本申請涉及傳感器，具體地涉及一種摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器。

背景技術：

1、現(xiàn)有的運動監(jiān)測技術，如電磁式、光電式和霍爾式傳感器，通常在結(jié)構緊湊性和環(huán)境適應性方面存在局限性。這些技術往往需要對軸承結(jié)構進行改動，導致監(jiān)測設備難以集成到設有滾動軸承的狹小空間內(nèi)，尤其是對于具有多轉(zhuǎn)子結(jié)構的軸承而言，集成監(jiān)測設備的困難更明顯。即使在較大尺寸的軸承中實現(xiàn)了傳感器的集成，傳感單元對軸承的運行狀態(tài)也可能產(chǎn)生負面影響，特別是在高速重載工況下，這種影響更為顯著。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的目的是提供一種摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器，用以解決現(xiàn)有技術在監(jiān)測滾動軸承打滑率時存在監(jiān)測設備與滾動軸承集成難度較高的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請第一方面提供一種滾動軸承，該滾動軸承包括：軸承本體，包括旋轉(zhuǎn)套圈和保持架；轉(zhuǎn)速傳感器，設于軸承本體上且用于在旋轉(zhuǎn)套圈旋轉(zhuǎn)時生成耦合信號；耦合信號中包含旋轉(zhuǎn)套圈的實時轉(zhuǎn)速信息和保持架的實時轉(zhuǎn)速信息。

3、在本申請實施例中，轉(zhuǎn)速傳感器包括設于軸承本體同側(cè)的第一介電環(huán)、第二介電環(huán)以及固定電路板，第一介電環(huán)設于旋轉(zhuǎn)套圈上并與旋轉(zhuǎn)套圈同速旋轉(zhuǎn)，第二介電環(huán)設于保持架上并與保持架同速旋轉(zhuǎn)；固定電路板上設有一對電極，固定電路板在旋轉(zhuǎn)套圈旋轉(zhuǎn)時與第一介電環(huán)、第二介電環(huán)之間分別相對運動，以使第一介電環(huán)和第二介電環(huán)同時與一對電極產(chǎn)生靜電感應，從而生成耦合信號。

4、在本申請實施例中，第一介電環(huán)和第二介電環(huán)均由多個扇環(huán)段拼接圍合而成，且二者均為每相鄰兩個扇環(huán)段中的其中一個為介電材質(zhì)，另一個為非介電材質(zhì)；第一介電環(huán)的每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角與第二介電環(huán)的每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角均一致；一對電極為周向鄰接的兩個扇環(huán)狀電極，每個扇環(huán)狀電極的圓心角與每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角均相同。

5、在本申請實施例中，軸承本體還包括固定套圈，保持架位于固定套圈與旋轉(zhuǎn)套圈之間，轉(zhuǎn)速傳感器還包括固定件，固定電路板通過固定件設置在固定套圈上。

6、在本申請實施例中，固定電路板的形狀為環(huán)形，且具有朝向軸承本體的正面和與正面相對的背面，一對電極位于固定電路板的正面；固定電路板的背面設有用于連接導線的一對焊盤，一對焊盤與一對電極一一對應連通。

7、在本申請實施例中，轉(zhuǎn)速傳感器還包括位于固定電路板與固定套圈之間的環(huán)形墊片，環(huán)形墊片設于固定電路板的正面；固定件設于環(huán)形墊片的背離固定套圈的一側(cè)，用于將環(huán)形墊片和固定電路板一并固定在固定套圈上。

8、在本申請實施例中，固定件為環(huán)狀的磁性吸附件。

9、在本申請實施例中，軸承本體、第一介電環(huán)、第二介電環(huán)、固定電路板、環(huán)形墊片，以及固定件同軸布置。

10、在本申請實施例中，環(huán)形墊片的厚度尺寸為0.5mm-1mm。

11、在本申請實施例中，第一介電環(huán)粘附于旋轉(zhuǎn)套圈的端面，第二介電環(huán)粘附于保持架的端面；環(huán)形墊片膠接于固定電路板。

12、在本申請實施例中，第一介電環(huán)的外端面與第二介電環(huán)的外端面位于同一平面。

13、本申請第二方面提供一種用于監(jiān)測滾動軸承打滑率的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：上述的滾動軸承；信號采集裝置，與滾動軸承的轉(zhuǎn)速傳感器信號連接，用于采集耦合信號；以及信號處理裝置，與信號采集裝置信號連接，用于獲取耦合信號并對耦合信號解耦，根據(jù)解耦結(jié)果確定滾動軸承的打滑率。

14、在本申請實施例中，信號處理裝置進一步用于：確定耦合信號的主頻和次頻；根據(jù)主頻和次頻確定滾動軸承的打滑率；其中，主頻對應于旋轉(zhuǎn)套圈的轉(zhuǎn)速，次頻對應于保持架的轉(zhuǎn)速。

15、在本申請實施例中，信號處理裝置進一步用于：對耦合信號進行快速傅立葉變換，以確定耦合信號的頻譜；獲取頻譜中振幅值最大的頻率點，作為主頻；獲取頻譜中振幅值第二大的頻率點，作為次頻。

16、本申請第三方面提供一種摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器，該摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器用于安裝在多轉(zhuǎn)子待測件上，多轉(zhuǎn)子待測件包括定子和能夠同時旋轉(zhuǎn)的至少兩個轉(zhuǎn)子，各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速均不同；摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器包括固定電路板和至少兩個介電環(huán)，介電環(huán)與多轉(zhuǎn)子待測件的轉(zhuǎn)子數(shù)量一致且一一對應，每個介電環(huán)均能夠設于對應轉(zhuǎn)子上并與其同速旋轉(zhuǎn)；固定電路板被配置為在各轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時與定子保持相對靜止，固定電路板上設有一對電極，至少兩個介電環(huán)能夠同時與一對電極產(chǎn)生靜電感應，以生成耦合信號；耦合信號中包含各轉(zhuǎn)子的實時轉(zhuǎn)速信息。

17、在本申請實施例中，每個介電環(huán)均由多個扇環(huán)段拼接圍合而成，各介電環(huán)中每相鄰兩個扇環(huán)段中的其中一個為介電材質(zhì)，另一個為非介電材質(zhì)；所有介電環(huán)的介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角均一致；一對電極為周向鄰接的兩個扇環(huán)狀電極，每個扇環(huán)狀電極的圓心角與每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角均相同。

18、本申請第四方面提供一種信號解耦方法，該信號解耦方法用于上述的摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器，該信號解耦方法包括：獲取摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器生成的耦合信號；對耦合信號進行快速傅立葉變換，得到耦合信號的頻譜；確定出頻譜中振幅值由大到小的至少兩個頻率點；頻率點的數(shù)量與多轉(zhuǎn)子待測件的轉(zhuǎn)子數(shù)量一致；將至少兩個頻率點分別對應為各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。

19、通過上述技術方案，使得滾動軸承設有軸承本體和轉(zhuǎn)速傳感器，軸承本體包括旋轉(zhuǎn)套圈和保持架，將轉(zhuǎn)速傳感器設于軸承本體上且用于在軸承本體旋轉(zhuǎn)時生成耦合信號，該耦合信號中包括了旋轉(zhuǎn)套圈的實時轉(zhuǎn)速信息以及保持架的實時轉(zhuǎn)速信息，通過解耦該耦合信號，即可得到旋轉(zhuǎn)套圈和保持架的實時轉(zhuǎn)速信息，進而根據(jù)兩者的實時轉(zhuǎn)速信息可以計算出滾動軸承的打滑率，從而實現(xiàn)將轉(zhuǎn)速傳感器與軸承本體集成在一狹小空間處并實時監(jiān)測滾動軸承的打滑率。

20、本申請實施例的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

技術特征：

1.一種滾動軸承，包括軸承本體，所述軸承本體包括旋轉(zhuǎn)套圈和保持架，其特征在于，所述滾動軸承還包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速傳感器包括設于所述軸承本體同側(cè)的第一介電環(huán)、第二介電環(huán)以及固定電路板，所述第一介電環(huán)設于所述旋轉(zhuǎn)套圈上并與所述旋轉(zhuǎn)套圈同速旋轉(zhuǎn)，所述第二介電環(huán)設于所述保持架上并與所述保持架同速旋轉(zhuǎn)；所述固定電路板上設有一對電極，所述固定電路板在所述旋轉(zhuǎn)套圈旋轉(zhuǎn)時與所述第一介電環(huán)、所述第二介電環(huán)之間分別相對運動，以使所述第一介電環(huán)和所述第二介電環(huán)同時與所述一對電極產(chǎn)生靜電感應，從而生成所述耦合信號。

3.根據(jù)權利要求2所述的滾動軸承，其特征在于，所述第一介電環(huán)和所述第二介電環(huán)均由多個扇環(huán)段拼接圍合而成，且二者均為每相鄰兩個所述扇環(huán)段中的其中一個為介電材質(zhì)，另一個為非介電材質(zhì)；所述第一介電環(huán)的每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角與所述第二介電環(huán)的每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角均一致；所述一對電極為周向鄰接的兩個扇環(huán)狀電極，每個所述扇環(huán)狀電極的圓心角與每個介電材質(zhì)的扇環(huán)段的圓心角均相同。

4.根據(jù)權利要求2或3所述的滾動軸承，其特征在于，所述軸承本體還包括固定套圈，所述保持架位于所述固定套圈與所述旋轉(zhuǎn)套圈之間；所述轉(zhuǎn)速傳感器還包括固定件，所述固定電路板通過所述固定件設置在所述固定套圈上。

5.根據(jù)權利要求4所述的滾動軸承，其特征在于，所述固定電路板的形狀為環(huán)形，且具有朝向所述軸承本體的正面和與所述正面相對的背面，所述一對電極位于所述固定電路板的所述正面；所述固定電路板的背面設有用于連接導線的一對焊盤，所述一對焊盤與所述一對電極一一對應連通。

6.根據(jù)權利要求5所述的滾動軸承，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速傳感器還包括位于所述固定電路板與所述固定套圈之間的環(huán)形墊片，所述環(huán)形墊片設于所述固定電路板的所述正面；所述固定件設于所述環(huán)形墊片的背離所述固定套圈的一側(cè)，用于將所述環(huán)形墊片和所述固定電路板一并固定在所述固定套圈上。

7.根據(jù)權利要求6所述的滾動軸承，其特征在于，所述固定件為環(huán)狀的磁性吸附件。

8.一種用于監(jiān)測滾動軸承打滑率的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器，其特征在于，用于安裝在多轉(zhuǎn)子待測件上，所述多轉(zhuǎn)子待測件包括定子和能夠同時旋轉(zhuǎn)的至少兩個轉(zhuǎn)子，各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速均不同；所述摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器包括固定電路板和至少兩個介電環(huán)，所述介電環(huán)與所述多轉(zhuǎn)子待測件的轉(zhuǎn)子數(shù)量一致且一一對應，每個介電環(huán)均能夠設于對應轉(zhuǎn)子上并與其同速旋轉(zhuǎn)；所述固定電路板被配置為在各所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時與所述定子保持相對靜止，所述固定電路板上設有一對電極，所述至少兩個介電環(huán)能夠同時與所述一對電極產(chǎn)生靜電感應，以生成耦合信號；所述耦合信號中包含各所述轉(zhuǎn)子的實時轉(zhuǎn)速信息。

10.一種如權利要求9所述的摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器的信號解耦方法，其特征在于，包括：

技術總結(jié)
本申請公開了一種摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器，該摩擦電式旋轉(zhuǎn)傳感器可理解為是轉(zhuǎn)速傳感器，可用于監(jiān)測滾動軸承的打滑率。該滾動軸承包括：軸承本體，包括旋轉(zhuǎn)套圈和保持架；轉(zhuǎn)速傳感器，設于軸承本體上且用于在旋轉(zhuǎn)套圈旋轉(zhuǎn)時生成耦合信號；耦合信號中包含旋轉(zhuǎn)套圈的實時轉(zhuǎn)速信息和保持架的實時轉(zhuǎn)速信息。本申請可以將轉(zhuǎn)速傳感器與軸承本體集成在狹小空間處并用以監(jiān)測滾動軸承的打滑率。

技術研發(fā)人員：程廷海,李恒禹,高琪,于洋,張曉松
受保護的技術使用者：北京納能儀器科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6