DE102013002052A1 - Rotary transformer, has annular circuit board arranged radially outside of annular wall, printed circuit board arranged on one of set of axial parts and is axially spaced apart and arranged coaxially with annular conductor plate - Google Patents
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- H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
- H01F38/18—Rotary transformers
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehübertrager.The invention relates to a rotary transformer.
Es ist allgemein bekannt, dass bei einem Drehübertrager eine transformatorische Leistungsübertragung zwischen zwei Wicklungen ausführbar ist.It is well known that in a rotary transformer, a transformer power transmission between two windings is executable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Signal- und Leistungsübertragung zu erreichen.The invention is therefore based on the object to achieve a compact signal and power transmission.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Drehübertrager nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the rotary transformer according to the features specified in
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Drehübertrager,
wobei der Drehübertrager zwei Teile aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind,
wobei jedes Teil Ringwände aufweist, welche zum jeweils anderen Teil hervorragen,
- – wobei radial innerhalb einer ersten Ringwand des ersten Teils eine Ringwicklung, insbesondere mit einer Windungszahl größer als Eins, angeordnet ist, die einer Ringwicklung des anderen Teils auf gleichem Radialabstand axial gegenübersteht, wobei radial außerhalb der ersten Ringwand des ersten Teils eine ringförmige Leiterplatte angeordnet ist, welche eine ringförmige Leiterbahn aufweist, die an einer Umfangsstelle unterbrochen ausgeführt ist, insbesondere wobei an die entsprechenden Endbereiche eine Signalspannung angelegt wird oder eine empfangene Signalspannung detektiert wird,
- – oder wobei radial außerhalb einer ersten Ringwand des ersten Teils eine Ringwicklung, insbesondere mit einer Windungszahl größer als Eins, angeordnet ist, die einer Ringwicklung des anderen Teils auf gleichem Radialabstand axial gegenübersteht, wobei radial innerhalb der ersten Ringwand des ersten Teils eine ringförmige Leiterplatte angeordnet ist, welche eine ringförmige Leiterbahn aufweist, die an einer Umfangsstelle unterbrochen ausgeführt ist, insbesondere wobei an die entsprechenden Endbereiche eine Signalspannung angelegt wird oder eine empfangene Signalspannung detektiert wird,
wherein the rotary transformer has two parts, which are arranged coaxially with one another,
each part having ring walls which project to the other part,
- - Wherein radially within a first annular wall of the first part, a ring winding, in particular with a number of turns greater than one, is arranged axially facing a ring winding of the other part at the same radial distance, wherein radially outside the first annular wall of the first part, an annular circuit board is arranged comprising an annular track formed to be interrupted at a circumferential location, in particular to which a signal voltage is applied to the respective end areas or a received signal voltage is detected,
- - Or wherein radially outside a first annular wall of the first part of a ring winding, in particular with a number of turns greater than one, is arranged, which axially opposite a ring winding of the other part at the same radial distance, wherein radially disposed within the first annular wall of the first part, an annular circuit board is, which has an annular track which is executed interrupted at a circumferential location, in particular wherein a signal voltage is applied to the corresponding end areas or a received signal voltage is detected,
Von Vorteil ist dabei, dass eine Leistungsübertragung und eine Signalübertragung in unterschiedlichen radialen Bereichen ungestört zueinander ausführbar ist.The advantage here is that a power transmission and a signal transmission in different radial areas undisturbed executed to each other.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die erste Ringwand des Teils in eine radial zwischen zwei Ringwänden des anderen Teils gebildete Nut zumindest teilweise hinein. Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr gute Abschirmung durch ein Feder-Nut-ähnliches Prinzip erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the first annular wall of the part projects at least partially into a groove formed radially between two annular walls of the other part. The advantage here is that a very good shielding by a spring-groove-like principle can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist oder sind das erste und/oder das andere Teil aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Fertigung und ein niedriges Trägheitsmoment wegen des niedrigen spezifischen Gewichts erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the first and / or the other part is or are made of metal, in particular aluminum. The advantage here is that a simple production and a low moment of inertia can be achieved because of the low specific weight.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Leiterplatte am jeweiligen Teil schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Verbindungsart realisierbar ist.In an advantageous embodiment, the respective printed circuit board is screw-connected to the respective part. The advantage here is that a simple connection is feasible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die jeweilige Leiterplatte auf ihrer zum jeweils anderen Teil zugewandten Seite eine als Antenne fungierende Leiterbahn auf, die eingebettet ist von umliegenden Masseflächen. Dabei ist die Leiterplatte mehrlagig ausgeführt und in derselben Lage, in welcher die als Antenne fungierende Leiterbahn angeordnet ist, radial innerhalb und radial außerhalb jeweils eine weitere Leiterbahn angeordnet, die mit Masse verbunden ist. In einer tiefer liegenden Lage, also auch vom anderen Teil des Drehübertragers weiter entfernt angeordneten Lage, ist eine weitere als Massefläche verwendete Leiterbahn angeordnet, die den von der als Antenne fungierenden Leiterbahn radial überdeckten Bereich radial überdeckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Nahfeldübertragung mit hohem Wirkungsgrad für hohe Frequenzen erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the respective printed circuit board on its side facing the other part on a functioning as an antenna conductor, which is embedded by surrounding ground surfaces. In this case, the circuit board is multi-layered and arranged in the same position in which the functioning as an antenna conductor, radially inwardly and radially outwardly each arranged a further interconnect, which is connected to ground. In a lower lying position, ie also from the other part of the rotary transformer further arranged layer, a further used as a ground surface trace is arranged, which covers the area radially overlapped by the acting as an antenna conductor track area. The advantage here is that a near field transmission with high efficiency for high frequencies can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt eine Ringwand des anderen Teils in eine radial zwischen zwei Ringwänden des ersten Teils gebildete Nut zumindest teilweise hinein. Von Vorteil ist dabei, dass eine Feder-Nut-ähnliche Abschirmung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, an annular wall of the other part projects at least partially into a groove formed radially between two annular walls of the first part. The advantage here is that a tongue and groove-like shield is executable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes der Teile einen Steckverbinderteil auf zur Versorgung der Ringwicklung oder der ringförmigen Leiterbahn. Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und einfache elektrische Verbindung einsetzbar ist.In an advantageous embodiment, each of the parts has a connector part for supplying the ring winding or the annular conductor track. The advantage here is that a fast and easy electrical connection can be used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Teil eine mittig angeordnete Wellenaufnahme, insbesondere umfassend eine Welle-Naben-Verbindung, auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Verbindung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the part has a centrally arranged shaft receptacle, in particular comprising a shaft-hub connection. The advantage here is that a simple connection is executable.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedes der Teile halbschalenförmig ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass eine gute Abschirmung erreichbar ist. In an advantageous embodiment, each of the parts is half-shell-shaped. The advantage here is that a good shielding is achievable.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination possibilities of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or posing by comparison with the prior art task arise.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
In der
Der Drehübertrager weist zwei zueinander koaxial angeordnete, zueinander relativ drehbar angeordnete Teile (
Der zweite Teil
Wie in
Wie in
Radial innerhalb einer Ringwand
Radial außerhalb der Ringwand
Hierzu ist im Teil eine Leiterplatte
Mittels der Schrauben
Auf diese Weise ist also Signalübertragungsbereich und Leistungsübertragungsbereich durch die Ringwand
Das Teil und somit auch die Ringwände (
Die Leiterbahn
Am Ende der fast ringförmigen Leiterbahn
Auf der vom anderen Teil
Auf der Vorderseite, also der dem anderen Teil des Drehübertragers zugewandten Seite ist eine ringförmige Leiterbahn
Zwischen den radial äußeren Ringwänden
Mittels eines Steckverbinderteils
Der Ringwicklung wird hierbei ein mittelfrequenter Wechselstrom zugeführt, der eine Frequenz zwischen 10 und 1000 kHz aufweist. Der Leiterbahn wird zum Senden von Information eine Frequenz von über 1 MHz zugeführt, insbesondere eine Frequenz zwischen 1 GHz und 10 GHz. Da der Durchmesser der Leiterbahn
Der andere Teil
Außerdem weist dieser andere, ebenfalls aus Metall, wie Aluminium, gefertigte Teil
Auf diese Weise ist eine elektromagnetische Abschirmung zur Umgebung hin und zwischen den beiden Bereichen erreichbar.In this way, an electromagnetic shield to the environment and between the two areas can be reached.
Das andere Teil
Im ersten Teil
Zur Leistungsübertragung ist im anderen Teil
Die beiden Teile (
Wie aus den
Die Leiterplatte
Die Durchkontaktierung
Die Leiterplatte
Die Leiterplatte
Wie in
Die beiden zwischen den Teilen
Somit ist die Signalübertragung von der Leistungsübertagung getrennt.Thus, the signal transmission is disconnected from the power transmission.
Zur Leistungsübertragung ist auch im anderen Teil
Auf größerem Radialabstand ist der andere ringförmige Hohlraum ausgebildet. Hier ist wiederum eine Leiterplatte
Axial zwischengeordnet ist nur der Luftspalt und die jeweilige Lackschicht
Die Leiterplatte
Somit ist eine störsichere und somit fehlerarme Signalübertragung zwischen den beiden Nahfeldern, also Leiterbahnen (
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Signalübertragungsbereich innerhalb der Ringnut
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wellenaufnahmeshaft mount
- 22
- Wicklungsträger mit Ringwicklung für LeistungsübertragungWinding carrier with ring winding for power transmission
- 33
- Ringwandring wall
- 44
-
Leiterbahn auf Leiterplatte
20 Trace oncircuit board 20 - 55
- Aufnahmebereich für FerritPickup area for ferrite
- 66
- Ringwandring wall
- 77
- Nutgroove
- 88th
- Ringwandring wall
- 99
- Schraubescrew
- 1010
- Steckverbinderteilconnector part
- 1111
- Abschlusswiderstand, insbesondere SMD-WiderstandTerminating resistor, in particular SMD resistor
- 2020
- Leiterplattecircuit board
- 6060
- erstes Teil des Drehübertragersfirst part of the rotary transformer
- 6161
-
zweites Teil des Drehübertragers, relativ zum ersten Teil
60 drehbar angeordnetsecond part of the rotary transformer, relative to thefirst part 60 rotatably arranged - 6262
- Leiterbahn als AntenneTrace as antenna
- 6363
- Leiterplattecircuit board
- 6464
- Wicklungsträger mit Ringwicklung für LeistungsübertragungWinding carrier with ring winding for power transmission
- 6565
- Ferritferrite
- 9090
- Leiterbahn, insbesondere elektrisch mit Masse verbundenConductor, in particular electrically connected to ground
- 9191
- Lackschichtpaint layer
- 9292
- Durchkontaktierung zur Verbindung der Leiterbahnen, die mit Masse verbunden sindThrough connection for connecting the printed conductors, which are connected to ground
- 9393
- Trägermaterial, insbesondere FR4Carrier material, in particular FR4
- 9494
- Durchkontaktierung zur Verbindung der Leiterbahnen, die mit Masse verbunden sindThrough connection for connecting the printed conductors, which are connected to ground
- 9595
- Leiterbahn, insbesondere elektrisch mit Masse verbundenConductor, in particular electrically connected to ground
- 9696
-
Bohrloch zur Aufnahme einer Schraube
9 Borehole for receiving ascrew 9
Claims (9)
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DE102013000517.5 | 2013-01-15 | ||
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