CN103384774B - 集成轴承的发电机 - Google Patents

Abstract

一种轴承具有配置为相对彼此同轴转动的第一环（102）与第二环（104），和在所述轴承的操作使用中用于发电的发电机。所述发电机具有相对于所述第一环安装在固定位置的第一布置（112）和相对于所述第二环安装在固定位置的第二布置（114）。所述第一布置与第二布置中的每个包括沿所述环的圆周方向（116）布置的一个或多个线圈（122、128）和一个或多个磁体（118、120、124、126）。因此，所述发电机配置为向所安装的电路供电，以便与环是静止的。

Description

集成轴承的发电机

技术领域

本发明涉及一种轴承，其包括配置成在所述轴承的操作使用中在圆周方向上相对彼此绕着轴线同轴旋转的第一环和第二环，并且还包括在所述轴承的操作使用中用于发电的发电机。本发明还涉及一种包括轴承与发电机的机器。

背景技术

在现有技术中，公知的是将轴承与发电机进行组合用于发电，实际上集成轴承。这样组合的发电机用于例如向具有一个或多个传感器的容纳在轴承中的电子电路供电，并且配置成监测在轴承的操作使用中轴承的状态。电子电路可以包括代码转换器和用于存储代表传感器信号的数据的存储器。这些数据可以在以后从存储器中读出。电子电路可以包括射频（RF）发射器，用于将数据无线地发送到轴承外部的接收器。电子电路的所有这些电子元件接收来自发电机的它们的电力。或者，或另外，发电机用于向轴承提供免受腐蚀的阳极或阴极保护。

通常，这种轴承的第一环与第二环中的一个容纳一个或多个磁体，该第一环与第二环中的另一个容纳一个或多个线圈。在轴承的操作使用中，第一环与第二环相对彼此旋转，并且一个环中的磁体经过另一个环中的线圈。结果，在第一环与第二环相对彼此的每个旋转过程中，在单独一个线圈的位置处的磁场发生变化。众所周知，变化的磁场在封闭的电路中感应出电动势。因此，第一环与第二环的相对旋转的机械能转换成电能。

发明内容

本发明人已经认识到，配备有集成发电机的公知的轴承仅在第一环与第二环中特定的一个上使用磁体，其另一环上使用线圈。结果是，在容纳线圈的特定环处可获取电力。因此，带有集成发电机的公知的轴承的缺点是必须采取特定的措施，以便以可靠的方式向容纳在另一环中的电子电路供给在特定环处产生的电力。轴承对于几乎任何一件机器来说都是必不可少的组成部分，并且通常是大批量生产的。以在第一环上带有磁体、第二环上带有线圈的形式和在第二环上带有磁体、第一环上带有线圈的形式来生产相同类型的轴承，以便满足在第二环上或在第一环上具有电子电路的不同应用，这将是昂贵的。

本发明提出了一种轴承，其包括配置为在所述轴承的操作使用中在圆周方向上绕着轴线相对彼此同轴转动的第一环与第二环，并且还包括用于在所述轴承的操作使用中发电的发电机。所述发电机包括相对于所述第一环安装在固定位置的第一布置和相对于所述第二环安装在固定位置的第二布置。因此，所述第一布置与第二布置配置为在所述轴承的操作使用中相对彼此同轴转动。所述第一布置相对于所述轴线在圆周方向上延伸，并且包括一个或多个第一磁性元件，所述第一磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第一分量，以及一个或多个第一功率元件，所述第一功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历所述相应第一功率元件的相应第一位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第一量。所述第二布置在圆周方向上延伸，并且包括一个或多个第二磁性元件，所述第二磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第二分量，以及一个或多个第二功率元件，所述第二功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历所述相应第二功率元件的相应第二位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第二量。

所述第一布置由所述一个或多个第一磁性元件与一个或多个第一功率元件形成，所述第二布置由所述一个或多个第二磁性元件与一个或多个第二功率元件形成。所述第一布置被定位以便相对于所述第一环被固定，所述第二布置被定位以便相对于所述第二环被固定。其结果是，所述第一环与第二环相对彼此的旋转致使所述第一布置与第二布置相对旋转。所述第一布置与第二布置以这样的方式相对彼此被容纳，也就是在所述轴承的操作使用中，所述第一功率元件穿过由所述第二磁性元件产生的磁场的分量，所述第二功率元件穿过由所述第一磁性元件产生的磁场的另一分量。因此，电力可以很容易地供给相对于所述环中任何一个固定的电路。

根据本发明的轴承包括，例如任何滚动元件轴承和滑动轴承。例如，本发明的轴承包括用于支承径向载荷的径向轴承，比如深沟球轴承或圆柱滚子轴承，或者包括用于支承轴向载荷的轴向轴承（例如，止推轴承），或者包括用于支承轴向载荷与径向载荷的组合的混合轴承，比如，例如圆锥滚子轴承。

所述第一磁性元件与第二磁性元件中每个特定的一个可以以各种方式实现，例如作为离散永磁体、作为电磁体、作为与铁磁材料的磁导相结合的离散永磁体或电磁体，以便以受控的方式引导磁场朝向空间等中的特定区域，或者作为这些实现方式的组合。

所述第一功率元件与第二功率元件中每个特定的一个可以以各种方式实现，例如，实现为螺旋（3维）的电感或线圈，或实现为印刷在介质基板上的螺旋（2维）的线圈。线圈的优选方向由在线圈中感应出电压的磁场的磁力线确定。如果第一布置经历的磁场相对于轴承的轴线在圆周方向上是最强的，则线圈的轴线优选地与线圈位置处的圆周方向对齐。如果第一布置经历的磁场相对于轴承的轴线在径向方向上是最强的，则线圈的轴线优选地与线圈位置处的径向方向对齐。类似的考虑应用于第二布置中的线圈。磁场的磁力线的分布格局由相结合的第一磁性元件与第二磁性元件确定，并且是一个设计选择问题。

所述第一布置可以容纳在第一环中，例如，在第一环中的适当形状的圆周凹部中，或者在第一环的适当形状的圆周侧面上，或者在连接至第一环的适当形状的载体上。类似地，所述第二布置可以容纳在第二环中，例如，在第二环中的适当形状的圆周凹部中，或者在第二环的适当形状的侧面上，或者在连接至第二环的适当形状的载体上。

或者，在本发明的轴承的实施例中，所述轴承包括在所述第一环与第二环之间的密封。所述密封用于将润滑剂保持在所述第一环与第二环之间的空间中或者防止污染物侵入到所述空间中。所述密封包括连接至所述第一环的第一部件与连接至所述第二环的第二部件中的至少一个。即，所述密封可以通过连接至第一环或第二环并且在所述轴承的操作使用中滑动接触第一环与第二环中的另一个的单一部件实现。或者，所述密封可以通过连接至第一环的第一部件与连接至第二环的第二部件实现，其中，在所述轴承的操作使用中，所述第一部件与第二部件在第一部件与第二部件重叠的密封区域保持彼此滑动接触。在本实施例中，所述第一布置与第二布置中的至少一个容纳在所述密封处。

密封通常包括有弹性的低摩擦材料，比如例如聚四氟乙烯（PTFE）。PTFE是电绝缘体，并且用作印刷电路板（PCB）的基板。据报告，通过轴承的电流减少轴承的寿命。因此，将所述第一布置与第二布置容纳在密封处较之将这些布置中相应的一个容纳在所述环中相应的一个中具有优点。第一个优点是，所述第一环或第二环并不需要进行调整，例如，通过在轴承的侧面上设置槽或成型轮缘，用于容纳第一布置与第二布置中相关的一个。第二个优点是，所述电子电路可以采用例如光刻技术而被创建在所述密封材料的表面上。第三个优点是，电分离一方面在所述第一环与第二环之间，另一方面，在电子电路上。作为其结果，在所述电子电路中的电流路径不通过适当的轴承。作为第四个优点，轴承可以以传统的方式安装在轴上，因为电子电路在轴承完全安装在具有匹配轴承的过盈配合的轴上时将不会被暴露至施加到轴承的驱动力。作为第五个优点，密封面提供一区域，用于安装辅助零件，比如辅助电池、天线等。

在根据本发明的轴承的另一实施例中，所述第一布置包括在特定成对的所述第一磁性元件之间的第一功率元件中的特定的一个。所述特定成对的第一磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第一布置在由所述第二布置穿过的路径处具有相反方向的磁场的第一分量。所述第二布置包括在另一特定成对的所述第二磁性元件之间的第二功率元件中的另一特定的一个。所述另一特定成对的第二磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第二布置在由所述第一布置穿过的另一路径处具有相反方向的磁场的第二分量。

任选地，所述第一布置包括第一片铁磁材料，用于引导磁力线，所述第二布置包括第二片铁磁材料，用于引导磁力线。结果，当由所述第一功率元件与第二功率元件所经历的磁通的变化率在轴承的操作使用中增加。如果所述第一布置安装在第一环上，所述第二布置安装在第二环上，则所述第一环与第二环可分别作为所述第一片铁磁材料与所述第二片铁磁材料。

在上面另一实施例的简单配置中，所述第一布置仅包括单一的第一功率元件，其两侧是相反极性的成对的第一磁性元件，所述第二布置仅包括单一的第二功率元件，其两侧是相反极性的成对的第二磁性元件。这种简单的配置形成在所述第一布置与第二布置的任何一个中仅带有两个磁性元件的可变磁阻发电机。这种配置的优点是，仅需要四个磁性元件来创建发电机，这种配置没有比具有相同强度的带有四个以上磁性元件的另一配置昂贵。

在根据本发明的轴承的另一实施例中，其中，所述第一布置包括插在布置在所述圆周方向上的第一系列的四个或更多的所述第一磁性元件中的第一功率元件中特定的一个。所述第一磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第一布置在由所述第二布置穿过的路径处具有统一第一方向的磁场的第一分量。所述第二布置包括插在布置在所述圆周方向上的第二系列的四个或更多的所述第二磁性元件中的第二功率元件中特定的一个。所述第二磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第二布置在由所述第一布置穿过的另一路径处具有统一第二方向的磁场的第二分量。所述第一方向等于所述第二方向。

所述第一系列的第一磁体与第二系列的第二磁体在圆周方向上延伸。所述特定的第一功率元件与特定的第二功率元件在每次它们分别经过所述第二磁性元件中特定的一个与所述第一磁性元件中特定的一个时经历磁通的变化。结果，相应的电压在所述特定的第一功率元件与特定的第二功率元件中相应的一个中被感应出。如果第一磁性元件的数量与第二磁性元件的数量增加，则第一布置与第二布置相对彼此每转一圈产生的电力增加。

根据本发明的轴承的另一实施例，所述第一布置包括在所述圆周方向上的第一交变序列的所述第一磁性元件与第一功率元件。所述第二布置包括在所述圆周方向上的第二交变序列的所述第二磁性元件与第二功率元件。由所述第一磁性元件产生的磁场的第一分量在所述轴承的操作使用中在由所述第二布置穿过的路径处具有统一第一方向。由所述第二磁性元件产生的磁场的第二分量在所述轴承的操作使用中在由所述第一布置穿过的另一路径处具有统一第二方向。所述第一方向等于所述第二方向。

在本实施例中，所述第一交变序列可完全沿着所述第一环的圆周延伸，或者仅沿着所述第一环的圆周的一部分延伸。类似地，所述第二交变序列可完全沿着所述第二环的圆周延伸，或者仅沿着所述第二环的圆周的一部分延伸。由所述发电机产生的电力的大小取决于，例如磁场的强度、所述第一功率元件与第二功率元件中每一个的发电能力、以及当由所述第一功率元件与第二功率元件中单个所经历的磁场的变化频率。该频率取决于所述第一布置与第二布置相对彼此旋转的相对速度，并且取决于所述发电机的第一磁性元件与第二磁性元件的数量。

要注意的是，在任何上述实施例中的第一布置与第二布置可以，但不是必须，配置为用于产生相同大小的电力。例如，在所述第一布置中第一磁性元件的第一数量可以大于在所述第二布置中第二磁性元件的第二数量，所述第一磁性元件与第二磁性元件是相同的。如果所述第一功率元件与第二功率元件也是相同的，则由所述第二功率元件中单个所产生的电力高于由所述第一功率元件中单个所产生的电力。这是因为在轴承的操作使用中，所述单个第二功率元件在每单位时间经历的磁场变化比所述单个第一功率元件更多。随着所述第一环一起旋转的电子电路可能不需要随着所述第二环一起旋转的另一电子电路那么多的电力。

考虑径向轴承，其中，所述第一环是外环，所述第二环是内环。要注意的是，外环的圆周比内环的圆周更长。因此，如果所述第一功率元件与第二功率元件是相同的，并且如果所述第一磁性元件与第二磁性元件同样是相同的，则在所述外环处可容纳的功率元件与磁性元件的数量大于所述内环处。如果随所述内环一起旋转的电路所需的功率大于随所述外环一起旋转的电路，则随外环一起旋转的第二布置可设置比容纳在随所述内环一起旋转的第一布置中更大数量的磁性元件和更小数量的功率元件。

要注意的是，在所述轴承的操作使用中，所述第一磁性元件和第二磁性元件之间的吸引与排斥的相互作用在它们互相经过时绕着轴线施加相反的转矩于所述第一环和第二环上。结果，加速和减速发生在沿圆周方向的第一环与第二环的相对运动中。如果相对于惯性参考系运动的所述轴承的部分的转动惯量及其负载足够大，则这可能不是问题。如果所述转动惯量不是足够大，则反复的加速和减速引起振荡，这可能会影响轴承的完整性和/或其中轴承形成功能性部件的机器的完整性。为了解决这个问题，考虑所述轴承是径向轴承，所述第一布置与第二布置安装在轴承的同一侧上，即基本上在与轴承的轴线相垂直的同一平面上。下面考虑在轴承的另一侧上安装第三布置与第四布置。所述第三布置安装在相对于所述第一环的固定位置，所述第四布置安装在相对于所述第二环的固定位置。所述第三布置在圆周方向上延伸并且包括一个或多个第三磁性元件，所述第三磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生另一磁场的相应的第三分量，以及一个或多个第三功率元件，所述第三功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历所述相应第三功率元件的相应第三位置处另一磁场中相应的变化时供给电力的相应的第三量。所述第四布置在圆周方向上延伸并且包括一个或多个第四磁性元件，所述第四磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生另一磁场的相应的第四分量，以及一个或多个第四功率元件，所述第四功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历所述相应第四功率元件的相应第四位置处另一磁场中相应的变化时供给电力的相应的第四量。也就是说，所述径向轴承的两侧的每个相应的一个包括类似配置的相应的发电机。如果所述第三布置与第四布置在圆周方向上相对于所述第一布置与第二布置适当地定位，则由所述发电机之一产生的转矩中的至少一些可被在另一发电机处产生的转矩取消。由于所述转矩施加在不同的平面中，所以较低阶的转矩可保持趋于使所述轴承倾斜到轴承平面以外。

本发明还涉及一种配备有根据本发明的一个或多个轴承的机器。更具体地，本发明涉及一种机器，其包括第一机器部件、第二机器部件以及轴承。所述轴承包括配置为在轴承的操作使用中在圆周方向上绕着轴线相对彼此同轴转动的第一环和第二环。所述第一环具有相对于所述第一机器部件的固定位置，所述第二环具有相对于所述第二机器部件的固定位置，用于使所述第一机器部件与第二机器部件能够相对彼此旋转。所述机器包括在所述第一机器部件、第二机器部件以及轴承中至少一个中的一个或多个电子电路。所述机器包括用于在所述轴承的操作使用中产生向所述一个或多个电子电路供给的电力的发电机。所述发电机包括相对于所述第一环安装在固定位置的第一布置和相对于所述第二环安装在固定位置的第二布置。所述第一布置与第二布置配置为在所述轴承的操作使用中相对彼此同轴转动。所述第一布置相对于所述轴线在圆周方向上延伸，并且包括：一个或多个第一磁性元件，所述第一磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第一分量，以及一个或多个第一功率元件，所述第一功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历所述相应第一功率元件的相应第一位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第一量。所述第二布置在圆周方向上延伸，并且包括：一个或多个第二磁性元件，所述第二磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第二分量，以及一个或多个第二功率元件，所述第二功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历所述相应第二功率元件的相应第二位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第二量。

所述发电机可以，但不一定必须，连接至或实际地集成适当的轴承。发电机的元件即第一布置与第二布置中的一个或二者可替代地连接至或实际地集成所述机器的部件，所述轴承使这些部件在操作使用中相对彼此自由地旋转。

附图说明

下面通过示例并参照附图进一步详细解释本发明，其中：

图1是根据本发明的带有发电机的第一轴承的示意图；

图2是根据本发明的带有发电机的第二轴承的示意图；

图3和图4是说明发电机的示例配置的操作的示意图；

图5是发电机的另一配置的示意图；以及

图6、7和8是示出容纳在轴承密封中的发电机的示例的示意图。

在整个附图中，类似或相应的特征由相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1是示出带有用于实现发电机的组件的第一轴承100的示意图，该发电机在第一轴承100的操作使用中用于发电。第一轴承100是滚动元件轴承，其包括第一环102、第二环104和位于第一环102与第二环104之间的多个滚动元件。为了不掩盖该图，只有滚动元件的第一个和第二个分别表示有附图标记106和108。第一环102与第二环104布置为在第一轴承100的操作使用中绕着共同轴线110相对于彼此同轴旋转。图1的示意图示出了在一个方向上的第一轴承100，其中，所述共同轴线110垂直于该图的平面。因此，该示意图示出了带有朝向观察者的第一环102的第一侧面与第二环104的第二侧面的第一轴承100。

所述发电机包括相对于第一环102安装在固定位置的第一布置112和相对于第二环104安装在固定位置的第二布置114。第一布置112与第二布置114配置为在所述第一轴承100的操作使用中相对于彼此同轴转动。第一布置112相对于所述轴线沿圆周方向116延伸，并且包括第一磁性元件118和另一第一磁性元件120，它们配置成用于分别产生磁场的第一分量和该磁场的另一第一分量。

例如，第一磁性元件118包括一永磁体，另一第一磁性元件120包括另一永磁体。或者，第一磁性元件118和另一第一磁性元件120形成单一永磁体的两极。或者，第一磁性元件118包括一永磁体，另一第一磁性元件120包括用于从第一磁性元件118的永磁体中引导磁通的铁磁材料片。或者，第一磁性元件118包括一铁磁材料片，另一第一磁性元件120包括另一铁磁材料片，并且所述的这两个铁磁材料片用于从在它们附近的磁场中引导磁通。电磁体可用于上面的执行中，代替上面提到的永磁体。

第一布置112还包括第一功率元件122，配置成用于在经历第一功率元件122的第一位置处磁场中的变化时供给电力的相应的第一量。例如，第一功率元件122包括电感，例如，线圈（3维螺旋或2维螺旋）。

第二布置114在圆周方向116上延伸，并且包括第二磁性元件124和另一第二磁性元件126。第二磁性元件124产生磁场的第二分量，另一第二磁性元件126产生磁场的另一第二分量。第二磁性元件124和另一第二磁性元件126可以以各种方式实施，其中的示例已在上面关于第一布置112的第一磁性元件118和另一第一磁性元件120给出。然而，第一布置112与第二布置114中的至少一个包括永磁体或电磁体。

第二布置114还包括第二功率元件128，配置成用于在经历第二功率元件128的第二位置处磁场中的变化时供给电力的第二量。例如，第二功率元件128包括电感，例如，线圈（3维螺旋或2维螺旋）。

第一布置112与第二布置114基本上位于垂直于轴线110的同一平面中。当第一环102与第二环104在第一轴承100的操作使用中相对于彼此转动时，第一布置112与第二布置114相互经过，因为事实在于第一布置112具有相对于第一环102的固定位置，第二布置114具有相对于第二环104的固定位置。

第一布置112与第二布置114可以以各种方式被容纳。

在第一实施方式中，第一布置112与第二布置114都容纳在第一轴承100中。第一布置112与第二布置114之一或二者可安装在第一环102与第二环104相应一个的相应侧面，该相应侧面基本上垂直于轴线110。

或者，第一布置112与第二布置114中的特定一个可以安装在第一轴承100的密封（这里未示出）处，而第一布置112与第二布置114中的另一个安装在第一环102与第二环104中相关的一个处。如果所述密封包括连接至第一环102的第一部分和连接至第二环104的第二部分，则第一布置112与第二布置114都可以安装在该密封处。

对于第二实施方式来说，考虑第一轴承100形成机器（未示出）的功能组件，以便使第一机器部件（例如，轴）相对于第二机器部件（例如，壳体）自由旋转。第一环102然后具有相对于所述第一机器部件的固定位置，第二环104具有相对于第二机器部件的固定位置。第一布置112然后可以容纳在机器的第一部件中，第二布置114然后可以容纳在机器的第二部件中。或者，第一布置112与第二布置114之一安装在所述第一机器部件与第二机器部件中相关的一个中，第一布置112与第二布置114中的另一个安装在第一环102与第二环104中的相关的一个中或在第一轴承100的密封处。

当第一布置112与第二布置114在第一轴承100的操作使用中相互经过时，第一布置112的第一磁性元件118与另一第一磁性元件120中的每个促使第二布置114中第二功率元件128处的磁场发生变化。结果，在第二功率元件128处感应出电压，其可用于供给安装在相对于第二环104的固定位置的电子电路（未示出）。同样，当第一布置112与第二布置114在第一轴承100的操作使用中相互经过时，第二布置114的第二磁性元件124与另一第一磁性元件126中的每个促使第一布置112中第一功率元件122处的磁场发生变化。结果，在第一功率元件122处感应出电压，其可用于供给安装在相对于第一环102的固定位置的电子电路（未示出）。

要注意的是，通过示例，第一布置112与第二布置114中的每个示出为包括相应成对的磁性元件和相应的功率元件。第一布置112与第二布置114中的每个可以仅包括单一的磁性元件或两个以上的磁性元件。同样，第一布置112与第二布置114中的每个可以包括两个或更多的相应的功率元件。

图1的示意图中的发电机的配置优选地使第一磁性元件118与另一第一磁性元件120以这样的方式被实施，也就是第一磁性元件118在由第二布置114穿过的路径处产生具有相对于第一环102的特定方向的磁场的第一分量，并且另一第一磁性元件120在与所述特定方向相反的另一方向上在由第二布置114穿过的路径处产生磁场的另一第一分量。例如，特定方向是径向向内的，另一方向是径向向外的。作为另一示例，特定方向在圆周方向116上是顺时针方向的，另一方向在该圆周方向上是逆时针方向的。这种相反方向的磁场分量的优点在于所述分量在第一功率元件122与第二功率元件128的位置处建设性地合作，以使得由第一功率元件122与第二功率元件128经历时所述变化在磁场中更加明显，如将在下面参照图3和图4所述。

图2是根据本发明的带有发电机的第二轴承200的示意图。第二轴承200包括部分第一轴承100，如参照图1的示意图所述。第一布置112现在包括附加的第一磁性元件，比如第一附加第一磁性元件202和第二附加第一磁性元件204，以及附加的第一功率元件，比如第一附加第一功率元件206和第二附加第一功率元件208。同样，第二布置114现在包括附加的第二磁性元件，比如第一附加第二磁性元件210和第二附加第二磁性元件212，以及附加的第二功率元件，比如第一附加第二功率元件214和第二附加第二功率元件216。

在图2的示例中，第一布置112与第二布置114（这里未采用附图标记表示；参照图1）中的每一个形成定心于轴线110上的完整的圆。如前面所述，第一布置112与第二布置114中每个相应的一个可以包括一个或多个相应的磁性元件和一个或多个相应的功率元件，被视为适用于所安装的电路的预期的电力供给，以便在该轴承的操作使用中随第一布置112与第二布置114中相应的一个是静止的。此外，第一布置112与第二布置114中相应的一个可以，但不一定必须，形成为完整序列的磁性元件和功率元件。例如，第一布置112与第二布置114中相应的一个包括多段，每段具有一个或多个第一磁性元件和一个或多个第一功率元件，其中，在所述多段的相邻一个之间的圆周距离大于在所述段的特定一个的功率元件和磁性元件的相邻一个之间的另一圆周距离。即，周向空间分布以及每第一布置112与第二布置114中单独一个的功率元件的数量和磁性元件的数量取决于安装成相对于所述单个布置静止的每单片电子电路的电力供给的技术应用。

参照图3和图4，对第一轴承100与第二轴承200的发电机的操作进行说明。为了不掩盖附图，滚动元件已从图3和图4中省略。图1的第一环102的侧面与第二环104的侧面仅部分地且以这样的方式示出，也就是忽略图1视图中侧面的弯曲。

图3和图4示出了发电机的示例的操作，其中，第一布置112由布置在用于引导磁场的磁力线的第一片铁磁材料314处的多个第一磁性元件302、304和306与多个第一功率元件308、310和312的交替序列形成。所述第一片铁磁材料314安装成相对于第一环102固定，或者可以甚至由第一环102的一部分实现。第二布置114由布置在用于引导磁场的磁力线的第二片铁磁材料334处的多个第二磁性元件316、318和320与多个第二功率元件322、324和326的交替序列形成。所述第二片铁磁材料334安装成相对于第二环104固定，或者可以甚至由第二环104的一部分实现。

多个第一磁性元件302、304和306中的与多个第二磁性元件316、318和320中的每个相应的一个产生磁场的相应分量，其南北方向由第一箭头328所示。

在图3的示意图中，第一布置112与第二布置114的相对位置示出为使多个第一磁性元件302、304和306中相应的一个置于与多个第二磁性元件316、318和320中相应的一个相对，并且示出为使多个第一功率元件308、310和312中相应的一个置于与多个第二功率元件322、324和326中相应的一个相对。要注意的是，磁场的磁力线（由虚线表示）集中在多个第一功率元件308、310和312与多个第二功率元件322、324和326上。要注意的是，在第一功率元件308、310和312与第二功率元件322、324和326的位置处的磁场具有与第一箭头328的方向相反的方向。

在第一轴承100或第二轴承200的操作使用中，第一环102与第二环104相对于彼此同轴转动。在图3与图4的示意图的简化拓扑结构中，这种相对转动转化为第一环102在由第二箭头330所指示的方向上相对于第二环104移动。结果，第一布置112与第二布置114的相对位置从图3的示意图中示出的相对位置114变化至图4的示意图中示出的相对位置。

在图4的示意图中，第一布置112与第二布置114的相对位置示出为使多个第一磁性元件302、304和306中相应的一个置于与多个第二功率元件322、324和326中相应的一个相对，并且示出为使多个第一功率元件308、310和312中相应的一个置于与多个第二磁性元件316、318和320中相应的一个相对。要注意的是，磁场的磁力线（由虚线表示）再次集中在多个第一功率元件308、310和312与多个第二功率元件322、324和326上。要注意的是，在第一功率元件308、310和312与第二功率元件322、324和326的位置处的磁场具有第一箭头328的方向。

在第一轴承100或第二轴承200的操作使用中，由所述第一布置112与第二布置114假定的相对位置在图3的示意图的一个与图4的示意图的另一个之间连续循环地变化。当相对位置以这种方式发生变化时，所述多个第一功率元件308、310和312与多个第二功率元件322、324和326中的每个经历磁场方向的重复翻转。即，在特定一个功率元件的位置处的磁场的变化的幅值是最大的，并且引起每一单独的功率元件所感应的电压的最大幅值。

在图3与图4的示意图中，所述磁性元件已示出为在与第一布置112和第二布置114的相对运动的方向相垂直的方向上产生磁分量。相对于相对运动方向的所述功率元件的方向被确定，以便优化所感应的电压。在图3和图4的示意图中，功率元件的方向被确定，以便包围磁场的大量磁力线。在另一实施例中，所述磁性元件配置为在与第一布置112和第二布置114的相对运动的方向相平行的方向上产生磁分量。相对于运动方向的所述功率元件的方向然后被确定，以便优化所感应的电压。如果特定的功率元件包括线圈，则上述可能意味着线圈的轴线是转动的，以便对准第一布置112与第二布置114的相对运动的方向。

图5是第一布置112与第二布置114的另一配置的示意图。第一布置112现在包括至少一个第一功率元件308和多个第一磁性元件302、304、306、402和404。第二布置114现在包括至少一个第二功率元件322和多个第二磁性元件316、318、320、406和408。所述第一功率元件308让多个第一磁性元件302、304、306、402和404中的多个位于第一功率元件308的任一侧上。同样，第二功率元件322让多个第二磁性元件316、318、320、406和408中的多个位于第二功率元件322的任一侧上。第一磁性元件302、304、306、402和404与第二磁性元件316、318、320、406和408中的每个在第一箭头328的方向上产生磁场的分量。

图6、7和8是示出容纳在第三轴承600的密封处的发电机的示例的示意图。图6、7和8的示意图表示在包括该第三轴承的第一环102与第二环104的旋转轴线并且通过滚动元件108中的特定一个切开的平面上通过第三轴承600的横截面的一半。

第三轴承600包括由第一部件602与第二部件604构成的密封。该密封用于封闭第一环102与第二环104之间的空隙606，以便将润滑剂保持在第一环102与第二环104之间的空间中或者防止污染物侵入到该空间中。第一部件602连接至第一环102，第二部件604连接至第二环104。在这里由第一磁性元件118与第一功率元件122表示的第一布置112安装至所述密封的第一部件602。第一功率元件122以虚线示出，因为第一功率元件122不与第一磁性元件118位于同一横截面平面上。在这里由第二磁性元件124与第二功率元件128表示的第二布置114安装至所述密封的第二部件604。第二功率元件128以虚线示出，因为第二功率元件128不与第二磁性元件124位于同一横截面平面上。

在图6的配置中，第一布置112与第二布置114通过所述密封、第一环102、第二环104以及多个滚动元件位于与外界密封的空间内。将第一磁性元件118与第二磁性元件124容纳在该空间中可具有的优点是，第一磁性元件118与第二磁性元件124将收集由第三轴承600超过其使用寿命的磨损所产生的金属碎片，从而保持碎片远离第三轴承600的滚道。

在图7和图8的配置中，所述密封的第一部件602与所述密封的第二部件604被配置，以便使第一布置112与第二布置114位于由密封保护的空间的外侧。图8的配置较之图7的配置的优点在于第二环104相对于惯性参考系是否旋转，并且第一环102相对于惯性参考系是否保持静止。在图8的配置中，如果来自外源的水分或碎片收集在所述密封的第一部件602与所述密封的第二部件604之间，则离心力将终止，以除去所述水分和碎片。

Claims (6)

1.一种轴承(100)，其包括：

第一环(102)和第二环(104)，其配置为在所述轴承的操作使用中在圆周方向(116)上绕着轴线(110)相对彼此同轴转动；以及

发电机，其用于在所述轴承的操作使用中发电；

其中：

所述发电机包括相对于所述第一环安装在固定位置的第一布置(112)和相对于所述第二环安装在固定位置的第二布置(114)；

所述第一布置与第二布置配置为在所述轴承的操作使用中相对彼此同轴转动；

所述第一布置相对于所述轴线在圆周方向上延伸，并且包括：

·一个或多个第一磁性元件(118、120；206；302、204、306)，所述第一磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第一分量；以及

·一个或多个第一功率元件(122；204；308、310、312)，所述第一功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历相应的所述第一功率元件的相应第一位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第一量；

所述第二布置在圆周方向上延伸，并且包括：

·一个或多个第二磁性元件(124、126；212；316、318、320)，所述第二磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第二分量；以及

·一个或多个第二功率元件(128；214；322、324、326)，所述第二功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历相应的所述第二功率元件的相应第二位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第二量。

2.根据权利要求1所述的轴承，其中：

所述轴承包括在所述第一环与第二环之间的密封(602、604)；

所述密封用于将润滑剂保持在所述第一环与第二环之间的空间中或者防止污染物侵入到所述空间中；

所述密封包括连接至所述第一环的第一部件(602)与连接至所述第二环的第二部件(604)中的至少一个；

所述第一布置与第二布置中的至少一个容纳在所述密封处。

3.根据权利要求1或2所述的轴承，其中：

所述第一布置包括在成对的所述第一磁性元件之间的第一功率元件中的一个；

所述成对的第一磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第一布置在由所述第二布置穿过的路径处具有相反方向的磁场的第一分量；

所述第二布置包括在另一成对的所述第二磁性元件之间的第二功率元件中的一个；以及

所述另一成对的第二磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第二布置在由所述第一布置穿过的另一路径处具有相反方向的磁场的第二分量。

4.根据权利要求1或2所述的轴承，其中：

所述第一布置包括插在布置在所述圆周方向上的第一系列的四个或更多的所述第一磁性元件中的第一功率元件中的一个；

所述第一磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第一布置在由所述第二布置穿过的路径处具有统一第一方向的磁场的第一分量；

所述第二布置包括插在布置在所述圆周方向上的第二系列的四个或更多的所述第二磁性元件中的第二功率元件中的一个；

所述第二磁性元件配置成在所述轴承的操作使用中产生相对于所述第二布置在由所述第一布置穿过的另一路径处具有统一第二方向的磁场的第二分量；以及

所述第一方向等于所述第二方向。

5.根据权利要求1或2所述的轴承，其中：

所述第一布置包括在所述圆周方向上的第一交变序列的所述第一磁性元件与第一功率元件；

所述第二布置包括在所述圆周方向上的第二交变序列的所述第二磁性元件与第二功率元件；

由所述第一磁性元件产生的磁场的第一分量在所述轴承的操作使用中在由所述第二布置穿过的路径处具有统一第一方向；

由所述第二磁性元件产生的磁场的第二分量在所述轴承的操作使用中在由所述第一布置穿过的另一路径处具有统一第二方向；以及

所述第一方向等于所述第二方向。

6.一种机器，其中：

所述机器包括第一机器部件、第二机器部件以及轴承；

轴承(100)包括配置为在所述轴承的操作使用中在圆周方向(116)上绕着轴线(110)相对彼此同轴转动的第一环(102)和第二环(104)；

所述第一环具有相对于所述第一机器部件的固定位置，所述第二环具有相对于所述第二机器部件的固定位置，用于使所述第一机器部件与第二机器部件能够相对彼此旋转；

所述机器包括在所述第一机器部件、第二机器部件以及轴承中至少一个中的一个或多个电子电路；

所述机器包括用于在所述轴承的操作使用中产生向所述一个或多个电子电路供给的电力的发电机；

所述发电机包括相对于所述第一环安装在固定位置的第一布置(112)和相对于所述第二环安装在固定位置的第二布置(114)；

所述第一布置与第二布置配置为在所述轴承的操作使用中相对彼此同轴转动；

所述第一布置相对于所述轴线在圆周方向上延伸，并且包括：

一个或多个第一磁性元件(118、120；206；302、204、306)，所述第一磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第一分量；以及

一个或多个第一功率元件(122；204；308、310、312)，所述第一功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历相应的所述第一功率元件的相应第一位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第一量；

所述第二布置在圆周方向上延伸，并且包括：

一个或多个第二磁性元件(124、126；212；316、318、320)，所述第二磁性元件中每个相应的一个配置为用于产生磁场的相应的第二分量；以及

一个或多个第二功率元件(128；214；322、324、326)，所述第二功率元件中每个相应的一个配置为用于在经历相应的所述第二功率元件的相应第二位置处磁场中相应的变化时供给电力的相应的第二量。