[發明專利]一種內置無線傳感器且具有自供電功能的智能軸承

有效

• 申請號: 201811554205.9
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109630542B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 陶衛;趙輝;呂娜;劉沅秩;鄭超;陳瀟;李智
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16C19/02
• 分類號: F16C19/02;F16C33/58;F16C33/30;G01D21/02
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供一種內置無線傳感器且具有自供電功能的智能軸承，軸承具有傳感器組件、天線、線圈組件、磁鐵，其中：外圈的內表面設置環形的內槽，傳感器組件、天線、線圈分別設置于內槽中，內圈的外表面設置環形的外槽，磁鐵連接設置于外槽中，磁鐵隨內圈一起高速旋轉，相對于線圈組件產生切割磁力線運動，在線圈組件中產生感應電勢，線圈組件連接傳感器組件，為傳感器組件提供電能；傳感器組件用于采集軸承運轉參數信息，并將采集到的信息轉換數據；傳感器組件連接所述天線，所述天線用于發送所述數據，實現對所述軸承的實時監測。本發明不需要外界電源供應，通過多參量傳感器無線傳輸信號實現軸承在運轉過程中實時狀態監測。

技術領域

本發明涉及智能軸承，具體地，涉及一種內置無線傳感器且具有自供電功能的智能軸承。

背景技術

現代工業向專業化、精細化方向逐漸發展，各種高端大型機械裝備所占市場比例也不斷提高，這就要求提供與之相稱的維護保養策略。在這些大型裝備中，軸承成為最重要的核心部件，成為設備運動系統的“心臟”。這些大型軸承不進造價高昂，而且一旦損壞將導致設備停工，甚至會造成百萬級、千萬級的經濟損失。據資料介紹，因軸承損壞導致的設備故障率，在高速列車領域約40％，在大型風機領域約40％，在航空發動機領域約35％，在重型機械領域約30％，在齒輪箱領域約20％。

目前，對于軸承健康狀態的監測確實可靠的自動化設備與手段，通常是有人工利用通用儀器設備定期檢查軸承狀態，改善潤滑條件，若發現軸承故障則立刻進行維修、更換。這種方法不僅準確性差、可靠性低，而且費時費力，特別是無法實施監控軸承的工況，并在第一時間采取措施，避免產生更大的損失。因此，實現關鍵大型軸承健康狀態的在線監測成為各種大型機械設備的必由之路。

智能軸承是一種具備在線監測能力的新型軸承，它是在傳統軸承的基礎上嵌入傳感器，便于及早發現潛在故障，因而成為軸承健康狀態在線監控的首選與主流。

但是，目前國內外現有的智能軸承的發展剛剛起步，還存在諸多問題與缺陷。主要存在的兩大缺陷：一是現在所謂的智能軸承往往都無法自身供能，只能通過外部供電方式實現功能，而有線供電需要拖動電纜、無法滿足軸承告訴轉動的需求，無線供電需要外置供電線圈、傳輸效率低與傳輸距離有限、無法滿足現場使用要求。二是現有的智能軸承的內置傳感器采集到的各種數據都是通過電纜有線傳輸，這對實用化帶來了很大的局限性，在絕大部分工作場合無法實現。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種內置無線傳感器且具有自供電功能的智能軸承，內置多個傳感器獲取智能軸承工作時的多種工況參數，通過電路采集數據并進行預處理，測量結果通過天線發送、實現數據的無線傳輸，并且可以通過軸承自身的轉動為傳感器和所有電路供電，實現了智能軸承的無線傳輸與自供能，可以滿足絕大多數軸承的智能化需求。

根據本發明提供一種內置無線傳感器且具有自供電功能的智能軸承，所述智能軸承包括外圈、滾子、內圈，所述滾子用于實現智能軸承的滾動，所述智能軸承包括傳感器組件、天線、線圈組件、磁鐵，其中：

所述外圈的內孔表面設置環形的內槽，所述傳感器組件、所述天線、所述線圈固定連接于所述內槽中，所述內圈外圓表面設置環形的外槽，所述磁鐵連接固定于所述外槽中；所述磁鐵隨所述內圈一起高速旋轉，相對于所述線圈組件產生切割磁力線運動，在所述線圈組件中產生感應電勢，為所述傳感器組件提供電能；

所述線圈組件連接所述傳感器組件，所述傳感器組件用于采集智能軸承運轉參數信息，并將采集到的信息轉換數據；

所述傳感器組件連接所述天線，所述天線用于發送所述數據，實現對智能軸承的實時監測。

優選地，所述智能軸承包括若干個所述傳感器組件，所述傳感器組件分別均勻設置于所述外圈的內槽之中；

所述智能軸承包括若干個天線，所述天線均勻設置于所述外圈的內槽之中，且所述天線與所述傳感器組件間隔設置；