BE1030511B1

BE1030511B1 - Wälzlager mit Messrolle

Info

Publication number: BE1030511B1
Application number: BE20225356A
Authority: BE
Inventors: Gunther Elfert
Original assignee: thyssenkrupp rothe erde Germany GmbH; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2023-12-11
Also published as: BE1030511A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager umfassend einen ersten Lagerring, einen gegenüber dem ersten Lagerring verdrehbar angeordneten zweiten Lagerring und mindestens eine Reihe von achssymmetrischen Wälzkörpern (5) mit mindestens einer Stirnseite (7), wobei die Wälzkörper (5) der Wälzkörperreihe zur Übertragung von Kräften entlang einer Lastrichtung (L) zwischen den Lagerringen abrollbar angeordnet und von einem Käfig zueinander beabstandet in Käfigtaschen aufgenommen sind, wobei an der Stirnseite (7) eines als Messrolle (6) ausgebildeten Wälzkörpers (5) ein Generatorpolschuh (11) angeordnet ist, der eine Mehrzahl von auf einer zur Wälzkörperachse (A) koaxialen Kreisbahn (K) angeordneten Spulen (12) trägt und mit einem in der zugeordneten Käfigtasche gegenüberliegend befestigten Magnethalter (13) zusammenwirkt, der eine Mehrzahl von Magneten (14) trägt, wobei die Magnete (14) streifenförmig ausgebildet sind, wobei sich die streifenförmigen Magnete (14) in der Lastrichtung (L) erstrecken und die Kreisbahn (K) abschnittsweise überdecken.

Description

' BE2022/5356

Wälzlager mit Messrolle

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem als Messrolle ausgebildeten Wälzkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind Wälzlager, insbesondere Großwälzlager, mit mindes- tens einem als Messrolle ausgebildeten Wälzkörper bekannt. Die Messrolle dient dazu, während des Betriebs des Wälzlagers Daten in dem Lagerinnenraum aufzunehmen und zu speichern oder drahtlos nach außen zu übertragen. Auf diese Weise können bei- spielsweise Daten zur momentanen Belastung des Wälzlagers, Temperatur, Rotations- geschwindigkeit, Position und/oder Schlupf der Messrolle erfasst werden. Zur Erfüllung ihrer Aufgaben benötigt die Messrolle elektrische Energie. Die Energie kann beispiels- weise mit Hilfe einer Batterie in der Messrolle gespeichert sein, wobei die Kapazität der

Batterie allerdings die Funktionsfähigkeit der Messrolle zeitlich begrenzt.

Um diesen Nachteil zu beheben, wurden im Stand der Technik bereits autonome Ener- gieversorgungen vorgeschlagen, die elektrische Energie aus der Relativbewegung zwi- schen der Messrolle und einer die Messrolle umgebenden Käfigtasche zu erzeugen.

So ist beispielsweise aus DE 698 28 236 T2 ein Wälzlager mit einem Wälzkörper be- kannt, der ein zylindrisches Loch aufweist, in dem eine elektrische Energieerzeugungs- einrichtung angeordnet ist. Die elektrische Energieerzeugungseinrichtung ist dabei ein dynamometrischer Generator oder eine Hertzsche Schleife und ist über ein elastisches

Kupplungsorgan mit dem außerhalb des Wälzkörpers befindlichen Wälzkörper-Käfig gekuppelt. Der Generator in der Wälzkörperbohrung wird durch ein Untersetzungsge- triebe angetrieben, das mit dem elastischen Kupplungsorgan verbunden ist. Nachteilig ist, dass der Wälzkörper eine Vielzahl von beweglichen Teilen enthält und eine mecha- zo nische Verbindung mit dem Käfig notwendig ist, um den Generator anzutreiben. Beides ist potentiell fehleranfällig, wobei eine Zerstörung der elastischen Kupplung sogar zu

Fremdkörpern im Laufbahnsystem des Lagers führt, die die Funktion des gesamten

Wälzlagers beeinträchtigen können.

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DE 11 2013 007 412 T5 beschreibt daher eine Sensorrolle, deren Energieerzeugung auf einer berührungslosen, induktiven Wechselwirkung zwischen Sensorrolle und Käfig beruht. Die Sensorrolle weist eine Bohrung auf, die eine Sensoreinheit und einen ersten

Abschnitt einer Generatorbaugruppe aufnimmt. Ein zweiter Abschnitt der Generator- baugruppe wird vom Käfig bereitgestellt, wobei wenigstens ein Magnetkreis als Funkti- on der relativen Rotation zwischen dem Käfig und der Sensorrolle geöffnet und ge- schlossen wird. Der zweite Abschnitt der Generatorbaugruppe umfasst zwei Perma- nentmagnete, die durch eine Metallplatte mit hoher magnetischer Durchlässigkeit ver- bunden sind. Die Magnetisierungsrichtungen der Permanentmagnete sind identisch und bezogen auf die Rotationsachse der Sensorrolle axial ausgerichtet. Einschränkungen sind durch den maximalen Miniaturisierungsgrad für die in der Bohrung der Laufrolle unterzubringende Generatorbaugruppe sowie die Leistungsmenge, die bei einer gewis- sen Rotationsgeschwindigkeit zu generieren ist, gegeben.

DE 102016 116 118 A1 beschreibt eine Messrolle mit einem Mikrogenerator, der eine erhöhte Leistungsausbeute aufweist. Dazu ist eine Mehrzahl von auf einer Kreisbahn angeordneten Spulen vorgesehen, die auf der Messrolle radial zwischen einer zentralen

Bohrung der Messrolle und deren AuBenmantel angeordnet sind. An der Stelle der

Messrolle umfasst der Käfig beispielsweise vier Magnete, die es dem Mikrogenerator ermöglichen einen Strom zu induzieren.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben sich jedoch als nicht besonders zuverlässig erwiesen. So wurde festgestellt, dass die bekannten induktiven 2 Generatoren insbesondere in Situationen erhöhter Belastung des Wälzlagers durch

Kippmomente oftmals nur noch eine stark verringerte Menge an elektrischer Energie bereitstellen.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager mit einer Messrolle anzugeben, das eine besonders zuverlässige Energieversorgung der Messrolle in allen Belastungssituatio- nen des Wälzlagers sicherstellt, die ohne bewegliche Teile in der Messrolle auskommt.

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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Hierdurch wird ein Wälzlager geschaffen, welches einen ersten Lagerring, einen ge- genüber dem ersten Lagerring verdrehbar angeordneten zweiten Lagerring und mindes- tens eine Reihe von achssymmetrischen Wälzkörpern umfasst. Die achssymmetrischen

Wälzkörper weisen mindestens eine Stirnseite auf. Die Wälzkörper der Wälzkörperreihe sind zur Übertragung von Kräften entlang einer Lastrichtung zwischen den Lagerringen abrollbar angeordnet und von einem Käfig zueinander beabstandet in Käfigtaschen auf- genommen. An der Stirnseite eines als Messrolle ausgebildeten Wälzkörpers ist ein

Generatorpolschuh angeordnet, der eine Mehrzahl von auf einer zur Wälzkörperachse koaxialen Kreisbahn angeordneten Spulen trägt. Der Generatorpolschuh wirkt mit ei- nem in der zugeordneten Käfigtasche gegenüberliegend befestigten Magnethalter zu- sammen, der eine Mehrzahl von Magneten trägt. Die Magnete sind streifenförmig aus- ı5 gebildet, erstrecken sich in der Lastrichtung und überdecken die Kreisbahn abschnitts- weise.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Belastungssituationen des Wälzla- gers zu Verformungen der Wälzlagerringe im Betrieb führen können, die die Energie- gewinnung der Messrolle negativ beeinflussen. Insbesondere bei über den Umfang der

Wälzlagerringe ungleichförmigen Belastungen, wie beispielsweise Kippmomenten, kann es zu lokalen Auslenkungen von Ringabschnitten in der Lastrichtung kommen, die von den Wälzkörpern zwischen den Lagerringen übertragen werden. Der in das Laufbahn- system mit einem gewissen Spiel eingelegte Käfig erfährt dagegen im Vergleich zu den 2 Lagerringen nur eine geringere Verformung, so dass es zu einer Relativbewegung zwi- schen Wälzkörpern und Käfig in Lastrichtung kommt. Die Relativbewegung reduziert die

Energieausbeute der aus dem Stand der Technik bekannten induktiven Generatoren, weil die Spulen ihre Ausrichtung gegenüber den Magneten verlieren und der durch die

Spulen tretende magnetische Fluss entsprechend stark abnimmt. Bereits eine Ver- zo schiebung um wenige Millimeter kann bei den aus dem Stand der Technik bekannten

Messrollen zu einem Zusammenbruch der Energieversorgung führen.

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Erfindungsgemäß wird durch die streifenförmige Erstreckung der Magneten in Lastrich- tung die Relativbewegung zwischen Käfig und Wälzkörper kompensiert. Die von dem

Generatorpolschuh getragenen Spulen bleiben daher auch unter einer Relativbewe- gung zwischen Käfig und Messrolle dem jeweiligen Magneten gegenüberliegend ange- ordnet, so dass der durch die Spulen tretende magnetische Fluss auch unter der Rela- tivbewegung erhalten bleibt.

In bevorzugten Ausführungsformen sind entlang der Kreisbahn benachbart zueinander angeordnete Magnete in der Richtung der Wälzkörperachse entgegengesetzt polari- siert. Durch den Wechsel der Polarisierungsrichtung zwischen allen benachbarten

Magneten wird die Energieausbeute erhöht, weil es bei der Drehung der Messrolle in jeder Spule, die aus dem Feld eines Magneten in das Feld eines entlang der Kreisbahn benachbarten Magneten verlagert wird, zu einer induzierten Spannung kommt. Denkbar sind jedoch auch Konfigurationen bei denen die Polarisation der Magnete in größeren 5 Abständen wechselt, also beispielsweise jeweils zwei gleich polarisierte Magnete ent- lang der Kreisbahn aufeinander folgen.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die von dem Genera- torpolschuh getragenen Spulen in Reihe geschaltet, wobei zueinander benachbarte

Spulen jeweils einen entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen. Die Reihenschal- tung der Spulen erlaubt eine einfache Verschaltung des Generators, wobei der jeweils wechselnde Wicklungssinn der Spulen eine gleichgerichtete Addition der induzierten

Spannungsimpulse sicherstellt.

Es ist ferner bevorzugt, dass die streifenförmigen Magnete quer zur Lastrichtung eine

Breite aufweisen, die mindestens so groß ist, wie ein Innendurchmesser der Spulen.

Der Innendurchmesser der Spulen definiert den für den magnetischen Fluss sensitiven

Bereich des Generatorpolschuhs. Um eine möglichst große Energieausbeute sicherzu- stellen, ist es vorteilhaft wenn dieser Bereich zumindest zeitweise vollständig durch die zo Breite der streifenförmigen Magnete abgedeckt ist.

Es ist vorteilhaft, wenn eine Mehrheit der streifenförmigen Magnete in Lastrichtung eine

Länge aufweist, die mindestens doppelt so groß ist, wie ein Außendurchmesser der

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Spulen. Durch eine derartige Erstreckung der Magnete ist eine hinreichende Kompen- sation von Relativbewegungen zwischen Käfig und Wälzkörper in Lastrichtung sicher- gestellt. Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass es genügt, wenn eine Mehrheit der Magnete eine abschnittsweise Abdeckung der Kreisbahn auch unter Belastungen gewährleistet. Wenn aus fertigungstechnischen Gründen nicht alle Magnete gleich lang ausgebildet werden können, hat das auf die Stromversorgung der Messrolle in der Re- gel nur eine untergeordnete Auswirkung.

Bevorzugt entspricht die Anzahl der Spulen der Anzahl an streifenförmigen Magneten. ıo Dadurch ist jeder Spule während der Bewegung auf der Kreisbahn zu jedem Zeitpunkt genau ein Magnet zugeordnet, wodurch die Energieausbeute weiter erhöht wird. Bevor- zugt sind mindestens sechs Spulen auf der Kreisbahn angeordnet.

Der Magnethalter ist vorzugsweise aus einem Material mit einer magnetischen Perme- abilität kleiner als 2, bevorzugt kleiner als 1,5 und besonders bevorzugt kleiner 1,1 ge- fertigt. Die magnetische Permeabilität des Materials wird bei der üblichen Referenzfeld- stärke des magnetischen Feldes von 8.000 A/m (= ca. 100 Oe) bestimmt. Es hat sich herausgestellt, dass Materialien mit einer höheren Permeabilität zu einem zumindest teilweisen Kurzschluss der Magnetfeldlinien innerhalb des Magnethalters führen. Dieser

Teil des von dem Magneten bereitgestellten magnetischen Flusses steht dann nicht mehr für die induktive Energieerzeugung zur Verfügung und führt zu einer spürbaren

Verringerung der Energieausbeute. Je geringer die Permeabilität des Materials des

Magnethalters ist, desto größer ist der für die Energieerzeugung nutzbare Anteil des magnetischen Flusses der Magneten, wodurch die Effizienz der Energieerzeugung ge- steigert wird.

Vorzugsweise ist der Magnethalter aus einem austenitischen Stahl oder einer Bronze hergestellt. Austenitische Stähle weisen aufgrund ihrer Gefügestruktur im Vergleich zu

Ferrit- oder Martensit-Stählen eine sehr geringe magnetische Permeabilität nahe 1 auf. zo Austenitische Stähle und Bronzen weisen somit eine Kombination der vorteilhaften Ei- genschaften einer geringen magnetischen Permeabilität und einer hohen mechanischen

Belastbarkeit auf und sind daher auch über lange Standzeiten geeignet, die mechani- schen Belastungen am Wälzkörperkäfig aufzunehmen. Grundsätzlich denkbar sind je-

° BE2022/5356 doch auch Magnethalter aus anderen Materialien, beispielsweise aus hochfesten

Kunststoffen wie PEEK.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Magnethalter mit dem Käfig verschweißt.

Das VerschweiBen liefert eine sichere Verbindung des Magnethalters mit dem Käfig ohne Einsatz zusätzlicher Befestigungsmittel. Auf diese Weise ist Über lange Standzei- ten sichergestellt, dass der Magnethalter in der Käfigtasche verbleibt und weder Befes- tigungsmittel noch der Magnethalter selbst sich lösen und in das Laufbahnsystem des

Wälzlagers gelangen kônnen. Es sind jedoch auch andere Befestigungsarten, wie bei- spielsweise Verschrauben oder Verkleben, für den Magnethalter denkbar.

Vorzugsweise sind die streifenfôrmigen Magnete durch zueinander parallele Stege von- einander getrennt in dem Magnethalter gehalten. Die Stege tragen ebenfalls zu einer

Flusstrennung zwischen benachbarten Magneten bei und steigern dadurch die Ener- gieausbeute.

SchlieBlich ist es vorteilhaft, wenn die streifenfôrmigen Magneten gleich breit oder zur

VergleichmäBigung der Bogenlängen der jeweils überdeckten Abschnitte der Kreisbahn unterschiedlich breit ausgebildet sind. Gleichbreite Magnete erlauben die Verwendung von Standardbauteilen, wie beispielsweise rechteckigen Magneten. Eine Vergleichmä-

Bigung der abgedeckten Bogenlängen durch unterschiedlich breite Magnete hat dage- gen den Vorteil einer phasensynchronen Addition der in den Spulen induzierten Span- nungsimpulse, welche zu einer höheren Energieausbeute beiträgt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den

Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestell- ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

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Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäBen

Wälzlagers mit einem als Messrolle ausgebildeten Wälzkôrper in ei- ner teilweise geschnittenen Detaildarstellung,

Fig. 2 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung des als Messrolle ausgebildeten Wälzkörpers gemäß Fig. 1 aufgenommen in einer Kä- figtasche des Wälzkôrperkäfigs mit einem Magnethalter,

Fig. 3A zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung der Anordnung von Messrolle und Magnethalter gemäß Fig. 2, wobei der Magnethal- ter nur teilweise mit streifenförmigen Magneten besetzt ist,

Fig. 3B und 3C zeigen schematisch die Anordnung gemäß Fig. 3A ohne Magnete in einer unbelasteten und einer belasteten Situation des Wälzlagers, und

Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung von einer Messrolle und einem

Magnethalter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer stirnseitigen Draufsicht.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. er- wähnt.

In Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen

Wälzlagers 1 gezeigt. Das Wälzlager 1 umfasst einen ersten Lagerring 2, einen gegen- 2 Über dem ersten Lagerring 2 verdrehbar angeordneten zweiten Lagerring 3 und eine

Reihe 4 von achssymmetrischen Wälzkörpern 5.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper 5 Zylinderrollen und wei- sen zwei Stirnseiten 7 auf. Die Wälzkörper 5 der Wälzkörperreihe 4 sind zur Übertra- gung von Kräften entlang einer Lastrichtung L zwischen den Lagerringen 2, 3 abrollbar angeordnet. Die Wälzkôrper 5 sind von einem Käfig 8 zueinander beabstandet in Käfig- taschen 9, 10 aufgenommen.

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An einer der Stirnseiten 7 eines als Messrolle 6 ausgebildeten Wälzkörpers 5 ist ein

Generatorpolschuh 11 angeordnet, der eine Mehrzahl von auf einer zur Wälzkörperach- se A koaxialen Kreisbahn K angeordneten Spulen 12 trägt (vgl. Fig. 3A). Der Genera- torpolschuh 11 wirkt mit einem in der zugeordneten Käfigtasche 10 gegenüberliegend befestigten Magnethalter 13 zusammen, der eine Mehrzahl von Magneten 14 trägt. Die

Magnete 14 sind streifenfôormig ausgebildet. Die streifenförmigen Magnete 14 erstre- cken sich in der Lastrichtung L und überdecken die Kreisbahn K jeweils abschnittswei- se.

Der Magnethalter 13 mit den streifenförmigen Magneten 14 wirkt mit den von dem Ge- neratorpolschuh 11 getragenen Spulen 12 unter Bildung eines induktiven Generators zusammen.

Als streifenförmige Magnete 14 werden bevorzugt Permanentmagnete, insbesondere

Seltenerdmagnete, beispielsweise Neodym-Magnete eingesetzt.

Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung der in der Käfigtasche 10 aufgenommenen Messrolle 6. Gegenüberliegend zur Stirnseite 7 der Messrolle 6 ist der Magnethalter 13 in der Kä- figtasche 10 befestigt. Der Magnethalter 13 ist dazu vorzugsweise in einer taschenseiti- gen Ausnehmung 16 des Käfigs 8 eingesetzt und besonders bevorzugt darin verklebt.

In Umfangsrichtung des Wälzlagers ist die Messrolle 6 in der Käfigtasche 10 mit einem geringen Spiel zwischen zwei Trennwänden 17 des Käfigs aufgenommen. Eine relative

Verschiebung des stirnseitig an der Messrolle 6 angeordneten Generatorpolschuhs 11 gegenüber dem Magnethalter 13 in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1 wird durch die- sen Formschluss wirksam verhindert. Jedoch kann abhängig von der Lastsituation des

Wälzlagers eine relative Verschiebung des Generatorpolschuhs 11 gegenüber dem

Magnethalter 13 in Lastrichtung L auftreten.

Fig. 3A zeigt die Anordnung von Messrolle 6 und Magnethalter 13 in einer perspektivi- schen stirnseitigen Ansicht. Der Magnethalter 13 ist nur in der linken Hälfte mit streifen- förmigen Magneten 14 besetzt. In der rechten Hälfte sind der besseren Übersicht halber die streifenförmigen Magnete entfernt worden, um den Blick auf die dahinterliegenden

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Spulen 12 und den Generatorpolschuh 11 zu ermöglichen. Im normalen Betriebszu- stand des Wälzlagers 1 ist der Magnethalter 13 voll mit Magneten 14 besetzt. In den

Fig. 3B und 3C sind zur weiteren Vereinfachung der Darstellung alle Magnete 14 ent- fernt.

Fig. 3A und 3B zeigen Messrolle 6 und Käfig 8 in einem lastlosen Zustand des Wälzla- gers 1. Im lastlosen Zustand durchstößt die Wälzkörperachse A den Magnethalter 13 in einem zentralen Bereich zwischen den streifenförmigen Magneten 14. Im belasteten

Zustand durchstößt die Wälzkörperachse A den Magnethalter 13 dagegen an einer in

Lastrichtung L verschobenen, exzentrischen Position.

Wie in Fig. 3A bis 3C dargestellt, ist es von Vorteil, wenn für jede Spule 12 genau ein streifenfôrmiger Magnet 14 vorgesehen ist. Die Anzahl der Spulen 12 entspricht in einer solchen Konfiguration der Anzahl an streifenfôrmigen Magneten 14. Somit ist jede Spu- le 12 während der Rollbewegung der Messrolle 6 einem der Magneten 14 zugeordnet und von dessen magnetischem Feld durchflossen. Bevorzugt sind mindestens sechs

Spulen 12, beispielsweise zehn Spulen 12 wie in Fig. 3A bis 3C dargestellt, auf der

Kreisbahn K angeordnet sind.

Die entlang der Kreisbahn K angeordneten Magnete 14 sind bevorzugt in der Richtung der Wälzkörperachse A polarisiert. Besonders bevorzugt sind dabei jeweils benachbart zueinander angeordnete Magnete 14 entgegengesetzt polarisiert. Weiterhin ist es be- vorzugt, wenn die von dem Generatorpolschuh 11 getragenen Spulen 12 in Reihe ge- schaltet sind, wobei zueinander benachbarte Spulen 12 jeweils einen entgegengesetz- ten Wicklungssinn aufweisen. In einer solchen Konfiguration verlaufen die Magnetfeldli- nien jedes der Magnete 14 wälzkörperseitig durch das Innere der dem Magneten 14 momentan zugeordneten Spule 12, durch den Generatorpolschuh 11, das Innere der benachbarten Spulen 12 und die benachbarten Magnete 14 und werden auf der vom

Wälzkörper 5 abgewandten Seite des Magnethalters 13 im Material des Käfigs 8 ge- zo schlossen. Bei der Bewegung der Spule 12 durch die Magnetfelder der Magnete 14 wechselt jeweils die Feldrichtung im Spuleninneren, wodurch phasenrichtige Span- nungsimpulse in allen Spulen 12 erzeugt werden.

Bevorzugt ist der Magnethalter 13 aus einem Material mit einer magnetischen Permea- bilität kleiner als 2, insbesondere kleiner als 1,5 und besonders bevorzugt kleiner 1,1 gefertigt, um einen Kurzschluss der Magnetfeldlinien im Magnethalter 13 zu vermeiden.

Der Magnethalter 13 kann beispielsweise aus einem austenitischen Stahl oder einer

Bronze hergestellt sein und/oder mit dem Käfig 8 verschweißt sein.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung von

Messrolle 6 und Magnethalter 13 gezeigt, in der weitere geometrische Größen bezeich- net sind.

Für eine möglichst vollständige Durchsetzung der Spulen 12 mit dem magnetischen

Feld der streifenförmigen Magnete 14 weisen die streifenförmigen Magnete 14 quer zur

Lastrichtung L bevorzugt eine Breite B auf, die mindestens so groß ist, wie ein Innen- durchmesser d der Spulen 12. Dann ist sichergestellt, dass die Spulen 12 während der

Bewegung auf der Kreisbahn K die geometrisch maximal mögliche Überdeckung mit den Magneten 14 erreichen, wodurch die Energieausbeute erhöht wird.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrheit der streifenförmigen Magnete 14 in Last- richtung L eine Länge | aufweist, die mindestens doppelt so groß ist, wie ein Außen- durchmesser D der Spulen 12. Die Länge | der Magnete 14 bestimmt die maximale To- leranz des Generators gegenüber Relativverschiebungen zwischen Messrolle 6 und

Magnethalter 13 in Lastrichtung L. Für eine ausreichende Toleranz genügt es, wenn die

Mehrheit der Spulen 12 auch unter Last gegenüber einem der Magnete 14 angeordnet bleibt. Insbesondere weist eine Mehrheit der Magnete 14 bevorzugt eine Länge | von mindestens 2 cm, besonders bevorzugt von mindestens 3 cm auf.

Die vorstehenden Ausführungen gelten auch für das in Fig. 3A bis 3C dargestellte Aus- führungsbeispiel, auch wenn dort die Breite und Länge der Magnete 14 nicht gesondert bezeichnet sind. Da die Höhe des Magnethalters in Lastrichtung L durch die Höhe des

Käfigs 8 begrenzt ist (vgl. Fig. 2), kann es erforderlich sein, insbesondere die mittleren zo Magnete 14 mit einer geringeren Länge | auszubilden, um die maximale Gesamthöhe des Magnethalters 13 nicht zu überschreiten (vgl. Fig. 3A bis 3C). Je nach Bauart des

Wälzlagers kann auch eine asymmetrische Anordnung von Magneten erforderlich sein,

"1 BE2022/5356 um die durch die Abmessungen des Käfigs vorgegebenen Maße des Magnethalters einhalten zu können (nicht dargestellt).

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3A bis 3C sind in dem Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Fig. 4 die streifenförmigen Magnete 14 nicht gleich breit, sondern zur VergleichmäBigung der Bogenlängen b1, b2 der jeweils überdeckten Abschnitte der

Kreisbahn K unterschiedlich breit ausgebildet. Durch eine VergleichmäBigung der Bo- genlängen b1, b2 kann der Wechsel der Spulen 12 zwischen benachbarten Magneten 14 während der Rollbewegung besser synchronisiert werden, was eine phasensynchro- ne Addition der induzierten Spannungsimpulse erlaubt.

Wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 dargestellt, können die streifenförmigen Mag- nete 14 insbesondere rechteckig, parallelogrammförmig oder trapezfôrmig ausgebildet sein.

Ein weiterer Unterschied zum ersten Ausführungsbespiel besteht darin, dass im Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Fig. 4 nur acht Spulen 12 auf der Kreisbahn K angeordnet sind.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu dem im Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungs- beispiel für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 entsprechend.

Bezugszeichenliste 1 Wälzlager 2 erster Lagerring 3 zweiter Lagerring 4 Wälzkörperreihe 5 Wälzkörper 6 Messrolle 7 Stirnseite 8 Käfig 9, 10 Käfigtaschen 11 Generatorpolschuh 12 Spule 13 Magnethalter 14 Magnet 15 Steg 16 Ausnehmung 17 Trennwände

A Wälzkörperachse b1, b2 Bogenlängen

B Breite der streifenförmigen Magnete d Innendurchmesser der Spulen

D Außendurchmesser der Spulen

K Kreisbahn

Länge der streifenförmigen Magnete

L Lastrichtung

Claims

Ansprüche

1. Wälzlager umfassend einen ersten Lagerring (2), einen gegenüber dem ersten Lagerring (2) verdrehbar angeordneten zweiten Lagerring (3) und mindestens ei- ne Reihe (4) von achssymmetrischen Wälzkörpern (5) mit mindestens einer Stirnseite (7), wobei die Wälzkörper (5) der Wälzkörperreihe (4) zur Übertragung von Kräften entlang einer Lastrichtung (L) zwischen den Lagerringen (2, 3) ab- rollbar angeordnet und von einem Käfig (8) zueinander beabstandet in Käfigta- schen (9, 10) aufgenommen sind, wobei an der Stirnseite (7) eines als Messrolle (6) ausgebildeten Wälzkörpers (5) ein Generatorpolschuh (11) angeordnet ist, der eine Mehrzahl von auf einer zur Wälzkörperachse (A) koaxialen Kreisbahn (K) angeordneten Spulen (12) trägt und mit einem in der zugeordneten Käfigta- sche (10) gegenüberliegend befestigten Magnethalter (13) zusammenwirkt, der eine Mehrzahl von Magneten (14) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (14) streifenförmig ausgebildet, wobei sich die streifenförmigen Magne- te (14) in der Lastrichtung (L) erstrecken und die Kreisbahn (K) abschnittsweise überdecken.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Kreis- bahn (K) benachbart zueinander angeordnete Magnete (14) in der Richtung der Wälzkörperachse (A) entgegengesetzt polarisiert sind.

3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Generatorpolschuh (11) getragenen Spulen (12) in Reihe geschaltet sind, wobei zueinander benachbarte Spulen (12) jeweils einen entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen.

4. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Magnete (14) quer zur Lastrichtung (L) eine Breite (B) auf- weisen, die mindestens so groß ist, wie ein Innendurchmesser (d) der Spulen (12).

5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrheit der streifenförmigen Magnete (14) in Lastrichtung (L) eine Länge

(l) aufweist, die mindestens doppelt so groß ist, wie ein Außendurchmesser (D) der Spulen (12).

6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Spulen (12) der Anzahl an streifenförmigen Magneten (14) ent- spricht.

7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sechs Spulen (12) auf der Kreisbahn (K) angeordnet sind.

8. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (13) aus einem Material mit einer magnetischen Permeabilität kleiner als 2, bevorzugt kleiner als 1,5 und besonders bevorzugt kleiner 1,1 ge- fertigt ist.

9. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (13) aus einem austenitischen Stahl oder einer Bronze herge- stellt ist.

10.Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (13) mit dem Käfig (8) verschweißt ist.

11.Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Magnete (14) durch zueinander parallele Stege (15) vonei- nander getrennt in dem Magnethalter (13) gehalten sind.

12.Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Magnete (14) gleich breit oder zur Vergleichmäßigung der Bogenlängen (b1, b2) der jeweils überdeckten Abschnitte der Kreisbahn (K) un- terschiedlich breit ausgebildet sind.