DE102013002052B4

DE102013002052B4 - Rotary joint

Info

Publication number: DE102013002052B4
Application number: DE102013002052.2A
Authority: DE
Inventors: Josef Schmidt; Ulrich Stockenberger; Thomas Schäfer
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: DE102013002052A1

Abstract

Drehübertrager,
wobei der Drehübertrager ein erstes und ein anderes Teil aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind,
wobei
das erste Teil eine Ringwicklung und Ringwände aufweist, welche zum anderen Teil hervor ragen,
das andere Teil eine Ringwicklung und Ringwände aufweist, welche zum ersten Teil hervor ragen,
- wobei radial innerhalb einer ersten Ringwand (3) des ersten Teils die Ringwicklung des ersten Teils mit einer Windungszahl größer als Eins angeordnet ist, die der Ringwicklung des anderen Teils auf gleichem Radialabstand axial gegenübersteht,
wobei radial außerhalb der ersten Ringwand (3) des ersten Teils eine ringförmige Leiterplatte angeordnet ist, welche eine ringförmige Leiterbahn aufweist, die an einer Umfangsstelle unterbrochen ausgeführt ist,
wobei am Ende der fast ringförmigen Leiterbahn (4) ein Abschlusswiderstand (11) mit einem zur Impedanz der Leiterbahn (4) angepassten Wert angeordnet ist,
wobei der Abschlusswiderstand (11) als SMD-Widerstand ausgeführt ist und zwischen dem in Umfangsrichtung ersten Ende der Leiterbahn (4) und einer in derselben Lage der Leiterplatte (20) angeordneten Leiterbahn (90), die elektrisch mit Masse verbunden ist, angebracht ist,
wobei eine zur ringförmigen Leiterplatte (20) gleichartig ausgeführte, nur an einer Umfangsstelle unterbrochene Leiterplatte (63) am anderen Teil (61) schraubverbunden angeordnet ist und axial beabstandet und koaxial zur ringförmigen Leiterplatte (20) angeordnet ist,
wobei die Leiterplatte des ersten Teils auf ihrer vom anderen Teil abgewandten Seite eine weitere Leiterbahn (95) aufweist, die mit Masse verbunden ist und in radialer Richtung die ringförmige Leiterbahn (4) überdeckt und mittels Durchkontaktierungen (92 , 94) die in derselben Lage der Leiterplatte (20) angeordnete Leiterbahn (90) mit Masse verbindet, so dass die signalführende Leiterbahn (4) radial beidseitig und auf der vom anderen Teil abgewandten Seite mit Masseflächen abgeschirmt ist und somit die Leiterplatte (20) ähnlich zum Prinzip eines offenen Koaxialleiters betreibbar ist,
wobei die Leiterplatte des anderen Teils (61) auf ihrer vom ersten Teil (60) abgewandten Seite eine weitere Leiterbahn aufweist, die mit Masse verbunden ist und in radialer Richtung die ringförmige Leiterbahn (62) überdeckt und mittels Durchkontaktierungen die in derselben Lage der Leiterplatte (63) angeordnete Leiterbahn mit Masse verbindet, so dass die signalführende Leiterbahn (62) radial beidseitig und auf der vom anderen Teil (61) abgewandten Seite mit Masseflächen abgeschirmt ist und somit die Leiterplatte (63) ähnlich zum Prinzip eines offenen Koaxialleiters betreibbar ist,
wobei die im ersten Teil (60) und im anderen Teil (61) des Drehübertragers nicht durch Masseflächen abgeschirmten Seiten der jeweiligen Leiterbahn (4, 62) einander zugewandt sind,
wobei die Leiterplatte (20) mit Schrauben mit dem ersten Teil (60) verbunden ist und an ihrer äußeren Oberfläche mit Lackschichten gegen Korrosion abgedeckt ist,
wobei die Leiterplatte (20) ein durchgehendes Bohrloch (96) zur Aufnahme einer Schraube (9) aufweist,
wobei die Ringwicklung(2) des ersten Teils in einer ringförmigen Ausnehmung eines im Wesentlichen als Ring ausgeführten Ferritmaterials (65) eingelegt ist,
wobei die Ringwicklung des anderen Teils vom Ferritmaterial (65) umgeben ist,
wobei die Leiterplatte (20) im ersten Teil in einer radial zwischen den Ringwänden (3, 6) angeordneten Ringnut angeordnet ist und im Berührbereich mit den Schraubenköpfen der Schrauben (9) unisolierte metallische Leiterbahnabschnitte an ihrer Oberfläche aufweist,
wobei die Schraubenköpfe die Leiterplatte (20) gegen das erste Teil drücken,
wobei im ersten Teil (60) eine Ringnut (7) zwischen äußeren Ringwänden (6, 8) vorgesehen ist, in welche eine umlaufende Erhebung hineinragt,
wobei die Ringwicklung mit einem Steckverbinderteil (10) elektrisch verbunden ist,
wobei der Durchmesser der Leiterbahn (4) zwischen 10 cm und 50 cm beträgt,
wobei die erste Ringwand (3) des ersten Teils in eine Ringnut des anderen Teils in axialer Richtung zumindest teilweise eindringt.

Rotary joint,
wherein the rotary transformer has a first and another part which are arranged coaxially with one another,
in which
the first part has a ring winding and ring walls which protrude to the other part,
the other part has a ring winding and ring walls which protrude to the first part,
- wherein radially within a first annular wall (3) of the first part, the ring winding of the first part is arranged with a number of turns greater than one, which is axially opposite the ring winding of the other part at the same radial distance,
wherein, radially outside of the first annular wall (3) of the first part, an annular printed circuit board is arranged, which has an annular printed conductor, which is designed to be interrupted at a peripheral location,
wherein a terminating resistor (11) having a value adapted to the impedance of the printed conductor (4) is arranged at the end of the almost annular printed conductor (4),
wherein the terminating resistor (11) is designed as an SMD resistor and is mounted between the first end of the conductor track (4) in the circumferential direction and a conductor track (90) which is electrically connected to ground in the same position of the printed circuit board (20),
wherein a printed circuit board (63) of like design and interrupted only at one circumferential point is screw-connected to the other part (61) is arranged and axially spaced and coaxial with the annular circuit board (20) is arranged,
wherein the circuit board of the first part on its side facing away from the other part of a further conductor (95) which is connected to ground and in the radial direction, the annular conductor track (4) covered and by means of plated through holes (92, 94) in the same position of Circuit board (20) arranged conductor (90) connects to ground, so that the signal-carrying conductor (4) is radially on both sides and on the side remote from the other part with grounded surfaces shielded and thus the circuit board (20) is operable similar to the principle of an open coaxial conductor .
wherein the printed circuit board of the other part (61) on its side facing away from the first part (60) has a further conductor track which is connected to ground and in the radial direction, the annular conductor track (62) covered and by means of through-contacts in the same position of the circuit board ( 63) arranged conductor connects to ground, so that the signal-carrying conductor track (62) radially on both sides and on the side facing away from the other part (61) side is shielded with ground surfaces and thus the circuit board (63) is operable similar to the principle of an open coaxial conductor,
wherein the sides of the respective conductor track (4, 62) which are not shielded by ground surfaces in the first part (60) and in the other part (61) of the rotary transformer face one another,
the printed circuit board (20) being connected to the first part (60) with screws and covered on its outer surface with varnish layers against corrosion,
the circuit board (20) having a through hole (96) for receiving a screw (9),
wherein the ring winding (2) of the first part is inserted in an annular recess of a ferrite material (65) designed essentially as a ring,
wherein the ring winding of the other part is surrounded by the ferrite material (65),
wherein the printed circuit board (20) is arranged in the first part in an annular groove arranged radially between the annular walls (3, 6) and has uninsulated metallic conductor track sections on its surface in the contact area with the screw heads of the screws (9),
the screw heads pressing the circuit board (20) against the first part,
wherein in the first part (60) an annular groove (7) between outer ring walls (6, 8) is provided, into which projects a circumferential elevation,
wherein the ring winding is electrically connected to a connector part (10),
wherein the diameter of the conductor track (4) is between 10 cm and 50 cm,
wherein the first annular wall (3) of the first part at least partially penetrates into an annular groove of the other part in the axial direction.

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.

Aus der DE 10 2007 027 917 A1 ist eine Drehübertragervorrichtung mit eingebautem Lenkungswinkelsensor bekannt.From the DE 10 2007 027 917 A1 is a Drehübertragervorrichtung device with built steering angle sensor known.

Aus der WO 2012/119 908 A1 ist ein Drehübertrager für Werkzeugmaschinen bekannt.From the WO 2012/119 908 A1 is a rotary transformer for machine tools known.

Aus der DE 103 44 055 A1 ist als Stand der Technik ein induktiver Drehübertrager bekannt.From the DE 103 44 055 A1 is known as the prior art, an inductive rotary transformer.

Aus der DE 296 07 713 U1 ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung von Elektroenergie bekannt.From the DE 296 07 713 U1 a device for inductive transmission of electric energy is known.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Drehübertrager nach den in Anspruch 1 oder 2 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the task of the rotary transformer according to the claim 1 or 2 solved characteristics.

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 each other part on an acting as an antenna trace, 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 inside and radially outside each arranged a further conductor, 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.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In der 1 ist eine Schrägansicht eines ersten Teils 60 eines erfindungsgemäßen Drehübertragers gezeigt.In the 1 is an oblique view of a first part 60 a Drehübertragers invention shown.

Der Drehübertrager weist zwei zueinander koaxial angeordnete, zueinander relativ drehbar angeordnete Teile (60, 61) auf. 1 zeigt den ersten Teil 60.The rotary transformer has two mutually coaxially arranged, relative to each other rotatably arranged parts ( 60 . 61 ) on. 1 shows the first part 60 ,

Der zweite Teil 61 ist entsprechend aufgebaut.

Wie in 1 gezeigt, ist das erste Teil des erfindungsgemäßen Drehübertragers mittels einer Wellenaufnahme 1 mit einer Welle verbindbar, wobei hierzu eine Welle-Nabe-Verbindung vorgesehen ist.
2 zeigt eine Schnittrichtung durch die Leiterplatte (20), wobei der zugehörige Schnitt in 3 gezeigt ist.
4 zeigt eine Schnittrichtung durch die Leiterplatte (20), wobei der zugehörige Schnitt in 5 gezeigt ist.
6 zeigt den angeschnittenen Drehübertrager in Schrägansicht.

The second part 61 is structured accordingly.

As in 1 is shown, the first part of the rotary transformer according to the invention by means of a shaft receiving 1 connectable with a shaft, for which purpose a shaft-hub connection is provided.
2 shows a cutting direction through the circuit board ( 20 ), with the associated section in 3 is shown.
4 shows a cutting direction through the circuit board ( 20 ), with the associated section in 5 is shown.
6 shows the truncated rotary transformer in an oblique view.

Wie in 1 gezeigt, weist das erste Teil 60 axial zum anderen, in 6 gezeigten Teil 61 des Drehübertragers zugewandt hervor ragende Ringwände (3, 8, 6) auf.As in 1 shown points the first part 60 axially to the other, in 6 shown part 61 facing the rotary transformer protruding ring walls ( 3 . 8th . 6 ) on.

Radial innerhalb einer Ringwand 3 ist der Bereich für die Leistungsübertragung angeordnet. Hierbei ist eine Ringwicklung 2 in einen in Ferritmaterial vorgesehenen, vertieften Bereich eingelegt. Auf diese Weise wird das Magnetfeld hinter der Ringwicklung 2 herum geleitet. Das Ferritmaterial 65 ist in 1 nicht gezeigt. Insgesamt ist aber das Ferritmaterial 65 im Wesentlichen als Ring ausgeführt, der wiederum eine ringförmige Ausnehmung aufweist, in welcher die Ringwicklung 2 aufgenommen ist.Radially inside a ring wall 3 is the area for the power transmission arranged. Here is a ring winding 2 placed in a recessed area provided in ferrite material. In this way, the magnetic field behind the ring winding 2 guided around. The ferrite material 65 is in 1 Not shown. Overall, however, is the ferrite material 65 essentially designed as a ring, which in turn has an annular recess in which the ring winding 2 is included.

Radial außerhalb der Ringwand 3 ist die Signalübertragung, insbesondere also Informationsübertragung vorgesehen.Radially outside the ring wall 3 the signal transmission, in particular information transmission is provided.

Hierzu ist im Teil eine Leiterplatte 20 mit Schrauben 9 schraubverbunden und in einer radial zwischen den Ringwänden (3, 6) angeordneten Ringnut angeordnet.For this purpose, the part is a printed circuit board 20 with screws 9 screw-connected and in a radially between the ring walls ( 3 . 6 ) arranged annular groove arranged.

Mittels der Schrauben 9, welche in entsprechende Schraublöcher des ersten Teils eingeschraubt sind, wobei die Schraubenköpfe die Leiterplatte 20 gegen das erste Teil drücken, ist auch eine Masseverbindung erreicht, weil die Leiterplatte 20 im Berührbereich mit den Schraubenköpfen unisolierte metallische Leiterbahnabschnitte an ihrer Oberfläche aufweist, die elektrisch mit Masse verbunden sind. Außerdem stabilisieren die Schrauben 9 die Leiterplatte 20 mechanisch, so dass eine stabile Verbindung mit dem ersten Teil erreicht ist. Die Anordnung der Schrauben in Umfangsrichtung und radialer Richtung ist dabei derart gewählt, dass die Unwucht minimal ist.By means of the screws 9 , which are screwed into corresponding screw holes of the first part, wherein the screw heads the circuit board 20 press against the first part, a ground connection is also achieved, because the circuit board 20 has in the contact area with the screw heads uninsulated metallic conductor track sections on its surface, which are electrically connected to ground. It also stabilize the screws 9 the circuit board 20 mechanically, so that a stable connection is achieved with the first part. The arrangement of the screws in the circumferential direction and radial direction is chosen such that the imbalance is minimal.

Auf diese Weise ist also Signalübertragungsbereich und Leistungsübertragungsbereich durch die Ringwand 3 radial getrennt.In this way, so signal transmission area and power transmission area through the ring wall 3 radially separated.

Das Teil und somit auch die Ringwände (3, 6, 8) sind vorzugsweise aus einem Metall, wie Aluminium, gefertigt.The part and thus also the ring walls ( 3 . 6 . 8th ) are preferably made of a metal such as aluminum.

Die Leiterbahn 4 samt der sie in derselben Lage und in den anderen, insbesondere vom anderen Teil 61 des Drehübertrager weiter entfernt angeordneten Lagen umgebenden Masseflächen, also mit elektrisch Masse verbundenen Leiterbahnen, ist bezüglich der Impedanz angepasst, wobei die Impedanz insbesondere 50 Ohm beträgt. Die Leiterbahn 4 befindet sich auf der Oberseite der Leiterplatte 20, wobei eine elektrisch nicht leitfähige Lackschicht gegen Korrosion oder mechanische Einflüsse schützt.The conductor track 4 including them in the same situation and in the others, especially the other part 61 the rotating transformer further spaced layers surrounding ground surfaces, ie with electrically grounded interconnects, is adjusted with respect to the impedance, the impedance is in particular 50 ohms. The conductor track 4 is located on the top of the circuit board 20 , wherein an electrically non-conductive lacquer layer protects against corrosion or mechanical influences.

Am Ende der fast ringförmigen Leiterbahn 4 ist ein Abschlusswiderstand 11 mit einem zur Impedanz der Leiterbahn 4 angepassten Wert, insbesondere 50 Ohm, angeordnet, so dass Reflexionen am Ende der Leiterbahn 4 vermeidbar sind.At the end of the almost circular track 4 is a terminator 11 with a to the impedance of the conductor track 4 adjusted value, in particular 50 ohms, arranged so that reflections at the end of the conductor track 4 are avoidable.

Auf der vom anderen Teil 61 des Drehübertragers abgewandten axialen Seite der Leiterplatte 20 ist die auf der anderen Lage, insbesondere Oberfläche, angeordnete Leiterbahn 4 überdeckende, mit Masse verbundene Leiterbahn angeordnet.On the other part 61 the rotary transformer remote axial side of the circuit board 20 is the on the other layer, in particular surface, arranged conductor track 4 covering, connected to ground interconnect arranged.

Auf der Vorderseite, also der dem anderen Teil des Drehübertragers zugewandten Seite ist eine ringförmige Leiterbahn 4 angeordnet, die an einer Umfangsstelle aufgetrennt ist, wobei radial innen und außen in derselben Lage die Masseflächen angebracht sind.On the front, so the other part of the rotary transformer facing side is an annular conductor 4 arranged, which is separated at a circumferential location, wherein the mass surfaces are mounted radially inwardly and outwardly in the same position.

Zwischen den radial äußeren Ringwänden 6 und 8 ist eine Ringnut 7 im Teil 60 vorgesehen.Between the radially outer ring walls 6 and 8th is an annular groove 7 in part 60 intended.

Mittels eines Steckverbinderteils 10 wird der Ringwicklung 2 ein stärkerer Strom zugeführt als der Leiterbahn 4.By means of a connector part 10 becomes the ring winding 2 a stronger current supplied as the conductor 4 ,

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 4 zwischen 10 cm und 50 cm liegt, ist eine hohe Bandbreite erreichbar und keine Störung durch die Leistungsübertragung.The ring winding in this case a medium-frequency alternating current is supplied, which has a frequency between 10 and 1000 kHz. The conductor track is supplied to transmit information a frequency of about 1 MHz, in particular a frequency between 1 GHz and 10 GHz. As the diameter of the conductor track 4 between 10 cm and 50 cm, a high bandwidth is achievable and no interference from the power transmission.

Der andere Teil 61 des Drehübertragers weist eine Ringwand auf die in die Ringnut 7 in axialer Richtung teilweise eindringt.The other part 61 the rotary transformer has an annular wall on the in the annular groove 7 Partially penetrates in the axial direction.

Außerdem weist dieser andere, ebenfalls aus Metall, wie Aluminium, gefertigte Teil 61 eine Ringnut auf, in welche die Ringwand 3 in axialer Richtung zumindest teilweise eindringt.In addition, this has another, also made of metal, such as aluminum part 61 an annular groove into which the annular wall 3 at least partially penetrates in the axial direction.

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 61 weist eine gleichartige Leiterplatte 20 mit gleichartiger Leiterbahn 4 auf, so dass eine gute Nahfeldkopplung erreichbar ist.The other part 61 has a similar circuit board 20 with similar track 4 on, so that a good near-field coupling can be achieved.

Im ersten Teil 60 und im anderen Teil 61 des Drehübertragers sind die nicht durch Masseflächen abgeschirmten Seiten der jeweiligen Leiterbahn (4, 62) einander zugewandt. Dadurch wird eine gute Kopplung der hochfrequenten Signale im Nahfeld erreicht.In the first part 60 and in the other part 61 the Drehübertragers are not through Ground surfaces shielded sides of the respective trace ( 4 . 62 ) facing each other. This achieves good coupling of the high-frequency signals in the near field.

Zur Leistungsübertragung ist im anderen Teil 61 ebenfalls eine Ringwicklung 2 angeordnet, die von ringförmigem Ferritmaterial 65 umgeben ist, so dass das erzeugte Magnetfeld radial innerhalb der beiden Ringwicklungen 2 durchleitbar ist und hinter der jeweiligen Ringwicklung 2 herum und an der Außenseite der beiden Ringwicklungen 2 entlang.For power transmission is in the other part 61 also a ring winding 2 arranged by annular ferrite material 65 is surrounded, so that the generated magnetic field radially within the two ring windings 2 is passable and behind the respective ring winding 2 around and on the outside of the two ring windings 2 along.

Die beiden Teile (60, 61) des Drehübertragers sind also gleichartig ausgeführt mit Ausnahme des Feder-Nut-ähnlichen Abschirmbereichs, umfassend Ringwände (3, 6, 8) und Ringnut 7.The two parts ( 60 . 61 ) of the rotary transformer are thus carried out identically with the exception of the tongue and groove-like shielding area, comprising annular walls ( 3 . 6 . 8th ) and ring groove 7 ,

Wie aus den 2, 3, 4 und 5 ersichtlich, ist ein Abschlusswiderstand 11, insbesondere SMD-Widerstand, zwischen dem in Umfangsrichtung ersten Ende der Leiterbahn 4 und einer in derselben Lage der Leiterplatte 20 angeordneten Leiterbahn 90, die elektrisch mit Masse verbunden ist, angebracht.Like from the 2 . 3 . 4 and 5 can be seen, is a terminator 11 , in particular SMD resistor, between the first end of the conductor in the circumferential direction 4 and one in the same position of the circuit board 20 arranged conductor track 90 , which is electrically connected to earth, mounted.

Die Leiterplatte 20 ist an ihrer äußeren Oberfläche mit Lackschichten gegen Korrosion abgedeckt.The circuit board 20 is covered on its outer surface with paint layers against corrosion.

Die Durchkontaktierung 92 beziehungsweise 94 dient jeweils zur Verbindung der Leiterbahnen 90 und 95, die mit Masse verbunden sind, und bewirkt, dass die signalführende Leiterbahn 4 beidseitig und nach unten mit Masseflächen abgeschirmt ist und somit die Leiterplatte 20 ähnlich zum Prinzip eines offenen Koaxialleiters betreibbar ist.The via 92 respectively 94 serves in each case for connecting the conductor tracks 90 and 95 , which are connected to ground, and causes the signal-carrying trace 4 shielded on both sides and down with ground planes and thus the circuit board 20 similar to the principle of an open coaxial conductor is operable.

Die Leiterplatte 20 weist ein Trägermaterial 93 auf, insbesondere FR4, das die beiden Lagen trägt und voneinander beabstandet.The circuit board 20 has a carrier material 93 on, in particular FR4, which carries the two layers and spaced from each other.

Die Leiterplatte 20 weist auch ein durchgehendes Bohrloch 96 zur Aufnahme einer Schraube 9 auf.The circuit board 20 also has a through hole 96 for receiving a screw 9 on.

Wie in 6 gezeigt, sind die beiden Teile (60, 61) des Drehübertragers sich axial gegenüber stehend angeordnet und relativ zueinander drehbar. Durch eine axial gerichtete in Umfangsrichtung umlaufende Erhebung am anderen Teil 61, welche in die Nut 7 hineinragt, also in die zwischen den Ringwänden 6 und 8 vorhandene als in Umfangsrichtung umlaufende Ringnut ausgeführte Nut 7 des ersten Teils, ist somit eine strahlungstechnisch gesehene hoch wirksame Abschirmung erreicht, auch wenn zwischen dem ersten und dem anderen Teil (60 und 61) ein Luftspalt besteht. Die axiale Breite des Luftspalts ist dabei kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge und die Länge in Umfangsrichtung ist länger als eine Wellenlänge. Die durch das Feder-Nut-Prinzip geschaffene Abschirmung ist dadurch wirksam, dass die Kaminlänge, also die Länge, auf welcher sich die Strahlung in radialer und teilweise auch axialer Richtung herauswinden muss, mehr als das Dreifache der axialen Breite des Luftspaltes beträgt.As in 6 shown are the two parts ( 60 . 61 ) of the rotary transformer are arranged axially opposite and rotatable relative to each other. By an axially directed circumferential circumferential elevation on the other part 61 which is in the groove 7 protrudes into the between the ring walls 6 and 8th existing as running in the circumferential direction annular groove executed groove 7 of the first part, a highly effective shielding from the point of view of radiation is thus achieved, even if between the first and the other part ( 60 and 61 ) There is an air gap. The axial width of the air gap is less than one tenth of the wavelength and the length in the circumferential direction is longer than one wavelength. The shield created by the tongue-and-groove principle is effective in that the length of the chimney, that is to say the length at which the radiation must wind out in the radial and in part also in the axial direction, is more than three times the axial width of the air gap.

Die beiden zwischen den Teilen 60 und 61 ausgebildeten ringförmigen Hohlräume sind voneinander abgeschirmt, insbesondere auch mittels der Ferrite 65.The two between the parts 60 and 61 trained annular cavities are shielded from each other, in particular by means of the ferrites 65 ,

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 61 ein Wicklungsträger 64 mit Ringwicklung für Leistungsübertragung aufgenommen, der somit axial direkt, also auf gleichem Radialabstand dem Wicklungsträger 2 mit Ringwicklung für Leistungsübertragung des ersten Teils 60 gegenüber angeordnet ist. Axial ist nur ein Luftspalt zwischengeordnet zwischen den beiden Wicklungsträgern (2, 64).For power transmission is also in the other part 61 a winding carrier 64 taken up with ring winding for power transmission, thus axially directly, so at the same radial distance from the winding support 2 with ring winding for power transmission of the first part 60 is arranged opposite. Axially, only one air gap is interposed between the two winding carriers ( 2 . 64 ).

Auf größerem Radialabstand ist der andere ringförmige Hohlraum ausgebildet. Hier ist wiederum eine Leiterplatte 63 schraubverbunden mit dem anderen Teil 61 und trägt eine im Wesentlichen ringförmig verlaufende Leiterbahn 62. Diese ist nur an einer Umfangsstelle unterbrochen und ist somit als Antenne verwendbar. Sie steht direkt der Leiterbahn 4 gegenüber, insbesondere auf gleichem Radialabstand.At a larger radial distance of the other annular cavity is formed. Here again is a circuit board 63 screwed to the other part 61 and carries a substantially annular track 62 , This is interrupted only at one circumferential point and is thus usable as an antenna. It is directly the track 4 opposite, in particular at the same radial distance.

Axial zwischengeordnet ist nur der Luftspalt und die jeweilige Lackschicht 91.Axially interposed is only the air gap and the respective paint layer 91 ,

Die Leiterplatte 63 weist denselben Aufbau auf wie die Leiterplatte 20. Also auch die entsprechenden Masseflächen, welche die Leiterbahn 62 zum anderen Teil 61 hin in einer anderen Lage als die Leiterbahn 62 abschirmen. Innerhalb derselben Lage wie die Leiterbahn 62 sind wiederum radial innen und außen Masseflächen angeordnet.The circuit board 63 has the same structure as the printed circuit board 20 , So also the corresponding ground planes, which the conductor track 62 to the other part 61 in a different position than the track 62 shield. Within the same position as the track 62 are in turn arranged radially inside and outside ground surfaces.

Somit ist eine störsichere und somit fehlerarme Signalübertragung zwischen den beiden Nahfeldern, also Leiterbahnen (4, 62), ermöglicht.Thus, a fail-safe and thus low-error signal transmission between the two near fields, ie interconnects ( 4 . 62 ).

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Signalübertragungsbereich innerhalb der Ringnut 3 angeordnet und der Leistungsübertragungsbereich außerhalb. Somit sind eine geringere Stromstärke und weniger Verluste in der dann radial vergrößerten Ringwicklung 2 erreichbar. Allerdings ist dann das Trägheitsmoment des Drehübertragers größer.In a further embodiment of the invention, the signal transmission area is within the annular groove 3 arranged and the power transfer area outside. Thus, a lower current and fewer losses in the then radially enlarged ring winding 2 reachable. However, then the moment of inertia of the rotary transformer is greater.

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 20Trace on circuit 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 the first 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 9Drill hole for receiving a screw 9

Claims

Rotary transformer, wherein the rotary transformer has a first and another part, which are arranged coaxially with each other, wherein the first part has a ring winding and ring walls, which protrude to the other part, the other part has a ring winding and ring walls, which protrude to the first part projecting radially inside a first annular wall (3) of the first part, the annular winding of the first part is arranged with a number of turns greater than one axially facing the ring winding of the other part at the same radial distance, wherein radially outside the first annular wall (3) the first part, an annular circuit board is arranged, which has an annular conductor formed at a peripheral point interrupted, wherein at the end of the almost annular conductor (4) a terminating resistor (11) arranged with a to the impedance of the conductor (4) value with the terminating resistor (11) as an SMD resistor eingt is and between the circumferentially first end of the conductor (4) and in the same position of the circuit board (20) arranged conductor track (90), which is electrically connected to ground, is mounted, one of the annular printed circuit board (20) carried out similar , Circuit board (63) interrupted only at one peripheral point is screw-connected to the other part (61) and is arranged axially and coaxially with the annular printed circuit board (20), wherein the printed circuit board of the first part has on its side remote from the other part a further printed circuit board ( 95), which is connected to ground and in the radial direction, the annular conductor track (4) and covered by vias (92, 94) in the same position of the circuit board (20) arranged conductor track (90) connects to ground, so that the signal-carrying Conductor track (4) radially on both sides and on the side facing away from the other part side is shielded with ground planes and thus the Le iterplatte (20) is operable similar to the principle of an open coaxial conductor, wherein the circuit board of the other part (61) on its side facing away from the first part (60) side another conductor track which is connected to ground and in the radial direction of the annular conductor track ( Covered 62 and connected by means of plated through the in the same position of the printed circuit board (63) conductor to ground, so that the signal-carrying conductor (62) radially on both sides and on the side remote from the other part (61) side is shielded with ground surfaces and thus the circuit board (63) is operable in a manner similar to the principle of an open coaxial conductor, wherein the sides of the respective conductor track (4, 62) which are not shielded by ground surfaces in the first part (60) and in the other part (61) of the rotary transformer face one another, wherein the printed circuit board ( 20) is connected by screws to the first part (60) and on its outer surface with paint layers against Kor rosion is covered, wherein the circuit board (20) has a through hole (96) for receiving a screw (9), wherein the ring winding (2) of the first part is inserted in an annular recess of a substantially ferrite material (65), the ring winding of the other part being surrounded by the ferrite material (65), the circuit board (20) in the first part in FIG a radially disposed between the annular walls (3, 6) arranged annular groove and in the contact area with the screw heads of the screws (9) has uninsulated metallic conductor sections on its surface, the screw heads pressing the circuit board (20) against the first part, wherein in the first Part (60) an annular groove (7) between outer ring walls (6, 8) is provided, into which a circumferential projection protrudes, wherein the ring winding with a connector part (10) is electrically connected, wherein the diameter of the conductor track (4) between 10 cm and 50 cm, wherein the first annular wall (3) of the first part in an annular groove of the other part in the axial direction at least partially wisely penetrates.

Rotary joint, wherein the rotary transformer has a first and another part which are arranged coaxially with one another, in which the first part has a ring winding and ring walls which protrude to the other part, the other part has a ring winding and ring walls which protrude to the first part, - Wherein radially outside a first annular wall (3) of the first part, the ring winding of the first part is arranged with a number of turns greater than one, which faces the ring winding of the other part at the same radial distance axially, wherein, within the first annular wall (3) of the first part, an annular printed circuit board is arranged radially, which has an annular printed conductor which is interrupted at a circumferential point, wherein a terminating resistor (11) having a value adapted to the impedance of the printed conductor (4) is arranged at the end of the almost annular printed conductor (4), wherein the terminating resistor (11) is designed as an SMD resistor and is mounted between the first end of the conductor track (4) in the circumferential direction and a conductor track (90) which is electrically connected to ground in the same position of the printed circuit board (20), wherein a printed circuit board (63) of like design and interrupted only at one peripheral location is screw-connected to the other part (61) and is arranged axially spaced and coaxial with the annular printed circuit board (20), wherein the circuit board of the first part on its side facing away from the other part of a further conductor (95) which is connected to ground and in the radial direction, the annular conductor track (4) covered and by means of plated through holes (92, 94) in the same position of Circuit board (20) arranged conductor (90) connects to ground, so that the signal-carrying conductor (4) is radially on both sides and on the side remote from the other part with grounded surfaces shielded and thus the circuit board (20) is operable similar to the principle of an open coaxial conductor . wherein the printed circuit board of the other part (61) on its side facing away from the first part (60) has a further conductor track which is connected to ground and in the radial direction, the annular conductor track (62) covered and by means of through-contacts in the same position of the circuit board ( 63) arranged conductor connects to ground, so that the signal-carrying conductor track (62) radially on both sides and on the side facing away from the other part (61) side is shielded with ground surfaces and thus the circuit board (63) is operable similar to the principle of an open coaxial conductor, wherein the sides of the respective conductor track (4, 62) which are not shielded by ground surfaces in the first part (60) and in the other part (61) of the rotary transformer face one another, the printed circuit board (20) being connected to the first part (60) with screws and covered on its outer surface with varnish layers against corrosion, the circuit board (20) having a through hole (96) for receiving a screw (9), wherein the ring winding (2) of the first part is inserted in an annular recess of a ferrite material (65) designed essentially as a ring, wherein the ring winding of the other part is surrounded by the ferrite material (65), wherein the printed circuit board (20) is arranged in the first part in an annular groove arranged radially between the annular walls (3, 6) and has uninsulated metallic conductor track sections on its surface in the contact area with the screw heads of the screws (9), the screw heads pressing the circuit board (20) against the first part, wherein in the first part (60) an annular groove (7) between outer ring walls (6, 8) is provided, into which projects a circumferential elevation, wherein the ring winding is electrically connected to a connector part (10), wherein the diameter of the conductor track (4) is between 10 cm and 50 cm, wherein the first annular wall (3) of the first part at least partially penetrates into an annular groove of the other part in the axial direction.

Rotary transformer after Claim 1 or 2 , characterized in that the first annular wall of the first part in a radially between two Ring walls of the other part formed groove protrudes at least partially.

Rotary transmission according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the other part made of metal, in particular aluminum, is or are.

Rotary transformer according to at least one of the preceding claims, characterized in that the respective printed circuit board is screw-connected to the respective part.

Rotary transmission according to at least one of the preceding claims, characterized in that an annular wall of the other part projects at least partially into a groove formed radially between two annular walls of the first part.

Rotary transformer according to at least one of the preceding claims, characterized in that each of the parts has a connector part for supplying the ring winding or the annular conductor track.

Rotary transmission according to at least one of the preceding claims, characterized in that the part has a centrally arranged shaft receptacle, in particular comprising a shaft-hub connection.

Rotary transmission according to at least one of the preceding claims, characterized in that each of the parts is formed in a half-shell shape.