CN115398813A

CN115398813A - 用于无线数据和能量传输的耦合装置以及用于无线数据和能量传输的耦合系统

Info

Publication number: CN115398813A
Application number: CN202180027258.9A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·克莱因; 弗兰克·哈克梅耶尔; 迈克·斯特默
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-11-25
Also published as: WO2021204694A1; JP2023526732A; US20230134291A1; BR112022016863A2; KR20220166841A; EP4133607B1; BE1028203A1; BE1028203B1; EP4133607A1

Abstract

本发明尤其涉及一种用于无线数据传输和能量传输的耦合装置(10)，具有壳体(20、30)，设置在所述壳体(20、30)中用于无线数据传输的通信装置(60)，其中，所述通信装置(60)构造用于沿主发射方向辐射电磁信号，以及布置在所述壳体(20、30)中的无线能量传输装置(50)，所述无线能量传输装置具有带有通孔(53)的铁氧体主体(51)以及至少一个限定开口(54)的空心线圈(52)，所述空心线圈布置在所述铁氧体主体(51)上，其中，所述空心线圈(52)、所述铁氧体主体(51)和所述通信装置(60)相对彼此布置得，使得从所述通信装置(60)沿所述主发射方向辐射的电磁信号传播通过所述铁氧体主体(51)的通孔(53)并且通过所述至少一个空心线圈(52)的开口(54)。

Description

用于无线数据和能量传输的耦合装置以及用于无线数据和能量传输的耦合系统

技术领域

本发明涉及一种用于无线数据传输和能量传输的耦合装置以及一种用于数据传输和能量传输的耦合系统。

背景技术

用于数据传输和能量传输的插接连接器系统是已知的。如果插接连接器必须经常断开并且重新插接在一起，则即便触点设计得很昂贵，触点的磨损也很高。例如，从工业机器人技术领域中已知这种情景，其中，例如，机器人臂必须频繁地抓取和更换替换式工具。在此，替换式工具必须与机器人臂机械地和电气地连接。机械连接通过耦合器实现，而电气连接通常通过配备有低磨损的金触点的插接连接器实现。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种耦合装置以及耦合系统，其尤其能够代替工业插接连接器并且通过在耦合装置之内的组件的节省空间的布置不仅能够实现有效的无线能量传输而且能够实现快速的无线数据传输。

本发明的核心思想在于，提供一种用于无线数据传输和能量传输的耦合装置，其被构造用于，

i)借助于起到初级线圈作用的空心线圈和具有通孔的铁氧体主体，将供应能量感应式传输到起到次级耦合器作用的耦合装置的次级线圈，以及

ii)借助通信装置以电磁信号的形式在主发射方向上穿过铁氧体主体的通孔并穿过空心线圈向次级耦合器的互补通信装置发送数据。由于该措施形成紧凑的结构形式，其能够实现在两个耦合装置之间的有效的无线的能量传输和数据传输。快速的数据传输尤其可以通过如下方式实现，即通信装置可以发射在定向无线电传输的意义上的高频电磁信号。

上述技术目的通过权利要求1的特征、权利要求3的特征以及权利要求18的特征实现。

有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

附图说明

下面借助于一些实施例结合附图对本发明进行详细说明。其中：

图1示出了具有封闭的壳体的示例性的耦合装置，

图2示出了在图1中示出的耦合装置，其中部分地移除了壳体，

图3是图1所示的盖的仰视图，其中，盖上安装有铁氧体主体和安装有空心线圈，

图4示出了在图2和图3中示出的、布置在铁氧体主体上的空心线圈，

图5a示出了在图2中示出的耦合装置的示意图，其中通信装置与铁氧体主体间隔开地布置，

图5a和5c示出了一种替代的耦合装置的示意图，其中，通信装置至少部分地布置在铁氧体主体的通孔中，

图6示出了安装在电路板上的通信装置，其在空间上分开地具有发送天线和接收天线，

图7示出了在图2和图5a中示出的通信装置，其具有唯一的作为发送和接收天线工作的天线装置，

图8示出了一种替代的安装在电路板上的通信装置，该通信装置具有光学发送器和光学接收器，以及

图9示出了示例性耦合系统，其示出了图2和图5a中所示的耦合装置与互补耦合装置耦合的状态，这些耦合装置分别连接到电气和/或电子设备。

具体实施方式

图1示出了用于无线数据和能量传输的示例性的耦合装置10，该耦合装置可以以有利的方式具有两件式的壳体，该壳体具有基础件20和盖30，该盖构造用于封闭基础件20。此外，耦合装置10具有能量供应接头40，外部能量供应源可连接到该能量供应接口。此外，耦合装置10具有通信接口41，经由该通信接口可以将数据发送到外部数据接收器，或者可以从外部数据源接收数据。耦合装置10特别适合于在工业环境中使用，例如在机器人辅助的自动化设备中。

在图2中示出了在图1中示出的耦合装置10，其中壳体20、30部分地被移除。在壳体20、30中布置有用于无线数据传输的通信装置60。通信装置60尤其构造用于在主发射方向上发射电磁信号。这意味着，通信装置60构造为，使得其所辐射的能量的绝大部分沿着主发射方向传播。如尤其在图5a中可见，主发射方向平行于一个轴、在此平行于图5a中示出的坐标系的y轴延伸。此外，在壳体20、30中布置有无线能量传输装置50，其具有带有通孔53的铁氧体主体51以及至少一个限定开口54的空心线圈52，该空心线圈布置在铁氧体主体51上。在图2中，例如，示出了彼此叠置的两个空心线圈。能量传输装置50在图4中再次隔离地示出。

如在图4中可见，铁氧体主体例如可以具有基本上盘形的构型，在该构型中可以居中地构造通孔53。通孔53的内径例如可以为14mm，而盘形的铁氧体主体51的直径例如可以为45mm。在铁氧体主体5的优选平行于盖30延伸的表面上，空心线圈52布置成使得由空心线圈52限定的开口54与通孔53对齐。需要注意，在铁氧体主体51的朝向盖30的表面上可以开设有槽，至少一个空心线圈52可以插入该槽中。由此可以确定空心线圈52相对于铁氧体主体51的位置。

如在图2中还可看到的那样，能量传输装置50例如可以通过可以成形在盖30上的锁止凸起31可拆卸地保持在盖上。在根据图2和图5a的示例性图示中，至少一个空心线圈52布置在铁氧体主体51和盖30之间。

如特别在图5a中看到的，通信装置60、铁氧体主体51和空心线圈52关于主发射方向(其沿y方向指向)相继地并且在不同的平面中设置，所述平面分别平行于通过x和z轴展开的平面。换言之：关于在图5a中示出的耦合装置10，通信装置60布置在能量传输装置50之下并且与其具有间距。

如在图2和图5a中所示的那样，空心线圈52、铁氧体主体51和通信装置60相对于彼此布置成，使得从通信装置60发出的电磁信号在主发射方向80上通过铁氧体主体51的通孔53且通过至少一个空心线圈52的开口54传播。因此，通孔53和空心线圈52的开口54形成用于从通信装置60辐射出的电磁信号的漏斗的形式，借助于该漏斗可以传输数据源的数据。

在图2中同样可以看到耦合装置10的通信接口41。

盖30优选具有电磁波可穿透的区域，其中主发射方向80与电磁波可穿透的区域正交地延伸，如这尤其在图5a中可见。盖30的电磁波可穿透的区域尤其与铁氧体主体51的通孔53和空心线圈52的开口54对齐。优选地，整个盖30由电磁波可穿透的塑料材料制成。

如图2所示，壳体的基础件20可以具有底壁22，与该底壁平行地可以布置有电路板70，通信装置60安装在该电路板上。如尤其在图5a中可见，在安装状态下，电路板70、至少一个空心线圈52和铁氧体主体51分别布置在不同的平面中，所述平面彼此平行并且平行于通过x和z轴展开的平面布置。如尤其在图5a中可见，主射流方向80垂直于这些平面延伸。

根据一个有利的设计方案，通信装置60具有天线装置，其构造成用于在主发射方向80上发射无线电信号，其中，所发射的无线电信号处在第一频带中。优选地，使用提供足够高的带宽的频带，以便例如能够同时通过不同的频率发送和接收无线电信号。在此，使用具有相对差的传播特性的频带被证明是有利的。例如，为此使用在千兆赫范围中的ISM频带。优选地，第一频带位于57-66GHz的频率范围内。也可以考虑使用位于更高频率范围中的ISM频带。

具有天线装置的通信装置60还构造用于接收在第二频带中的无线电信号。所接收的无线电信号具有主接收方向，当使用单个天线用于发射和接收时，主接收方向与主发射方向80一致，并且当为了发送和接收使用在空间上分离的发送天线和接收天线时，主接收方向平行于主发射方向80延伸穿过铁氧体主体51的通孔53和穿过至少一个空心线圈52的开口54。第一频带和第二频带优选是不同的，但也可以是相同的。优选地，第二频带也是在千兆赫范围内的ISM频带，其优选地在57-66GHz的频率范围内。

根据一个有利的设计方案，通信装置60的天线装置可以具有用于发送和接收无线电信号的共同的天线63。因此，图6示出了具有通信装置60的示例性的电路板70，该通信装置具有共同的天线63作为天线装置。示例性装备的电路板70被使用在耦合装置10中，该耦合装置示例性地在图2和图5a中示出。为了控制唯一的天线63，能够以本身已知的方式使用高频电子器件200，所述高频电子器件例如具有双工器(Duplexer)，所述双工器相互允许：仅在第一频带中的无线电信号能够由天线63发射或者在第二频带中的无线电信号能够由天线63接收。在这种情况下，对于待发送的无线电信号和所接收的无线电信号，第一频带和第二频带可以是相同的。代替双工器，也可以使用本身已知的双信器(Diplexer)。

代替唯一的发送和接收天线63，也可以使用通信装置60.1，其具有发送天线61和在空间上与其分离的接收天线62，如在图6中所示。通信装置60.1又可以安装在电路板70.1上。两个天线61和62可以以本身已知的方式由高频电子器件190控制。图7中示出的发送和接收天线63以及图6中示出的发送天线61和接收天线62都可以特别地通过高频电子器件200或190与通信接口41连接，如在图5a中可见的。要注意的是，通信接口41可以构造为光学通信接口或电气通信接口。有利地，通信接口41可以构造为支持以太网协议的基于以太网的通信接口。在此需要注意的是，高频电子器件200也可以是通信装置60的组成部分，而高频电子器件190也可以是通信装置60.1的组成部分。可以理解的是，高频电子器件190可以布置在电路板的与天线61和62相同的一侧上，或者也可以布置在电路板70的背面上。此外，可以想到的是，在壳体20、30中设置有其他电路板，在所述其他电路板上安装有对于耦合装置10的运行所需的电子装置和/或电气装置。以本身已知的方式，高频电子器件190或200可以分别具有用于利用待传输的数据调制电磁波的调制器和用于解调所接收的电磁信号的解调器。

在这一点上值得注意的是，空心线圈52的尤其在图3中可见的接头55可以直接地或经由相应的电压转换器(未示出)与能量供应接头40连接，如这在图5a中示意性地示出的那样。

为了实现有效的和节省空间的结构方式，两个天线61和62可以分别构造为贴片天线并且布置在电路板70.1上。以类似的方式，根据图7的发送和接收天线63可以被构造为贴片天线并且被布置在电路板70上。

代替根据图7的发送和接收天线63或根据图6的发送天线61和接收天线62，可以设置通信装置60.2，其可以具有光学发送器64和必要时与其空间上分开地布置的光学接收器65，如在图8中示意性示出的那样。光学发送器64和光学接收器65又能够安装在电路板70.2上，其中电路板70.2又能够代替电路板70或电路板70.1使用在图2中示出的耦合装置10中。作为光学发送器64可以以本身已知的方式使用LED或激光二极管，而光学接收器65例如可以实现为光电晶体管。又可以在电路板70.2上设置相应的控制电子器件210，该控制电子器件可以控制光学发送器64和光学接收器65用于发送和接收光学信号。光学接收信号和光学发送信号例如可以在波长方面不同。光学发送器64被设计成通过铁氧体主体51的通孔53和由空心线圈52形成的开口54在主发射方向上发射光学信号，开口54平行于图5a中示出的y轴延伸。从互补耦合装置由光学接收器65接收的光学信号具有穿过铁氧体主体51的通孔53并且穿过空心线圈52的开口54的主射流方向，其基本上平行于光学发送器64的主发射方向延伸。

在图5b中示出了用于无线数据和能量传输的替代的耦合装置110。耦合装置110与耦合装置10的区别主要在于，构造用于在主发射方向180上发射电磁信号的通信装置160至少部分地布置在铁氧体主体151的通孔153内部。通信装置160可以类似于通信装置60布置在电路板160上。因此，用于耦合装置10的实施方式基本上也描述了耦合装置110。限定开口154的至少一个空心线圈152可以布置在铁氧体主体151上。空心线圈152和铁氧体主体151形成能量传输装置150，该能量传输装置150基本上可以如能量传输装置50那样构造。在这方面，将参考对能量供给装置50的说明以及参照图3和图4。类似于耦合装置10，耦合装置110优选地具有能量供应接头140和通信接口141。

在图5c中示出了在图5b中示出的耦合装置110，其中通信装置160现在完全布置在铁氧体主体151的通孔153中并且布置在空心线圈152的开口154中。

根据在图3中示出的示例性的设计方案，铁氧体主体53构成为盘形的，其中空心线圈52也能够具有相同的横截面。在此情况下，通信装置60，60.1或60.2的主发射方向基本上平行于铁氧体主体51以及空心线圈52的旋转轴线延伸。通过锁止凸起31至33，铁氧体主体51以及空心线圈52可以可拆卸地安装在盖30上。类似地，铁氧体主体151以及因此空心线圈152也可以可拆卸地安装在盖30上。

为了例如能够在第一电气和/或电子设备220与第二电气和/或电子设备230之间无线传输数据和能量，设置示例性的耦合系统300，其示例性地在图9中示出。耦合系统300包括第一耦合装置(在本示例中，其是在图2、图5a和图7中示出的耦合装置10)和互补的第二耦合装置310。

如图9所示，耦合装置10经由能量供应接头40和通信接口41连接到电子和/或电气设备220。在本示例中，假设电气和/或电子设备220具有数据源，该数据源可以生成用于无线传输到电气和/或电子设备230的数据，并且可以经由电气或光学传输介质将该数据提供给通信接口41。此外，电气和/或电子设备220例如具有能量供应装置，其例如通过电导线将能量传输至能量供应接头40，该能量供应接头然后可以通过能量传输装置50和互补的耦合装置310无线地传输至电气和/或电子设备230。在此需要注意的是，不仅耦合装置10而且互补的耦合装置310构造用于如此处理由电气和/或电子设备220提供的能量，使得耦合装置10的构件以及耦合装置310的构件可以被供应以合适的能量。

术语“互补”尤其意味着，耦合装置310的至少一个通信装置360与耦合装置10的通信装置60互补地构造。也就是说，在图9所示的实施例中，不仅通信装置具有图6所示的唯一的发送和接收天线63，而且通信装置310也具有唯一的发送和接收天线363，它们在耦合状态下相互对齐地设置。在该示例中，与x轴平行的主发射方向和主接收方向关于通信装置60重合。

然而，如果在耦合装置10中实施在图7中示出的包括发送天线61和接收天线62的通信装置60.1，则通信装置360也包括发送天线和与其空间上分离的接收天线。在耦合状态中，发送天线61与通信装置360的接收天线对齐地布置，而接收天线62与通信装置360的发送天线对齐地布置。通过这种方式，可以在设备220和设备230之间进行双向数据传输。还要注意，发送天线61的主发射方向和通信装置360的发送天线的主发射方向(如果存在的话)彼此平行地并且平行于图9中所示的坐标系的x轴延伸。当包括光学发送器64和光学接收器65的通信装置60.2实施在耦合装置10中时，得到耦合装置360的类似的互补的构造。

通信装置360的发送和接收天线363可以布置在电路板370上。此外，耦合装置310优选地类似于耦合装置10地构造。换言之：耦合装置310具有壳体320,330，所述壳体可以具有盖330和基础件320。在壳体320,330中布置有用于无线数据传输的通信装置360，其中通信装置360构造用于在主接收方向上接收电磁信号。在耦合状态下，耦合装置10的发送和接收天线63的主发射方向以及耦合装置310的发送和接收天线363的主接收方向位于共同的线380上，该线380平行于图9中所示的坐标系的x轴。类似于耦合装置10，具有空心线圈352和铁氧体主体351的能量传输装置350可拆卸地支承在壳体中，优选地在耦合装置310的壳体的盖330上。能量传输装置350可以类似于耦合装置10的在图4中示出的能量传输装置50地构造。因此，不需要更详细的解释。空心线圈352、铁氧体主体351以及通信装置360相对彼此布置，使得由耦合装置10的发送和接收天线63发出的电磁无线电信号在位于线380上的主接收方向上通过空心线圈352的开口354并且通过铁氧体主体351的通孔353传播至通信装置360或者发送和接收天线363。如在图9中可见，在耦合状态中，第一耦合装置10的铁氧体主体51的通孔53、空心线圈52的开口54彼此对齐地相对于第二耦合装置310的铁氧体主体351的通孔353和空心线圈352的开口354设置，使得从通信装置60的发送和接收天线63发出的电磁信号能够由通信装置360的发送和接收天线363接收。主发射方向和主接收方向例如延伸通过通孔53和353以及开口54和354的中心。在图9所示的实施例中，第一耦合装置10的空心线圈52充当初级线圈，并且第二耦合装置310的至少一个空心线圈352充当用于无线能量传输的次级线圈。如在图9中所示，在耦合状态下，在耦合装置10和耦合装置310之间存在小的间距，该间距例如可以位于0和10cm之间。当然也可想到的是，在耦合状态下，两个耦合装置10和310相接触。在根据图9的所示出的实施例中，盖330和30分别用作耦合系统300的耦合面。

为了能够实现双向数据通信，数据可以从设备230通过耦合装置310的发送和接收天线363传输到耦合装置10的发送和接收天线63，并从那里传输到设备220。

下面再次总结上述示例方面中的至少一些。

提供用于无线数据和能量传输的耦合装置10，其示例性地在图2和图5a中结合图3和图4示出。它例如具有以下特征：

壳体20、30，

设置在壳体20、30中的用于无线数据传输的通信装置60，其中，该通信装置60被构造用于在主发射方向上发射电磁信号，该主发射方向例如平行于在图5a中示出的y轴延伸，以及

布置在所述壳体20、30中的无线能量传输装置50，所述能量传输装置具有带有通孔53的铁氧体主体51以及至少一个限定开口54的空心线圈52，所述空心线圈布置在所述铁氧体主体51上，其中，所述空心线圈52、所述铁氧体主体51和所述通信装置60如此相对彼此布置，使得从所述通信装置60沿主发射方向发射出的电磁信号传播通过所述铁氧体主体51的通孔53和通过所述至少一个空心线圈52的开口54。

能量传输装置50和通信装置60可以关于主发射方向例如前后相继地布置。

有利地，通信装置60可以具有天线装置61、62或63，所述天线装置可以被构造用于发射第一频带中的无线电信号并且同时接收第二频带中的无线电信号，其中，第一和第二频带可以分别是GHz范围中的ISM频带并且有利地可以分别位于57至66GHz的频率范围内或者位于更高的频率范围中。

在图5b和5c中示出了用于无线数据和能量传输的替代的耦合装置110。它例如具有以下特征：

壳体120、130，

设置在壳体120、130中的用于无线数据传输的通信装置160，其中，所述通信装置160构造用于沿主发射方向发射电磁信号，设置在所述壳体120、130中的无线能量传输装置150，其包括具有通孔153的铁氧体主体151、以及设置在所述铁氧体主体151上并限定开口154的至少一个空心线圈152，其中所述铁氧体主体151的通孔153与所述空心线圈152的开口154彼此对齐，并且其中所述通信装置160至少部分地设置在所述铁氧体主体151的通孔153内。

有利地，通信装置160可以具有天线装置，所述天线装置可以相应于天线装置61、62或63。天线装置可以设计用于辐射第一频带中的无线电信号并且同时接收第二频带中的无线电信号，其中，第一和第二频带可以分别是GHz范围中的ISM频带并且有利地可以分别位于57至66GHz的频率范围内或者位于更高的频率范围中。

有利地，空心线圈152、铁氧体主体151和通信装置160如此相对彼此布置，使得从通信装置160在主发射方向上发出的电磁信号可以传播通过铁氧体主体151的通孔153并且通过至少一个空心线圈152的开口154。

优选地，耦合装置10或110包括与至少一个空心线圈52；152电气连接的能量供应接头40；140，在该能量供应接头上可连接外部的能量供应装置，以及与通信装置60；160电气或光学连接的通信接口41；141，外部的消息源220可连接到所述通信接口上。

壳体20、30；120、130可以优选包括盖30；130和基础件20；120，基础件可由盖30；130覆盖，其中能量传输装置50；150可安装在盖30；130上。

盖30、130可以优选地具有电磁波可穿透的区域，其中主发射方向正交于电磁波可穿透的区域延伸。

优选地，盖30、130由塑料材料制成。

基础件20可以具有底壁22，与该底壁22平行地布置有电路板70、70.1、70.2，通信装置60、60.1、60.2可安装在该电路板70、70.1、70.2上，其中，在安装状态下，电路板70、70.1、70.2、至少一个空心线圈52和铁氧体主体51分别位于一个平面中，这些平面彼此平行地布置，其中，主发射方向垂直于这些平面地延伸。

优选地，通信装置60、60.1具有天线装置，其构造成用于在主发射方向上发射无线电信号，其中，所发射的无线电信号处在第一频带中。

第一频带可以是GHz范围中的ISM频带，其优选地位于57至66GHz的频率范围内。

天线装置可以设计用于接收第二频带中的无线电信号，其中，所接收的无线电信号具有主接收方向，该主接收方向平行于主发射方向穿过铁氧体主体51的通孔53和至少一个空心线圈52的开口54延伸，其中，根据实施方式，第一频带和第二频带可以是不同的或相同的。

第二频带可以是GHz范围内的ISM频带，并且优选地在57-66GHz的频率范围内。

根据一种有利的设计方案，所述天线装置60以及所述耦合装置110的天线装置分别具有一个共同的用于发送和接收无线电信号的天线63，其中，所接收的无线电信号具有主接收方向，该主接收方向优选可以与所述主发射方向重合。替代地，天线装置60以及还有耦合装置110的天线装置可以具有发送天线61和与之分离的接收天线62，其中，所接收的无线电信号具有主接收方向，该主接收方向优选至少部分平行于主发射方向穿过铁氧体主体51的通孔53和至少一个空心线圈52的开口54延伸。

不仅用于发送和接收的共同的天线63、而且发送天线61和与其分开的接收天线62可以分别构造为贴片天线。

替代地，通信装置60.2可以具有用于在主发射方向上发射光学信号的光学发送器64并且必要时具有用于接收光学信号的光学接收器65，其中所接收的光学信号具有主射流方向，所述主射流方向平行于主发射方向延伸穿过铁氧体主体51的通孔53和至少一个空心线圈52的开口54。

优选地，控制装置200、190、210与通信装置60、60.1、60.2对应。

根据另一有利的方面，设置有在图9中示例性示出的用于无线数据和能量传输的耦合系统300，其可以具有以下示例性的特征：

如先前描述的第一耦合装置10、110，其中第一耦合装置10可连接到第一电子和/或电气设备220，以及

互补的第二耦合装置310，其能够连接到第二电气和/或电子设备230，并且可以包括以下特征：

壳体320、330，

布置在壳体320、330中的用于无线数据传输的通信装置360，其中，通信装置360可以构造成与通信装置60互补用于在主接收方向上接收电磁信号，和

布置在壳体320、330中的无线能量传输装置，其具有带有通孔353的铁氧体主体351和至少一个限定开口354的布置在铁氧体主体351上的空心线圈352，其中空心线圈352、铁氧体主体351和通信装置360彼此布置成，使得所接收的电磁信号沿主接收方向通过铁氧体主体351的通孔353并且通过至少一个空心线圈352的开口354朝向通信装置360传播，其中，在耦合状态中，第一耦合装置10、110的铁氧体主体351的通孔353与第二耦合装置的铁氧体主体351的通孔353对齐地布置，使得由第一耦合装置10的通信装置60发出的电磁信号由第二耦合装置310的通信装置360接收，并且其中，第一耦合装置10的至少一个空心线圈52用作初级线圈，并且第二耦合装置310的至少一个空心线圈352用作次级线圈。

Claims

1.一种用于无线数据传输和能量传输的耦合装置(10)，具有

壳体(20、30)，

设置在所述壳体(20、30)中用于无线数据传输的通信装置(60)，其中，所述通信装置(60)构造用于沿主发射方向辐射电磁信号，以及

布置在所述壳体(20、30)中的无线的能量传输装置(50)，所述能量传输装置具有带有通孔(53)的铁氧体主体(51)以及至少一个限定开口(54)的空心线圈(52)，所述空心线圈布置在所述铁氧体主体(51)上，其中，所述空心线圈(52)、所述铁氧体主体(51)和所述通信装置(60)如此相对彼此布置，使得从所述通信装置(60)沿所述主发射方向辐射的电磁信号传播通过所述铁氧体主体(51)的通孔(53)并且通过所述至少一个空心线圈(52)的开口(54)。

2.根据权利要求1所述的耦合装置(10)，

其特征在于，

所述能量传输装置(50)和所述通信装置(60)关于主发射方向相继地布置。

3.用于无线数据传输和能量传输的耦合装置(110)，具有

壳体(120、130)，

设置在所述壳体(120、130)中的用于无线数据传输的通信装置(160)，其中，所述通信装置(160)构造用于沿主发射方向辐射电磁信号，

布置在所述壳体(120、130)中的无线的能量传输装置(150)，所述能量传输装置(150)具有带有通孔(153)的铁氧体主体(151)以及至少一个限定开口(154)的空心线圈(152)，所述空心线圈布置在所述铁氧体主体(151)上，其中所述铁氧体主体(151)的通孔(153)和所述空心线圈(152)的开口(154)彼此对齐，并且其中所述通信装置(160)至少部分地布置在所述铁氧体主体(151)的通孔(153)内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的耦合装置(10、110)，

其特征在于，

与所述至少一个空心线圈(52、152)电气连接的能量供应接头(40、140)，其能够连接到外部能量供应装置，以及与所述通信装置(60、160)电气连接或光学连接的通信接口(41、141)，外部的消息源(220)能够连接到所述通信接口上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

所述壳体(20、30；120、130)具有盖(30、130)和能够被所述盖(30、130)覆盖的基础件(20、120)，并且所述能量传输装置(50、150)能够安装在所述盖(30、130)上。

6.根据权利要求5所述的耦合装置，

其特征在于，

所述盖(30、130)具有电磁波可穿透的区域，其中所述主发射方向正交于所述电磁波可穿透的区域延伸。

7.根据权利要求5或6所述的耦合装置，

其特征在于，

所述盖(30、130)由塑料材料制成。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

所述基础件(20)具有底壁(22)，平行于所述底壁地布置有电路板(70、70.1、70.2)，在所述电路板上能够安装所述通信装置(60、60.1、60.2)，其中，在所述安装状态下，所述电路板(70、70.1、70.2)、所述至少一个空心线圈(52)和所述铁氧体主体(51)分别位于一个平面中，这些平面彼此平行地布置，其中，所述主发射方向垂直于这些平面延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

所述通信装置(60、60.1)具有天线装置，所述天线装置构造用于沿主发射方向辐射无线电信号，其中，所辐射的无线电信号位于第一频带中。

10.根据权利要求9所述的耦合装置，

其特征在于，

所述第一频带是GHz范围中的ISM频带。

11.根据权利要求10所述的耦合装置，

其特征在于，

所述第一频带位于57到66GHz的频率范围内。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

所述天线装置被设计用于接收第二频带中的无线电信号，其中，所接收的无线电信号具有主接收方向，所述主接收方向平行于主发射方向延伸穿过铁氧体主体(51)的通孔(53)和所述至少一个空心线圈(52)的开口(54)，其中，第一频带和第二频带是不同的或相同的。

13.根据权利要求12所述的耦合装置，

其特征在于，

所述第二频带是GHz范围内的ISM频带，并且优选地在57至66GHz的频率范围内。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

所述天线装置具有用于发送和接收无线电信号的共同的天线(63)或者发送天线(61)和与其分离的接收天线(62)。

15.根据权利要求14所述的耦合装置，

其特征在于，

用于发送和接收的共同的天线(63)或者发送天线(61)和与其分离的接收天线(62)分别构造为贴片天线。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

通信装置(60.2)具有用于在主发射方向上发射光学信号的光学发送器(64)和必要时用于接收光学信号的光学接收器(65)，其中所接收的光学信号具有主射流方向，其平行于主发射方向延伸穿过铁氧体主体(51)的通孔(53)和至少一个空心线圈(52)的开口(54)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的耦合装置，

其特征在于，

所述通信装置(60、60.1、60.2)具有控制装置(200、190、210)。

18.用于无线数据传输和能量传输的耦合系统(300)，具有

根据前述权利要求中任一项所述的第一耦合装置(10，110)，其中，所述第一耦合装置(10)能够与第一电子和/或电气设备(220)连接，以及

互补的第二耦合装置(310)，其能够连接到第二电气和/或电子设备(230)，并且具有以下特征：

壳体(320、330)，

布置在所述壳体(320、330)中的用于无线数据传输的通信装置(360)，其中，所述通信装置(360)构造用于在主接收方向上接收电磁信号，以及

布置在所述壳体(320、330)中的无线的能量传输装置，所述能量传输装置具有带有通孔(353)的铁氧体主体(351)和至少一个限定开口(354)的空心线圈(352)，所述空心线圈布置在所述铁氧体主体(351)上，其中所述空心线圈(352)、所述铁氧体主体(351)和所述通信装置(360)相对彼此布置得，使得所接收的电磁信号沿主接收方向通过所述铁氧体主体(351)的所述通孔(353)并通过所述至少一个空心线圈(352)的所述开口(354)朝所述通信装置(360)传播，其中在耦合状态下，所述第一耦合装置(10、110)的所述铁氧体主体(351)的所述通孔(353)与所述第二耦合装置的所述铁氧体主体(351)的所述通孔(353)对齐布置，使得从所述第一耦合装置(10)的所述通信装置(60)发出的电磁信号由所述第二耦合装置(310)的所述通信装置(360)接收，并且其中所述第一耦合装置(10)的至少一个空心线圈(52)充当初级线圈，并且第二耦合装置(310)的至少一个空心线圈(352)充当次级线圈。