DE102016123434A1

DE102016123434A1 - Drahtloses Messsystem für ein rotierendes Bauteil

Info

Publication number: DE102016123434A1
Application number: DE102016123434.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Nicola; Bernd Gross; Wolfram Angerer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Eine erste Antenne ist zur drahtlosen Kopplung mit einer zweiten Antenne eingerichtet, wobei die Antennen zueinander drehbar um eine Drehachse angebracht sind. Dabei umfasst die erste Antenne eine erste Spule, die auf einem ersten Umfang um die Drehachse liegt; eine zweite Spule, die auf einem zweiten Umfang um die Drehachse liegt; wobei die Spulen unterschiedliche Wicklungsrichtungen aufweisen; und wenigstens eine Spule mehrere Wicklungen umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Messsystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Messsystem zur Abtastung eines Parameters an einem Bauteil und zur Übertragung des Abtastergebnisses an ein stillstehendes Element.
Ein Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mehrere Planetenräder, die mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmen. Die Planetenräder sind drehbar an einem Planetenradträger angebracht und mittels Gleitlagern gelagert. Um eine drohende Überlastung der Gleitlager frühzeitig zu erkennen soll eine Lagertemperatur abgetastet und einer Verarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden.
Die Verarbeitungseinrichtung ist fest am Gehäuse angebracht und kann elektrisch oder mechanisch mit weiteren Elementen verbunden sein. Am Planetenradträger sind ein Sensorelement und eine Ausleseeinrichtung vorgesehen. Eine Datenübertragung zwischen der Verarbeitungseinrichtung und der Ausleseeinrichtung erfolgt mittels induktiver Kopplung. Dazu ist eine erste Antenne drehfest gegenüber dem Hohlrad angebracht und mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden; eine zweite Antenne ist am Planetenradträger angebracht und mit der Ausleseeinrichtung verbunden.
Um eine möglichst vom Drehwinkel unabhängige Kopplung zwischen den Antennen zu erzielen, erstreckt sich eine der Antennen konzentrisch um die Drehachse.
WO 2015 / 107 142 A1 und WO 2015 / 107 144 A1 zeigen jeweils Systeme zur Ermittlung von Parametern an einem rotierenden Bauteil.
Eine zwischen den Antennen wirksame Feldstärke kann in dieser Bauform begrenzt sein. Um eine sicherere Informationsübermittlung oder die Übertragung von mehr Leistung zu ermöglichen, ist ein verbessertes Antennenkonzept wünschenswert. Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine verbesserte Technik zur Übermittlung von Energie und Informationen zwischen zwei Elementen bereitzustellen, die gegeneinander drehbar gelagert sind. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine erste Antenne ist zur drahtlosen Kopplung mit einer zweiten Antenne eingerichtet, wobei die Antennen zueinander drehbar um eine Drehachse angebracht sind. Dabei umfasst die erste Antenne eine erste Spule, die auf einem ersten Umfang um die Drehachse liegt; eine zweite Spule, die auf einem zweiten Umfang um die Drehachse liegt; wobei die Spulen unterschiedliche Wicklungsrichtungen aufweisen; und wenigstens eine Spule mehrere Wicklungen umfasst.
In einer ersten Variante sind die Umfänge radial versetzt, wobei sie bevorzugt axial miteinander fluchten, sodass die Spulen in einer gemeinsamen Drehebene konzentrisch um die Drehachse liegen. Die zweite Antenne ist dabei bevorzugt als Spule ausgeführt, deren Wicklungsachse im Wesentlichen parallel zur Drehachse liegt, wobei die zweite Antenne in einem radialen Bereich zwischen den Spulen der ersten Antenne liegt. Ein axialer Abstand zu den Spulen der ersten Antenne ist bevorzugt möglichst klein.
In einer zweiten Variante sind die Umfänge axial versetzt, wobei sie bevorzugt gleiche Radien aufweisen, also auf einer gemeinsamen Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders liegen. Die zweite Antenne ist auch hier bevorzugt als Spule ausgeführt, wobei ihre Wicklungsachse im Wesentlichen in einer Drehebene um die Drehachse liegt, bevorzugt einen Radius der Drehachse bildet. Dabei liegt die zweite Antenne in einem axialen Bereich zwischen den Spulen der ersten Antenne. Ein radialer Abstand zu den Spulen der ersten Antenne ist bevorzugt möglichst klein.
Durch die Ausbildung der ersten Antenne aus einem gewickelten Spulendraht kann ein Übergangsbereich zwischen den beiden Spulen deutlich vereinfacht. gestaltet werden. Statt einer Umkehrschlaufe pro Wicklung einer der Spulen muss nur noch eine Umkehrschlaufe gebildet werden, die den radialen oder axialen Abstand zwischen den Spulen überbrückt. Wicklungszahlen der beiden Spulen können völlig unabhängig davon vorgesehen werden. Die Umkehrschlaufe liegt dabei bevorzugt parallel neben einem Zuleitungsdraht zur ersten Teilspule. Da die technischen Stromflussrichtungen dieser beiden Leiterabschnitte entgegengerichtet sind, heben sich die magnetischen Felder in ihrer Wirkung gegenseitig auf. Eine störende Beeinflussung des gewünschten konzentrierten Antennenfelds zwischen den beiden Teilspulen durch den Übergangsbereich wird somit praktisch ausgeschlossen.
Durch die gewickelte Doppelspule kann eine Antennencharakteristik im Bereich der ersten Antenne auf einfache Weise angepasst werden. Arbeitet die erste Antenne als Sendeantenne, kann eine Feldstärke in ihrem Bereich vergrößert sein, sodass mehr Energie pro Zeit zwischen den Antennen übertragen werden kann. Außerdem kann das stärkere Feld verbessert für die Übertragung von Informationen zwischen den Antennen verwendet werden, da ein Signal-Rausch-Abstand vergrößert sein kann. Eine verfügbare Bandbreite kann verbessert ausgenutzt werden.
Die erste Antenne kann einfach herstellbar sein. Auf eine Verbindungsplatine zwischen den Spulen kann verzichtet werden. Löt- oder Klemmstellen müssen nicht verwendet werden, um die erste Antenne zu fertigen. Die Antenne kann durch die fehlenden Verbindungsstellen deutlich robuster sein. Eine Gefahr des Bruchs oder der Beschädigung einer Verbindung der ersten Antenne im Betrieb durch Vibrationen kann minimiert sein.
Bevorzugt umfasst die erste Antenne einen Wicklungskörper, auf den beide Spulen aufgewickelt sind. Der Wicklungskörper kann beispielsweise aus Kunststoff herstellbar sein und ein einfaches Aufwickeln der Spulen erlauben. Herstellungskosten für die erste Antenne können so minimiert sein. Außerdem kann die Antenne als separat handhabbare Einheit bereitgestellt sein, sodass sie leichter bereitgestellt, transportiert, montiert oder demontiert werden kann.
Die Spulen sind bevorzugt elektrisch in Serie geschaltet. Die Spulen können somit leicht nacheinander mittels des einstückigen Spulendrahts nacheinander gewickelt werden und Enden des Spulendrahts können einfach zur Kontaktierung bereitgestellt werden. In einer alternativen Ausführungsform sind die Spulen unter Beachtung ihres entgegengesetzten Wicklungssinns elektrisch parallel geschaltet. Dazu kann der Spulendraht von einem ersten Anschluss durch die erste Spule zu einem zweiten Anschluss verlaufen, und von dort durch die zweite Spule zurück zum ersten Anschluss. Der zweite Anschluss kann durch einen Mittelabgriff des Spulendrahts gebildet sein.
Wicklungszahlen der Spulen sind bevorzugt gleich. Eine Antennencharakteristik der ersten Antenne kann so symmetrisch zum Raum zwischen den Spulen sein. Weiter bevorzugt sind Wicklungszahlen ganzzahlig. Verbindungen zwischen den Spulen können so nahe aneinander liegen, sodass sie leichter verlegt werden können. Außerdem können die nahe aneinander liegenden Verbindungen Magnetfelder erzeugen, die sich gegenseitig möglichst auslöschen, sodass das Feld der ersten Antenne weiter verbessert rotationssymmetrisch gestaltet sein kann. Eine Übertragung zwischen den Antennen kann von ihrer relativen Drehgeschwindigkeit oder ihrem relativen Drehwinkel verbessert unabhängig sein.
Der Wicklungskörper weist weiter bevorzugt Nuten auf, in denen die Spulen liegen. In der oben beschriebenen ersten Variante, in der die Spulen radial versetzt sind, sind die um die Drehachse umlaufenden Nuten bevorzugt aus einer axialen Richtung in den Wicklungskörper eingebracht. In der oben beschriebenen zweiten Variante, in der die Umfänge axial versetzt sind, sind die Nuten bevorzugt aus einer radialen Richtung, und zwar weiter bevorzugt von radial außen nach radial innen, in den Wicklungskörper eingebracht. Die Nuten können ein einfaches, rasches oder sicheres Aufwickeln der Spulen auf den Wicklungskörper ermöglichen. Die Spulen können auf vorbestimmten Radien und mit vorbestimmten relativen Abständen bereitgestellt werden. Eine Serienproduktion kann dadurch vereinfacht werden, wodurch sich Kostenvorteile ergeben können.
Die Spulen können am Wicklungskörper vergossen sein. Dazu kann eine Vergussmasse verwendet werden, die zunächst flüssig oder pastös ist und nach einer vorbestimmten Verarbeitungszeit oder nach einem vorbestimmten Bearbeitungsschritt (etwa Behandlung durch Wärme oder UV-Licht) aushärtet. Die Spulen können so hermetisch gekapselt sein, sodass sie vor Umwelteinflüssen weitgehend geschützt sind. Beispielsweise kann so die erste Antenne widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit, aggressive Medien, UV-Licht, hohe oder niedrige Temperaturen oder Vibrationen sein. Elektrische Verbindungen zwischen der ersten und der zweiten Spule sollten möglichst parallel zueinander verlaufen. So kann ermöglicht werden, dass sich ihre magnetischen Felder gegenseitig weitgehend aufheben. Dazu liegen Abschnitte des Spulendrahts, die die Verbindungen bilden, bevorzugt nahe aneinander und weiter bevorzugt erstrecken sie sich möglichst geradlinig. In einer Ausführungsform ist eine weitere Nut im Wicklungskörper vorgesehen, in der die Verbindungen verlaufen. In der oben beschriebenen ersten Variante verläuft die Nut bevorzugt in radialer Richtung und in der oben beschriebenen zweiten Variante bevorzugt in axialer Richtung.
Die erste Antenne kann weiter ein Anschlusselement zur Kontaktierung beider Enden des Spulendrahts mit einer Zuleitung umfassen. Das Anschlusselement kann einen Übergang zwischen dem Spulendraht und der Zuleitung sowie dessen mechanische Fixierung sicherstellen. Die erste Antenne kann somit leichter oder sicherer gehandhabt werden.
Eine drahtlose Ausleseeinrichtung zum Auslesen eines Übertragungselements, das bezüglich der Ausleseeinrichtung um eine Drehachse drehbar gelagert ist, umfasst die oben beschriebene erste Antenne; eine Wechselspannungsquelle zur Verbindung mit der ersten Antenne; und eine Abtasteinrichtung zur Abtastung einer Beeinflussung eines durch die ersten Antenne fließenden Stroms. Die Ausleseeinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, ein drahtloses Element nach einem RFID-ähnlichen Standard auszulesen.
Ein Übertragungssystem umfasst die oben beschriebene Ausleseeinrichtung sowie ein drahtloses Übertragungselement, das zusammen mit der weiteren Antenne um die Drehachse drehbar angebracht ist. Dabei ist das Übertragungselement dazu eingerichtet, ein elektromagnetisches Feld im Bereich der ersten Antenne in Abhängigkeit von zu übertragenden Informationen zu beeinflussen. Eine Datenübertragung zwischen der Ausleseeinrichtung und dem drahtlosen Element erfolgt somit bevorzugt mittels Modulation des Wechselfelds zwischen der ersten und der zweiten Antenne. Dazu wird das Feld üblicherweise durch Feldschwächung im kontaktfreien Kurzschluss (Lastmodulation) oder gegenphasige Reflexion des von der Ausleseeinrichtung ausgesendeten Feldes (modulierte Rückstreuung) beeinflusst. Die Informationen werden üblicherweise binär übermittelt; Rohinformationen können dazu für die Übertragung geeignet moduliert werden.
Üblicherweise erfolgen die Übertragung von Energie und die Übertragung von Informationen auf der gleichen Frequenz bzw. auf dem gleichen Frequenzband. Mögliche Frequenzen der Wechselfelder sind in verschiedenen ISM-Bändern vorgeschlagen und können beispielsweise im Bereich der Langwelle bei 125 kHz, 134 kHz, 250 kHz, 375 kHz, 500 kHz, 625 kHz, 750 kHz, 875 kHz, der Kurzwelle bei 13,56 MHz, der UHF bei 865-869 MHz (europäische Frequenzen) bzw. 950 MHz (US-amerikanische und asiatische Frequenzbänder) oder der SHF bei 2,45 GHz und 5,8 GHz liegen.
Das Übertragungselement kann ferner dazu eingerichtet sein, mittels der weiteren Antenne elektrische Energie aus dem elektromagnetischen Feld der ersten Antenne zu entnehmen. Eine Versorgung des drahtlosen Übertragungselements mit Energie erfolgt bevorzugt mittels eines elektromagnetischen Wechselfelds, das über die Wechselspannung im Bereich der Spulen bereitgestellt werden kann. Das drahtlose Element ist in diesem Sinne üblicherweise passiv und umfasst keine andere Stromversorgung.
Es ist bevorzugt, dass das drahtlose Übertragungselement einen Sensor umfasst oder mit einem Sensor verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, eine physikalische Größe im physischen Bereich des Übertragungselements abzutasten. Ein Abtastergebnis kann dann auf die oben beschriebene Weise drahtlos an die Ausleseeinrichtung übermittelt werden. Eine elektrische Energie, die zur Abtastung der physikalischen Größe, zur Verarbeitung oder Umwandlung sowie für die Übermittlung erforderlich ist, kann die Ausleseeinrichtung auf die oben beschriebene Weise drahtlos von der Ausleseeinrichtung empfangen.
Die zweite Antenne kann eine dritte Spule umfassen, deren Wicklungsachse zwischen den Umfängen der ersten und der zweiten Spule hindurch verläuft. Die erste Antenne kann eine im Wesentlichen vom Drehwinkel unabhängige Charakteristik aufweisen, sodass eine Energie- und/oder Datenübertragung zwischen der Ausleseeinrichtung und dem drahtlosen Element durch eine relative Drehbewegung der Antennen nicht gestört sein kann. Die Kopplung zwischen den Antennen kann auch bei einer hohen Relativdrehzahl noch erfolgen.
In der oben beschriebenen ersten Variante mit radial versetzten ersten und zweiten Spulen kann die Wicklungsachse der dritten Antenne parallel zur Drehachse liegen. Ein Ende der dritten Spule liegt bevorzugt axial versetzt und nahe der Drehebene, in der sich die erste und zweite Spule erstrecken.
In der oben beschriebenen zweiten Variante mit axial versetzten ersten und zweiten Spulen kann die Wicklungsachse der dritten Antenne radial zur Drehachse liegen. Ein Ende der dritten Spule liegt bevorzugt radial innerhalb und nahe einer Zylindermantelfläche, die durch die erste und zweite Spule aufgespannt wird.
Die Erfindung kann die drahtlose Übermittlung von Energie und Daten zwischen der ersten und der zweiten Antenne erlauben, wobei die erste Antenne bevorzugt koaxial zu einer Drehachse liegt und die zweite Antenne um die Drehachse umlaufen kann. Die Antennen können an Maschinenelementen einer Maschine angebracht werden. Beispielsweise kann die Maschine eine Turbine mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, eine hydrodynamische Übertragungseinrichtung für Drehmoment mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite, ein Getriebe, eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor oder eine beliebige andere Einrichtung umfassen, in der sich ein Element bezüglich einem anderen um eine Drehachse dreht.
Üblicherweise steht die erste Antenne gegenüber einem Gehäuse der Maschine oder einer sonstigen Umgebung fest, während sich die zweite Antenne gegenüber der ersten Antenne auf einer Kreisbahn um die Drehachse bewegen kann. Energie kann dabei bevorzugt von der ersten zur zweiten Antenne übertragen werden und Informationen können bevorzugt von der zweiten zur ersten Antenne übertragen werden. Umgekehrte Richtungen sind jeweils ebenfalls möglich. Informationen können in beide Richtungen übertragbar sein, optional auch gleichzeitig.
Ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen ersten Antenne umfasst Schritte des Aufwickelns eines Spulendrahts auf einen Wicklungskörper in einer ersten Wicklungsrichtung entlang eines ersten Umfangs, um eine erste Spule zu bilden; des Führens des Spulendrahts vom ersten zu einem zweiten Umfang; und des Aufwickelns des Spulendrahts auf den Wicklungskörper in einer der ersten entgegengesetzten zweiten Wicklungsrichtung entlang des zweiten Umfangs, um eine zweite Spule zu bilden.
Die erste Antenne kann so einfach und sicher hergestellt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Spulen nach dem Aufwickeln auf den Wicklungskörper mittels einer Vergussmasse vergossen.
Merkmale und Vorteile, die bezüglich der unterschiedlichen Gegenstände genannt, beschrieben oder gezeigt sind, können im übertragenen Sinn jeweils auch auf einen der anderen Gegenstände bezogen werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine schematische Darstellung eines Planetengetriebes mit einem drahtlosen Übertragungssystem;
2 eine schematische Darstellung einer ersten Antenne einer Ausleseeinrichtung eines Übertragungssystems in einer ersten Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung einer ersten in einer zweiten Ausführungsform;
4 eine Ausführungsform eines Wicklungskörpers für eine erste Antenne;
5 beispielhafte Schritte eines Verfahrens zur Herstellung einer ersten Antenne;
6 optionale weitere Schritte des Verfahrens;
7 eine beispielhafte Darstellung einer ersten Antenne;
8 beispielhafte Ausführungsformen eines drahtlosen Übertragungselements; und
9 exemplarische Ausführungsformen eines Planetengetriebes mit einem Übertragungssystem darstellt.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines drahtlosen Übertragungssystems 100 an einem Planetengetriebe 105. Das Planetengetriebe 105 steht hier stellvertretend für eine beliebige Maschine, die zwei Maschinenelemente umfasst, die gegeneinander drehbar gelagert sind.
In der dargestellten, exemplarischen Ausführungsform umfasst das Planetengetriebe 105 eine Drehachse 110, um die ein Sonnenrad 115 drehbar angeordnet ist, und zu der ein feststehendes Hohlrad 120 konzentrisch angeordnet ist. Mehrere Planetenräder 125 kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 115 und dem Hohlrad 120. Dabei sind die Planetenräder 125 mittels Lagern 130 drehbar an einem Planetenradträger 135 gelagert, wobei der Planetenradträger 135 ebenfalls drehbar um die Drehachse 110 ist. Im dargestellten, exemplarischen Anwendungsfall soll eine Temperatur eines Lagers 130 bestimmt und unabhängig von einem Drehwinkel oder einer Drehgeschwindigkeit des Planetenradträgers 135 an einem mit dem Hohlrad 120 verbundenen Element bereitgestellt werden.
Hierfür umfasst das Übertragungssystem 100 eine drahtlose Ausleseeinrichtung 140, die exemplarisch am Hohlrad 120 angebracht ist, und ein drahtloses Übertragungselement 145, das am Planetenradträger 135 angebracht ist. Die Ausleseeinrichtung 140 umfasst eine Wechselspannungsquelle 150, eine Abtasteinrichtung 155, bevorzugt eine Schnittstelle 160 sowie eine erste Antenne 165. Das drahtlose Übertragungselement 145 umfasst eine zweite Antenne 170, eine Verarbeitungseinrichtung 175 sowie bevorzugt einen Sensor 180 zur Abtastung der Lagertemperatur eines Lagers 130. Umfasst das Übertragungssystem 100 den Sensor 180, so kann es auch Abtastsystem oder Sensorsystem genannt werden.
Das Übertragungselement 145 ist bevorzugt in einem vorbestimmten radialen Abstand von der Drehachse 110 am Planetenradträger 135 angebracht, sodass es eine Kreisbahn um die Drehachse 110 beschreibt, wenn sich der Planetenradträger 135 gegenüber dem Hohlrad 120 um die Drehachse 120 dreht. Es wird davon ausgegangen, dass das Übertragungselement 145 dazu eingerichtet ist, den mechanischen Belastungen der Drehbewegung (Fliehkraft, Beschleunigung) sowie den Betriebsbedingungen des Planetengetriebes 105 (beispielsweise hohe Temperatur, Vibrationen, Stöße, Anwesenheit von Öl oder Feuchtigkeit, aggressive Stoffe etc.) standzuhalten. Das Übertragungselement 145 kann nach dem RFID-Standard zur Übertragung von Informationen und Energie ausgelegt sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass sowohl Informationen als auch Energie zwischen dem Übertragungselement 145 und der Ausleseeinrichtung 140 drahtlos mittels der miteinander elektromagnetisch koppelbaren Antennen 165, 170 übermittelt werden können.
Die erste Antenne 165 liegt bevorzugt radialsymmetrisch zur Drehachse 110 und die zweite Antenne 170 ist dazu eingerichtet, im Lauf ihrer relativen Drehbewegung um die Drehachse 110 einen möglichst konstanten radialen oder axialen Abstand zur ersten Antenne 165 einzuhalten. Seitens der Ausleseeinrichtung 140 wird ein elektromagnetischer Wechselstrom in die erste Antenne 165 eingekoppelt, der in der zweiten Antenne 170 einen korrespondierenden Strom induziert. Dieser Strom kann seitens des Übertragungselements 145 zur Speisung der Verarbeitungseinrichtung 175 oder des Sensors 180 verwendet werden. Zur Übertragung von Informationen vom Übertragungselement 145 zur Ausleseeinrichtung 140 kann das elektromagnetische Feld der ersten Antenne 165 moduliert werden, indem ein Strom durch die zweite Antenne 170 gesteuert wird. Die Veränderung des Feldes kann seitens der Ausleseeinrichtung 140 abgetastet und dementsprechend die Information empfangen werden.
Die erste Antenne 165 kann „doppelflutig“ durch zwei um die Drehachse 110 gewickelte Leiterschleifen 185 realisiert werden, die in der Darstellung von 1 axial versetzt sind. Die Leiterschleifen 185 werden dabei so verschaltet, dass sie von Strömen in entgegengesetzten Umlaufrichtungen um die Drehachse 110 durchflossen werden. Diese Anordnung der Leiterschleifen 185 wird hier als antiparallel oder mit entgegengesetztem Wicklungssinn genannt. Dabei können die Leiterschleifen elektrisch parallel oder in Serie geschaltet sein. Die Leiterschleifen 185 können Magnetfelder erzeugen, die in einem Bereich radial zwischen ihnen gleichgerichtet sind, sodass sie sich gegenseitig verstärken, und die radial außerhalb der Leiterschleifen 185 einander entgegen gerichtet sind, sodass sie einander abschwächen oder auslöschen.
Links neben dem Übertragungssystem 100 sind 1 Leiterschleifen 185 zusammen mit beispielhaften technischen Stromrichtungen und resultierenden Magnetfeldern symbolisch dargestellt. Noch weiter links ist eine magnetische Feldstärke der ersten Antenne 165 in Abhängigkeit eines radialen Abstands von der Drehachse 110 schematisch dargestellt. Dabei ist in vertikaler Richtung ein Abstand von der Drehachse 110 und in horizontaler Richtung nach links die qualitative Stärke des resultierenden Magnetfelds dargestellt. Durch die Verstärkung der Magnetfelder im Bereich radial zwischen den Leiterschleifen 185 kann eine Kopplung zur zweiten Antenne 170 verbessert werden. Durch die Abschwächung der Magnetfelder radial innerhalb und außerhalb der ersten Antenne 165 kann ein Effekt eines dort befindlichen magnetisierbaren Objekts minimiert werden. Beispielsweise kann ein metallisches Gehäuse, eine Welle oder ein rotierendes Element des Planetengetriebes 105 die Übertragung zwischen den Antennen 165, 170 nur wenig oder gar nicht stören.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer ersten Antenne 165 einer Ausleseeinrichtung 140 eines Übertragungssystems 100 nach der Art von 1. 2a zeigt eine Anordnung von einer ersten Spule 205 und einer zweiten Spule 210, die bezüglich der Drehachse 110 axial versetzt sind. 2b zeigt eine Schnittdarstellung der ersten Antenne 165.
Die erste Antenne 165 umfasst eine erste Spule 205 und eine zweite Spule 210. In der dargestellten Ausführungsform sind die Spulen 205 und 210 radial versetzt, weisen also verschieden große (mittlere) Radien auf und liegen ansonsten bevorzugt in derselben Drehebene, haben also keinen axialen Versatz zueinander. Rein exemplarisch ist in der dargestellten Ausführungsform der Radius der ersten Spule 205 kleiner als der der zweiten Spule 210.
Die Spulen 205 und 210 weisen unterschiedliche Wicklungsrichtungen auf und ihre Enden sind in Serie miteinander verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist ein erstes Ende der ersten Spule 205 an einen ersten Anschluss 215 geführt, ein zweites Ende der ersten Spule 205 geht in ein erstes Ende der zweiten Spule 210 über, und das zweite Ende der zweiten Spule 210 ist an einen zweiten Anschluss 220 geführt. Die Anschlüsse 210, 215 sind zur Verbindung mit einer Sende- oder Empfangseinrichtung eingerichtet. Ein Strom, der in den ersten Anschluss 215 fließt, durchläuft in der dargestellten Ausführungsform zuerst die erste Spule 205 im Uhrzeigersinn und danach die zweite Spule 210 entgegen dem Uhrzeigersinn, bevor er am zweiten Anschluss 220 wieder aus der ersten Antenne 165 austritt. Eine wirksame Fläche der ersten Antenne 165 kann im Wesentlichen auf einen Kreisring konzentriert sein, der zwischen den Spulen 205 und 210 liegt.
Im radialen Bereich zwischen den Spulen 205 und 210 liegt bevorzugt die zweite Antenne 170, die insbesondere als Spule um eine Wicklungsachse ausgeführt sein kann. Bevorzugt liegt radial innerhalb der Spule ein weichmagnetischer Spulenkern, etwa aus Ferrit. Die zweite Antenne 170 liegt bevorzugt radial zwischen den Spulen 205, 210 und hält weiter bevorzugt einen möglichst geringen axialen Abstand zu den Spulen 205, 210 ein.
Eine erste magnetische Feldlinie 225, die um einen Querschnitt der ersten Spule 205 gebildet wird, und eine zweite magnetische Feldlinie 230, die um einen korrespondierenden Querschnitt der zweiten Spule 210 gebildet wird, beeinflussen einander im Bereich der zweiten Antenne 170 auf eine Weise, die in 2b schematisch dargestellt ist. Effektiv wird ein durch den Strom durch die Spulen 205, 210 hervorgerufenes magnetisches oder elektromagnetisches Feld in einem radialen Bereich zwischen den Spulen 205 und 210 verstärkt und radial innerhalb der inneren Spule 205 sowie radial außerhalb der äußeren Spule 210 abgeschwächt und das Magnetfeld wird in Richtung der dritten Antenne 170 verlängert bzw. verschoben.
Die Feldlinien 225, 230 um die Querschnitte der Spulen 205, 210 verlaufen dicht nebeneinander durch die zweite Antenne 170, eine Feldstärke im Bereich der zweiten Antenne 170 ist also hoch. Eine Kopplung zwischen den Antennen 165 und 170 kann dadurch besonders stark sein. Die zweite Antenne 170 ist bevorzugt derart orientiert, dass ihre Wicklungsachse im Bereich ihrer Wicklungen parallel zu den Feldlinien 225, 230 verläuft. Dazu ist bevorzugt, dass sich die Wicklungsachse außerhalb der Wicklungen zwischen den Spulen 205, 210 bzw. zwischen deren Radien hindurch erstreckt. Anders ausgedrückt verläuft die Wicklungsachse bevorzugt zwischen Umfängen hindurch, auf denen sich die Spulen 205 und 210 erstrecken. Sollte eine Spule 205, 210 mehrere Wicklungen umfassen, so sind ein mittlerer Umfang bzw. ein mittlerer Radius gemeint.
Es wird vorgeschlagen, wenigstens eine der Spulen 205, 210 mittels mehrerer Wicklungen eines Spulendrahts 235 auszuführen. Bevorzugt tragen die Spulen 205, 210 die gleiche Anzahl Wicklungen, sodass weiter bevorzugt beide Spulen 205, 210 mehrere Wicklungen des Spulendrahts 235 umfassen. Weiter wird vorgeschlagen, die Wicklungen beider Spulen 205, 210 aus einem einzigen Stück Spulendraht 235 bereitzustellen. In der dargestellten Ausführungsform liegen die Spulen 205, 210 elektrisch in Serie und weisen entgegengesetzte Wicklungsrichtungen auf. Eine antiparallele Verschaltung der Spulen 205, 210 aus einem Spulendraht 235 ist ebenfalls möglich. Dabei beginnt der Spulendraht 235 am ersten Anschluss 215, verläuft in einem ersten Umlaufsinn durch die erste Spule 205 zum zweiten Anschluss 210, kehrt von dort zurück, verläuft in einem entgegengesetzten zweiten Umlaufsinn durch die zweite Spule 210 und endet am ersten Anschluss 215. Eine umgekehrte Anordnung, bei der der Spulendraht 235 am zweiten Anschluss 220 beginnt und endet, kann in entsprechender Weise realisiert werden.
Der Spulendraht 235 wird bevorzugt auf einen Wicklungskörper 240 aufgewickelt, um die beiden Spulen 205 und 210 zu bilden. Der Wicklungskörper 240 ist bevorzugt aus einem Kunststoff wie Polyamid herstellbar und umfasst weiter bevorzugt zwei Nuten 245, von denen jeweils eine jeder Spule 205, 210 zugeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform liegt eine der Nuten 245 radial weiter innen und die andere radial weiter außen. Axiale Begrenzungen der Nuten 245 liegen bevorzugt in einer gemeinsamen Drehebene. In einer weiteren Ausführungsform können die Nuten 245 auch in radialer Richtung ineinander übergehen, sodass sie effektiv eine einzige Nut 245 bilden, in der beide Spulen 205, 210 liegen. Eine weitere Nut 250 kann vorgesehen sein, um den Spulendraht 235 zwischen den Spulen 205 und 210 zu führen. In der dargestellten Ausführungsform, in der die Spulen 205, 210 radial versetzt sind, verläuft auch die weitere Nut 250 bevorzugt in radialer Richtung. Die Abschnitte des Spulendrahts 235, die zwischen den Spulen 205, 210 verlaufen, liegen bevorzugt nahe aneinander und geradlinig. Die weitere Nut 250 kann diese Anordnung begünstigen oder erzwingen.
Das Material des Wicklungskörper 240 ist bevorzugt dergestalt gewählt, dass es die Ausbreitung des magnetischen bzw. elektromagnetischen Feldes möglichst nicht stört oder gar verhindert. Geeignete Materialien hierfür umfassen verschiedene Kunststoffe. Für den Einsatz in einer explosionsgefährdeten Umgebung, beispielsweise wenn die erste Antenne 165 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler zum Einsatz unter Tage verwendet wird, besitzt der Kunststoff bevorzugt eine vorbestimmte elektrische Leitfähigkeit +, damit sich im Betrieb (beispielsweise durch Flüssigkeitstropfen oder Reibung) keine elektrischen Ladungen oder elektrischen Potentiale am Wicklungskörper 240 aufbauen können, die bei Entladung zu einem Zündfunken führen könnten. Die elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffs kann beispielsweise durch Zugabe eines leitfähigen Elements in flüssiger oder Pulverform, etwa Kohlestaub, bei der Fertigung des Kunststoffrohmaterials beeinflusst werden.
Nachdem der Spulendraht 235 der ersten Antenne 165 auf den Wicklungskörper 240 gewickelt wurde, können die Nuten 245 oder 250 beispielsweise mit Kunststoff ausgegossen werden, so dass der Spulendraht 235 fixiert und vor äußeren Einflüssen im Betrieb geschützt ist. Darüber hinaus können durch das Vergießen des Spulendrahts 235 in den Nuten 245, 250 die in verschiedenen Normen und Richtlinien geforderten Mindestwandstärken zwischen stromdurchflossenen Leitern und einer möglicherweise explosionsfähigen Atmosphäre realisiert werden, die für die Zertifizierung in explosionsgeschützten Anwendungsbereichen erforderlich sind. Auch das Vergussmaterial weist im Falle eines explosionsgeschützten Designs bevorzugt eine vorbestimmte elektrische Leitfähigkeit auf. Auf diese Weise kann die erste Antenne 165 mit geringem Aufwand für die Verwendung in einem explosionsgeschützten Bereich bereitgestellt werden.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer ersten Antenne 165 einer Ausleseeinrichtung 140 eines Übertragungssystems 100 nach der Art von 1. 3a zeigt die Anordnung der Spulen 205, 210 und 3b eine Schnittdarstellung der ersten Antenne 165. Im Unterschied zu der oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Ausführungsform liegen hier die Spulen 205, 210 axial versetzt, wobei Radien der Spulen 205, 210 bevorzugt gleich sind. Eine wirksame Fläche der ersten Antenne 165 kann im Wesentlichen auf eine Zylindermantelfläche konzentriert sein, die zwischen den Spulen 205 und 210 aufgespannt ist. Exemplarisch ist in der dargestellten Ausführungsform die erste Spule 205 vom Betrachter abgewandt und die zweite Spule 210 dem Betrachter zugewandt.
In 3a ist der Wicklungskörper 240 nur angedeutet; die Nuten 245 und 250 sind nicht sichtbar. Der Wicklungskörper 240 kann wie dargestellt massiv oder hohl ausgeführt sein. Anders als in der Darstellung ist in der Regel eine axiale Ausdehnung der ersten Antenne 165 deutlich kleiner als ihre radiale Ausdehnung. Insbesondere ist bevorzugt, dass die erste Antenne 165 in Form eines axial schmalen Reifens ausgeführt wird, dessen Innen- und Außenradien sich nur wenig unterscheiden, sodass die erste Antenne 165 nur wenig Bauraum, insbesondere radialen Bauraum erfordert. Auf diese Weise kann eine Anordnung, insbesondere eine Nachrüstung, an einer bestehenden Maschine erleichtert sein.
Die oben mit Bezug auf 2 erwähnten Varianten, Optionen, Merkmale oder Vorteile können auch für die Ausführungsform von 3 gelten und umgekehrt.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Wicklungskörpers 240 für die oben mit Bezug auf 2 beschriebene Variante der ersten Antenne 165 mit axial versetzten Spulen 205, 210. 4a zeigt eine axiale Draufsicht, 4b eine isometrische Ansicht und 4c einen Teil eines Längschnitts durch den Wicklungskörper 240. Der Wicklungskörper 240 hat die Grundform eines geraden Hohlzylinders. Nuten 245 für die Spulen 205, 210 sind radial von außen in den Wicklungskörper 240 eingebracht und liegen in einem relativen axialen Abstand a zueinander. Der Wicklungskörper 240 umfasst einen optionalen Steg oder Kragen 405, der sich an einem axialen Ende des Grundkörpers in radialer Richtung erstreckt. Am Kragen 405 können eine oder mehrere Aussparungen 410 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet sind, Befestigungselemente wie Bolzen oder Schrauben aufzunehmen, um den Wicklungskörper 240 an einem Maschinenelement anzubringen. Der Kragen 410 kann an einer Stelle unterbrochen sein, um beispielsweise einen Anschlusskasten aufzunehmen, wie unten noch genauer beschrieben wird. Die weitere Nut 250, die in axialer Richtung zwischen den Nuten 245 verläuft, ist nicht zu sehen.
5 zeigt beispielhafte Schritte eines Verfahrens 500 zur Herstellung einer ersten Antenne 165. In Schritten 505 und 510 wird der Spulendraht 235 auf den Wicklungskörper 240 aufwickelt, indem er bevorzugt in die verschiedenen Nuten 245 eingelegt wird. Ist die erste Spule 205 fertig gewickelt, so wird der Spulendraht 235 bevorzugt in der Nut 510 axial zwischen den Nuten 245 geführt.
Nach dem Wickeln der zweiten Spule 210 wird der Spulendraht 235 bevorzugt möglichst auf dem gleichen Weg axial zurückgeführt. Enden des Spulendrahts 235 können zunächst auf eine handhabbare Länge gekürzt werden, die ein späteres Anschließen ermöglicht.
In einem Schritt 515 wird der ringförmige Wicklungskörper 240 derart mit dem Kragen 405 auf eine ebene Unterlage gelegt, dass die (spätere) Drehachse 110 vertikal verläuft. Ist kein Kragen 405 vorhanden, so empfiehlt es sich, eine Unterlage zu verwenden. In einem Schritt 520 wird ein Ring 535, dessen Innendurchmesser wenigstens so groß wie der Außendurchmesser des Wicklungskörpers 240 samt Spulen 205, 210 ist, um den Grundkörper des Wicklungskörpers 240 gelegt. Es ist bevorzugt, dass der Kragen 405 einen größeren Außendurchmesser als der Ring 535 aufweist, sodass der Ring 535 auf dem Kragen 405 aufliegt. Die Aussparungen 410 liegen dabei bevorzugt außerhalb des Rings. Der Ring 535 ist axial bevorzugt wenigstens so breit, dass er oben bündig mit dem Wicklungskörper 240 abschließt.
In einem Schritt 525 wird Vergussmasse 540 in den Ringspalt zwischen dem Wicklungskörper 240 und den Ring 535 eingefüllt. Die Vergussmasse 540 ist bevorzugt ausreichend fluide, um in beide Nuten 245 einzudringen und Luft möglichst vollständig zu verdrängen. Die Vergussmasse 540 kann beispielsweise Epoxidharz oder Polyester umfassen. Nachdem die Vergussmasse 540 ausgehärtet ist, kann der Ring 535 in einem Schritt 530 abgenommen werden.
Damit ist die Antenne 165 im Wesentlichen bereits benutzbar. Vorzugsweise wird die Antenne statisch fest am Gehäuse verschraubt.
Vor ihrem Einsatz kann sie noch ausgewuchtet werden (statisch und/oder dynamisch), um verbessert drehzahlfest zu sein.
6 zeigt optionale weitere Schritte des Verfahrens 500 von 5. Die dargestellten Schritte gehen davon aus, dass an einer Umfangsposition des Wicklungskörpers die Anbringung eines Anschlusskastens 605 möglich ist. In der dargestellten Ausführungsform, die auch exemplarisch den Darstellungen der 4 und 5 zugrunde liegt, ist der Kragen 405 an einer Stelle unterbrochen und am Grundkörper des Wicklungskörpers 240 ist eine Aussparung 610 für den Anschlusskasten 605 vorgesehen. In einem Bereich der Aussparung 605 kann eine Durchführung 615 vorgesehen sein. Die Durchführung 615 liegt bevorzugt in direkter Verlängerung der Nut 250. In einem Schritt 535 kann der Wicklungsdraht 235 durch die Durchführung 615 in den Bereich der Aussparung 605 geführt werden, in der später der Anschlusskasten 605 zu liegen kommt.
In einem Schritt 540 kann der Anschlusskasten 605 in die Aussparung 605 eingesetzt werden. Der Anschlusskasten 605 trägt bevorzugt eine weitere Aussparung 620, die mit der Stelle fluchtet, an der der Wicklungsdraht 235 in den Bereich der Aussparung 610 ragt, wenn der Anschlusskasten 605 in der Aussparung 610 liegt. In der dargestellten Ausführungsform kann der Anschlusskasten 605 am Wicklungskörper 240 befestigt werden, beispielsweise mittels einer Schraube. Am Anschlusskasten 605 ist bevorzugt ein Kabel 625 angebracht, wobei weiter bevorzugt eine Zugentlastung 630 zwischen dem Kabel 625 und dem Anschlusskasten 605 vorgesehen ist. Enden des Wicklungsdrahts 235 werden abisoliert und bilden die Anschlüsse 215, 220, die beispielsweise mittels Löten oder einer Pressverbindung elektrisch mit Adern des Kabels 625 verbunden werden können. Sind die Verbindungsstellen nicht isoliert, so werden sie bevorzugt in einer vorbestimmten Entfernung voneinander fixiert.
In einem Schritt 545 kann der Anschlusskasten 605 mittels Vergussmasse 540 ausgegossen werden. Dazu empfiehlt es sich, den Anschlusskasten 605 mit dem Wicklungskörper 240 in eine Position zu bringen, in der die noch fluide Vergussmasse 540 sicher gehalten wird. Nach dem Aushärten bzw. Abbinden der Vergussmasse 540 kann die erste Antenne 165 an einer Maschine wie dem Planetengetriebe 105 verbaut werden.
7 zeigt eine beispielhafte Darstellung eine nach dem oben beschriebenen Verfahren 500 herstellbare erste Antenne 165.
8 zeigt beispielhafte Ausführungsformen eines drahtlosen Übertragungselements 145 mit einer zweiten Antenne 170. 8a zeigt eine „lange“ Ausführungsform, eingebaut in einem beispielhaften Planetengetriebe 105, 8b die gleiche Ausführungsform in einem ausgebauten Zustand, und 8c eine „kurze“ Ausführungsform des Übertragungselements 145.
In 8a ist die erste Antenne 165 in der Variante von 3 mit axial versetzten Spulen 205, 210 ausgeführt. Die Spulen 205, 210 liegen in radial außen offenen Nuten 245 und das Übertragungselement 145 liegt radial innerhalb des Wicklungskörpers 240. Das Übertragungselement 145 umfasst bevorzugt ein Gehäuse 805. So kann die Verarbeitungseinrichtung 175, insbesondere Auswertelektronik in das Gehäuse 805 eingebracht werden. Das Gehäuse 805 kann beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) herstellbar sein, jedoch keinesfalls aus Blech. Im Gehäuse 805 ist bevorzugt die zweite Antenne 170 aufgenommen. In der Darstellung von 8b sind die Wicklung und der konzentrische Ferritstift der zweiten Antenne 170 gut erkennbar. Die Aussparung 815 dient als Kabelkanal. Zur Befestigung des Übertragungselements 145 an einem um die Drehachse 110 drehbar gelagerten Maschinenelement des Planetengetriebes 105 können Befestigungsmittel vorgesehen sein; in der dargestellten Ausführungsform insbesondere eine oder mehrere Schrauben, Stehbolzen oder Nieten, die mit dem Gehäuse 805 kraftschlüssig verbunden werden können.
Die in 8c dargestellte „kurze“ Ausführungsform des Übertragungselements 145 unterscheidet sich von der der 8a und 8b durch die Größe des Gehäuses 810. In der dargestellten Ausführungsform kann die Aussparung 815 für eine längere Leitungsführung zwischen Verarbeitungseinrichtung 175 und Sensor 180 entfallen; diese kann im gleichen Raum wie die zweite Antenne 170 oder auch außerhalb des Gehäuses 805 verlaufen.
8d zeigt beispielhaft eine Ausführung des Übertragungselementes 145 gemäß 8b im vergossenen Zustand.
8e zeigt beispielhaft eine weitere Ausbildung eines Übertragungselementes 145 im Montagezustand in Analogie zur Ausführung in 8b, d.h. unvergossenem Zustand. Zu erkennen ist hier die Leitungsführung.
9 zeigt zwei exemplarische Ausführungsformen eines Planetengetriebes 105 mit einem Übertragungssystem 100. In beiden Ausführungsformen wird die gleiche erste Antenne 165 verwendet, wobei in der Ausführungsform von 9a das Übertragungselement 145 radial innerhalb der ersten Antenne 165 um die Drehachse 110 kreist und in der Ausführungsform von 9b radial außen um die erste Antenne 165 die Drehachse 110 umläuft. Das Übertragungselement 145 ist jeweils am drehbaren Planetenradträger 135 angebracht und die Ausleseeinrichtung 140 am still stehenden Hohlrad 120. Wird eine andere Maschine als das Planetengetriebe 105 verwendet, so tragen die gegenüber dem Betrachter stillstehenden bzw. drehbaren Maschinenteile üblicherweise andere Bezeichnungen, die kreisförmige Relativbewegung des Übertragungselements 145 gegenüber der Ausleseeinrichtung 140 ist jedoch nicht von der Art der verwendeten Maschine berührt.
In beiden Ausführungsformen wird exemplarisch ein axialer Abstandhalter 905 verwendet, um einen axialen Abstand zum Planetenradträger 135 zu überbrücken, sodass die zweite Antenne 170 in der bevorzugten axialen Position bezüglich der Spulen 205, 210 der ersten Antenne 165 liegt. Der Abstandhalter 905 kann einstückig mit dem Gehäuse 805 oder separat von diesem vorgesehen sein. Das Material des Abstandhalters 905 kann entsprechend dem des Gehäuses 805 gewählt werden. Bevorzugt durchlaufen die Befestigungsmittel 820, den Abstandhalter 905, sodass eine Befestigungskraft möglichst direkt zwischen dem Planetenradträger 135 und dem Gehäuse 805 wirken kann. Der Abstandhalter 905 kann hohl sein, um seine Masse zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

100: Übertragungssystem
105: Planetengetriebe
110: Drehachse
115: Sonnenrad
120: Hohlrad
125: Planetenrad
130: Lager
135: Planetenradträger
140: Ausleseeinrichtung
145: drahtloses Übertragungselement
150: Wechselspannungsquelle
155: Abtasteinrichtung
160: Schnittstelle
165: erste Antenne
170: zweite Antenne
175: Verarbeitungseinrichtung
180: Sensor
185: Leiterschleife
205: erste Spule
210: zweite Spule
215: erster Anschluss
220: zweiter Anschluss
225: erste Feldlinie
230: zweite Feldlinie
235: Spulendraht
240: Wicklungskörper
245: Nut
250: Nut
405: Kragen
410: Aussparung
505: Aufwickeln Spulendraht auf Wicklungskörper
510: Aufwickeln Spulendraht auf Wicklungskörper
515: Wicklungskörper horizontal anordnen
520: Ring anlegen
525: Ring ausgießen
530: Ring entfernen
535: Spulendraht durchführen
540: Anschlusskasten einsetzen und verdrahten
545: Anschlusskasten vergießen
540: Vergussmasse
605: Anschlusskasten
610: Aussparung
615: Durchführung
620: Durchführung
625: Kabel
630: Zugentlastung
805: Gehäuse
815: Aussparung / Kabelkanal
820: Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/107142 A1 [0005]
WO 2015/107144 A1 [0005]

Claims

Antenne (165) zur drahtlosen Kopplung mit einer weiteren Antenne (170), die bezüglich der ersten Antenne (165) drehbar um eine Drehachse (110) angebracht ist, wobei die erste Antenne (165) folgendes umfasst: - eine erste Spule (205), die auf einem ersten Umfang um die Drehachse (110) liegt; - eine zweite Spule (210), die auf einem zweiten Umfang um die Drehachse (110) liegt; - wobei die Spulen (205, 210) unterschiedliche Wicklungsrichtungen aufweisen; und - wenigstens eine Spule (205, 210) mehr als eine Wicklung trägt.
Antenne (165) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Wicklungskörper (240), auf den beide Spulen (205, 210) aufgewickelt sind.
Antenne (165) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spulen (205, 210) elektrisch in Serie geschaltet sind.
Antenne (165) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spulen (205, 210) von einem einstückigen Spulendraht (235) gebildet sind.
Antenne (165) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Wicklungszahlen der Spulen (205, 210) gleich sind.
Antenne (165) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Wicklungskörper (240) Nuten (245) aufweist, in denen die Spulen (205, 210) liegen.
Antenne (165) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Spulen (205, 210) am Wicklungskörper (240) vergossen sind.
Antenne (165) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei elektrische Verbindungen zwischen der ersten (205) und der zweiten Spule (210) möglichst parallel verlaufen.
Antenne (165) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Anschlusselement (605, 630) zur Kontaktierung beider Enden des Spulendrahts (235) mit einer Zuleitung (625).
Drahtlose Ausleseeinrichtung (140) zum Auslesen eines Übertragungselements (145), das bezüglich der Ausleseeinrichtung (140) um eine Drehachse (110) drehbar gelagert ist, wobei die Ausleseeinrichtung (140) eine erste Antenne (165) nach einem der vorangehenden Ansprüche; eine Wechselspannungsquelle (150) zur Verbindung mit der ersten Antenne (165); und eine Abtasteinrichtung (155) zur Abtastung einer Beeinflussung eines durch die ersten Antenne (165) fließenden Stroms umfasst.
Übertragungssystem (100), umfassend eine Ausleseeinrichtung (140) nach Anspruch 9 sowie ein drahtloses Übertragungselement (145), das zusammen mit der weiteren Antenne (170) um die Drehachse (110) drehbar angebracht ist, wobei das Übertragungselement (145) dazu eingerichtet ist, ein elektromagnetisches Feld im Bereich der ersten Antenne (170) in Abhängigkeit von zu übertragenden Informationen zu beeinflussen.
Übertragungssystem (100) nach Anspruch 10, wobei das Übertragungselement (145) dazu eingerichtet ist, mittels der weiteren Antenne (170) elektrische Energie aus dem elektromagnetischen Feld der ersten Antenne (165) zu entnehmen.
Übertragungssystem (100) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die weitere Antenne (170) eine dritte Spule umfasst, deren Wicklungsachse (235) zwischen den Umfängen der ersten (205) und der zweiten Spule (210) hindurch verläuft.
Verfahren (500) zur Herstellung einer ersten Antenne (165) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst: - Aufwickeln (505) eines Spulendrahts (235) auf einen Wicklungskörper (240) in einer ersten Wicklungsrichtung entlang eines ersten Umfangs, um eine erste Spule (205) zu bilden; - Führen des Spulendrahts (235) vom ersten zu einem zweiten Umfang; und - Aufwickeln (505) des Spulendrahts (235) auf den Wicklungskörper (240) in einer der ersten entgegengesetzten, zweiten Wicklungsrichtung entlang des zweiten Umfangs, um eine zweite Spule (210) zu bilden.
Verfahren (500) nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Vergießen (525) der Spulen (205, 210).