Kugellager sind Verbindungsglieder zwischen stillstehenden und bewegten Komponenten. Insbesondere im Bereich der Werkzeugmaschinen sind Kugellager hohen Belastungen ausgesetzt und sorgen bei einem Defekt zu hohen Ausfallkosten. Um diese Defekte schneller zu erkennen, kommt eine ultraschallbasierte Diagnosetechnologie am Kugellagerinnenring zum Einsatz. Der Applikationsort der Technologie setzt eine energetische Versorgung voraus, die keine begrenzte Lebensdauer besitzt. Mithilfe eines elektromagnetischen Energy Harvesters und eines Energiemanagements wird dieses Vorhaben realisiert. Aufgrund der begrenzt zur Verfügung stehenden Energie wird eine Low-Power-Diagnosetechnologie eingesetzt. Durch die Diagnosetechnologie ist die Werkzeugmaschine dazu in der Lage, automatisierte Entscheidungen hinsichtlich der Lagerwartung zu treffen. Somit können ungeplante und kostenintensive Anlagenstillstände vermieden werden.
This paper presents the development of an electromagnetic energy harvester for electrical supply of a sensor unit integrated on the rotating inner ring of a rolling bearing. This energy harvester is of special interest for condition monitoring tasks on rotating shafts. A sensory monitor on the inner ring can detect wear conditions at an early stage. The harvester works without mechanical and energetic contact to surrounding components by utilizing the rotational energy of the shaft. The functionality of the Energy Harvester is enabled by the inertia principle, which is caused by an asymmetrical mass distribution. We provide simulations to validate the designs. This work includes simulation studies on the electrical power output of the harvester. Therefore, the necessary simulation of the magnetic problems is realized in a substitute simulation environment. The harvester design enables existing machines to be equipped with the harvester to provide an energy supply on rotating shafts. This clamp connection enables shaft mounting independent of location without mechanical work on the shaft. With an electrical power of up to 163.6 m W, at 3600 rpm, the harvester is used as an energy supply, which enables sensor-based monitoring of slow wear processes.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.