[发明专利]全自供电滚动轴承内部传感数据采集无线传输装置

说明书

一种全自供电滚动轴承内部传感数据采集及无线传输装置，所述的轴承包括轴承内圈、轴承滚动体、滚动体的保持架、轴承外圈，其特点在于还包括传感器及其调理电路、传感数据采集电路和传感数据无线输出电路构成的传感数据采集/输出器，由采能线圈、电能发生器和电源管理电路构成的自供电电源和无线信号中继器。本发明能实现轴承内部传感数据的自供电采集和无线传输，整个装置不需要由外部电源或者电池供电，只要轴承处于工作状态，就能够自主采集轴承内部的状态数据，当轴承外的查询器无线查询时，就可以无线传出传感数据。

技术领域

本发明涉及滚动轴承，特别是一种全自供电的滚动轴承内部传感数据采集无线传输装置。

背景技术

轴承是机械系统的核心运动部件，实现轴承的状态监测对于机械制造系统的产品质量、机械运动系统的运行安全具有重要价值。由于轴承是运动部件，对其进行状态监测的技术难点在于直接获取运动体的状态信息。由于轴承结构的限制，一般不能采用非接触方式监测轴承内部的状态，只能在轴承中的运动部件之间，甚至是在运动部件上安装传感器以获得状态信息，这样必须要解决传感器及其数据采集电路的电源供给和数据输出链路问题，因为电缆连接电源，或者电池供电，以及数据有线传输，都不适用于轴承工况。

发明内容

本发明的技术思路是：采集轴承转动的能量为传感数据采集和传感数据的无线输出提供电源；传感数据的输出采用无线查询方式，查询电磁波为传感输出提供载体，传感数据通过控制阻抗调制实现对查询电磁波的调制，并通过这种方法极大地简化数据无线传输的电路，电源功率消耗极低；轴承上布置有无线信号中继器而不是无线信号查询器，因为无线信号中继器结构简单，电源功率消耗远低于无线信号查询器，可以接收并转发较远距离布置的无线信号查询器的无线查询信号并传递到轴承内圈，同时将接收到的来自轴承内圈的传感数据放大后中继传输到轴承外的查询器。

本发明的目的在于提供一种全自供电滚动轴承内部传感数据采集及无线传输装置。该装置能实现轴承内部传感数据的自供电采集和无线传输，整个装置不需要由外部电源或者电池供电，只要轴承处于工作状态，就能够自主采集轴承内部的状态数据，当轴承外的查询器无线查询时，就可以无线传出传感数据。

本发明的技术解决方案如下：

一种全自供电滚动轴承内部传感数据采集及无线传输装置，所述的轴承包括轴承内圈、轴承滚动体、滚动体的保持架、轴承外圈，其特点在于还包括传感器及其调理电路、传感数据采集电路和传感数据输出电路构成的传感数据采集/输出器，由采能线圈、电能发生器和电源管理电路构成的自供电电源和无线信号中继器；

所述的传感数据采集/输出器固定在轴承内圈的不接触轴承滚动体的位置，所述的无线信号中继器安装在轴承外圈的不接触轴承滚动体的位置；

在所述的滚动体的保持架对着轴承内圈和外圈的两个面上分别布置有两个永磁体阵列，分别作为内圈电能发生器和外圈电能发生器：

对着轴承内圈的面上布置的永磁体阵列的一个磁极对着所述的安装在轴承内圈外侧的采能线圈，所述的内圈采能线圈的输出端与内圈电源管理电路的输入端相连，该内圈电源管理电路的输出端与所述的传感数据采集/输出器的电源端相连，为所述的传感数据采集/输出器供电，所述的内圈自供电电源的能量采集自轴承内圈相对于滚动体保持架的转动；

对着轴承外圈的面上布置的永磁体阵列的一个磁极对着所述的安装在轴承外圈的内侧的采能线圈，所述的外圈采能线圈的输出端与所述的外圈电源管理电路的输入端相连,该外圈电源管理电路的输出端与所述的无线信号中继器的电源端相连，为所述的无线信号中继器供电，所述的外圈自供电电源的能量分别采集自轴承外圈相对于滚动体保持架的转动。

所述的传感器根据轴承监测需要选取，包括温度、载荷、转速、应力/应变、振动传感器。

所述的无线信号中继器包括外天线和内天线，其中内天线安装在外圈的内侧。