DE102019007229A1

DE102019007229A1 - Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung an einer Rotorwelle einer Elektromaschine

Info

Publication number: DE102019007229A1
Application number: DE102019007229.4A
Authority: DE
Inventors: Henning Demele; Axel Gera
Original assignee: Krebs & Aulich GmbH
Current assignee: Krebs & Aulich GmbH
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung an einer Elektromaschine (9), mit der in einem Energieübertragungszweig (6) elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung von einem Statorgehäuse (2) zu einer Rotorwelle (4) der Elektromaschine (9) sowie in einem Signalübertragungszweig (8) ein elektrisches Sensorsignal mindestens eines an der Rotorwelle (4) angeordneten Sensors (26) über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle (4) zu dem Statorgehäuse (2) übertragbar ist. Im Energieübertragungszweig (6) sowie im Signalübertragungszweig (8) wird hierbei jeweils ein Koppelkondensator (18, 36) genutzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung an einer Elektromaschine, mit der in einem Energieübertragungszweig elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung von einem Statorgehäuse zu einer Rotorwelle der Elektromaschine sowie in einem Signalübertragungszweig ein elektrisches Sensorsignal mindestens eines an der Rotorwelle angeordneten Sensors über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle zu dem Statorgehäuse übertragbar ist.
Elektromaschinen, wie Elektromotoren und Generatoren, sind üblicherweise als Innenläufer ausgebildet, bei denen eine mit einem Permanentmagneten versehene Rotorwelle drehbar in einem mit einer Statorwicklung versehenen Statorgehäuse gelagert angeordnet ist. Durch Reibung und elektromagnetische Induktion wird im Betrieb einer Elektromaschine Wärme erzeugt, die in geeigneter Weise abgeführt werden muss. Durch eine zu starke Erwärmung einer Elektromaschine kann die Isolierung der Wicklungen beschädigt und dadurch die Elektromaschine zerstört werden. Während die Wärme von dem Statorgehäuse zum Beispiel mittels eines Gebläses relativ einfach abgeführt werden kann, ist die Wärmeabfuhr von der Rotorwelle aufgrund der räumlichen Enge relativ schwierig zu bewerkstelligen.
Aus der DE 10 2017 001 429 A1 ist eine Elektromaschine bekannt, deren Rotorwelle hierzu einen hohlzylindrischen Innenraum aufweist, in den an einem axialen Ende Kühlluft mittels eines Lüfters zugeführt und diese an dem gegenüberliegenden Ende nach außen abgeführt wird. Für die Steuerung der Elektromaschine und des Lüfters ist es jedoch wichtig, die aktuelle thermische Belastung der Rotorwicklung beziehungsweise der Rotorwelle zu kennen, um bedarfsweise den Kühlluftstrom zu erhöhen und/oder die von der Elektromaschine abgegebene oder aufgenommene Leistung zu reduzieren. Hierzu ist die Anordnung mindestens eines Temperatursensors an oder in der Rotorwelle erforderlich, der mit elektrischer Energie versorgt werden muss, und dessen Sensorsignal nach außen in den Bereich des Statorgehäuses übertragen werden muss.
Die kontaktlose Übertragung elektrischer Energie von einem Statorgehäuse einer Elektromaschine in deren Rotorwelle sowie eines elektrischen Sensorsignals eines an oder in der Rotorwelle angeordneten Sensors von der Rotorwelle zum Statorgehäuse kann bekanntlich per Funk über Sende- und Empfangsantennen, per induktiver Nahfeldkopplung über Koppelspulen oder per kapazitiver Nahfeldkopplung über Koppelkondensatoren erfolgen. Wegen des geringen Bauraumbedarfs der Kondensatorelektroden eines Koppelkondensators wird vorliegend eine kontaktlose Energie- und Signalübertragung mittels kapazitiver Nahfeldkopplung bevorzugt.
In der DE 41 20 650 A1 ist eine Vorrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie und Daten in einem Kraftfahrzeug dargestellt und beschrieben, bei der elektrische Energie per induktiver Nahfeldkopplung über Koppelspulen von einem karosseriefesten, koaxial um eine drehbare Lenkwelle angeordneten stationären Gehäuse in ein auf der Lenkwelle befestigtes und mit dieser drehbares Gehäuse übertragbar ist. Außerdem kann ein elektrisches Datensignal mittels kapazitiver Nahfeldkopplung über Koppelkondensatoren von dem drehbaren Gehäuse in das stationäre Gehäuse übertragen werden. Die Koppelspulen sind ringförmig und axial gegenüberliegend in jeweils einem im Profil U-förmigen Schalenkern des stationären Gehäuses oder des drehbaren Gehäuses angeordnet. Zur Übertragung des Datensignals sind zwei Koppelkondensatoren vorgesehen, die entweder koaxial um die Koppelspulen oder axial benachbart zu diesen angeordnet sind. Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Kondensatorelektroden der Koppelkondensatoren ringzylindrisch ausgebildet und radial gegenüberliegend an der Innenwand des äußeren Schenkels des stationären Schalenkerns beziehungsweise an der Außenwand des äußeren Schenkels des drehbaren Schalenkerns angeordnet. Bei einer zweiten Ausführungsform sind die Kondensatorelektroden ringscheibenförmig ausgebildet und axial gegenüberliegend an ringscheibenförmigen Rippen eines stationären Tragelementes oder an ringscheibenförmigen Rippen eines an der Lenkwelle befestigten sowie mit diesem drehbaren Tragelementes angeordnet.
Aus der DE 10 2015 103 823 A1 geht eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie und Daten zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen eines Laserscanners hervor, bei der elektrische Energie mittels induktiver Nahfeldkopplung über Koppelspulen von einer stationären Gehäuseschale in eine gegenüber dieser drehbaren Gehäuseschale sowie ein elektrisches Datensignal mittels kapazitiver Nahfeldkopplung über einen Koppelkondensator von der drehbaren Gehäuseschale in die stationäre Gehäuseschale übertragbar sind. Die Koppelspulen sind ringförmig ausgebildet und koaxial zu der Drehachse der drehbaren Gehäuseschale sowie axial gegenüberliegend auf jeweils einer Leiterkarte angeordnet, die über isolierende Abstandshalter an der stationären Gehäuseschale oder der drehbaren Gehäuseschale befestigt sind. Die Kondensatorelektroden des Koppelkondensators sind ringscheibenförmig ausgebildet und koaxial zu der Drehachse der drehbaren Gehäuseschale radial außerhalb der Koppelspulen jeweils auf derselben Leiterkarte der stationären Gehäuseschale oder der drehbaren Gehäuseschale angeordnet. Schaltungstechnische Einzelheiten über die Anordnung elektronischer Bauteile in dem jeweiligen Energie- und Signalübertragungszweig sind der DE 41 20 650 A1 und der DE 10 2015 103 823 A1 jedoch nicht zu entnehmen.
In der DE 40 17 934 C2 ist dagegen eine Einrichtung zur drahtlosen Informationsabfrage offenbart, bei der sowohl die Energieübertragung von einer stationären Abfragestation in eine gegenüber dieser mobile Antwortstation als auch die Übertragung von Informationssignalen von der Antwortstation in die Abfragestation per kapazitiver Nahfeldkopplung über jeweils zwei Koppelkondensatoren erfolgen kann. Ein in der Abfragestation angeordneter Frequenzgenerator erzeugt eine Wechselspannung, die über einen ersten Koppelkondensator direkt und über einen zweiten Koppelkondensator nach Durchlaufen eines Invertierers von der Abfragestation in die Antwortstation übertragen wird. In der Antwortstation werden beide Spannungen mittels eines aus einer Brückenschaltung von vier Dioden gebildeten Gleichrichters gleichgerichtet, sodass in der Antwortstation eine Gleichspannung zur Versorgung elektronischer Bauteile zur Verfügung steht. Die invertierte Wechselspannung wird zusätzlich einem Schmitt-Trigger zugeführt, dessen Ausgangsspannung als Taktgeber zur Steuerung eines Zählers zur Adressierung von Speicherplätzen eines Datenspeichers und zur Abfrage von Daten aus dem Datenspeicher genutzt wird. Aus der invertierten Wechselspannung wird zudem eine Trägerwechselspannung erzeugt, der in einem Modulator das Datensignal der abgefragten Daten überlagert wird. Die modulierte Trägerwechselspannung wird über einen ersten Koppelkondensator direkt sowie über einen zweiten Koppelkondensator nach Durchlaufen eines Invertierers von der Antwortstation in die Abfragestation übertragen. In der Abfragestation werden beide Spannungen über einen aus einer Brückenschaltung von vier Schaltern gebildeten, von der Wechselspannung des Frequenzgenerators gesteuerten Demodulator zugeführt, in dem das Datensignal zurückgewonnen wird. Nachfolgend wird das Datensignal in einem Operationsverstärker derart verstärkt, dass es in einem elektronischen Auswertegerät oder in einem elektronischen Steuergerät weiterverarbeitet werden kann.
Aus der WO 2007/039 230 A1 ist eine kapazitive Energieübertragung zwischen kapazitiv gekoppelten Komponenten bekannt, mit der auf ähnliche Weise elektrische Energie von einem mobilen Steuergerät in ein stationäres Feldgerät per kapazitiver Nahfeldkopplung über zwei Koppelkondensatoren übertragen werden kann. In dem Steuergerät ist ein aus einer Schaltungsanordnung von vier Schaltern gebildeter Frequenzgenerator angeordnet, durch den eine hochfrequente Spannungsimpulsfolge und eine dazu inverse Spannungsimpulsfolge erzeugbar sind. Beide Spannungsimpulsfolgen werden über parallele Koppelkondensatoren von dem Steuergerät in das Feldgerät übertragen und dort über einen Gleichrichter gleichgerichtet sowie über einen nachgeschalteten Kondensator geglättet wird, wodurch in dem Feldgerät eine Gleichspannung zur Versorgung elektronischer Bauteile zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung vorzustellen, mit der auf möglichst effiziente und platzsparende Weise in einem Energieübertragungszweig elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung von einem Statorgehäuse einer Elektromaschine in eine Rotorwelle derselben sowie in einem Signalübertragungszweig ein elektrisches Sensorsignal mindestens eines an oder in der Rotorwelle angeordneten Sensors über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle an das Statorgehäuse übertragbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung an einer Elektromaschine erreicht, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Anordnung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Demnach wird einen Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung an einer Elektromaschine beansprucht, mittels der in einem Energieübertragungszweig elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung von einem Statorgehäuse zu einer Rotorwelle der Elektromaschine sowie in einem Signalübertragungszweig ein elektrisches Sensorsignal mindestens eines an der Rotorwelle angeordneten Sensors über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle zu dem Statorgehäuse übertragbar ist.
Der Energieübertragungszweig weist dabei folgendes auf:

- einen statorseitigen Impulsgenerator zur Erzeugung einer hochfrequenten Rechteckspannung und einen an den Impulsgenerator angeschlossenen statorseitigen Treiber zur Verstärkung der Rechteckspannung sowie zur Umwandlung der Rechteckspannung in eine Rechteckwechselspannung, wobei der Impulsgenerator und der statorseitige Treiber im Bereich des Statorgehäuses angeordnet sowie an eine gehäuseseitige Gleichspannungsquelle angeschlossen sind,
- einen ersten Koppelkondensator mit einer an den statorseitigen Treiber angeschlossenen ersten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode und mit einer ersten wellenseitigen Kondensatorelektrode, sowie
- einen an der Rotorwelle angeordneten, an die wellenseitige Kondensatorelektrode des ersten Koppelkondensators angeschlossenen Gleichrichter zur Erzeugung einer Gleichspannung einer wellenseitigen Gleichspannungsquelle.

Zudem weist der Signalübertragungszweig folgendes auf:

- wenigstens einen Sensor, von dem ein Sensorsignal in Form eines Gleichspannungssignals ausgebbar ist,
- einen wellenseitigen Impulsgenerator zur Erzeugung einer hochfrequenten Rechteckspannungsimpulsfolge,
- einen an den Sensor und an den wellenseitigen Impulsgenerator angeschlossenen Modulator zur Modulierung der Rechteckspannungsimpulsfolge mit dem Sensorsignal,
- einen an den Modulator angeschlossenen wellenseitigen Treiber zur Verstärkung der modulierten Rechteckspannungsimpulse und zur Umwandlung der Rechteckspannungsimpulsfolge in eine Wechselspannungsimpulsfolge,
- wobei der Sensor, der wellenseitige Impulsgenerator, der Modulator und der wellenseitige Treiber an der Rotorwelle angeordnet sowie an die wellenseitige Gleichspannungsquelle angeschlossen sind,
- einen zweiten Koppelkondensator mit einer an den wellenseitigen Treiber angeschlossenen zweiten rotorwellenseitigen Kondensatorelektrode und einer zweiten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode, sowie mit
- einen an dem Statorgehäuse angeordneten, an die zweite gehäuseseitige Kondensatorelektrode des zweiten Koppelkondensators angeschlossenen Impulsformer zur Rückgewinnung des Sensorsignals aus der Wechselspannungsimpulsfolge und zur Digitalisierung des Sensorsignals für eine nachgeordnete Auswerteeinheit.

Die Erfindung geht demnach von einer an sich bekannten Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung aus, mittels welcher in einen Energieübertragungszweig elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung aus dem drehfesten Bereich des Statorgehäuse zu einer drehbaren Rotorwelle der Elektromaschine übertragbar ist, und mittels welcher in einem Signalübertragungszweig ein elektrisches Sensorsignal mindestens eines an der Rotorwelle angeordneten Sensors über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle zu dem drehfesten Bereich des Statorgehäuses übertragbar ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den genannten Merkmalen zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrische Energie und das elektrische Sensorsignal jeweils nur über einen einzigen Koppelkondensator übertragen werden. Gegenüber einer Energie- und Signalübertragung per induktiver Nahfeldkopplung mittels insgesamt zwei Spulenpaare weist die hier vorgesehene Energie- und Signalübertragung mittels kapazitiver Nahfeldkopplung über insgesamt zwei Koppelkondensatoren geringere Abmessungen sowie auch eine höhere Störsicherheit gegenüber magnetischen Feldern, insbesondere den Feldern der Stator- und Rotorwicklungen der Elektromaschine auf.
Zur Erhöhung der übertragbaren Energie und des Übertragungswirkungsgrades sowie zur Realisierung von vergleichsweise geringen Abmessungen der erwähnten Koppelkondensatoren ist bei dieser Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung bevorzugt vorgesehen, dass in dem Energieübertragungszweig zwischen dem gehäuseseitigen Treiber und der gehäuseseitigen Kondensatorelektrode des ersten Koppelkondensators ein erster gehäuseseitiger Hochspannungstransformator sowie zwischen der wellenseitigen Kondensatorelektrode des ersten Koppelkondensators und dem Gleichrichter ein erster wellenseitiger Hochspannungstransformator angeordnet ist. Bei dem ersten gehäuseseitigen Hochspannungstransformator ist dessen Niederspannungsseite an dem gehäuseseitigen Treiber und die Hochspannungsseite an der gehäuseseitigen Kondensatorelektrode des ersten Koppelkondensators angeschlossen. Bei dem ersten wellenseitigen Hochspannungstransformator ist dessen Niederspannungsseite an dem wellenseitigen Gleichrichter und die Hochspannungsseite an der wellenseitigen Kondensatorelektrode des ersten Koppelkondensators angeschlossen.
Die in einem Kondensator speicherbare und somit über einen Koppelkondensator übertragbare elektrische Energie ist durch die Formel E = ½ C × U² gegeben, wobei mit E die elektrische Energie, mit C die Kapazität des Kondensators und mit U die am Kondensator anliegende Spannung bezeichnet sind. Durch die hier vorgesehene Hochspannung kann der Koppelkondensator zur Übertragung einer bestimmten elektrischen Energie somit vergleichsweise klein ausgebildet sein.
Aus denselben Gründen sowie zur Erhöhung des Signal/Rausch-Verhältnisses ist in dem Signalübertragungszweig vorgesehen, dass zwischen dem wellenseitigen Treiber und der wellenseitigen Kondensatorelektrode des zweiten Koppelkondensator ein zweiter wellenseitiger Hochspannungstransformator sowie zwischen der zweiten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode am zweiten Koppelkondensator und dem gehäuseseitigen Impulsformer ein zweiter gehäuseseitiger Hochspannungstransformator angeordnet ist. Bei dem zweiten wellenseitigen Hochspannungstransformator ist dessen Niederspannungsseite an dem wellenseitigen Treiber und die Hochspannungsseite an der wellenseitigen Kondensatorelektrode des zweiten Koppelkondensators angeschlossen. Bei dem zweiten gehäuseseitigen Hochspannungstransformator ist dessen Hochspannungsseite an der gehäuseseitigen Kondensatorelektrode des zweiten Koppelkondensators und die Niederspannungsseite an dem gehäuseseitigen Impulsformer angeschlossen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der erste gehäuseseitige Hochspannungstransformator und/oder der zweite wellenseitige Hochspannungstransformator ein Wicklungsverhältnis von Eins zu Zwanzig aufweist, und dass der erste wellenseitige Hochspannungstransformator und/oder der zweite gehäuseseitige Hochspannungstransformator ein Wicklungsverhältnis von Zwanzig zu Eins aufweist. Durch diese hohe Übersetzung der Transformatoren wird die Spannung vor dem jeweiligen Koppelkondensator jeweils um den Faktor 20, beispielsweise von 12 Volt auf 240 Volt, erhöht, und hinter dem jeweiligen Koppelkondensator wieder um den Faktor 20, also von 240 Volt auf 12 Volt, reduziert.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung der Koppelkondensatoren ist vorgesehen, dass die gehäuseseitige Kondensatorelektrode der Koppelkondensatoren jeweils als eine auf einer Innenwand einer Gehäusebohrung des Statorgehäuses elektrisch isoliert befestigte zylindrische Halbschale ausgebildet ist, und dass die wellenseitige Kondensatorelektrode der Koppelkondensatoren jeweils als eine auf einer Außenwand der Rotorwelle elektrisch isoliert befestigte zylindrische Vollschale ausgebildet sowie axial in Bezug zu der zugeordneten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode radial gegenüberliegend angeordnet ist. Durch diese Ausbildung und Anordnung der Kondensatorelektroden ist eine kompakte Bauweise der Kondensatorelektroden realisiert sowie eine von der Drehposition der Rotorwelle unabhängige Energie- und Signalübertragung ermöglicht.
Die Koppelkondensatoren des Energieübertragungszweiges und des Signalübertragungszweiges können axial benachbart zueinander gemeinsam an einem wicklungsfreien Endabschnitt der Rotorwelle angeordnet sein. In diesem Fall sollten die Koppelkondensatoren des Energieübertragungszweiges und des Signalübertragungszweiges jedoch axial so weit voneinander beabstandet an dem wicklungsfreien Endabschnitt der Rotorwelle angeordnet sein, dass eine Störung des Sensorsignals durch die Energieübertragung über den Koppelkondensator des Energieübertragungszweiges weitgehend ausgeschlossen ist.
Alternativ dazu können die Koppelkondensatoren des Energieübertragungszweiges und des Signalübertragungszweiges auch an entgegengesetzten wicklungsfreien Endabschnitten der Rotorwelle angeordnet sein. In diesem Fall ist eine Störung des Sensorsignals durch die Energieübertragung über den Koppelkondensator des Energieübertragungszweiges aufgrund des großen Abstandes zwischen den Koppelkondensatoren und der dazwischenliegenden Rotorwicklung ausgeschlossen.
Hinsichtlich des Gleichrichters im Energieübertragungszweig ist bevorzugt vorgesehen, dass dieser als Einweggleichrichter ausgebildet ist. Der Gleichrichter kann aber auch als eine Brückenschaltung von vier Dioden oder als eine Leistungsdiode ausgeführt sein.
Zur Glättung der Gleichspannung der wellenseitigen Gleichspannungsquelle sind dem Gleichrichter des Energieübertragungszweiges ein Kondensator und vorzugsweise noch ein Spannungsregler nachgeschaltet.
Der Impulsgenerator und der Modulator des Signalübertragungszweiges sind bevorzugt auf einem integrierten Schaltkreis des Sensors angeordnet, wodurch der schaltungstechnische Aufwand reduziert und entsprechend viel Bauraum eingespart werden kann.
Bei dem Sensor kann es sich um einen Temperatursensor handeln, der an einer Innenwand eines zylindrischen Hohlraums der Rotorwelle angeordnet ist. Durch die Erfassung der Temperatur an der Innenwand des Hohlraumes der Rotorwelle kann vergleichsweise genau auf die thermische Belastung der außen auf der Rotorwelle befindlichen Rotorwicklung geschlossen werden und bedarfsweise ein durch den Hohlraum der Rotorwelle geführter Kühlluftstrom erhöht und/oder die von der Elektromaschine abgegebene oder aufgenommene Leistung reduziert werden.
Vorzugsweise werden Temperatursensoren genutzt, welche ein unidirektionales digitales Ausgangssignals erzeugen, das eine entsprechend hohe Frequenz aufweist. Ein Temperatursensor, bei dem dieser zusammen mit einem Impulsgenerator und einem Modulator auf einem integrierten Schaltkreis angeordnet ist, ist beispielsweise in Form des integrierten Schaltkreises mit der Produktbezeichnung LMT01 von Texas Instruments verfügbar.
Der wenigstens eine Sensor kann auch als eine Brückenanordnung von vier Dehnmessstreifen ausgebildet sein, welcher an dem abtriebsseitigen oder antriebsseitigen Endabschnitt der Rotorwelle außerhalb der Rotorwicklung an der Innenwand des Hohlraumes der hohlzylindrischen Rotorwelle angeordnet ist. Mit einem solchen Sensor lassen sich Geometrieveränderungen der Rotorwelle und dort wirksame Kräfte messen.
Abweichend davon können auch andere dehnungssensitive Sensoren genutzt werden. Durch eine derartige Sensoranordnung kann beispielsweise eine Torsionsverformung der Rotorwelle in deren Betrieb gemessen und damit das von der Elektromaschine abgegebene oder aufgenommene Drehmoment bestimmt werden.
Um aus dem analogen Ausgangssignal von derartigen Kraftsensoren ein digitales Ausgangssignal zu bilden, kann vorgesehen sein, dass diese Kraftsensoren zusammen mit einem Impulsgenerator und einem Modulator an einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind.
Es können auch mehrere derartige Temperatursensoren und/oder Kraftsensoren an der Rotorwelle angeordnet sein, die axial zueinander beabstandet an der hohlzylindrischen Innenwand der Rotorwelle angeordnet sind. Hierdurch kann dann eine axiale Temperaturverteilung an der Rotorwelle beziehungsweise der Rotorwicklung oder Geometrieveränderungen an der Rotorwelle sensorisch ermittelt werden.
Zur Reduzierung des Schaltungsaufwandes und des benötigten Bauraumes für die Anordnung der Koppelkondensatoren kann den mehreren Sensoren ein gemeinsamer Energieübertragungszweig und/oder ein gemeinsamer Signalübertragungszweig zugeordnet sein. Bei der Nutzung eines gemeinsamen Signalübertragungszweiges für mehrere Sensoren ist diesen vorzugsweise eine an der Rotorwelle angeordnete Triggerschaltung zugeordnet, mittels welcher die Sensorsignale mit einer individuellen Kennung versehbar und seriell übertragbar sind, wobei diese Sensorsignale von dem Impulsformer anhand der übertragenen Kennungen den Sensoren dem jeweiligen Messort und Messzweck zuordenbar sind.
Anstelle einer solchen Sensoranordnung mit Triggerschaltung können auch an sich bekannte datenbusfähige Sensoren genutzt werden, welche von sich aus individuelle sensorspezifische Kennungssignale aussenden.
Die beschriebene Nutzung der Koppelkondensatoren zur Energie- und Sensorsignalübertragung ist mit einigen Vorteilen verbunden. So können diese Koppelkondensatoren hinsichtlich ihrer Abmessungen und Anordnung an die jeweiligen Umgebungskonstruktionen vergleichsweise leicht angepasst werden. Deren elektrischen Eigenschaften lassen sich einfach berechnen und an den jeweiligen Anwendungsfall problemlos anpassen. Die Kondensatorschalen oder Kondensatorhalbschalen können leicht an den jeweiligen Rotorwelle der Elektromaschine angeordnet und befestigt werden. Zudem sind derartige Koppelkondensatoren unempfindlich gegenüber magnetischen Feldern.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt

1 eine erfindungsgemäße Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung zwischen einem Statorgehäuse einer Elektromaschine und einer Rotorwelle derselben in einer schematischen Darstellung,
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine als Generator oder Elektromotor ausgebildet Elektromaschine mit einer Anordnung gemäß 1, und
3 einen schematischen Querschnitt durch die Elektromaschine gemäß 2 im Bereich eines Koppelkondensators der Signalübertragungsanordnung gemäß 1

Die in 1 schematisch abgebildete Anordnung 1 zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung weist einen Energieübertragungszweig 6 und einen Signalübertragungszweig 8 auf. In dem Energieübertragungszweig 6 ist elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung aus dem drehfesten Bereich eines Statorgehäuses 2 einer Elektromaschine 9 in den Bereich einer drehbaren Rotorwelle 4 der Elektromaschine übertragbar. In dem Signalübertragungszweig 8 ist ein elektrisches Sensorsignal eines an der Rotorwelle 4 angeordneten Sensors 26 über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle 4 an das Statorgehäuse 2 übertragbar.
Der Energieübertragungszweig 6 weist einen an eine Gleichspannung einer gehäuseseitigen Gleichspannungsquelle 10 angeschlossenen Impulsgenerator 12, einen gehäuseseitigen Treiber 14 und einen gehäuseseitigen Hochspannungstransformator 16 auf, welche an dem Statorgehäuse 2 angeordnet sind. An der Rotorwelle 4 ist ein erster wellenseitiger Hochspannungstransformator 20 und einen Gleichrichter 22 angeordnet.
Wie die Figuren veranschaulichen, ist zwischen dem ersten gehäuseseitigen Hochspannungstransformator 16 und dem ersten rotorwellenseitigen Hochspannungstransformator 20 ein erster Koppelkondensator 18 mit einer ersten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode 18a sowie einer ersten wellenseitigen Kondensatorelektrode 18b angeordnet. Die erste gehäuseseitige Kondensatorelektrode 18a ist als eine an einer Innenwand 52 einer Gehäusebohrung des Statorgehäuses 2 unter Zwischenlage eines Isolationsmaterials 54 elektrisch isoliert befestigte zylindrische Halbschale ausgebildet. Die erste wellenseitige Kondensatorelektrode 18b ist als eine auf einer zylindrischen Außenseite der Rotorwelle 4 unter Zwischenlage eines Isolationsmaterials 25 elektrisch isoliert befestigte zylindrische Vollschale ausgebildet sowie axial der zugeordneten ersten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode 18a radial gegenüberliegend angeordnet.
Im Betrieb der Anordnung 1 wird in dem Impulsgenerator 12 (1) eine hochfrequente Rechteckspannungsimpulsfolge mit einer Frequenz von beispielsweise 400 kHz erzeugt, die in dem gehäuseseitigen Treiber 14 verstärkt wird. Die von dem Impulsgenerator erzeugte Rechteckspannung kann ein Tastverhältnis von 20% aufweisen. In dem ersten gehäuseseitigen Hochspannungstransformator 16, der bevorzugt ein Wicklungsverhältnis von Eins zu Zwanzig aufweist, wird die Wechselspannung hochtransformiert, wodurch die übertragbare elektrische Energie und der Übertragungswirkungsgrad des ersten Koppelkondensators 18 erhöht wird.
In dem ersten rotorwellenseitigen Hochspannungstransformator 20, der bevorzugt ein Wicklungsverhältnis von Zwanzig zu Eins aufweist, wird die Wechselspannung wieder heruntertransformiert und in dem nachgeschalteten Gleichrichter 22 in eine Gleichspannung einer wellenseitigen Gleichspannungsquelle 24 gewandelt. Dem Gleichrichter 22, der als Einweggleichrichter oder als eine Brückenschaltung von vier Dioden oder als eine Leistungsdiode ausgeführt sein kann, kann noch ein Spannungsregler 23 nachgeschaltet sein, in dem die Gleichspannung für die wellenseitige Gleichspannungsquelle 24 geglättet wird.
Der Signalübertragungszweig 8 weist zumindest einen an die wellenseitige Gleichspannungsquelle 24 angeschlossenen Sensor 26, einen an die wellenseitige Gleichspannungsquelle 24 und den Sensor 26 angeschlossenen wellenseitigen Treiber 32 sowie einen zweiten wellenseitigen Hochspannungstransformator 34 auf, welche an der Rotorwelle 4 angeordnet sind. Außerdem gehört zum Signalübertragungszweig 8 ein zweiter gehäuseseitiger Hochspannungstransformator 38 und ein Impulsformer 40, welche drehfest, vorzugsweise an dem Statorgehäuse 2 angeordnet sind.
An einem integrierten Schaltkreis des Sensors 26 sind in nicht dargestellter Weise ein an der wellenseitigen Gleichspannungsquelle 24 angeschlossener Impulsgenerator 28 sowie ein an die wellenseitige Gleichspannungsquelle 24, den Sensor 26 und den Impulsgenerator 28 angeschlossener Modulator 30 angeordnet oder ausgebildet. Hinsichtlich des konkreten Aufbaus und der Anordnung eines solchen Sensors 26 muss lediglich vorgesehen sein, dass ein digitales Ausgangssignal erzeugt wird, welche eine Frequenz von beispielsweise mehr als 50 kHz aufweist. Es können daher auch Sensoren zur Anwendung gelangen, bei denen der eigentliche Sensor zusammen mit dem Impulsgenerator 28 und dem Modulator 30 in einem elektronischen Bauteil integriert sind.
Bei dem Sensor 26 handelt es sich bevorzugt um einen Temperatursensor, der an der zylindrischen Innenwand 50 der Rotorwelle 4 angeordnet ist. Ein Temperatursensor 26, welcher zusammen mit einem Impulsgenerator 28 und einem Modulator 30 an einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis realisiert ist, ist wie beschrieben leicht beschaffbar.
In dem Signalübertragungszweig 8 ist zwischen dem zweiten wellenseitigen Hochspannungstransformator 34 und dem zweiten gehäuseseitigen Hochspannungstransformator 38 ein zweiter Koppelkondensator 36 mit einer wellenseitigen Kondensatorelektrode 36a sowie einer gehäuseseitigen Kondensatorelektrode 36b angeordnet. Die wellenseitige Kondensatorelektrode 36a ist als eine auf einer Außenwand der Rotorwelle 4 über das erwähnte Isolationsmaterial 25 elektrisch isoliert befestigte zylindrische Vollschale ausgebildet. Die statorseitige Kondensatorelektrode 36b des zweiten Koppelkondensators 36 ist als eine auf einer Innenwand 52 einer Gehäusebohrung des Statorgehäuses 2 über das genannte zweite Isolationsmaterial 54 elektrisch isoliert befestigte zylindrische Halbschale ausgebildet. Diese statorseitige Kondensatorelektrode 36b ist axial der zugeordneten wellenseitigen Kondensatorelektrode 36a radial gegenüberliegend angeordnet.
Im Betrieb der Anordnung 1 wird von dem Sensor 26 ein Sensorsignal in Form eines Gleichspannungssignals ausgegeben. In dem Impulsgenerator 28 wird eine hochfrequente Rechteckspannungsimpulsfolge mit einer Frequenz von beispielsweise 90 kHz erzeugt, auf welche in dem Modulator 30, zum Beispiel in Form einer Pulsweitenmodulation, das Sensorsignal aufmoduliert wird. In dem nachgeschalteten wellenseitigen Treiber 32 wird die modulierte Rechteckspannungsimpulsfolge verstärkt und in eine Wechselspannungsimpulsfolge gewandelt. Sofern der genannte integrierte Temperatursensor genutzt wird, welcher ein digitales Ausgangssignal erzeugt, wird dieses direkt an den Treiber 32 weitergeleitet.
In dem zweiten wellenseitigen Hochspannungstransformator 34, der bevorzugt ein Wicklungsverhältnis von Eins zu Zwanzig aufweist, wird die Wechselspannungsimpulsfolge hochgespannt, wodurch der Übertragungswirkungsgrad des zweiten Koppelkondensators 36 und das Signal/Rausch-Verhältnis des übertragenen Sensorsignals erhöht wird.
In dem zweiten gehäuseseitigen Hochspannungstransformator 38, der bevorzugt ein Wicklungsverhältnis von Zwanzig zu Eins aufweist, wird die Wechselspannungsimpulsfolge wieder heruntertransformiert und dem nachgeschalteten Impulsformer 40 zugeführt. In dem Impulsformer 40 wird das Sensorsignal aus der Wechselspannungsimpulsfolge ausgefiltert und für eine Nutzung in einer elektronischen Auswerteeinheit 56 digitalisiert.
2 zeigt beispielhaft einen schematischen Längsschnitt durch eine als Elektromotor ausgebildete Elektromaschine 9. Diese weist ein Statorgehäuse 2 und eine daran radial innen befestigte Statorwicklung 3 auf. Radial innerhalb des Statorgehäuses 2 und der Statorwicklung 3 ist eine Rotorwelle 4 auf Wälzlager 42, 44 drehbar gelagert angeordnet. Die Rotorwelle 4 trägt eine Rotorwicklung 5, welche unter Ausbildung eines hohlzylindrischen Luftspalts koaxial unterhalb des Bauraumes der Statorwicklung 3 angeordnet ist. Benachbart zu den beiden Wälzlagern 42, 44 sind an der radialen Außenseite der Rotorwelle 4 der erwähnte erste Koppelkondensator 18 sowie der genannte zweite Koppelkondensator 36 mit ihren jeweiligen Kondensatorelektroden 18a, 18b; 36a, 36b angeordnet.
Außerdem sind an der zylindrischen radialen Innenwand 50 der Rotorwelle 4 vier Temperatursensoren 26a, 26b, 26c, 26d axial gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet, mit deren Hilfe ein axiales Temperaturprofil der Rotorwelle 4 beziehungsweise der Rotorwicklung 5 messbar ist. Diese vier Temperatursensoren 26a, 26b, 26c, 26d sind über Energieversorgungsleitungen 46 mit Energieübertragungszweig 6 elektrisch verbunden, welcher in 2 schematisch durch den ersten Koppelkondensator 18; 18a, 18b repräsentiert ist. Die vier Temperatursensoren 26a, 26b, 26c, 26d sind zudem über Sensorleitungen 48 mit dem Signalübertragungszweig 8 verbunden, welcher in 2 und 3 schematisch durch den zweiten Koppelkondensator 36 repräsentiert ist.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Elektromaschine 9 im Bereich des zweiten Koppelkondensators 36. Hierbei ist die elektrische Verbindung des wellenseitigen Hochspannungstransformators 34 eingangsseitig mit einem Sensor 26 sowie ausgangsseitig mit der wellenseitigen Kondensatorelektrode 36a des zweiten Koppelkondensators 36 an der Rotorwelle 4 vereinfacht dargestellt. Außerdem ist die elektrische Verbindung zwischen der statorseitigen Kondensatorelektrode 36b des zweiten Koppelkondensators 36 und dem gehäuseseitigen Hochspannungstransformator 38 vereinfacht gezeigt.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung
2: Statorgehäuse
3: Statorwicklung
4: Rotorwelle
5: Rotorwicklung
6: Energieübertragungszweig
8: Signalübertragungszweig
9: Elektromaschine
10: Gehäuseseitige Gleichspannungsquelle
12: Gehäuseseitiger Impulsgenerator
14: Gehäuseseitiger Treiber
16: Erster gehäuseseitiger Hochspannungstransformator
18: Erster Koppelkondensator
18a: Erste gehäuseseitige Kondensatorelektrode, Halbschale
18b: Erste wellenseitige Kondensatorelektrode, Vollschale
20: Erster wellenseitiger Hochspannungstransformator
22: Gleichrichter
23: Spannungsregler
24: Wellenseitige Gleichspannungsquelle
25: Isolationsmaterial an der Rotorwelle
26: Sensor, Temperatursensor, Dehnungssensor
28: Wellenseitiger Impulsgenerator
30: Modulator
32: Wellenseitiger Treiber
34: Zweiter rotorwellenseitiger Hochspannungstransformator
36: Zweiter Koppelkondensator
36a: Zweite wellenseitige Kondensatorelektrode (Vollschale)
36b: Zweite gehäuseseitige Kondensatorelektrode (Halbschale)
38: Zweiter gehäuseseitiger Hochspannungstransformator
40: Impulsformer
42: Erstes Wälzlager
44: Zweites Wälzlager
46: Energieversorgungsleitungen
48: Sensorleitungen
50: Innenwand der Rotorwelle
52: Innenwand einer Gehäusebohrung des Statorgehäuses
54: Isolationsmaterial am Statorgehäuse
56: Auswerteeinheit, Steuergerät
C: Kapazität eines Kondensators
E: Elektrische Energie
U: Elektrische Spannung

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

DE 102017001429 A1 [0003]
DE 4120650 A1 [0005, 0006]
DE 102015103823 A1 [0006]
DE 4017934 C2 [0007]
WO 2007/039230 A1 [0008]

Claims

Anordnung (1) zur kontaktlosen Energie- und Signalübertragung an einer Elektromaschine (9), mit der in einem Energieübertragungszweig (6) elektrische Energie über eine kapazitive Nahfeldkopplung von einem Statorgehäuse (2) zu einer Rotorwelle (4) der Elektromaschine (9) sowie in einem Signalübertragungszweig (8) ein elektrisches Sensorsignal mindestens eines an der Rotorwelle (4) angeordneten Sensors (26) über eine kapazitive Nahfeldkopplung von der Rotorwelle (4) zu dem Statorgehäuse (2) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieübertragungszweig (6) folgendes aufweist: - einen statorseitigen Impulsgenerator (12) zur Erzeugung einer hochfrequenten Rechteckspannung und einen an den Impulsgenerator (12) angeschlossenen statorseitigen Treiber (14) zur Verstärkung der Rechteckspannung sowie zur Umwandlung der Rechteckspannung in eine Rechteckwechselspannung, wobei der Impulsgenerator (12) und der statorseitige Treiber (14) im Bereich des Statorgehäuses (2) angeordnet sowie an eine gehäuseseitige Gleichspannungsquelle (10) angeschlossen sind, - einen ersten Koppelkondensator (18) mit einer an den statorseitigen Treiber (14) angeschlossenen ersten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode (18a) und mit einer ersten wellenseitigen Kondensatorelektrode (18b), sowie - einen an der Rotorwelle (4) angeordneten, an die wellenseitige Kondensatorelektrode (18b) des ersten Koppelkondensators (18) angeschlossenen Gleichrichter (22) zur Erzeugung einer Gleichspannung einer wellenseitigen Gleichspannungsquelle (24), und dass der Signalübertragungszweig (8) folgendes aufweist: - wenigstens einen Sensor (26), von dem ein Sensorsignal in Form eines Gleichspannungssignals ausgebbar ist, - einen wellenseitigen Impulsgenerator (28) zur Erzeugung einer hochfrequenten Rechteckspannu ngsimpu lsfolge, - einen an den Sensor (26) und an den wellenseitigen Impulsgenerator (28) angeschlossenen Modulator (30) zur Modulierung der Rechteckspannungsimpulsfolge mit dem Sensorsignal, - einen an den Modulator (30) angeschlossenen wellenseitigen Treiber (32) zur Verstärkung der modulierten Rechteckspannungsimpulse und zur Umwandlung der Rechteckspannungsimpulsfolge in eine Wechselspannungsimpulsfolge, - wobei der Sensor (26), der wellenseitige Impulsgenerator (28), der Modulator (30) und der wellenseitige Treiber (32) an der Rotorwelle (4) angeordnet sowie an die wellenseitige Gleichspannungsquelle (24) angeschlossen sind, - einen zweiten Koppelkondensator (36) mit einer an den wellenseitigen Treiber (32) angeschlossenen zweiten wellenseitigen Kondensatorelektrode (36a) und einer zweiten gehäuseseitigen Kondensatorelektrode (36b), sowie mit - einen an dem Statorgehäuse (2) angeordneten, an die zweite gehäuseseitige Kondensatorelektrode (36b) des zweiten Koppelkondensators (36) angeschlossenen Impulsformer (40) zur Rückgewinnung des Sensorsignals aus der Wechselspannungsimpulsfolge und zur Digitalisierung des Sensorsignals für eine nachgeordnete Auswerteeinheit (56).
Übertragungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Energieübertragungszweig (6) zwischen dem gehäuseseitigen Treiber (14) und der gehäuseseitigen Kondensatorelektrode (18a) des ersten Koppelkondensators (18) ein erster gehäuseseitiger Hochspannungstransformator (16) sowie zwischen der wellenseitigen Kondensatorelektrode (18b) des ersten Koppelkondensators (18) und dem Gleichrichter (22) ein erster wellenseitiger Hochspannungstransformator (20) angeordnet sind.
Übertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Signalübertragungszweig (8) zwischen dem wellenseitigen Treiber (32) und der wellenseitigen Kondensatorelektrode (36a) des zweiten Koppelkondensators (36) ein zweiter wellenseitiger Hochspannungstransformator (34) sowie zwischen der gehäuseseitigen Kondensatorelektrode (36b) des zweiten Koppelkondensators (36) und dem Impulsformer (40) ein zweiter gehäuseseitiger Hochspannungstransformator (38) angeordnet sind.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste gehäuseseitige Hochspannungstransformator (16) und/oder der zweite wellenseitige Hochspannungstransformator (34) ein Wicklungsverhältnis von Eins zu Zwanzig aufweist, und dass der der erste wellenseitige Hochspannungstransformator (20) und/oder der zweite gehäuseseitige Hochspannungstransformator (38) ein Wicklungsverhältnis von Zwanzig zu Eins aufweist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäuseseitige Kondensatorelektrode (18a, 36b) der Koppelkondensatoren (18, 36) jeweils als eine an einer Innenwand einer Gehäusebohrung des Statorgehäuses (2) elektrisch isoliert befestigte zylindrische Halbschale ausgebildet ist, und dass die wellenseitigen Kondensatorelektroden (18b, 36a) der Koppelkondensatoren (18, 36) jeweils als eine an einer Außenwand der Rotorwelle (4) elektrisch isoliert befestigte zylindrische Vollschale ausgebildet sowie axial in Bezug zu der zugeordneten gehäuseseitigen Kondensatorelektroden (18a, 36b) radial gegenüberliegend angeordnet ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelkondensatoren (18, 36) des Energieübertragungszweiges (6) und des Signalübertragungszweiges (8) axial benachbart zueinander an einem wicklungsfreien Endabschnitt der Rotorwelle (4) angeordnet sind.
Übertragungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelkondensatoren (18, 36) des Energieübertragungszweiges (6) und des Signalübertragungszweiges (8) axial soweit beabstandet voneinander an dem wicklungsfreien Endabschnitt der Rotorwelle (4) angeordnet sind, dass eine Störung des Sensorsignals durch die Energieübertragung über den ersten Koppelkondensator (18) des Energieübertragungszweiges (6) zumindest weitgehend ausgeschlossen ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelkondensatoren (18, 36) des Energieübertragungszweiges (6) und des Signalübertragungszweiges (8) an entgegengesetzten wicklungsfreien Endabschnitten der Rotorwelle (4) angeordnet sind.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (22) des Energieübertragungszweiges (6) als Einweggleichrichter ausgebildet ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gleichrichter (22) des Energieübertragungszweiges (6) ein Spannungsregler (23) zur Glättung der Gleichspannung der wellenseitigen Gleichspannungsquelle (24) nachgeschaltet ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor (26) um einen Temperatursensor handelt, der an einer Innenwand (50) eines zylindrischen Hohlraumes der Rotorwelle (4) angeordnet ist.
Übertragungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Temperatursensoren (26; 26a, 26b, 26c, 26d) axial zueinander beabstandet an der Innenwand (50) des Hohlraumes der Rotorwelle (4) angeordnet sind.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (26a, 26d) als eine Brückenanordnung von vier Dehnmessstreifen ausgebildet ist, welcher an dem abtriebsseitigen oder antriebsseitigen Endabschnitt der Rotorwelle (4) außerhalb der Rotorwicklung (5) an der Innenwand (50) des Hohlraums der Rotorwelle (4) angeordnet ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (26; 26a, 26b, 26c, 26d) zusammen mit einem wellenseitigen Impulsgenerator (28) und einem Modulator (30) als ein integriertes Bauteil ausgebildet ist.
Übertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass den Sensoren (26a, 26b, 26c, 26d) ein gemeinsamer Energieübertragungszweig (6) und/oder ein gemeinsamer Signalübertragungszweig (8) zugeordnet ist.
Übertragungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines gemeinsamen Signalübertragungszweiges (8) für mehrere Sensoren (26a, 26b, 26c, 26d) eine an der Rotorwelle (4) angeordnete Triggerschaltung vorhanden ist, mittels welcher die Sensorsignale mit einer individuellen Kennung versehbar sowie seriell übertragbar sind, und dass die Sensorsignale von dem Impulsformer (40) anhand der übertragenen Kennungen den jeweiligen Sensoren (26a, 26b, 26c, 26d) dem jeweiligen Messort und Messzweck zuordenbar sind.