DE102016124436A1

DE102016124436A1 - Wireless measuring system for a rotating component

Info

Publication number: DE102016124436A1
Application number: DE102016124436.8A
Authority: DE
Inventors: Bernd Gross
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21
Also published as: WO2018108774A1

Abstract

Eine erste Antenne ist zur drahtlosen Kopplung mit einer zweiten Antenne eingerichtet, wobei die Antennen gegeneinander um eine Drehachse drehbar sind. Dabei umfasst die erste Antenne einen ersten Teilring, der sich auf einem ersten Abschnitt um die Drehachse erstreckt, und einen zweiten Teilring, der sich auf einem zweiten Abschnitt um die Drehachse erstreckt. Die Teilringe sind bevorzugt mechanisch voneinander trennbar. Ferner umfasst die erste Antenne eine erste Spule, die auf einem ersten Umfang um die Drehachse liegt, und eine zweite Spule, die auf einem zweiten Umfang um die Drehachse liegt. Die Spulen umfassen jeweils einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die auf unterschiedlichen Teilringen liegen. Verbindungsabschnitte, durch die jeweils ein Strom zwischen einem Abschnitt der ersten Spule und einem Abschnitt der zweiten Spule an einem Teilring fließt, liegen außerhalb der Drehebenen der Spulen.

A first antenna is adapted for wireless coupling to a second antenna, wherein the antennas are rotatable relative to each other about an axis of rotation. In this case, the first antenna comprises a first partial ring, which extends on a first portion about the axis of rotation, and a second partial ring, which extends on a second portion about the axis of rotation. The partial rings are preferably mechanically separable from each other. Furthermore, the first antenna comprises a first coil which lies on a first circumference about the axis of rotation, and a second coil which lies on a second circumference about the axis of rotation. The coils each comprise a first and a second section which lie on different partial rings. Connecting portions through which a current flows between a portion of the first coil and a portion of the second coil on a sub-ring are outside the planes of rotation of the coils.

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.The invention relates to a wireless measuring system. In particular, the invention relates to a measuring system for scanning a parameter on a component and for transmitting the scanning result to a stationary 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.A planetary gear includes a ring gear, a sun gear, and a plurality of planet gears that mesh with the ring gear and the sun gear. The planet gears are rotatably mounted on a planet carrier and supported by means of plain bearings. In order to detect an imminent overload of the bearings early on a storage temperature should be sampled and provided to a processing device.

Die Verarbeitungseinrichtung ist gegenüber einer Umgebung oder einem Gehäuse des Planetengetriebes drehfest 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 Gehäuse angebracht und mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden; eine zweite Antenne ist am Planetenradträger angebracht und mit der Ausleseeinrichtung verbunden.The processing device is rotatably mounted relative to an environment or a housing of the planetary gear and may be electrically or mechanically connected to other elements. At the planet carrier a sensor element and a read-out device are provided. A data transmission between the processing device and the readout device by means of inductive coupling. For this purpose, a first antenna is rotatably mounted relative to the housing and connected to the processing device; a second antenna is mounted on the planet carrier and connected to the readout device.

Um eine möglichst vom Drehwinkel unabhängige Kopplung zwischen den Antennen zu erzielen, erstreckt sich eine der Antennen konzentrisch um die Drehachse. Eine Montage dieser Antenne im Bereich des Planetenradträgers kann es erforderlich machen, die Antenne axial auf den Planetenradträger aufzuschieben. Das Planetengetriebe muss dafür weitgehend zerlegt vorliegen, was eine Wartung der Antenne aufwändig machen kann.In order to achieve a coupling, which is as independent as possible from the angle of rotation, between the antennas, one of the antennas extends concentrically around the axis of rotation. An assembly of this antenna in the region of the planet carrier may make it necessary to postpone the antenna axially on the planet carrier. The planetary gear has to be largely disassembled, which can make a maintenance of the antenna consuming.

WO 2015 107 142 A1 und WO 2015 107 144 A1 zeigen jeweils Systeme zur Ermittlung von Parametern an einem rotierenden Bauteil. WO 2015 107 142 A1 and WO 2015 107 144 A1 each show systems for determining parameters on a rotating component.

Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Wartbarkeit zweier gegeneinander drehbar gelagerter Antennen zur Messdatenübertragung zu verbessern. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.An object of the invention is to improve the maintainability of two mutually rotatably mounted antennas for measuring data transmission. The invention solves this problem by means of the subjects of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Eine Antenne, die im Folgenden erste Antenne genannt wird, ist zur drahtlosen Kopplung mit einer weiteren Antenne, die im Folgenden zweite Antenne genannt wird, eingerichtet, wobei die Antennen gegeneinander um eine Drehachse drehbar sind. Dabei umfasst die erste Antenne einen ersten Teilring, der sich auf einem ersten Abschnitt um die Drehachse erstreckt, und einen zweiten Teilring, der sich auf einem zweiten Abschnitt um die Drehachse erstreckt. Ferner umfasst die erste Antenne eine erste Spule, die auf einem ersten Umfang um die Drehachse liegt, und eine zweite Spule, die auf einem zweiten Umfang um die Drehachse liegt. Die Spulen umfassen jeweils einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die auf unterschiedlichen Teilringen liegen. Verbindungsabschnitte, durch die jeweils ein Strom zwischen einem Abschnitt der ersten Spule und einem Abschnitt der zweiten Spule an einem Teilring fließt, liegen außerhalb der Drehebenen der Spulen. Die Verbindungsabschnitte können eine Inhomogenität des magnetischen Feldes in Umfangsrichtung minimieren. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Abschnitt der ersten Spule und dem Abschnitt der zweiten Spule kann im Bereich des Verbindungsabschnitts erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindung auch an einer entfernten Stelle hergestellt sein.An antenna, which will be referred to as the first antenna in the following, is set up for wireless coupling with another antenna, which will be referred to as second antenna in the following, the antennas being rotatable relative to one another about an axis of rotation. In this case, the first antenna comprises a first partial ring which extends on a first portion about the axis of rotation, and a second partial ring which extends on a second portion about the axis of rotation. Furthermore, the first antenna comprises a first coil which lies on a first circumference about the axis of rotation, and a second coil which lies on a second circumference about the axis of rotation. The coils each comprise a first and a second section which lie on different partial rings. Connecting portions through which a current flows between a portion of the first coil and a portion of the second coil on a sub-ring are outside the planes of rotation of the coils. The connecting portions can minimize inhomogeneity of the magnetic field in the circumferential direction. An electrical connection between the portion of the first coil and the portion of the second coil can be made in the region of the connecting portion. In a further embodiment, the connection may also be made at a remote location.

In einer einfachen Ausführungsform umfassen die erste und die zweite Spule jeweils nur eine Wicklung, werden also jeweils aus Leiterabschnitten gebildet, die gemeinsam einen Winkel von wenigstens annähernd 360° einschließen. Üblicherweise tragen beide Spulen gleiche Wicklungszahlen, um das durch sie generierte Feld möglichst symmetrisch zu gestalten. In einer weiteren Ausführungsform können eine oder beide Spulen auch mehr als eine Wicklung tragen. Es werden bevorzugt nur vollständige Wicklungen verwendet, sodass Wicklungszahlen der Spulen stets ganzzahlig sind.In a simple embodiment, the first and the second coil each comprise only one winding, ie are each formed of conductor sections, which together form an angle of at least approximately 360 °. Usually, both coils carry the same number of turns in order to make the field generated by them as symmetrical as possible. In another embodiment, one or both coils may carry more than one coil. It is preferred that only complete windings are used, so that winding numbers of the coils are always integer.

In jedem Teilring liegt eine Spule mit einer oder mehreren Windungen. Die Teilringe sind bevorzugt mechanisch derart verbunden, dass in den Verbindungsabschnitten die Windungen in sehr enger räumlicher Nähe liegen. Durch eine Verschaltung wird dafür gesorgt, dass beide Spulen in den Teilringen gleichsinnig durchflossen werden. Dadurch bildet sich der Stromfluss in den Leiterabschnitten in den Verbindungsabschnitten gegensinnig aus, sodass sich die Felder der beiden Teilringe in den Verbindungsabschnitten gegenseitig kompensieren können. Das resultierende Feld kann dem Feld von zwei gegensinnig durchflossenen Spulen entsprechen, die axial oder radial versetzt sind.In each ring is a coil with one or more turns. The partial rings are preferably mechanically connected in such a way that the turns are in very close spatial proximity in the connecting sections. An interconnection ensures that both coils in the partial rings flow through in the same direction. As a result, the current flow in the conductor sections in the connection sections is formed in opposite directions, so that the fields of the two partial rings in the connection sections can compensate each other. The resulting field may correspond to the field of two oppositely flowing coils, which are offset axially or radially.

Durch die Aufteilung der beiden Spulen jeweils auf den ersten und den zweiten Teilring ist es möglich, die erste Antenne an einem drehbaren Maschinenelement wie einer Welle anzubringen, ohne die erste Antenne axial auf das Maschinenelement aufzufädeln. Das Maschinenelement muss nur in radialer Richtung zugänglich sein, sodass die Antenne erleichtert an dem Maschinenteil montiert, von ihm entfernt, ausgetauscht oder gewartet werden kann. Trotzdem können die beiden Teilringe zusammen zwei axial oder radial versetzte Spulen bilden, die bevorzugt elektrisch antiparallel miteinander verbunden werden, um das durch die erste Antenne bereitstellbare elektromagnetische Feld auf einen axial möglichst schmalen Bereich zu begrenzen und dort die Feldstärke möglichst hoch zu halten. Durch die antiparallele Verbindung kann ein Strom von einem ersten Anschluss der Spulen in einer ersten Wicklungsrichtung um die Drehachse durch die erste Spule, anschließend in einer zweiten Wicklungsrichtung um die Drehachse durch die zweite Spule und zu einem zweiten Anschluss fließen. Die beiden Anschlüsse der Spulen können beispielsweise mit einer Wechselspannungsquelle verbunden werden.By dividing the two coils respectively on the first and the second sub-ring, it is possible to attach the first antenna to a rotatable machine element such as a shaft, without threading the first antenna axially on the machine element. The machine element only has to be accessible in the radial direction, so that the antenna can be mounted, removed, replaced or maintained with ease on the machine part. Nevertheless, the two partial rings can together form two axially or radially offset coils, the Preferably, electrically connected in anti-parallel with each other in order to limit the electromagnetic field provided by the first antenna to an axially as narrow as possible area and there to keep the field strength as high as possible. Through the antiparallel connection, a current may flow from a first terminal of the coils in a first winding direction about the axis of rotation through the first coil, then in a second winding direction about the axis of rotation through the second coil and to a second terminal. The two terminals of the coils can be connected to an AC voltage source, for example.

Durch die spezielle Form bzw. Ausrichtung der Verbindungsabschnitte liegt ein Leiterstück, das einen Abschnitt der ersten Spule mit einem Abschnitt der zweiten Spule im selben Teilring elektrisch verbindet, bevorzugt in einer Ebene, die die Drehachse enthält oder wenigstens parallel zur Drehachse liegt. Im montierten Zustand liegen die Leiterstücke in den Verbindungsabschnitten bevorzugt räumlich sehr eng aneinander, sodass sich die entstehenden Magnetfelder gegenseitig kompensieren können. Eine Störung des radialsymmetrischen Felds der ersten Antenne durch die Verbindungsabschnitte kann minimiert sein. Außerdem kann eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Magnetfeldern der Spule und des Verbindungsabschnitts durch ihre zueinander senkrechten Ausrichtungen minimiert sein. Das durch die Spulen bereitstellbare Magnetfeld kann so in verbesserter Weise radialsymmetrisch gehalten sein, sodass eine Kopplung zwischen der ersten und der zweiten Antenne von einem relativen Drehwinkel zwischen der ersten und der zweiten Antenne verbessert unabhängig sein kann.Due to the special shape or orientation of the connecting portions is a conductor piece which electrically connects a portion of the first coil with a portion of the second coil in the same sub-ring, preferably in a plane which contains the axis of rotation or at least parallel to the axis of rotation. In the assembled state, the conductor pieces in the connecting sections are preferably very close to each other spatially, so that the resulting magnetic fields can compensate each other. A disturbance of the radially symmetric field of the first antenna by the connecting portions can be minimized. In addition, mutual interference between the magnetic fields of the coil and the connecting portion may be minimized by their mutually perpendicular orientations. The magnetic field that can be supplied by the coils can thus be held radially symmetrically in an improved manner, so that a coupling between the first and the second antenna can be improved in an improved manner from a relative angle of rotation between the first and the second antenna.

Die elektrischen Verbindungsabschnitte können einander bezüglich einer Trennebene durch die Drehachse gegenüber liegen. Dabei ist bevorzugt, dass Abstände zwischen den Leitern einander gegenüber liegender Verbindungsabschnitte möglichst klein sind. Ein Strom durch den Verbindungsabschnitt eines Teilrings verläuft dann in umgekehrter Richtung bezüglich eines Stroms durch den gegenüber liegenden Verbindungsabschnitt eines anderen Teilrings. Im Bereich der Verbindungsabschnitte erzeugte Magnetfelder können sich gegenseitig auslöschen. Ein störendes verbleibendes Magnetfeld im Bereich der Verbindungsabschnitte oder eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Ströme im Bereich der Verbindungsabschnitte können so vermieden werden.The electrical connection portions may face each other with respect to a parting plane through the rotation axis. It is preferred that distances between the conductors of opposite connecting portions are as small as possible. A current through the connecting portion of a partial ring then runs in the reverse direction with respect to a current through the opposite connecting portion of another partial ring. Magnetic fields generated in the area of the connecting sections can cancel each other out. An interfering residual magnetic field in the region of the connecting sections or a mutual influence of the two currents in the region of the connecting sections can thus be avoided.

Die Teilringe können gleiche oder unterschiedliche Winkel um die Drehachse abdecken. In einer Ausführungsform sind mehr als zwei Teilringe vorgesehen, sodass auch Arbeiten an der Antenne an einem radial eingeschränkt zugänglichen Maschinenelement möglich sein können.The partial rings can cover the same or different angles around the axis of rotation. In one embodiment, more than two partial rings are provided, so that work on the antenna can be possible on a machine element that is radially accessible to a limited extent.

Die Teilringe können mechanisch auf eine beliebige Weise aneinander oder an einem weiteren Element angebracht werden, beispielsweise mittels Schrauben oder Klemmkörpern. Eine Befestigung der Teilringe kann insbesondere im Bereich der Verbindungsabschnitte erfolgen. Bevorzugt wird eine Verbindungsmethode verwendet, die elektromagnetisch möglichst neutral ist, um eine Übertragungscharakteristik der ersten Antenne möglichst nicht zu stören. Beispielsweise können Verriegelungskörper aus Kunststoff verwendet werden oder Enden der Teilringe können ineinander eingreifende, einander in Umfangsrichtung hinterschneidende Profile aufweisen, sodass die Teilringe durch axiales Verschieben gegeneinander verbunden oder getrennt werden können. Es kann auch eine stoffschlüssige Verbindung wie Schweißen, Löten oder Kleben verwendet werden. Dreht sich die erste Antenne um die Drehachse, so ist die Verbindungsmethode bevorzugt dazu eingerichtet, der dabei wirkenden Fliehkraft zu standzuhalten.The partial rings can be mechanically attached in any manner to each other or to another element, for example by means of screws or clamping bodies. An attachment of the partial rings can be carried out in particular in the region of the connecting sections. Preferably, a connection method is used which is as neutral as possible in electromagnetic terms so as not to disrupt a transmission characteristic of the first antenna as far as possible. For example, locking bodies made of plastic may be used or ends of the sub-rings may have mutually engaging, circumferentially undercut profiles, so that the sub-rings can be connected or disconnected by axial displacement. It can also be a cohesive connection such as welding, soldering or gluing can be used. If the first antenna rotates about the axis of rotation, then the connection method is preferably set up to withstand the centrifugal force acting thereon.

Die Teilringe sind bevorzugt mechanisch voneinander trennbar, um ein Entfernen der ersten Antenne von einem Maschinenelement in radialer Richtung zu ermöglichen. Das Trennen ist bevorzugt zerstörungsfrei möglich, um eine aus ihrer Einbauposition entfernte erste Antenne erneut verwenden zu können.The sub-rings are preferably mechanically separable from each other to allow removal of the first antenna from a machine element in the radial direction. The separation is preferably possible without destruction, in order to reuse a remote from its installation position first antenna can.

In einer ersten Variante liegen die Spulen radial versetzt und die Verbindungsabschnitte erstrecken sich in einer axialen Richtung. Dabei liegen die Spulen bevorzugt in einer gemeinsamen Drehebene, sodass sie axial nicht versetzt sind. Verbindungsabschnitte der Teilringe weisen dabei bevorzugt in eine axiale Richtung, weiter bevorzugt in dieselbe axiale Richtung.In a first variant, the coils are radially offset and the connecting portions extend in an axial direction. The coils are preferably in a common plane of rotation, so that they are not axially offset. Connecting portions of the partial rings preferably have in an axial direction, more preferably in the same axial direction.

In einer zweiten Variante liegen die Spulen axial versetzt und die Verbindungsabschnitte erstrecken sich in einer radialen Richtung. Die Verbindungsabschnitte können sich in einer Ausführungsformen radial nach innen erstrecken, wobei die zweite Antenne bevorzugt radial außerhalb der ersten Antenne liegt, oder in einer anderen Ausführungsform radial nach außen, wobei die zweite Antenne bevorzugt radial innerhalb der ersten Antenne liegt. Weiter bevorzugt liegen die Spulen auf gleichen Radien, sodass sie radial nicht versetzt sind. Verbindungsabschnitte der Teilringe weisen dabei bevorzugt in eine radiale Richtung, weiter bevorzugt radial nach außen, um auf der radialen Innenseite Raum für die zweite Antenne frei zu halten. Außerdem kann so eine Zugänglichkeit zu den Verbindungsabschnitten verbessert sein.In a second variant, the coils are axially offset and the connecting portions extend in a radial direction. In one embodiment, the connecting portions may extend radially inwardly, the second antenna preferably being radially outward of the first antenna, or in another embodiment radially outward, the second antenna preferably being radially inward of the first antenna. More preferably, the coils are at the same radii, so that they are not radially offset. Connecting sections of the partial rings preferably point in a radial direction, more preferably radially outward, in order to keep space free for the second antenna on the radial inner side. In addition, such accessibility to the connecting portions can be improved.

Eine drahtlose Ausleseeinrichtung zum Auslesen eines drahtlosen 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.A wireless read-out device for reading out a wireless transmission element, which with respect to the read-out device around a Rotary axis is rotatably mounted, comprising the first antenna described above; an AC voltage source for connection to the first antenna; and a sampling means for sampling an influence of a current flowing through the first antenna. The read-out device can in particular be set up to read a wireless element according to an RFID-like standard.

Ein Übertragungssystem umfasst die beschriebene Ausleseeinrichtung sowie ein Übertragungselement, das zusammen mit der zweiten 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.A transmission system comprises the described read-out device as well as a transmission element which is rotatably mounted together with the second antenna about the rotation axis. In this case, the transmission element is set up to influence an electromagnetic field in the region of the first antenna as a function of information to be transmitted. A data transmission between the read-out device and the wireless element is thus preferably carried out by means of modulation of the alternating field between the first and the second antenna. For this purpose, the field is usually influenced by field weakening in the contact-free short circuit (load modulation) or in antiphase reflection of the field emitted by the read-out device (modulated backscatter). The information is usually transmitted in binary form; Raw information can be suitably modulated for transmission.

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.Usually, the transmission of energy and the transmission of information take place on the same frequency or on the same frequency band. Possible frequencies of the alternating fields are proposed in various ISM bands and can, for example, in the range of the long wave at 125 kHz, 134 kHz, 250 kHz, 375 kHz, 500 kHz, 625 kHz, 750 kHz, 875 kHz, the shortwave at 13.56 MHz , the UHF at 865-869 MHz (European frequencies) or 950 MHz (US and Asian frequency bands) or the SHF at 2.45 GHz and 5.8 GHz.

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.The transmission element may further be adapted to remove electrical energy from the electromagnetic field of the first antenna by means of the further antenna. A supply of the wireless transmission element with energy is preferably carried out by means of an electromagnetic alternating field, which can be provided via the AC voltage in the coil. The wireless element is usually passive in this sense and does not include any other power supply.

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. It is preferred that the wireless transmission element comprises a sensor or is connected to a sensor which is adapted to scan a physical quantity in the physical region of the transmission element. A scanning result can then be transmitted wirelessly to the read-out device in the manner described above. Electrical energy required to scan the physical quantity, for processing or conversion, as well as for transmission, can be received wirelessly by the readout device in the manner described above.

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.The second antenna may comprise a third coil whose winding axis extends between the peripheries of the first and second coils. The first antenna may have a substantially independent of the rotation angle characteristic, so that an energy and / or data transmission between the read-out device and the wireless element by a relative rotational movement of the antennas may not be disturbed. The coupling between the antennas can still be done at a high relative speed.

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 the above-described first variant with radially offset first and second coils, the winding axis of the third antenna may be parallel to the axis of rotation. One end of the third coil is preferably axially offset and close to the plane of rotation in which the first and second coil extend.

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 weiter bevorzugt nahe einer Zylindermantelfläche, die durch die erste und zweite Spule aufgespannt wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das Ende der dritten Spule radial außerhalb der Zylindermantelfläche und weiter bevorzugt nahe an dieser.In the above-described second variant with axially offset first and second coils, the winding axis of the third antenna can lie radially to the axis of rotation. One end of the third coil is preferably radially inward, and more preferably close to a cylindrical surface, which is spanned by the first and second coil. In a further preferred embodiment, the end of the third coil is located radially outside the cylinder jacket surface and more preferably close to it.

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.The invention may allow wireless transmission of power and data between the first and second antennas, wherein the first antenna is preferably coaxial with an axis of rotation and the second antenna may revolve about the axis of rotation. The antennas can be attached to machine elements of a machine. For example, the engine may include a turbine having a pump and a turbine wheel, a hydrodynamic torque transmitting device having an input side and an output side, a transmission, an electric machine having a stator and a rotor, or any other device in which one element relates another rotates about a rotation axis.

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.Typically, the first antenna is fixed to a housing of the machine or other environment, while the second antenna relative to the first antenna can move in a circular orbit about the axis of rotation. Energy can preferably be transmitted from the first to the second antenna and information can preferably be transmitted from the second to the first antenna. Reverse directions are also possible. Information can be transferable in both directions, optionally also simultaneously.

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.Features and advantages that are referred to, described or shown with respect to the different objects can also be referred to one of the other objects in a figurative sense.

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 erste Ausführungsform einer ersten Antenne einer Ausleseeinrichtung eines Übertragungssystems; und
3 eine zweite Ausführungsform einer ersten Antenne einer Ausleseeinrichtung eines Übertragungssystems

darstellt.The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 a schematic representation of a planetary gear with a wireless transmission system;
2 a first embodiment of a first antenna readout device of a transmission system; and
3 a second embodiment of a first antenna readout device of a transmission system

represents.

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. 1 shows a schematic representation of a wireless transmission system 100 on a planetary gear 105 , The planetary gear 105 is here representative of any machine comprising two machine elements which are rotatably supported against each other.

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 Lagertemperatur 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.In the illustrated exemplary embodiment, the planetary gear comprises 105 a rotation axis 110 to a sun wheel 115 is rotatably disposed, and to which a fixed ring gear 120 is arranged concentrically. Several planet gears 125 each mesh with the sun gear 115 and the ring gear 120 , Here are the planetary gears 125 by means of bearings 130 rotatable on a planet carrier 135 stored, wherein the planet carrier 135 also rotatable about the axis of rotation 110 is. In the illustrated, exemplary application is a storage temperature of a warehouse 130 determined and independent of a rotation angle or a rotational speed of the planet carrier 135 at one with the ring gear 120 be provided connected element.

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 einer physikalischen Größe wie beispielsweise der Lagertemperatur eines Lagers 130. Umfasst das Übertragungssystem 100 den Sensor 180, so kann es auch Abtastsystem oder Sensorsystem genannt werden.For this the transmission system covers 100 a wireless readout device 140, the example of the ring gear 120 is mounted, and a wireless transmission element 145 at the planet carrier 135 is appropriate. The readout device 140 includes an AC voltage source 150 a scanning device 155 , preferably an interface 160 and a first antenna 165. The wireless transmission element 145 includes a second antenna 170 , a processing device 175 and preferably a sensor 180 for sensing a physical quantity such as the bearing temperature of a bearing 130 , Includes the transmission system 100 the sensor 180 , it may also be called scanning system or sensor system.

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, 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.The transmission element 145 is preferably at a predetermined radial distance from the axis of rotation 110 on the planet carrier 135 attached so that there is a circular path around the axis of rotation 110 describes when the planet carrier 135 opposite the ring gear 120 around the axis of rotation 120 rotates. It is assumed that the transmission element 145 is adapted to the mechanical loads of the rotary motion (centrifugal force, acceleration) and the operating conditions of the planetary gear 105 (For example, high temperature, vibration, presence of oil or moisture, aggressive substances, etc.) to withstand. The transmission element 145 may be designed according to the RFID standard for the transmission of information and energy. In particular, it is preferred that both information and energy between the transmission element 145 and the readout device 140 wirelessly by means of the electromagnetically coupled antennas 165 . 170 can be transmitted.

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 und/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.The first antenna 165 is preferably radially symmetrical to the axis of rotation 110 and the second antenna 170 is set to, in the course of their relative rotation about the axis of rotation 110 a possible constant radial and / or axial distance to the first antenna 165 observed. On the part of the read-out device 140 becomes an alternating electromagnetic current into the first antenna 165 coupled in the second antenna 170 induced a corresponding current. This current can be generated by the transmission element 145 for feeding the processing device 175 or the sensor 180 be used. For transmission of information from the transmission element 145 to the readout device 140 can the electromagnetic field of the first antenna 165 be modulated by passing a current through the second antenna 170 is controlled. The change of the field can be done by the readout device 140 sampled and accordingly the information is received.

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 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.The first antenna 165 can be "double-flowed" by two around the axis of rotation 110 wound conductor loops 185 be realized in the presentation of 1 axially offset. The conductor loops 185 are thereby connected so that they of currents in opposite directions of rotation about the axis of rotation 110 be flowed through. This arrangement of conductor loops 185 is here called antiparallel or with opposite winding sense. The conductor loops can be electrically connected in parallel or in series. The conductor loops 185 may generate magnetic fields which are rectified in a region radially between them so as to reinforce each other, and radially outward of the conductor loops 185 are directed against each other so that they attenuate or extinguish each other.

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 Übertragungssystems 100 die Übertragung zwischen den Antennen 165, 170 nur wenig oder gar nicht stören.To the left of the transmission system 100 are 1 conductor loops 185 represented symbolically together with exemplary technical current directions and resulting magnetic fields. Still further to the left is a magnetic field strength of the first antenna 165 as a function of a radial distance from the axis of rotation 110 shown schematically. It is in the vertical direction, a distance from the axis of rotation 110 and in the horizontal direction to the left, the qualitative strength of the resulting magnetic field is shown. By amplifying the magnetic fields in the area radially between the conductor loops 185 can be a coupling to the second antenna 170 be improved. By weakening the magnetic fields radially inside and outside the first antenna 165 an effect of a magnetizable object located there can be minimized. For example, a metallic housing, a shaft or a rotating element of the transmission system 100 the transmission between the antennas 165 . 170 little or no disturbance.

Bisher war es erforderlich, zur Montage der ersten Antenne 165 an einer Einrichtung wie dem Planetengetriebe 105 das gegenüber dem feststehenden Element (hier das Hohlrad 120) drehbare Element (hier den Planetenradträger 135 vollständig auszubauen, um die radialsymmetrische und in sich geschlossene erste Antenne 165 anbringen zu können. Dadurch konnte es zu längeren Stillstandszeiten der Einrichtung kommen, insbesondere wenn noch weitere Elemente aus- und wieder eingebaut werden mussten oder wenn die Einrichtung groß war, sodass die einzelnen Teile nicht ohne Weiteres von einer Person bewegt werden konnten. Es wird daher vorgeschlagen, die erste Antenne 165 teilbar bzw. aus mehreren Teilen zusammensetzbar zu gestalten, sodass sie leichter montiert oder demontiert werden kann.Previously it was necessary to install the first antenna 165 on a device like the planetary gear 105 the opposite to the fixed element (here the ring gear 120 ) rotatable element (here the planet carrier 135 completely remove the radially symmetric and self-contained first antenna 165 to be able to attach. This could lead to longer downtime of the device, especially if more elements had to be removed and reinstalled or if the device was large, so that the individual parts could not be easily moved by a person. It is therefore proposed that the first antenna 165 be divisible or made of several parts composable, so that it can be easily assembled or disassembled.

2 zeigt eine erste Ausführungsform einer ersten Antenne 165 einer Ausleseeinrichtung 140 eines Übertragungssystems 100 nach der Art von 1. 2a zeigt eine perspektivische Darstellung der geteilten ersten Antenne 165, 2b eine Schnittdarstellung der ersten Antenne 165. Die erste Antenne 165 umfasst bevorzugt 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 einer Drehebene, haben also keinen axialen Versatz zueinander. Rein exemplarisch ist hier der Radius der ersten Spule 205 kleiner als der der zweiten Spule 210. 2 shows a first embodiment of a first antenna 165 a readout device 140 a transmission system 100 after the kind of 1 , 2a shows a perspective view of the split first antenna 165 . 2 B a sectional view of the first antenna 165 , The first antenna 165 preferably comprises a first coil 205 and a second coil 210 , In the illustrated embodiment, the coils 205 and 210 radially offset, so have different sized (average) radii and are otherwise preferably in a plane of rotation, so have no axial offset from each other. By way of example only, here is the radius of the first coil 205 smaller than that of the second coil 210 ,

Die Spulen 205 und 210 weisen unterschiedliche Wicklungsrichtungen auf und ihre Enden sind paarweise miteinander verbunden, unter Berücksichtigung ihrer Stromrichtungen sind die Spulen 205, 210 also antiparallel zusammengeschaltet. Rein exemplarisch sind hier die Enden der Spulen 205 und 210 an einen ersten Anschluss 215 und einen zweiten Anschluss 215 geführt. Die Anschlüsse 210, 215 sind zur Verbindung mit einer Sende- oder Empfangseinrichtung eingerichtet. Ein Strom, der in den ersten Anschluss 215 fließt, wird auf die Spulen 205 und 210 aufgeteilt und durchläuft in der dargestellten Ausführungsform die erste Spule 205 gegen den Uhrzeigersinn sowie die zweite Spule 210 im Uhrzeigersinn, bevor die beiden Spulenströme am zweiten Anschluss 220 wieder zusammengeführt werden. Eine wirksame Fläche der ersten Antenne 165 kann im Wesentlichen auf einen Kreisring konzentriert sein, der zwischen den Spulen 205 und 210 liegt.The spools 205 and 210 have different winding directions and their ends are connected in pairs, taking into account their current directions are the coils 205 . 210 So connected in anti-parallel. By way of example, here are the ends of the coils 205 and 210 to a first connection 215 and a second connection 215 guided. The connections 210 , 215 are arranged for connection to a transmitting or receiving device. A stream in the first port 215 flows, gets on the coils 205 and 210 divided and passes through in the illustrated embodiment, the first coil 205 counterclockwise and the second coil 210 clockwise before the two coil currents at the second port 220 be merged again. An effective area of the first antenna 165 can be essentially focused on a circular ring, which is between the coils 205 and 210 lies.

Im radialen Bereich zwischen den Spulen 205 und 210 liegt bevorzugt die zweite Antenne 170, die insbesondere als Spule um eine Wicklungsachse 235 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.In the radial area between the coils 205 and 210 is preferably the second antenna 170 , in particular as a coil around a winding axis 235 can be executed. Preferably, radially inside the coil is a soft magnetic coil core, such as ferrite. The second antenna 170 is preferably located radially between the coils 205 . 210 and further preferably keeps the smallest possible axial distance to the coils 205 . 210 one.

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.A first magnetic field line 225 formed around a cross section of the first coil 205 and a second magnetic field line 230 around a corresponding cross-section of the second coil 210 is formed, influence each other in the area of the second antenna 170 in a way that in 2 B is shown schematically. Effectively, one gets through the current through the coils 205 . 210 caused magnetic or electromagnetic field in a radial region between the coils 205 and 210 reinforced and radially inside the inner coil 205 as well as radially outside the outer coil 210 attenuated and the magnetic field is towards the third antenna 170 extended or postponed.

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 235 im Bereich ihrer Wicklungen parallel zu den Feldlinien 225, 230 verläuft. Dazu ist bevorzugt, dass sich die Wicklungsachse 235 außerhalb der Wicklungen zwischen den Spulen 205, 210 bzw. zwischen deren Radien hindurch erstreckt. Anders ausgedrückt verläuft die Wicklungsachse 235 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.The field lines 225 . 230 around the cross sections of the coils 205 . 210 run close together through the second antenna 170 , a field strength in the region of the second antenna 170 is so high. A coupling between the antennas 165 and 170 This can be particularly strong. The second antenna 170 is preferably oriented such that its winding axis 235 in the area of their windings parallel to the field lines 225 . 230 runs. For this purpose, it is preferable that the winding axis 235 outside the windings between the coils 205, 210 and extending between the radii. In other words, the winding axis runs 235 preferably between circumferences, on which the coils 205 and 210 extend. Should be a coil 205 . 210 a plurality of windings, so a mean circumference or a mean radius are meant.

Die erste Antenne 165 umfasst bevorzugt einen ersten Teilring 245 und einen zweiten Teilring 250. In anderen Ausführungsformen können auch mehr als zwei Teilringe 245, 250 vorgesehen sein. Die Teilringe 245, 250 erstrecken sich jeweils auf einem vorbestimmten Abschnitt eines Umfangs um die Drehachse 110 und ergänzen sich insbesondere bevorzugt zu 360°. Dabei ist weiter bevorzugt, dass die Teilringe 245, 250 kongruent sind, sodass gleiche Teile als Teilringe 245, 250 eingesetzt werden können.The first antenna 165 preferably comprises a first part ring 245 and a second sub-ring 250 , In other embodiments, more than two partial rings 245 . 250 be provided. The partial rings 245 . 250 each extend on a predetermined portion of a circumference about the axis of rotation 110 and complement each other particularly preferably to 360 °. It is further preferred that the partial rings 245 . 250 are congruent, making equal parts as partial rings 245 . 250 can be used.

Jeder Teilring 245, 250 trägt einen Abschnitt der ersten Spule 205 und einen Abschnitt der zweiten Spule 250. Der erste Teilring 245 trägt also einen ersten Abschnitt 255 der ersten Spule 205 und einen ersten Abschnitt 260 der zweiten Spule 210. Der zweite Teilring 250 trägt einen zweiten Abschnitt 265 der ersten Spule 205 und einen zweiten Abschnitt 270 der zweiten Spule 210.Each partial ring 245 . 250 carries a section of the first coil 205 and a portion of the second coil 250 , The first part ring 245 So carries a first section 255 the first coil 205 and a first section 260 the second coil 210 , The second part ring 250 carries a second section 265 the first coil 205 and a second section 270 the second coil 210 ,

An jedem Teilring 245, 250 ist wenigstens ein Verbindungsabschnitt 275 vorgesehen, in dem die beiden Abschnitte des Teilrings 245, 250 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Spulen 205, 210 weisen bevorzugt gleiche Wicklungszahlen auf. Umfassen die Spulen 205, 210 jeweils nur eine Wicklung, so kann jeder Teilring 245, 250 nur einen solchen Verbindungsabschnitt 275 mit solchen elektrischen Verbindungen aufweisen. Umfassen die Spulen 205, 210 jeweils N Wicklungen bzw. Leiterstücke, so umfasst einer der Verbindungsabschnitte 275 ebenfalls N Leiterstücke, die jeweils zwei Leiterstücke von Abschnitten unterschiedlicher Spulen 205, 210 desselben Teilrings 245, 250 miteinander verbinden. Der andere Verbindungsabschnitt umfasst N-1 Leiterstücke, die jeweils zwei Leiterstücke von Abschnitten unterschiedlicher Spulen 205, 210 desselben Teilrings 245, 250 miteinander verbinden, zusätzlich ein Leiterstück, das zum ersten Anschluss 215 führt, und eines, das zum zweiten Anschluss 220 führt. Eine mit den Anschlüssen 215, 220 verbundene Stromquelle kann als elektrische Verbindung aufgefasst werden, sodass die Zahl der Leiterstücke des Verbindungsabschnitts 275 wieder N beträgt.At each partial ring 245 . 250 is at least one connecting section 275 provided in which the two sections of the partial ring 245 . 250 electrically connected to each other. The spools 205 . 210 preferably have the same number of turns. Include the coils 205 . 210 only one winding, so each sub-ring 245 . 250 only one such connecting section 275 having such electrical connections. Include the coils 205 . 210 each N windings or conductor pieces, so includes one of the connecting portions 275 also N conductor pieces, each two conductor pieces of sections of different coils 205 . 210 same subring 245 . 250 connect with each other. The other connecting portion comprises N-1 conductor pieces each having two conductor pieces of portions of different coils 205 . 210 same subring 245 . 250 connect together, in addition a conductor piece, the first connection 215 leads, and one, to the second port 220 leads. One with the connections 215 . 220 connected power source can be considered as an electrical connection, so that the number of conductor pieces of the connecting portion 275 again N is.

Im Bereich der Verbindungsabschnitte 275 können auch Befestigungsmittel 280 (nicht dargestellt) angreifen, um die Teilringe 245, 250 aneinander oder an einem Maschinenelement zu befestigen. Diese Befestigungsmittel 280 können beispielsweise eine Schraube, eine Niete, einen Klemmkörper oder eine Klebe- oder Schweißnaht umfassen. In einer Ausführungsform kann ein elektrischer Kontakt zwischen elektrischen Enden der ersten Spule 205 mit Enden der zweiten Spule 210 im Bereich zweier einander zugeordneter Verbindungsabschnitte 275 beim Anbringen der Teilringe 245, 250 aneinander automatisch hergestellt werden. Dazu können entsprechende Kontaktstellen vorgesehen sein, die bei der Montage der Teilringe 245, 250 in gegenseitige Anlage gehen. Ein Anschluss 205, 210 oder eine Zuleitung zum Anschluss 205, 210 kann an einem der Teilringe 245, 250 fest angebracht sein.In the area of the connecting sections 275 can also fasteners 280 (not shown) attack the sub-rings 245 . 250 to attach to each other or to a machine element. These fasteners 280 may include, for example, a screw, a rivet, a clamp body or an adhesive or weld. In one embodiment, electrical contact may occur between electrical ends of the first coil 205 with ends of the second coil 210 in the region of two mutually associated connection sections 275 when attaching the partial rings 245 . 250 be made automatically to each other. For this purpose, corresponding contact points may be provided, which in the assembly of the partial rings 245 . 250 to go in mutual contact. A connection 205 . 210 or a supply line to the connection 205 210 can be attached to one of the partial rings 245 . 250 be firmly attached.

Es ist bevorzugt, dass die Verbindungsabschnitte 275 außerhalb von Drehebenen der Spulen 205, 210 liegen. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Verbindungsabschnitte 275 in axialer Richtung, bevorzugt insbesondere parallel zur Wicklungsachse 235 oder parallel zu einer Trennebene 285, entlang derer die beiden Teilringe 245, 250 getrennt werden können. Die Trennebene 285 verläuft bevorzugt durch die Drehachse 110. Es ist außerdem bevorzugt, dass Verbindungsabschnitte 275 von in Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Teilringen 245, 250 einander gegenüber liegen, insbesondere bezüglich der Trennebene 285. Dadurch können sich elektromagnetische Felder der elektrischen Verbindungen in den beiden Verbindungsabschnitten aufgrund ihrer antiparallelen Stromrichtungen gegenseitig auslöschen.It is preferred that the connecting sections 275 outside of planes of rotation of the coils 205 . 210 lie. In the illustrated embodiment, the connecting portions extend 275 in the axial direction, preferably in particular parallel to the winding axis 235 or parallel to a parting plane 285, along which the two partial rings 245 . 250 can be separated. The dividing plane 285 preferably passes through the axis of rotation 110 , It is also preferred that connecting sections 275 of circumferentially adjacent partial rings 245 . 250 lie opposite each other, in particular with respect to the parting line 285 , As a result, electromagnetic fields of the electrical connections in the two connection sections can cancel each other out due to their antiparallel current directions.

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. 3 shows a second embodiment of a first antenna 165 a readout device 140 a transmission system 100 after the kind of 1 , 3a shows the arrangement of the coils 205 . 210 and 3b a sectional view of the first antenna 165 , Unlike the above with respect to 2 described embodiment are here the coils 205 , 210 offset axially, with radii of the coils 205 . 210 are preferably the same. An effective area of the first antenna 165 can be essentially concentrated on a cylinder surface, which is between the coils 205 and 210 is stretched. By way of example, in the illustrated embodiment, the first coil 205 turned away from the viewer and the second coil 210 facing the viewer.

Die Spulen 205, 210 sind wieder auf die Teilringe 245, 250 aufgeteilt, wobei der erste Teilring 245 den ersten Abschnitt 255 der ersten Spule 205 und den ersten Abschnitt 260 der zweiten Spule 210 trägt. Der zweite Teilring 250 trägt den zweiten Abschnitt 265 der ersten Spule 205 und den zweiten Abschnitt 270 der zweiten Spule 210.The spools 205 . 210 are back on the sub-rings 245 . 250 split, with the first part ring 245 the first section 255 the first coil 205 and the first section 260 the second coil 210 wearing. The second part ring 250 carries the second section 265 the first coil 205 and the second section 270 the second coil 210 ,

Wieder weisen die Spulen 205 und 210 unterschiedliche Wicklungsrichtungen auf und sind bevorzugt antiparallel miteinander verbunden. Ein Strom, der in den ersten Anschluss 215 geführt wird, wird auf die Spulen 205 und 210 aufgeteilt und fließt in der dargestellten Ausführungsform gegen den Uhrzeigersinn durch die erste Spule 205 sowie im Uhrzeigersinn durch die zweite Spule 210, bevor die beiden Spulenströme am zweiten Anschluss 220 wieder zusammengeführt werden. Die Beeinflussung der Feldlinien um die Abschnitte 255 bis 270 erfolgt im Wesentlichen wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben ist. Allerdings sind die Feldlinien in einem Bereich zwischen den Spulen 205, 210 im Wesentlichen auf die Drehachse 110 gerichtet. Die zweite Antenne 170 liegt mit möglichst geringem radialem Abstand in einem axialen Bereich zwischen den Spulen 205 und 210. Die Wicklungsachse 235 der zweiten Antenne 170 verläuft bevorzugt zwischen den Spulen 205, 210 hindurch und kann die Drehachse 110 schneiden. Die zweite Antenne kann radial außerhalb oder radial innerhalb der Spulen 205, 210 liegen. Die Verbindungsabschnitte 275 liegen wieder außerhalb der Drehebenen der Spulen 205, 210. In der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich die Verbindungsabschnitte 275 bevorzugt in einer radialen Richtung, und zwar bevorzugt in einer von der zweiten Antenne 170 entfernten Richtung. Liegt die zweite Antenne radial innerhalb der Spulen 205, 210, so erstrecken sich die Verbindungsabschnitte 275 bevorzugt radial nach außen und umgekehrt. Dabei liegen sich die Verbindungsabschnitte 275 benachbarter Teilringe 245, 250 wieder bevorzugt gegenüber, und wieder bevorzugt bezüglich einer Trennebene 285, entlang derer die Teilringe 245, 250 getrennt werden können.Again, the coils point 205 and 210 different winding directions and are preferably connected in anti-parallel with each other. A stream in the first port 215 is guided on the coils 205 and 210 split and flows in the illustrated embodiment counterclockwise through the first coil 205 as well as clockwise through the second coil 210 before the two coil currents at the second port 220 be merged again. The influence of the field lines around the sections 255 to 270 essentially as above with respect to 2 is described. However, the field lines are in an area between the coils 205 . 210 essentially on the axis of rotation 110 directed. The second antenna 170 lies with the smallest possible radial distance in an axial region between the coils 205 and 210 , The winding axis 235 the second antenna 170 preferably runs between the coils 205 . 210 through and can the axis of rotation 110 to cut. The second antenna may be radially outside or radially inside the coils 205 , 210 lie. The connecting sections 275 are again outside the planes of rotation of the coils 205 . 210 , In the present embodiment, the connecting portions extend 275 preferably in a radial direction, preferably in one of the second antenna 170 distant direction. If the second antenna is located radially inside the coils 205 . 210 , so the connecting portions extend 275 preferably radially outward and vice versa. Here are the connecting sections 275 adjacent partial rings 245 . 250 again preferably opposite, and again preferred with respect to a parting plane 285 along which the partial rings 245 . 250 can be separated.

Die oben mit Bezug auf 2 erwähnten Varianten, Optionen, Merkmale oder Vorteile können auch für die Ausführungsform von 3 gelten und umgekehrt.The above with reference to 2 mentioned variants, options, features or advantages can also be used for the embodiment of 3 apply and vice versa.

Prinzipiell ist es möglich, die Übertragungsrichtungen für Energie oder Informationen zwischen den Antennen 165, 170 umzukehren, auch unabhängig voneinander. Eine Ausführungsform, bei der die erste Antenne 165 sich mit einem Maschinenteil dreht und die zweite Antenne 170 stillsteht ist somit auch realisierbar.In principle it is possible the transmission directions for energy or information between the antennas 165 . 170 to reverse, even independently. An embodiment in which the first antenna 165 turns with a machine part and the second antenna 170 resting is thus also feasible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Übertragungssystemtransmission system
105105: Planetengetriebeplanetary gear
110110: Drehachseaxis of rotation
115115: Sonnenradsun
120120: Hohlradring gear
125125: Planetenradplanet
130130: Lagercamp
135135: Planetenradträgerplanet
140140: Ausleseeinrichtungreading device
145145: drahtloses Übertragungselementwireless transmission element
150150: WechselspannungsquelleAC voltage source
155155: Abtasteinrichtungscanning
160160: Schnittstelleinterface
165165: erste Antennefirst antenna
170170: zweite Antennesecond antenna
175175: Verarbeitungseinrichtungprocessing device
180180: Sensorsensor
185185: Leiterschleifeconductor loop
205205: erste Spulefirst coil
210210: zweite Spulesecond coil
215215: erster Anschlussfirst connection
220220: zweiter Anschlusssecond connection
225225: erste Feldliniefirst field line
230230: zweite Feldliniesecond field line
235235: Wicklungsachsewinding axis
245245: erster Teilringfirst part ring
250250: zweiter Teilringsecond part ring
255255: erster Abschnitt der ersten Spulefirst section of the first coil
260260: erster Abschnitt der zweiten Spulefirst section of the second coil
265265: zweiter Abschnitt der ersten Spulesecond section of the first coil
270270: zweiter Abschnitt der zweiten Spulesecond section of the second coil
275275: Verbindungsabschnittconnecting portion
280280: Befestigungsmittelfastener
285285: Trennebeneparting plane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2015107142 A1 [0005]
WO 2015107144 A1 [0005]

Claims

An antenna (165) for wireless coupling to another antenna (170) rotatably mounted about an axis of rotation (110) relative to the first antenna (165), the first antenna (165) comprising: - A first part ring (245) extending on a first portion around the axis of rotation (110); a second sub-ring (250) extending on a second section about the axis of rotation (110), a first coil (205) lying on a first circumference about the axis of rotation (110) and a second coil (210) lying on a second circumference about the axis of rotation (110); - wherein the coils (205, 210) each comprise a first (255, 260) and a second portion (265, 270) which lie on different partial rings (245, 250); - wherein connecting portions (275) through which a current between the portion of the first coil (205) and the portion of the second coil (210) at a partial ring (245, 250) flows, outside the planes of rotation of the coils (205, 210) lie.

Antenna (165) to Claim 1 wherein the electrical connection portions (275) face each other with respect to a separation plane (285) through the rotation axis (110).

Antenna (165) to Claim 1 or 2 wherein the coils (205, 210) are radially offset and the connecting portions (275) extend in an axial direction.

An antenna (165) according to any one of the preceding claims, wherein the coils (205, 210) are axially offset and the connecting portions (275) extend in a radial direction.

A wireless read-out device (140) for reading out a transmission element, which is mounted rotatably with respect to the read-out device (140) about a rotation axis (110), wherein the read-out device (140) comprises a first antenna (165) according to one of the preceding claims; an AC voltage source (150) for connection to the first antenna (165); and a sampling means (155) for sampling an influence on a current flowing through the first antenna (165).

Transmission system (100), comprising a read-out device (140) Claim 5 and a wireless transmission element (145) rotatably mounted together with the further antenna (170) about the axis of rotation (110), the transmission element (145) being adapted to sense an electromagnetic field in the region of the first antenna (165) of information to be transmitted.

Transmission system (100) after Claim 6 wherein the transmission element (145) is adapted to remove electrical energy from the electromagnetic field of the first antenna (165) by means of the further antenna (170).

Transmission system (100) according to one of Claims 6 or 7 wherein the further antenna (170) comprises a third coil whose winding axis (235) extends between the peripheries of the first (205) and the second coil (210).