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公開番号2025033767
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023139728
出願日2023-08-30
発明の名称軸受装置
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F16C 41/00 20060101AFI20250306BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】磁気リングを回転部材に取り付け、センサ、無線通信回路、電源回路及びステータを設けたセンサユニットを相手部材に取り付け、ステータと磁気リングとを径方向に対向させる軸受装置において、センサユニットの寸法を抑えて、センサユニット及び磁気リングの配置に要する空間を小さくする。
【解決手段】センサユニット4には、ステータ7は周方向に有限の長さに設けられている。ステータ7とセンサ11と無線通信回路12と電源回路13とが同一円周上に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
回転部材と、前記回転部材を回転自在に支持する軸受と、前記回転部材と同軸に配置された相手部材と、前記相手部材に取り付けられたセンサユニットと、前記回転部材の回転運動を交流電力に変換する発電機と、を備え、
前記センサユニットが、センサと、前記センサの検出結果を送信する無線通信回路と、前記交流電力を直流電力に変換する電源回路とを収容しており、
前記発電機が、前記回転部材と一体的に回転する磁気リングと、前記センサユニットに設けられたステータとを有し、
前記磁気リングと前記ステータとが、互いに径方向に対向する位置に配置されている軸受装置において、
前記ステータが周方向に有限の長さに設けられており、前記ステータと前記センサと前記無線通信回路と前記電源回路とが同一円周上に配置されていることを特徴とする軸受装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記ステータが、前記磁気リングに径方向に対向する位置に配置されたヨーク及びコイルを有し、
前記ヨークが、周方向に間隔を置いて交互に配置された第一のクローポール部及び第二のクローポール部と、前記第一のクローポール部から径方向に反磁気リング側へ延びる第一の側壁部と、前記第二のクローポール部から径方向に反磁気リング側へ延びる第二の側壁部と、周方向に有限の長さをもって前記第一の側壁部と前記第二の側壁部との間に亘る接続壁部とを有し、
前記コイルが、前記第一の側壁部と前記第二の側壁部との間を周方向に通る第一のコイル部分と、前記接続壁部に対して反磁気リング側の位置を周方向に通る第二のコイル部分とを有するように前記接続壁部の周りに巡らされている請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記ヨークが、第一の磁性体部材と、周方向に有限の長さに設けられた第二の磁性体部材とからなり、
前記第一の磁性体部材が、前記第一の側壁部を含む環状側板部と、前記環状側板部の磁気リング側から軸方向一方側に延びる前記第一のクローポール部と、前記環状側板部の磁気リング側から軸方向一方側に延びかつ前記第一のクローポール部と同一円周上で周方向に有限の長さに延びる周方向板部と、前記環状側板部の反磁気リング側から軸方向一方側に延びる環状板部とを有し、
前記第二の磁性体部材が、前記第二の側壁部と、前記第二の側壁部の磁気リング側から軸方向他方側に延びる前記第二のクローポール部と、前記第二の側壁部の反磁気リング側から軸方向他方側に延びる前記接続壁部とを有し、
前記第一の磁性体部材の前記環状板部と前記周方向板部との間に前記センサと前記無線通信回路と前記電源回路とが収容されている請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記センサユニットが、前記環状側板部に軸方向に重ねられた円弧状ボビンを有し、
前記円弧状ボビンが、前記第一のコイル部分を径方向に支持する第一の溝部と、前記第二のコイル部分を径方向に支持する第二の溝部と、前記第一の溝部と前記第二の溝部との間で軸方向に貫通したスリットを形成する仕切り部とを有し、
前記接続壁部が、前記スリットを通って前記環状側板部に達している請求項３に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記回転部材が第一の軌道輪からなり、前記相手部材が第二の軌道輪からなり、前記軸受が、前記回転部材と前記相手部材との間に配置された転動体を有する転がり軸受になっており、
前記回転部材と前記相手部材とが、互いに径方向に対向する段付き端部を有し、
前記磁気リングが、前記回転部材から軸方向に食み出ないように前記回転部材の段付き端部に嵌合されており、
前記センサユニットが、前記相手部材から軸方向に食み出ないように前記相手部材の段付き端部に嵌合されている請求項１から４のいずれか１項に記載の軸受装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受とセンサユニットとを備える軸受装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受の状態を検出するためのセンサ及び無線モジュールを回路基板に実装し、この回路基板を収容したセンサユニットとし、クローポール型発電機の磁気リングを転がり軸受の回転輪に接続し、クローポール型発電機のステータをセンサユニットに設け、転がり軸受の静止輪にセンサユニットを接続した軸受装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された軸受装置は、互いに径方向に対向するステータと磁気リングにより、静止輪に対する回転輪の回転運動を交流電力に変換し、この交流電力を回路基板上の電源回路により、直流電力に変換してセンサ、無線モジュールに供給し、転がり軸受の状態をワイヤレスに監視することが可能になっている。特に、そのセンサ等とステータとが径方向に並ばず軸方向に相違する位置に配置されているので、センサユニットの外径を抑えることができる。このため、軸受の外径が小さい場合であっても、センサユニットのステータと磁気リングとを径方向に対向させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１５６０７９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、特許文献１の軸受装置では、センサユニットのセンサ等とステータとが互いに軸方向に異なる位置にあるため、センサユニットの軸方向幅が大きくなってしまう。このため、センサユニットの配置に利用可能な空間の軸方向幅が小さい場合、特許文献１のようなセンサユニットを採用することが困難となる問題がある。
【０００６】
センサ等とステータとを同じ軸方向位置に配置にすれば、センサユニットの軸方向幅を小さくすることは可能であるが、小形軸受のように軸受の外径が小さい場合、センサ等とステータとエアギャップと磁気リングとを同じ軸方向位置に配置可能な空間を軸受の内外径の範囲内で確保することが困難になる。軸受装置に備える回転側間座と静止側間座との間にセンサユニット及び磁気リングを配置する場合においても、小形軸受に隣接する間座の幅や径寸は小さいため、同様の問題が生じる。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、磁気リングを回転部材に取り付け、センサ、無線通信回路、電源回路及びステータを設けたセンサユニットを相手部材に取り付け、ステータと磁気リングとを径方向に対向させる軸受装置において、センサユニットの寸法を抑えて、センサユニット及び磁気リングの配置に要する空間を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明は、回転部材と、前記回転部材を回転自在に支持する軸受と、前記回転部材と同軸に配置された相手部材と、前記相手部材に取り付けられたセンサユニットと、前記回転部材の回転運動を交流電力に変換する発電機と、を備え、前記センサユニットが、センサと、前記センサの検出結果を送信する無線通信回路と、前記交流電力を直流電力に変換する電源回路とを収容する格納部を有し、前記発電機が、前記回転部材と一体的に回転する磁気リングと、前記センサユニットに設けられたステータとを有し、前記磁気リングと前記ステータとが、互いに径方向に対向する位置に配置されている軸受装置において、前記ステータが周方向に有限の長さに設けられており、前記ステータと前記センサと前記無線通信回路と前記電源回路とが同一円周上に配置されていることを特徴とする軸受装置、という構成１を採用した。
【０００９】
上記構成１のように、センサユニットにステータが周方向に有限の長さに設けられ、ステータとセンサと無線通信回路と電源回路とが同一円周上に配置されていることにより、センサユニットの大径化を避けつつセンサユニットの軸方向の幅を小さくすることができる。これにより、センサユニット及び磁気リングの配置に必要な空間が小さくなる。
【００１０】
上記構成１において、前記ステータが、前記磁気リングに径方向に対向する位置に配置されたヨーク及びコイルを有し、前記ヨークが、周方向に間隔を置いて交互に配置された第一のクローポール部及び第二のクローポール部と、前記第一のクローポール部から径方向に反磁気リング側へ延びる第一の側壁部と、前記第二のクローポール部から径方向に反磁気リング側へ延びる第二の側壁部と、周方向に有限の長さをもって前記第一の側壁部と前記第二の側壁部との間に亘る接続壁部とを有し、前記コイルが、前記第一の側壁部と前記第二の側壁部との間を周方向に通る第一のコイル部分と、前記接続壁部に対して反磁気リング側の位置を周方向に通る第二のコイル部分とを有するように前記接続壁部の周りに巡らされている、という構成２を採用することができる。この構成２によると、クローポール型発電機を周方向に有限の長さで設けることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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