間にはエアギャップ３３０が生じる。ある用途に関して望ましエアギャップは１．０ｍｍであろう。
【００３３】
任意の周方向滑走材料を発電機３１０に対して取り付けることができ、この場合、周方向滑走材料は、磁気分極材料３２４と半径方向に平行でかつそれに近接したアーチ形表面上に取り付けられるであろう。これに代えて、周方向滑走材料は磁気分極材料３２４に対して取り付けることができ、この場合、周方向滑走材料は、発電機３１０と半径方向に平行でかつそれに近接したアーチ形表面上に取り付けられるであろう。
【００３４】
図示の実施形態は、磁気分極材料３２４に向って内側を向くように発電機コア３１２を配置している。発電機コア３１２は外側を向くことができ、そして磁気分極材料３２４は、発電機コア３１２の作用面よりも大きな半径方向距離にて配置されるであろうことは明らかである。
【００３５】
外部ｚラビリンス１３６、そして続いて発電サブアセンブリ３００のそれぞれはベアリングアウターリング１１６に取り付けられることが好ましく、この場合、ベアリングアウターリング１１６は静止したままであることは明らかである。ベアリングインナーリング１１２が静止したままの状態では、外部ｚラビリンス１３６および続いて発電サブアセンブリ３００のそれぞれがベアリングインナーリング１１２に対して取り付けられることが望ましいであろう。ケーブルを支持するために、こうした形態が推奨される。これらの制限は、無線技術を利用する形態には課されず、この場合、全体構成はベアリング１００に対して隔離される。
【００３６】
細部についての多くの変更、変形および改変を本発明の上記好ましい実施形態に対してなし得るので、上記説明中のおよび図示された全ての事項は例示として解釈すべきであり、限定的な意味で解釈すべきではない。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその法的等価事項によって決定されるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１００  発電ベアリングアセンブリ
１１０  ベアリング
１１２  ベアリングインナーリング
１１３  インナーリング端面
１１４  ベアリングアセンブリコンポーネント係合面
１１５  ベアリングアウターレース係合面
１１６  ベアリングアウターリング
１１７  アウターリング平端面
１１８  ベアリング外面
１１９  ベアリングアウターレース係合面
１２０  ベアリングレースセット
１３０  アウターシールリング
１３２  内部ｚラビリンス
１３６  外部ｚラビリンス
１３７  センサー受け開口
１３８  磁気ホイール
１３９  軸方向に配置されたセグメント
１４０  ネジ付き取り付けファスナー
１４２  ワッシャー
１４４  ナット
１４９  裏当てリング
１５０  処理ユニット
１５２  出力デバイス
１５４  ユーザー入力デバイス
２００  発電サブアセンブリ
２９６  有線信号インターフェース
２９８  無線信号インターフェース
３００  発電サブアセンブリ
３１０  発電機
３１２  発電機コア
３１６  電気コイル
３１８  磁気コア
３２４  磁気分極材料
３３０  エアギャップ
３３２  第１の磁性状態
３３４  第２の磁性状態
３６０  センサーボディ
３６２  センサーボディ取り付けフランジ
３６４  ファスナー取り付け開口
３６６  加速度計
３７０  導電体ブーツ
３７２  導電体
３７４  第１のコネクターセクション
３７６  第２のコネクターセクション
３８０  電子機器エンクロージャ
３８２  プリント回路アセンブリ
４００  回転マウントアセンブリ
４１０  取り付けファスナー
５００  軸方向
５１０  半径方向
【図１】
2015517072.tif 000003
【図２】
2015517072.tif 000004
【図３】
2015517072.tif 000005
【図４】
2015517072.tif 000006
【図５】
2015517072.tif 000007
【図６】
2015517072.tif 000008
【図７】
2015517072.tif 000009
【図８】
2015517072.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月27日(2014.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電ベアリングアセンブリであって、この発電ベアリングアセンブリは、
ベアリング（１１０）であって、
外面（１１８）と、ベアリング係合内面（１１９）と、アウターリング端面（１１７）と、を有するベアリングアウターリング（１１６）と、
ベアリングアセンブリ内部係合面（１１４）と、ベアリングアウターレース係合面（１１５）と、インナーリング端面（１１３）と、を有するベアリングインナーリング（１１２）であって、前記ベアリング係合外面（１１４）は、前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）と回転方向に係合するようなサイズとされているベアリングインナーリング（１１２）と、
前記ベアリング（１１０）の前記端面（１１３，１１７）の一方において前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）との間に組み合わされた、その間のギャップをシールするシーリングシステム部材（１３６）を具備するシーリングシステムと、
前記ベアリングに対して同心状に配置されかつ磁気ホイール駆動リングに対して固定された磁気ホイール（１３８）であって、前記磁気ホイール駆動リングは前記ベアリングアウターリング（１１６）および前記ベアリングインナーリング（１１２）の一方であり、かつ、残るリング（１１２，１１６）は各回転リングである磁気ホイール（１３８）と、を具備し、
前記インナーリング（１１２）は前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）内で回転方向に組み付けられる、ベアリング（１１０）と、
発電機コア（３１２）を含む発電機（３１０）であって、前記発電機コア（３１２）は、電力を発生させるために磁気コア（３１８）の周囲に巻回された電気コイル（３１６）を具備し、前記発電機（３１０）は、前記シーリングシステム部材（１３６）に対して取り付けられている発電機（３１０）と、
を具備し、
前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）と間の相対運動は、前記発電機コア（３１２）を横切って磁気分極材料（３２４）を通過させ、前記発電機コア（３１２）によって電流を発生させ、
前記シーリングシステム部材（１３６）は、前記磁気分極材料（３２４）と作用的に係合するように半径方向に前記発電機コア（３１２）を向け、
少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）が、それを経て前記発電機（３１０）を通過させるために前記シーリングシステム部材（１３６）を貫通して設けられ、
前記磁気ホイール（１３８）は、前記磁気分極材料（３２４）を支持する磁気分極材料支持フランジ（１３９）を備え、前記シーリングシステムの単一セクションとして設けられた前記磁気分極材料支持フランジ（１３９）は前記リング端面（１１３，１１７）から離れるように軸方向に延在しており、前記磁気分極材料（３２４）は前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）に隣接して配置されており、これによって前記発電機コア（３１２）が前記磁気分極材料（３２４）に隣接して配置されることを特徴とする発電ベアリングアセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも一つのセンサー受け開口（１３７）は、前記シーリングシステム部材（１３６）から等距離だけ離間してかつその周囲に同心状に配置された複数のセンサー受け開口（１３７）からなることを特徴とする請求項１に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項３】
前記発電機（３１０）に組み込まれたプリント回路アセンブリ（３８２）をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項４】
前記発電機（３１０）に組み込まれた加速度計（３６６）をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項５】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された少なくとも一つのベアリングレースセット（１２０）をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項６】
前記ベアリングアウターレース係合面（１１５）と前記アウターリングベアリング係合内面（１１９）との間に配置された一対のベアリングレースセット（１２０）を、さらに具備し、前記ベアリングセットは、前記ベアリングアセンブリコンポーネント係合面（１１４）に対して固定された回転マウントアセンブリ（４００）に対して回転方向安定性および軸方向安定性を付与するために傾斜させられていることを特徴とする請求項５に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項７】
前記発電機（３１０）は、その間にエアギャップ（３３０）を形成する前記磁気分極材料（３２４）に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の発電ベアリングアセンブリであって、
前記シーリングシステム部材（１３６）は、前記ベアリング（１１０）の前記端面（１１３，１１７）の一つにおいて前記ベアリングアウターリング（１１６）に組み合わされ、前記シーリングシステム部材（１３６）は前記ベアリングアウターリング（１１６）と前記ベアリングインナーリング（１１２）との間のギャップをシールし、
前記磁気ホイール（１３８）は、前記ベアリングに対して同心状に配置されかつ前記ベアリングインナーリング（１１２）に対して固定されることを特徴とする発電ベアリングアセンブリ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の発電ベアリングアセンブリであって、
前記発電機（３１０）は、その間にエアギャップ（３３０）を形成するように、前記磁気分極材料（３２４）に対して配置されることを特徴とする発電ベアリングアセンブリ。
【請求項１０】
前記シーリングシステム部材（１３６）は外部ｚラビリンスを形成することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の発電ベアリングアセンブリ。
【国際調査報告】
2015517072.tif 000011
2015517072.tif 000012
2015517072.tif 000013