[发明专利]非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法

权利要求书

1.一种非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，包括滚动轴承(101)、定子单元(102)和转子单元(103)，所述定子单元(102)包括端盖(1021)、电荷补充装置(1022)、栅格电极(1023)和调整环(1024)，所述端盖(1021)与滚动轴承(101)的外圈固定，所述电荷补充装置(1022)安装在端盖(1021)的沟槽处为转子单元(103)提供电荷补充保证传感器信号强度，所述栅格电极(1023)在端盖(1021)上沿周向呈栅格状交错排布，所述调整环(1024)用于调节栅格电极(1023)与转子单元(103)的距离；

所述转子单元(103)包括保持架连接板(1031)和PTFE环(1032)，所述保持架连接板(1031)固定在滚动轴承(101)的保持架上，与保持架保持同步转动，所述PTFE环(1032)呈梳指状，当滚动轴承(101)转动时，所述PTFE环(1032)和电荷补充装置(1022)发生相对摩擦在两接触表面不断积累电荷，同时在所述栅格电极(1023)上感应产生相应电荷，随着所述PTFE环(1032)与所述栅格电极(1023)的相对转动，感应电荷在两个叉指电极之间来回流动产生交流信号。

2.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述端盖(1021)上设有凸起块用于与所述滚动轴承(101)外圈固定限位。

3.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述电荷补充装置(1022)由EVA泡沫和铜扫掠片组成，铜扫掠片固定在外端盖的勾槽内，为转子单元(103)提供电荷补充保证传感器信号强度，为减少摩擦阻力和延长使用寿命将铜扫掠片设计为凸弧形，在扫掠片下面垫有EVA泡沫，为扫掠片提供支撑并施加一定的预紧力，保证其足够大的接触面积。

4.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述栅格电极(1023)由两个环形叉指状电极呈栅格交错排布组成，其内外圈电极间同心布置，相邻栅格间保持恒定间距，叉指电极对的单个周期所占的扇形区域角度为30°。

5.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述保持架连接板(1031)结构设计与所述滚动轴承(101)的保持架结构尺寸相匹配，且通过铆钉固定在滚动轴承(101)的保持架上。

6.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述PTFE环(1032)的12个梳指沿圆周方向均匀排布，每个梳指所占扇形区域大小为14°，且形状样式与所述栅格电极(1023)的指形相匹配。

7.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述PTFE环(1032)安装于所述保持架连接板(1031)的凹槽处，作为电负性材料，安装完成后所述PTFE环(1032)上表面高于保持架连接板(1031)凸起端面0.5～1mm，避免所述电荷补充装置(1022)与所述保持架连接板(1031)发生接触。

8.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述PTFE环(1032)与滚动轴承(101)的保持架保持同步转动，且与所述电荷补充装置(1022)发生相对摩擦，由于摩擦起电效应在两摩擦表面不断累积电荷至饱和状态。

9.根据权利要求1所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器，其特征在于，所述PTFE环(1032)与栅格电极(1023)非接触，所述PTFE环(1032)经充电后在栅格电极(1023)表面感应出相应静电荷，当滚动轴承正常工作时，电势差驱动感应电荷在两个叉指电极之间来回流动产生交流信号，且该交流信号频率随着所述滚动轴承(101)保持架转速的变化而变化。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的非接触感应式摩擦电轴承传感器的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1：利用静电采集设备记录非接触感应式摩擦电轴承传感器产生的交流信号，通过信号处理模块将原始正弦信号转化为方波信号提高信号的稳定性并降低检测信号的复杂度；

步骤S2：将信号处理后的方波信号频率换算为相应的滚动轴承(101)保持架实际转速；

步骤S3：根据滚动轴承(101)内圈和和保持架转速公式，将伺服电机转速换算为保持架理论转速；

步骤S4：根据保持架实际转速与保持架理论转速计算保持架打滑率。