JP6816632B2 - センサ付き軸受及び電源回路 - Google Patents

Description

本発明は、センサ付き軸受及び電源回路に関する。

特許文献１には、軸受周囲の各種物理量をセンサにより検出し、検出情報を受信側装置へ無線送信するセンサ付きの軸受が記載されている。特許文献２には、デカップリングコンデンサを備えたマイクロ電源モジュールが記載されている。

特開２００３−３０７４３５号公報 特開２００９−３８９５０号公報

センサ付き軸受では、発電電圧が、回転速度に応じて変動する。このため、センサに供給される電圧が変動し、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できるセンサ付き軸受及び電源回路を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のセンサ付き軸受は、相対的に回転する外輪及び内輪を有する軸受本体と、物理量又は化学量を検出するセンサと、前記外輪と前記内輪との相対的な回転に基づいて発電する発電機と、前記発電機によって発電された電力を前記センサに出力する電源回路と、を備え、前記電源回路は、前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、前記昇圧電圧と、設定された昇圧電圧閾値と、を比較し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値以上の場合に、前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値より小さい場合に、前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、昇圧電圧閾値比較部と、を備える。

従って、昇圧回路の昇圧電圧が昇圧電圧閾値より小さい場合には、トランジスタがオフ状態になる。このため、デカップリングコンデンサの電力が、センサに供給されない。従って、センサは、動作できない。これにより、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できる。

本発明の望ましい態様として、前記トランジスタは、ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ラインに挿入されていることが好ましい。

従って、センサの高電位側の入力端子に印加される電位が下がることを抑制できる。

本発明の望ましい態様として、前記昇圧回路の一部、前記降圧回路の一部、及び、前記昇圧電圧閾値比較部は、電源ＩＣに含まれており、前記信号は、前記電源ＩＣから前記トランジスタのゲートに出力されることが好ましい。

従って、トランジスタの制御のために、別途の回路を設ける必要をなくすことができる。

本発明の望ましい態様として、前記電源回路は、前記昇圧回路が動作しているときの前記発電電圧である閉回路電圧が、前記昇圧回路が動作していないときの前記発電電圧である開回路電圧と、設定された比率と、を乗じた電圧になるように、前記昇圧回路を制御する、最大電力点追従制御部を更に備えることが好ましい。

従って、発電機から電力を好適に得ることができる。

上記の目的を達成するための本発明のセンサ付き軸受は、相対的に回転する外輪及び内輪を有する軸受本体と、物理量又は化学量を検出するセンサと、前記外輪と前記内輪との相対的な回転に基づいて発電する発電機と、前記発電機によって発電された電力を前記センサに出力する電源回路と、を備え、前記電源回路は、前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、前記降圧電圧と、設定された降圧電圧閾値と、を比較し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値以上の場合に前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値より小さい場合に前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、降圧電圧閾値比較部（例えば、実施形態に係るナノパワー制御部２１５）と、を備える。

従って、降圧回路の降圧電圧が降圧電圧閾値より小さい場合には、トランジスタがオフ状態になる。このため、デカップリングコンデンサの電力が、センサに供給されない。従って、センサは、動作できない。これにより、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できる。
上記の目的を達成するための本発明の電源回路は、発電機によって発電された電力をセンサに出力する電源回路であって、前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、前記昇圧電圧と、設定された昇圧電圧閾値と、を比較し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値以上の場合に、前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値より小さい場合に、前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、昇圧電圧閾値比較部と、を備える。
従って、昇圧回路の昇圧電圧が昇圧電圧閾値より小さい場合には、トランジスタがオフ状態になる。このため、デカップリングコンデンサの電力が、センサに供給されない。従って、センサは、動作できない。これにより、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できる。
上記の目的を達成するための本発明の電源回路は、発電機によって発電された電力をセンサに出力する電源回路であって、前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、前記降圧電圧と、設定された降圧電圧閾値と、を比較し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値以上の場合に、前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値より小さい場合に、前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、降圧電圧閾値比較部と、を備える。
従って、降圧回路の降圧電圧が降圧電圧閾値より小さい場合には、トランジスタがオフ状態になる。このため、デカップリングコンデンサの電力が、センサに供給されない。従って、センサは、動作できない。これにより、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できる。

本発明によれば、センサが正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できるセンサ付き軸受及び電源回路を提供することができる。

図１は、本実施形態のセンサ付き軸受の斜視図である。 図２は、本実施形態のセンサ付き軸受の分解斜視図である。 図３は、本実施形態のセンサ付き軸受の部分断面図である。 図４は、本実施形態のセンサ付き軸受の部分断面図である。 図５は、本実施形態のセンサ付き軸受における起電力の電圧と時間との関係を説明するための説明図である。 図６は、本実施形態のセンサユニットの平面図である。 図７は、本実施形態のカバーの斜視図である。 図８は、本実施形態のセンサ付き軸受に搭載されている回路の構成を示す図である。 図９は、本実施形態のセンサ付き軸受の電源回路の構成を示す図である。 図１０は、本実施形態のセンサ付き軸受の発電機及び昇圧チョッパ回路のインピーダンスを説明する図である。 図１１は、本実施形態のセンサ付き軸受の発電機の出力電圧の例を示す図である。 図１２は、本実施形態のセンサ付き軸受の整流回路の出力電圧の例を示す図である。 図１３は、本実施形態のセンサ付き軸受の回路の動作シーケンスの例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態のセンサ付き軸受の斜視図である。図２は、本実施形態のセンサ付き軸受の分解斜視図である。図３は、本実施形態のセンサ付き軸受の部分断面図である。図４は、本実施形態のセンサ付き軸受の部分断面図である。図２に示すように、センサ付き軸受１は、センサユニット５と、トーンリング３０と、軸受本体２０とを有している。

図３及び図４に示すように、軸受本体２０は、外輪２１と、内輪２２と、転動体２３とを有する転がり軸受である。以下、内輪２２が回転輪として説明するが、外輪２１と内輪２２とが相対回転していれば、外輪２１及び内輪２２の内のどちらが回転してもよい。

カバー１０は、円環状の天板１２と、天板１２の周囲に接続され、筒状の側板１１とを有する。カバー１０は、ケイ素鋼板、炭素鋼(ＪＩＳ規格 ＳＳ４００又はＳ４５Ｃ)、マルテンサイト系ステンレス（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ４２０）又はフェライト系ステンレス（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ４３０）のいずれかのような軟磁性を有する材料で形成される。

図２に示すように、センサユニット５において、複数の発電部３と、センサ部４０と、が、天板１２の軸受本体２０側対向面に取り付けられている。センサ部４０は、電源基板４１と、センサ基板４２とを有している。

例えば、図１及び図２に示すように、天板１２に開けられた雌ねじ穴に、黄銅など非磁性材料のボルト１９が締結することで、各発電部３は、天板１２に固定される。同様に、天板１２に開けられた雌ねじ穴に、黄銅など非磁性材料のボルト４７が締結することで、電源基板４１とセンサ基板４２とが、天板１２に固定される。図１に示すように、ボルト１９及びボルト４７は、カバー１０に取り付けられた状態で、天板１２から突出しない長さを有している。

トーンリング３０には、外径側に突出する凸部３１と、凸部３１よりも内径側に凹む凹部３２とが周方向に交互に設けられている。トーンリング３０は、軸受本体２０側に突出する筒状突起３３を内周側に有している。

トーンリング３０は、ケイ素鋼板、炭素鋼(ＪＩＳ規格 ＳＳ４００又はＳ４５Ｃ)、マルテンサイト系ステンレス（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ４２０）又はフェライト系ステンレス（ＪＩＳ規格 ＳＵＳ４３０）のいずれかのような軟磁性を有する材料で形成される。

各発電部３は、永久磁石１３と、ヨーク１４と、コイル１５と、を有している。永久磁石１３は、天板１２に接するように固定されている。ヨーク１４は、磁石に接するように固定されている。ヨーク１４は、ケイ素鋼板などの軟磁性を有する材料で形成されている。ヨーク１４の内部における磁束量が増えるように、ヨーク１４は、カバー１０の材質と同等以上の透磁率を有する材料が用いられていることが望ましい。

コイル１５は、導線がヨーク１４を巻回するいわゆるマグネットワイヤである。発電量が増加するように、なるべく細い線径の導線を多く巻きつけることが望ましい。隣り合う発電部３のコイル１５同士は、直列に接続され、直列接続された複数の発電部３のコイル１５から引き出された配線が電源基板４１に接続されている。

図３に示すように、側板１１の一端が外輪２１の外周に設けられた溝２１Ａにはめ込まれ固定される。筒状突起３３は、内輪２２の内周に設けられた溝２２Ａにはめ込まれ固定される。これにより、図３及び図４に示すように、ヨーク１４の内周側端面及び天板１２の内周側端面がトーンリング３０の凸部３１又は凹部３２に対向する位置に配置される。

図５は、本実施形態のセンサ付き軸受における起電力の電圧と時間との関係を説明するための説明図である。ここで、図５の横軸は、時間であり、縦軸は、起電力の電圧である。外輪２１が固定され、内輪２２が回転することによって内輪２２と共にトーンリング３０が回転し、トーンリング３０と各発電部３とが相対的に回転する。ヨーク１４の内周側端面から図３に示す凸部３１の外周側端面３１ＩＦまでのエアギャップと、ヨーク１４の内周側端面から図４に示す凹部３２の外周側端面３２ＩＦまでのエアギャップと、が交互に入れ替わる。

このように、トーンリング３０の外周の凸部３１と凹部３２とにより、各発電部３のヨーク１４とトーンリング３０の外周との距離が周期的に変化する。これにより、各発電部３に生じる磁束Ｍｆが変化する。永久磁石１３を備えたヨーク１４とトーンリング３０とが接近している場合には、永久磁石１３、ヨーク１４、及び、トーンリング３０を通る磁束は大きく、ヨーク１４とトーンリング３０とが離れている場合には、永久磁石１３、ヨーク１４、及び、トーンリング３０を通る磁束が小さくなる。この磁束Ｍｆの密度変化に応じて、ヨーク１４の周りにマグネットワイヤを巻いたコイル１５に電圧変化が発生する。

すなわち、ヨーク１４と凸部３１の外周側端面３１ＩＦとが最も近づいたときに、図３に示す磁束Ｍｆが大きくなり、図５に示す起電力の電圧Ｖ１が電源基板４１に供給される。ヨーク１４と凹部３２の外周側端面３２ＩＦとが最も遠ざかるときに、図４に示す磁束Ｍｆが小さくなり、図５に示す起電力の電圧Ｖ２が電源基板４１に供給される。

図６は、本実施形態のセンサユニットの平面図である。図６に示すように、電源基板４１には、電源部４３が実装されている。電源部４３は、例えば、整流回路と、平滑回路と、保護回路と、電源回路と、を含む。電源部４３は、発電部３から供給された単相交流電力を直流電圧に変換して、センサ基板４２へ供給する。

センサ基板４２には、センサ４４と、通信回路４５と、アンテナ４６と、が実装されている。電源部４３から出力される直流電力は、センサ４４と、通信回路４５と、に少なくとも供給される。

センサ４４は、軸受本体２０の周囲温度を検出する温度センサ、軸受本体２０の振動を検出する振動センサ、軸受本体２０の周囲湿度を検出する湿度センサ、軸受本体２０の潤滑油の酸化劣化に伴って生じるガス状の炭化水素、硫化水素、アンモニア等を検出するガスセンサ、軸受本体２０において生じる摩擦音を検出する超音波センサ、軸受本体２０の回転を検出する回転センサ等の各種検出部のうち、いずれか１つ又は複数の検出部を備える。

通信回路４５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、無線送受信回路と、を含む装置である。装置内には、マイクロコンピュータが含まれる。センサ４４が検出した検出情報は、通信回路４５で処理され、アンテナ４６を介して、図１に示す電磁波ＷＶの無線通信により送信され、例えば上位装置５０の通信部５１で受信される。通信部５１で受信した検出情報は、コンピュータ５２で処理される。なお、実施形態では、通信回路４５は、無線通信回路としたが、有線通信回路であっても良い。

図７は、本実施形態のカバーの斜視図である。図７に示すように、カバー１０には、貫通孔１２Ｈが開けられている。貫通孔１２Ｈは、図１に示すように、樹脂などの非磁性材料で形成された非磁性蓋１７で密閉されている。

カバー１０は、軟磁性を有しているので、アンテナ４６からの電磁波ＷＶをシールドする作用を有している。このため、図６に示すように、軸受本体２０の回転軸Ｚｒ方向の平面視において、アンテナ４６が非磁性蓋１７と重なるように配置されている。

図８は、本実施形態のセンサ付き軸受に搭載されている回路の構成を示す図である。回路２００は、発電機２０１と、電源部４３と、センサ４４と、通信回路４５と、アンテナ４６と、を含む。電源部４３は、整流回路２０２と、平滑回路２０３と、保護回路２０４と、電源回路２０５と、を含む。

発電機２０１は、図２から図４までに示した複数の発電部３と、トーンリング３０と、で構成される。発電機２０１は、単相交流電力を発電して整流回路２０２に出力する。整流回路２０２は、発電機２０１で発電された単相交流電力を全波整流して平滑回路２０３に出力する。整流回路２０２は、ダイオードブリッジが例示されるが、本開示はこれに限定されない。

平滑回路２０３は、整流回路２０２で全波整流された電圧を平滑して保護回路２０４に出力する。平滑回路２０３は、コンデンサが例示されるが、本開示はこれに限定されない。保護回路２０４は、平滑回路２０３で平滑された直流電圧が予め設定された電圧を超えないように抑制して、電源回路２０５の入力端子２０５ａに出力する。保護回路２０４は、降伏ダイオードが例示されるが、本開示はこれに限定されない。

電源回路２０５は、入力端子２０５ａに供給される直流電圧を変換して、高電位側の出力端子２０５ｃ及び低電位側の出力端子２０５ｄから出力する。実施形態では、電源回路２０５は、ＤＣ−ＤＣコンバータであるが、本開示はこれに限定されない。電源回路２０５は、発電機２０１で発電された単相交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣコンバータであっても良い。低電位は、接地電位が例示されるが、本開示はこれに限定されない。出力端子２０５ｃ及び２０５ｄには、並列接続されたセンサ４４及び通信回路４５が、負荷として接続されている。

センサ４４は、電源回路２０５から供給される直流電力を使用して、各種の物理量又は化学量をセンシングする。通信回路４５は、電源回路２０５から供給される直流電力を使用して、センサ４４によってセンシングされたデータを、アンテナ４６を介して、（図１に示す）通信部５１に無線送信する。

図９は、本実施形態のセンサ付き軸受の電源回路の構成を示す図である。電源回路２０５は、電源ＩＣ（Integrated Circuits）２１０を備える。電源ＩＣ２１０は、Texas Instruments社のbq25570が例示されるが、本開示はこれに限定されない。

電源ＩＣ２１０は、ＮチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱ１及びＱ５と、ＰチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱ２，Ｑ３及びＱ４と、を含む。また、電源ＩＣ２１０は、昇圧制御部２１１と、最大電力点追従（Maximum Power Point Tracking）制御部２１２と、コールドスタート制御部２１３と、降圧制御部２１４と、ナノパワー制御部２１５と、昇圧電圧閾値比較部２１６と、を含む。

電源回路２０５は、昇圧チョッパ回路２２１を含む。昇圧チョッパ回路２２１は、電源ＩＣ２１０外部のコイルＬ１並びにコンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰと、電源ＩＣ２１０内部のトランジスタＱ１及びＱ２並びに昇圧制御部２１１と、で構成される。

トランジスタＱ１のソースは、端子ＶＳＳを介して接地されている。トランジスタＱ１のゲートには、昇圧制御部２１１からゲート信号が供給される。トランジスタＱ１のドレインは、端子ＬＢＯＯＳＴに接続されている。端子ＬＢＯＯＳＴには、コイルＬ１の一端が接続されている。コイルＬ１の他端は、入力端子２０５ａに接続されている。また、入力端子２０５ａと接地電位との間には、入力電圧を平滑するコンデンサＣＩＮが接続されている。

トランジスタＱ２のドレインは、端子ＬＢＯＯＳＴに接続されている。トランジスタＱ２のゲートには、昇圧制御部２１１からゲート信号が供給される。トランジスタＱ２のソースは、端子ＶＳＴＯＲに接続されている。端子ＶＳＴＯＲと接地電位との間には、並列接続されたコンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰが接続されている。

昇圧制御部２１１は、ある１つのタイミングでは、トランジスタＱ１をオンに制御し、トランジスタＱ２をオフに制御する。これにより、コイルＬ１にエネルギーが蓄えられる。昇圧制御部２１１は、次の１つのタイミングでは、トランジスタＱ１をオフに制御し、トランジスタＱ２をオンに制御する。これにより、コイルＬ１に蓄えられたエネルギーが、コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰに供給される。これにより、昇圧チョッパ回路２２１は、入力端子２０５ａに供給された直流電圧を昇圧する。コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰの電圧、即ち、端子ＶＳＴＯＲの電圧が、昇圧チョッパ回路２２１の昇圧電圧（出力電圧）である。

昇圧チョッパ回路２２１が、本発明の昇圧回路に対応する。実施形態では、昇圧回路を昇圧チョッパ回路２２１としたが、本開示はこれに限定されない。

最大電力点追従制御部２１２は、昇圧制御部２１１を制御して、発電機２０１の最大電力点を追従する制御を行う。最大電力点追従制御部２１２は、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰに供給される電圧に基づいて、動作設定される。

図１０は、本実施形態のセンサ付き軸受の発電機及び昇圧チョッパ回路のインピーダンスを説明する図である。発電機２０１は、開回路電圧Ｖ_ｏｐｅｎを起電する。発電機２０１は、出力インピーダンス２０１ａを有する。昇圧チョッパ回路２２１は、入力インピーダンス２２１ａを有する。

本発明者は、実験の結果、発電機２０１の出力インピーダンス２０１ａと、昇圧チョッパ回路２２１の入力インピーダンス２２１ａと、を同じにした場合に、発電機２０１から電力を好適に得られることを見出した。発電機２０１に昇圧チョッパ回路２２１が接続された時の閉回路電圧を、発電機２０１に昇圧チョッパ回路２２１が接続されていない時の開回路電圧Ｖ_ｏｐｅｎの５０％にすると、一般的に発電機２０１から最大電力を得られることが知られている。

そこで、実施形態では、最大電力点追従制御部２１２は、昇圧チョッパ回路２２１が動作しているときの発電電圧である閉回路電圧が、昇圧チョッパ回路２２１が動作していないときの発電電圧である開回路電圧Ｖ_ｏｐｅｎと、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰに供給される電圧により設定された比率と、を乗じた電圧になるように、昇圧チョッパ回路２２１を制御する。昇圧制御部２１１は、トランジスタＱ１及びＱ２のオン時間及びオフ時間を制御することにより、昇圧チョッパ回路２２１の入力インピーダンス２２１ａを制御する。これにより、電源回路２０５は、発電機２０１から電力を好適に得ることができる。

実施形態では、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰには、入力端子２０５ａに供給される入力電圧を抵抗Ｒ_ＯＣ２と抵抗Ｒ_ＯＣ１とで分圧した電圧が、供給される。抵抗Ｒ_ＯＣ２及びＲ_ＯＣ１の抵抗値を変えることで、開回路電圧Ｖ_ｏｐｅｎに乗じる比率を変更できる。

最大電力点追従制御部２１２は、一定時間毎、例えば１６秒毎に、昇圧チョッパ回路２２１を停止させる。このとき、発電機２０１の開回路電圧Ｖ_ｏｐｅｎを抵抗Ｒ_ＯＣ２と抵抗Ｒ_ＯＣ１とで分圧した電圧が、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰに供給される。先に説明したように、実施形態では、昇圧チョッパ回路２２１の入力電圧が開回路電圧Ｖ_ｏｐｅｎの５０％になるように、抵抗Ｒ_ＯＣ２及びＲ_ＯＣ１の抵抗値が設定される。

最大電力点追従制御部２１２は、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰに供給される電圧をサンプリングする。そして、最大電力点追従制御部２１２は、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰからサンプリングした電圧に基づいて、昇圧チョッパ回路２２１を制御する。端子ＶＲＥＦ＿ＳＡＭＰと接地電位との間には、コンデンサＣＲＥＦが接続されている。最大電力点追従制御部２１２は、端子ＶＯＣ＿ＳＡＭＰからサンプリングした電圧を、端子ＶＲＥＦ＿ＳＡＭＰに出力する。

コールドスタート制御部２１３は、電源回路２０５の各部に電力が蓄電されていない状態から電源回路２０５の動作を開始させるコールドスタートを制御する。コールドスタート制御部２１３は、端子ＶＩＮ＿ＤＣを介して、入力端子２０５ａに接続されている。コールドスタート制御部２１３は、入力端子２０５ａに供給される入力電圧が予め定められた電圧、例えば１００ｍＶに達したら、昇圧制御部２１１に昇圧制御を開始させる。

トランジスタＱ３のドレインは、端子ＶＳＴＯＲに接続されている。トランジスタＱ３のゲートには、ナノパワー制御部２１５からゲート信号が供給される。トランジスタＱ３のソースは、端子ＶＢＡＴに接続されている。端子ＶＢＡＴと接地電位との間には、充電可能な電池ＢＡＴが接続される。なお、実施形態では、電池ＢＡＴとして、タンタルコンデンサを使用している。

昇圧チョッパ回路２２１の昇圧電圧がタンタルコンデンサＢＡＴの電圧よりも高い場合には、トランジスタＱ３の寄生ダイオードを介して、タンタルコンデンサＢＡＴが充電される。

電源回路２０５は、降圧チョッパ回路２２２を含む。降圧チョッパ回路２２２は、電源ＩＣ２１０外部のコイルＬ２及びコンデンサＣＯＵＴと、電源ＩＣ２１０内部のトランジスタＱ４及びＱ５並びに降圧制御部２１４と、で構成される。

トランジスタＱ４のソースは、端子ＶＳＴＯＲに接続されている。トランジスタＱ４のゲートには、降圧制御部２１４からゲート信号が供給される。トランジスタＱ４のドレインは、端子ＬＢＵＣＫに接続されている。端子ＬＢＵＣＫには、コイルＬ２の一端が接続されている。コイルＬ２の他端は、出力端子２０５ｃに接続されている。また、出力端子２０５ｃと接地電位との間には、コンデンサＣＯＵＴが接続されている。コイルＬ２の他端は、端子ＶＯＵＴを介して、降圧制御部２１４にフィードバックされる。

トランジスタＱ５のドレインは、端子ＬＢＵＣＫに接続されている。トランジスタＱ５のゲートには、降圧制御部２１４からゲート信号が供給される。トランジスタＱ５のソースは、端子ＶＳＳを介して接地されている。

降圧制御部２１４は、ある１つのタイミングでは、トランジスタＱ４をオンに制御し、トランジスタＱ５をオフに制御する。これにより、コイルＬ２にエネルギーが蓄えられる。降圧制御部２１４は、次の１つのタイミングでは、トランジスタＱ４をオフに制御し、トランジスタＱ５をオンに制御する。これにより、コイルＬ２に蓄えられたエネルギーが、コンデンサＣＯＵＴに供給される。これにより、降圧チョッパ回路２２２は、昇圧チョッパ回路２２１の昇圧電圧を降圧する。コンデンサＣＯＵＴの電圧、即ち、端子ＶＯＵＴの電圧が、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧（出力電圧）である。

降圧チョッパ回路２２２が、本発明の降圧回路に対応する。実施形態では、降圧回路を降圧チョッパ回路２２２としたが、本開示はこれに限定されない。

ナノパワー制御部２１５は、バイアス電圧を、端子ＶＲＤＩＶに出力する。端子ＶＲＤＩＶから出力されるバイアス電圧は、抵抗Ｒ_ＯＶ２と抵抗Ｒ_ＯＶ１とで分圧されて、端子ＶＢＡＴ＿ＯＶに供給される。端子ＶＲＤＩＶから出力されるバイアス電圧は、抵抗Ｒ_ＯＫ３及びＲ_ＯＫ２と抵抗Ｒ_ＯＫ１とで分圧されて、端子ＯＫ＿ＰＲＯＧに供給される。端子ＶＲＤＩＶから出力されるバイアス電圧は、抵抗Ｒ_ＯＫ３と抵抗Ｒ_ＯＫ２及びＲ_ＯＫ１とで分圧されて、端子ＯＫ＿ＨＹＳＴに供給される。端子ＶＲＤＩＶから出力されるバイアス電圧は、抵抗Ｒ_ＯＵＴ２と抵抗Ｒ_ＯＵＴ１とで分圧されて、端子ＶＯＵＴ＿ＳＥＴに供給される。

ナノパワー制御部２１５は、端子ＶＢＡＴ＿ＯＶ，ＯＫ＿ＰＲＯＧ，ＯＫ＿ＨＹＳＴ及びＶＯＵＴ＿ＳＥＴに供給される電圧に基づいて、動作設定される。

端子ＶＢＡＴ＿ＯＶに供給される電圧は、端子ＶＢＡＴの過電圧閾値を設定する。ナノパワー制御部２１５は、端子ＶＢＡＴの電圧が過電圧閾値を超えたら、トランジスタＱ３をオフに制御する。これにより、ナノパワー制御部２１５は、タンタルコンデンサＢＡＴが過電圧で損傷することを抑制できる。

端子ＯＫ＿ＰＲＯＧに供給される電圧は、端子ＶＳＴＯＲの電圧（昇圧電圧）が上昇している時の第１の昇圧電圧閾値を設定する。昇圧電圧閾値比較部２１６は、端子ＶＳＴＯＲの電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合に、ハイレベルの信号を端子ＶＢＡＴ＿ＯＫに出力する。また、昇圧電圧閾値比較部２１６は、端子ＶＳＴＯＲの電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合に、ローレベルの信号を端子ＶＢＡＴ＿ＯＫに出力する。

端子ＯＫ＿ＨＹＳＴに供給される電圧は、端子ＶＳＴＯＲの電圧（昇圧電圧）が下降している時の第２の昇圧電圧閾値を設定する。昇圧電圧閾値比較部２１６は、端子ＶＳＴＯＲの電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上である場合に、ハイレベルの信号を端子ＶＢＡＴ＿ＯＫに出力する。また、昇圧電圧閾値比較部２１６は、端子ＶＳＴＯＲの電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合に、ローレベルの信号を端子ＶＢＡＴ＿ＯＫに出力する。

第１の昇圧電圧閾値と第２の昇圧電圧閾値とは、同じであっても良いし、異なっていても良い。

端子ＶＯＵＴ＿ＳＥＴに供給される電圧は、端子ＶＯＵＴの電圧（降圧電圧）を設定する。抵抗Ｒ_ＯＵＴ２及びＲ_ＯＵＴ１の抵抗値を変えることで、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧を変更できる。降圧制御部２１４は、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧が端子ＶＯＵＴ＿ＳＥＴに供給される電圧に合致するように、降圧チョッパ回路２２２を制御する。一般に、センサ４４及び通信回路４５の動作電圧の閾値は、１．８Ｖから３．３Ｖ程度である。従って、実施形態では、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧が１．８Ｖから３．３Ｖ程度になるように、抵抗Ｒ_ＯＵＴ２及びＲ_ＯＵＴ１の抵抗値が設定される。

ナノパワー制御部２１５は、発電機２０１の電圧が低下して昇圧チョッパ回路２２１の昇圧電圧がタンタルコンデンサＢＡＴの電圧よりも低下した場合には、トランジスタＱ３をオンに制御する。これにより、タンタルコンデンサＢＡＴに蓄電された電力が、降圧チョッパ回路２２２に供給され、降圧チョッパ回路２２２は、降圧電圧の出力を継続できる。

端子ＥＮバーに供給される電圧は、電源ＩＣ２１０の動作又は非動作を設定する。電源ＩＣ２１０は、端子ＥＮバーの電圧がローレベルである場合に、動作する。電源ＩＣ２１０は、端子ＥＮバーの電圧がハイレベルである場合に、動作しない。実施形態では、端子ＥＮバーは、接地されている。従って、電源ＩＣ２１０は、動作する。

端子ＶＯＵＴ＿ＥＮに供給される電圧は、降圧チョッパ回路２２２の動作又は非動作を設定する。降圧チョッパ回路２２２は、端子ＶＯＵＴ＿ＥＮの電圧がハイレベルである場合に、動作する。また、降圧チョッパ回路２２２は、端子ＶＯＵＴ＿ＥＮの電圧がローレベルである場合に、動作しない。

実施形態では、端子ＶＯＵＴ＿ＥＮは、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫに接続されている。従って、降圧チョッパ回路２２２は、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がハイレベルである場合に、動作する。また、降圧チョッパ回路２２２は、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がローレベルである場合に、動作しない。

先に説明したように、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上である場合に、ハイレベルになる。また、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合に、ローレベルになる。

以上より、降圧チョッパ回路２２２は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上である場合に、動作する。また、降圧チョッパ回路２２２は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合に、動作しない。

電源回路２０５の高電位側の出力ライン２２３と、接地電位と、の間には、デカップリングコンデンサ２２５が、接続されている。デカップリングコンデンサ２２５は、バイパスコンデンサと称されることもある。デカップリングコンデンサ２２５は、降圧電圧の内の交流成分を通過させ、直流成分を通過させない。これにより、降圧電圧の内の直流成分だけが、高電位側の出力端子２０５ｃに供給される。デカップリングコンデンサ２２５は、負荷（実施形態では、センサ４４及び通信回路４５）の安定動作に不可欠な回路要素である。

デカップリングコンデンサ２２５の低電位側の端子と、低電位側の出力端子２０５ｄと、の間には、ＮチャネルＭＯＳ型のトランジスタ２２６が配置されている。なお、トランジスタ２２６は、ＮチャネルＭＯＳ型に限定されず、ＰチャネルＭＯＳ型であっても良い。

トランジスタ２２６のソースは、デカップリングコンデンサ２２５の低電位側の端子に接続されている。トランジスタ２２６のドレインは、低電位側の出力ライン２２４を介して、低電位側の出力端子２０５ｄに接続されている。

トランジスタ２２６のゲートは、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫに接続されている。従って、トランジスタ２２６は、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がハイレベルである場合に、オン状態になる。また、トランジスタ２２６は、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がローレベルである場合に、オフ状態になる。

先に説明したように、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上の場合に、ハイレベルになる。また、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合に、ローレベルになる。

従って、トランジスタ２２６は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上の場合に、オン状態になる。

また、トランジスタ２２６は、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合に、オフ状態になる。

トランジスタ２２６がオン状態の場合には、デカップリングコンデンサ２２５の電圧が、出力端子２０５ｃ及び２０５ｄを介して、センサ４４及び通信回路４５に供給される。また、トランジスタ２２６がオフ状態の場合には、低電位側の出力ライン２２４が遮断されるので、デカップリングコンデンサ２２５の電圧が、センサ４４及び通信回路４５に供給されない。

内輪２２の回転が安定しており、発電機２０１の発電が安定している場合には、先に示した図５の通り、発電機２０１の出力電圧は安定した正弦波になる。この場合には、電源回路２０５の入力電圧が安定しているので、昇圧チョッパ回路２２１は、設定通りの昇圧電圧を出力することができる。そして、降圧チョッパ回路２２２は、設定通りの降圧電圧を出力することができる。また、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がハイレベルになるので、トランジスタ２２６がオン状態になる。従って、デカップリングコンデンサ２２５の、設定通りの電圧が、出力端子２０５ｃ及び２０５ｄを介して、センサ４４及び通信回路４５に供給される。これにより、センサ４４及び通信回路４５は、正常に動作できる。

図１１は、本実施形態のセンサ付き軸受の発電機の出力電圧の例を示す図である。図１２は、本実施形態のセンサ付き軸受の整流回路の出力電圧の例を示す図である。内輪２２の回転が不安定であり、発電機２０１の発電が不安定である場合には、図１１に示す通り、発電機２０１の出力電圧は不安定になる。従って、図１２に示す通り、整流回路２０２の出力電圧も、不安定になる。この場合には、電源回路２０５の入力電圧が不安定であるので、昇圧チョッパ回路２２１は、設定通りの昇圧電圧を出力することができなくなる。従って、降圧チョッパ回路２２２は、設定通りの降圧電圧を出力することができなくなる。

この場合に、もし仮にトランジスタ２２６が存在しないとしたならば、以下の事態が発生することが考えられる。センサ４４及び通信回路４５は、降圧チョッパ回路２２２が設定通りの降圧電圧を出力することができなくなっても、デカップリングコンデンサ２２５に蓄えられた電力を使用して動作を続ける。すると、デカップリングコンデンサ２２５の電圧が、徐々に低下する。そして、センサ４４及び通信回路４５は、デカップリングコンデンサ２２５の電圧がセンサ４４及び通信回路４５の動作電圧の閾値の付近に至ったときに、正常ではない動作をしてしまう可能性がある。

更に、センサ付き軸受１では、発電機２０１の出力電圧が内輪２２の回転速度に応じて変動するので、降圧電圧の供給開始及び供給停止が頻繁に繰り返される。センサ４４及び通信回路４５がデカップリングコンデンサ２２５から電力の供給を受けて動作することで、デカップリングコンデンサ２２５の電圧が徐々に下がっているところに、降圧チョッパ回路２２２からの電力の供給が急に再開されることにより、デカップリングコンデンサ２２５の電圧が急に変動し、センサ４４及び通信回路４５に供給される電圧が急に変動する。これにより、センサ４４及び通信回路４５が正常ではない動作をしてしまう可能性が極めて高くなる。

なお、一般の装置の電源回路では、入力電圧が安定しているので、出力電圧も安定している。また、一般の装置の負荷回路は、消費電力が大きく、デカップリングコンデンサに蓄えられた電力を即座に消費してしまうので、正常ではない動作をしてしまう可能性が極めて低い。一方、センサ付き軸受１では、内輪２２の回転速度が不安定になり得るので、発電電圧が不安定になり得て、ひいては出力電圧が不安定になり得る。また、センサ付き軸受１では、負荷回路、即ちセンサ４４及び通信回路４５は、消費電力が小さいので、デカップリングコンデンサ２２５に蓄えられた電力で、動作できてしまう。従って、上記の事態は、センサ付き軸受１に特有の課題である。

しかしながら、実施形態に係る電源回路２０５では、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合には、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がローレベルになる。これにより、トランジスタ２２６がオフ状態になる。このため、デカップリングコンデンサ２２５に蓄えられた電力が、センサ４４及び通信回路４５に供給されない。従って、センサ４４及び通信回路４５は、動作できない。これにより、電源回路２０５は、センサ４４及び通信回路４５が正常ではない動作をしてしまう可能性を抑制できる。

また、トランジスタ２２６がオフ状態になることにより、デカップリングコンデンサ２２５に蓄えられた電力が、センサ４４及び通信回路４５に消費されずに、温存される。従って、センサ付き軸受の回転速度が回復し、発電機２０１の発電電力が回復し、電源回路２０５、センサ４４及び通信回路４５が次回の動作を開始する際に、デカップリングコンデンサ２２５への充電量が、少なくて済む。これにより、電源回路２０５は、デカップリングコンデンサ２２５の電圧の立ち上がりを早くすることができ、センサ４４及び通信回路４５の動作開始を早くすることができる。

コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの容量の設定について、説明する。

図１３は、本実施形態のセンサ付き軸受の回路の動作シーケンスの例を示す図である。回路２００は、動作開始後の期間Ｔ０において、コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの初期充電を行う。次の期間Ｔ１において、通信回路４５は、通信部５１との間の通信確立を行う。次の期間Ｔ２において、センサ４４は、センシングを行う。次の期間Ｔ３において、通信回路４５は、センシングデータを通信部５１に送信する通信を行う。以降同様に、次の期間Ｔ４において、センサ４４は、センシングを行う。次の期間Ｔ５において、通信回路４５は、センシングデータを通信部５１に送信する通信を行う。

コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの容量は、次の通りとする。期間Ｔ０においてコンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴが初期充電された後、発電機２０１の発電電圧が低下して、昇圧チョッパ回路２２１からコンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴへの電力供給が途絶えた場合を想定する。この場合であっても、センサ４４及び通信回路４５が期間Ｔ１から期間Ｔ３までの期間の動作を行える、つまり、期間Ｔ３の末尾での端子ＶＳＴＯＲの電圧が、第２昇圧電圧閾値を超えているだけの電力を充電できるように、コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの容量を設定する。

もし仮に、コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの容量が、上記容量より小さいとしたならば、発電機２０１の発電電圧の変動が繰り返されると、センサ４４及び通信回路４５が、センシングデータを通信部５１に全く送信できなくなってしまう。

一方、コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの容量が、上記容量以上であれば、発電機２０１の発電電圧の変動が繰り返されても、センサ４４及び通信回路４５が、１回の初期充電により、少なくとも１回はセンシングデータを通信部５１に送信できる。従って、発電機２０１の発電電圧の変動が繰り返されても、回路２００が、期間Ｔ０から期間Ｔ３までを繰り返すことにより、センサ４４及び通信回路４５が、センシングデータを通信部５１に送信できる。

なお、コンデンサＣＳＴＯＲ及びＣＢＹＰ並びにタンタルコンデンサＢＡＴの具体的な容量は、発電機２０１の発電電圧、第２昇圧電圧閾値、デカップリングコンデンサ２２５の容量、センサ４４及び通信回路４５の動作電圧の閾値、センサ４４及び通信回路４５の期間Ｔ１から期間Ｔ３までの期間での消費電力、回路２００各部の損失等を勘案して、決定されるものである。

また、実施形態では、トランジスタ２２６が、デカップリングコンデンサ２２５の低電位側の端子と、低電位側の出力端子２０５ｄと、の間に配置されていることとしたが、本開示はこれに限定されない。トランジスタ２２６は、デカップリングコンデンサ２２５の高電位側の端子と、高電位側の出力端子２０５ｃと、の間に配置されていても良い。

但し、トランジスタ２２６が、デカップリングコンデンサ２２５の高電位側の端子と、高電位側の出力端子２０５ｃと、の間に配置されていると、トランジスタ２２６のオン抵抗により、センサ４４及び通信回路４５の高電位側の入力端子に印加される電位が下がってしまう。一方、トランジスタ２２６が、デカップリングコンデンサ２２５の低電位側の端子と、低電位側の出力端子２０５ｄと、の間に配置されていると、センサ４４及び通信回路４５の高電位側の入力端子に印加される電位が下がらない。従って、トランジスタ２２６が、デカップリングコンデンサ２２５の低電位側の端子と、低電位側の出力端子２０５ｄと、の間に配置されている方が好ましい。

また、実施形態では、トランジスタ２２６のゲートには、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧が供給されることとしたが、本開示はこれに限定されない。端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がハイレベルになる場合というのは、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上の場合である。昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値以上である場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値以上の場合というのは、降圧チョッパ回路２２２が設定通りの降圧電圧を出力できる場合である。

また、端子ＶＢＡＴ＿ＯＫの電圧がローレベルになる場合というのは、昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合である。昇圧電圧が上昇しており且つ第１の昇圧電圧閾値より小さい場合、又は、昇圧電圧が下降しており且つ第２の昇圧電圧閾値より小さい場合というのは、降圧チョッパ回路２２２が設定通りの降圧電圧を出力できない場合である。

従って、電源回路２０５が、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧と、設定された降圧電圧閾値と、を比較する降圧電圧閾値比較部を、電源ＩＣ２１０の内部（例えば、実施形態に係るナノパワー制御部２１５）又は外部に備えても良い。そして、降圧電圧閾値比較部が、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧が降圧電圧閾値以上である場合にハイレベルとなり、降圧チョッパ回路２２２の降圧電圧が降圧電圧閾値より小さい場合にローレベルとなる信号を、トランジスタ２２６のゲートに出力しても良い。降圧電圧閾値は、降圧電圧が上昇している時の第１の降圧電圧閾値と、降圧電圧が下降している時の第２の降圧電圧閾値と、に分けられていても良い。

１ センサ付き軸受
５ センサユニット
１０ カバー
１１ 側板
１２ 天板
１４ ヨーク
１５ コイル
２０ 軸受本体
２１ 外輪
２２ 内輪
２３ 転動体
３０ トーンリング
４１ 電源基板
４２ センサ基板
４３ 電源部
４４ センサ
４５ 通信回路
４６ アンテナ
２０１ 発電機
２０２ 整流回路
２０３ 平滑回路
２０４ 保護回路
２０５ 電源回路
２１１ 昇圧制御部
２１２ 最大電力点追従制御部
２１３ コールドスタート制御部
２１４ 降圧制御部
２１５ ナノパワー制御部
２１６ 昇圧電圧閾値比較部
２２１ 昇圧チョッパ回路
２２２ 降圧チョッパ回路
２２５ デカップリングコンデンサ
２２６ トランジスタ

Claims (8)

1. 相対的に回転する外輪及び内輪を有する軸受本体と、
   物理量又は化学量を検出するセンサと、
   前記外輪と前記内輪との相対的な回転に基づいて発電する発電機と、
   前記発電機によって発電された電力を前記センサに出力する電源回路と、
   を備え、
   前記電源回路は、
   前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、
   前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、
   前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、
   前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、
   ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、
   前記昇圧電圧と、設定された昇圧電圧閾値と、を比較し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値以上の場合に、前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値より小さい場合に、前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、昇圧電圧閾値比較部と、
   を備える、センサ付き軸受。
2. 前記トランジスタは、ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ラインに挿入されている、請求項１に記載のセンサ付き軸受。
3. 前記昇圧回路の一部、前記降圧回路の一部、及び、前記昇圧電圧閾値比較部は、電源ＩＣに含まれており、
   前記信号は、前記電源ＩＣから前記トランジスタのゲートに出力される、請求項１又は２に記載のセンサ付き軸受。
4. 前記電源回路は、
   前記昇圧回路が動作しているときの前記発電電圧である閉回路電圧が、前記昇圧回路が動作していないときの前記発電電圧である開回路電圧と、設定された比率と、を乗じた電圧になるように、前記昇圧回路を制御する、最大電力点追従制御部を更に備える、請求項１から３までのいずれか１項に記載のセンサ付き軸受。
5. 相対的に回転する外輪及び内輪を有する軸受本体と、
   物理量又は化学量を検出するセンサと、
   前記外輪と前記内輪との相対的な回転に基づいて発電する発電機と、
   前記発電機によって発電された電力を前記センサに出力する電源回路と、
   を備え、
   前記電源回路は、
   前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、
   前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、
   前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、
   前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、
   ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、
   前記降圧電圧と、設定された降圧電圧閾値と、を比較し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値以上の場合に前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値より小さい場合に前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、降圧電圧閾値比較部と、
   を備える、センサ付き軸受。
6. 前記センサによって得られた情報を、無線又は有線で送信する通信回路を備え、
   前記電源回路は、前記発電機によって発電された電力を前記通信回路にも出力する、請求項１から５までのいずれか１項に記載のセンサ付き軸受。
7. 発電機によって発電された電力をセンサに出力する電源回路であって、
   前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、
   前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、
   前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、
   前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、
   ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、
   前記昇圧電圧と、設定された昇圧電圧閾値と、を比較し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値以上の場合に、前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記昇圧電圧が前記昇圧電圧閾値より小さい場合に、前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、昇圧電圧閾値比較部と、
   を備える、電源回路。
8. 発電機によって発電された電力をセンサに出力する電源回路であって、
   前記発電機の発電電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路で昇圧された昇圧電圧を降圧する降圧回路と、
   前記降圧回路で降圧された降圧電圧と基準電位との間に接続されたデカップリングコンデンサと、
   前記デカップリングコンデンサの高電位側の端子と、高電位側の出力端子と、を接続する高電位側の出力ラインと、
   前記デカップリングコンデンサの低電位側の端子と、低電位側の出力端子と、を接続する低電位側の出力ラインと、
   ソース−ドレイン経路が、前記低電位側の出力ライン又は前記高電位側の出力ラインに挿入されたトランジスタと、
   前記降圧電圧と、設定された降圧電圧閾値と、を比較し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値以上の場合に、前記トランジスタをオン状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力し、前記降圧電圧が前記降圧電圧閾値より小さい場合に、前記トランジスタをオフ状態に制御する信号を前記トランジスタのゲートに出力する、降圧電圧閾値比較部と、
   を備える、電源回路。

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