DE102023112383A1

DE102023112383A1 - Assembly of a traction machine with sensors on rotors and vehicle with this assembly

Info

Publication number: DE102023112383A1
Application number: DE102023112383.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Moellmann; Dominik Etges; Artem Cerkasov; Dirk Bleckmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2023-05-11
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe (100, 100') einer zwei Elektromotoren umfassenden Traktionsmaschine. Die Baugruppe umfasst zwei Sensoren (50), die an je einem zugeordneten Rotor (2) eines jeweiligen der Elektromotoren der Traktionsmaschine angeordnet oder anzuordnen sind, sowie eine Signalzusammenführungsvorrichtung. Die Signalzusammenführungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, von beiden Sensoren (50) jeweils erfasste Messparameter zur Berechnung eines Regelungsparameters zusammenzuführen.Weiterhin betrifft die Erfindung ist ein Fahrzeug mit einer Traktionsmaschine, die eine solche Baugruppe (100, 100') umfasst.The invention relates to an assembly (100, 100') of a traction machine comprising two electric motors. The assembly comprises two sensors (50), each of which is arranged or is to be arranged on an assigned rotor (2) of a respective electric motor of the traction machine, as well as a signal combining device. The signal combining device is set up to combine measurement parameters recorded by both sensors (50) in order to calculate a control parameter. The invention further relates to a vehicle with a traction machine which includes such an assembly (100, 100').

Description

Die vorliegende Erfindung hat eine Baugruppe einer zwei Elektromotoren umfassenden Traktionsmaschine zum Gegenstand; die Baugruppe kann also zumindest einen Teil der Traktionsmaschine bilden oder zumindest als solcher Teil konzipiert sein. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer Traktionsmaschine, die eine solche Baugruppe umfasst.The subject of the present invention is an assembly of a traction machine comprising two electric motors; The assembly can therefore form at least part of the traction machine or at least be designed as such a part. In addition, the present invention relates to a vehicle with a traction machine that includes such an assembly.

Insbesondere zur Regelung diverser Prozessparameter werden in verschiedensten bekannten Maschinen unterschiedlichste Sensoren eingesetzt, mittels derer ein jeweils aktueller Zustand der Maschine oder mindestens eines ihrer Bauteile bestimmt wird. Abhängig von den jeweils erfassten Werten, beispielsweise einer Temperatur oder eines Drehmoments, können so Prozessparameter für die Maschine optimiert und damit insbesondere ein vorteilhafter Wirkungsgrad erzielt werden.In particular, to regulate various process parameters, a wide variety of sensors are used in a wide variety of known machines, by means of which a current state of the machine or at least one of its components is determined. Depending on the values recorded, for example a temperature or a torque, process parameters for the machine can be optimized and, in particular, an advantageous level of efficiency can be achieved.

Wenn eine für die Überwachung besonders relevante Position auf einem bewegten, beispielsweise drehenden Bauteil oder an einer schlecht zugänglichen Stelle liegt, können die jeweiligen Werte dort mit herkömmlicherweise eingesetzten kabelgebundenen Sensoren nicht direkt gemessen werden. Es werden daher jeweilige Messparameter üblicherweise an feststehenden Positionen erfasst, beispielsweise eine jeweilige Temperatur im Ölsumpf des Getriebes oder am Stator einer jeweiligen Maschine, und es wird dann mittels eines Simulationsmodells ein zugehöriger Wert an einer relevanten Position berechnet oder zumindest approximiert. Da eine solche Ermittlung jedoch träge und oft auch ungenau ist, ist eine präzise und unmittelbare Reaktion auf jeweils aktuelle Werte wie beispielsweise Temperaturspitzen damit im Allgemeinen nicht möglich.If a position that is particularly relevant for monitoring is on a moving, for example rotating, component or in a location that is difficult to access, the respective values there cannot be measured directly with conventionally used wired sensors. Therefore, respective measurement parameters are usually recorded at fixed positions, for example a respective temperature in the oil sump of the transmission or on the stator of a respective machine, and an associated value at a relevant position is then calculated or at least approximated using a simulation model. However, since such a determination is slow and often inaccurate, a precise and immediate response to current values such as temperature peaks is generally not possible.

Die WO 03/100743 A2 offenbart demgegenüber eine Technik zur berührungslosen Messung von Drehzuständen. Dabei ist ein Sensor mit einer Sensorantenne auf einem rotierenden Teil angeordnet. Die Sensorantenne steht im Signalaustausch mit einer kapazitiv mit ihr gekoppelten Antenne am Lager. Zur Bestimmung eines Drehzustandes wird ein sich aus einer Drehung des rotierenden Teils ergebender Phaseneinfluss auf ein vom Sensor reflektiertes Signal ausgewertet.The WO 03/100743 A2 In contrast, discloses a technology for non-contact measurement of rotational states. A sensor with a sensor antenna is arranged on a rotating part. The sensor antenna exchanges signals with an antenna that is capacitively coupled to it in the warehouse. To determine a rotational state, a phase influence resulting from a rotation of the rotating part on a signal reflected by the sensor is evaluated.

In der DE 10 2019 118 401 A1 ist eine Maschine mit einem Sensornetzwerk offenbart, das mehrere Sensoren und eine drahtlos mit den Sensoren verbundene Auswerteeinheit aufweist. Damit ist es möglich, physikalische Größen wie insbesondere Temperaturen besonders präzise und beispielsweise auch auf rotierenden Maschinenelementen zu erfassen und für eine Regelung der Maschine zu verarbeiten, zudem können damit vorteilhafte Magnete für die Maschine verwendet sowie auf die meist aufwendige Verlegung von Kabeln für die Vernetzung der Sensoren verzichtet werden.In the DE 10 2019 118 401 A1 a machine with a sensor network is disclosed, which has several sensors and an evaluation unit wirelessly connected to the sensors. This makes it possible to record physical variables such as temperatures particularly precisely and, for example, on rotating machine elements and to process them to regulate the machine. Advantageous magnets can also be used for the machine and the usually complex laying of cables for networking Sensors are omitted.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe bereitzustellen, mit der eine verbesserte Regelung einer Traktionsmaschine möglich ist.The present invention is based on the object of providing an assembly with which improved control of a traction machine is possible.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Baugruppe gemäß Anspruch 1 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.The object is achieved by an assembly according to claim 1 and by a vehicle according to claim 10. Advantageous embodiments are disclosed in the subclaims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Baugruppe bildet zumindest einen Teil einer zwei Elektromotoren umfassenden Traktionsmaschine oder ist dazu eingerichtet, in einer solchen Traktionsmaschine integriert zu werden, also entsprechend verbaut einen solchen Teil zu bilden. Insbesondere kann sie selbst eine Traktionsmaschine bilden. Die Traktionsmaschine kann beispielsweise einem Fahrzeug zugehören, insbesondere einem erfindungsgemäßen Fahrzeug (wie es weiter unten beschrieben ist), beispielsweise einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug.An assembly according to the invention forms at least part of a traction machine comprising two electric motors or is designed to be integrated into such a traction machine, i.e. to form such a part when installed accordingly. In particular, it can itself form a traction machine. The traction machine can, for example, belong to a vehicle, in particular a vehicle according to the invention (as described further below), for example an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Die Baugruppe umfasst zwei Sensoren. Jeder der Sensoren ist an einem jeweils ihm zugeordneten Rotor eines jeweiligen der Elektromotoren der Traktionsmaschine angeordnet oder dazu eingerichtet, dort angeordnet zu werden.The assembly includes two sensors. Each of the sensors is arranged on a respective rotor assigned to it of a respective electric motor of the traction machine or is designed to be arranged there.

Die Baugruppe weist ferner eine Signalzusammenführungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, zur Berechnung eines (jeweils aktuellen) Regelungsparameters von beiden Sensoren jeweils erfasste Messparameter mittels Signalübertragung zusammenzuführen, also eine Verarbeitung der von beiden Sensoren erfassten Messparameter durch eine gemeinsame Einheit zu ermöglichen oder vorzunehmen. Insbesondere kann das Zusammenführen ein Übermitteln von zu den Messparametern gehörigen Signalen an eine solche gemeinsame Einheit umfassen und/oder ein Bestimmen eines Funktionswerts (wie insbesondere einer Differenz der Messparameter), der von mindestens einem ersten Messparameter, der von einem ersten der beiden Sensoren erfasst wurde, und mindestens einem zweiten Messparameter, der vom zweiten der beiden Sensoren erfasst wurde, abhängt. Gemäß speziellen Ausführungsbeispielen kann das Zusammenführen ein Abgleichen und/oder Verrechnen der von je einem der Sensoren erfassten Messparameter miteinander umfassen.The assembly further has a signal combining device, which is set up to combine measurement parameters recorded by both sensors by means of signal transmission in order to calculate a (current) control parameter, i.e. to enable or carry out processing of the measurement parameters recorded by both sensors by a common unit. In particular, the merging can include transmitting signals belonging to the measurement parameters to such a common unit and/or determining a functional value (such as in particular a difference in the measurement parameters) that is detected by at least a first measurement parameter that was detected by a first of the two sensors , and at least one second measurement parameter that was recorded by the second of the two sensors. According to specific exemplary embodiments, the merging can include comparing and/or calculating the measurement parameters recorded by one of the sensors with one another.

Insbesondere kann die Signalzusammenführungsvorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet sein, die Messparameter mindestens teilweise mittels kontaktloser (insbesondere kabelloser) Signalübertragung zusammenzuführen.In particular, the signal combining device can preferably be set up for this purpose be to combine the measurement parameters at least partially by means of contactless (in particular wireless) signal transmission.

Der Regelungsparameter kann insbesondere ein Parameter zu Regelung eines oder beider Elektromotoren der Traktionsmaschine sein.The control parameter can in particular be a parameter for controlling one or both electric motors of the traction machine.

Die Traktionsmaschine kann insbesondere als Axialflussmaschine, als permanenterregte Synchronmaschine, als Drehstrom-Asynchronmaschine oder als fremderregte Maschine ausgebildet sein. Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist der Rotor mindestens eines der Elektromotoren Teil einer elektrischen Antriebsachse (E-Achse) oder eines elektrifizierten Getriebes, z. B. eines Hybridmoduls, eines dedizierten Hybridgetriebes (DHT- Getriebes) oder eines elektrifizierten Automatikgetriebes, Doppelkupplungsgetriebes, stufenlosen Getriebes oder automatisierten Schaltgetriebes.The traction machine can in particular be designed as an axial flux machine, as a permanently excited synchronous machine, as a three-phase asynchronous machine or as an externally excited machine. According to advantageous embodiments, the rotor of at least one of the electric motors is part of an electric drive axle (E-axis) or an electrified transmission, e.g. B. a hybrid module, a dedicated hybrid transmission (DHT transmission) or an electrified automatic transmission, dual clutch transmission, continuously variable transmission or automated manual transmission.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine Traktionsmaschine, die eine Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.A vehicle according to the invention includes a traction machine that includes an assembly according to an embodiment of the present invention. Preferably the vehicle is an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht auf vorteilhafte Weise, die Rotoren der beiden Elektromotoren aufeinander und auf jeweils aktuelle Bedingungen einzustellen. So können beispielsweise Sicherheitsfaktoren optimiert, Verluste (z. B. Planschverluste bzw. ein Schleppmoment) und der Verbrauch (beispielsweise von Öl) reduziert sowie an der Traktionsmaschine eine maximale Leistung abgerufen werden.The present invention advantageously makes it possible to adjust the rotors of the two electric motors to one another and to the current conditions. For example, safety factors can be optimized, losses (e.g. churning losses or drag torque) and consumption (e.g. of oil) can be reduced, and maximum performance can be achieved from the traction machine.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist mindestens einer der Sensoren als passiver Sensor ausgebildet; ein solcher Sensor bietet den Vorteil, dass er keine eigene Energieversorgung benötigt.According to advantageous embodiments, at least one of the sensors is designed as a passive sensor; Such a sensor offers the advantage that it does not require its own energy supply.

Insbesondere kann der mindestens eine Sensor beispielsweise als auf Funkwellentechnologie basierender RFID- (radio frequency identification) Sensor ausgebildet sein oder als auf der Oberflächenreflexion von akustischen Wellen basierender sogenannter SAW-Sensor (surface acoustic wave), bei dem ein empfangenes (von einer Sende- und Empfangseinheit stammendes) Signal innerhalb eines im Sensor enthaltenen Chips eine akustische Oberflächenwelle hervorruft, die durch eine Struktur im Chip reflektiert, dabei abhängig von einem jeweiligen Messparameter (insbesondere einer Temperatur) in ihrer Frequenz verändert und so an die Sende- und Empfangseinheit übermittelt wird, die aus der empfangenen Frequenz einen zur Messbedingung gehörigen Messwert ableitet. Alternativ kann der Sensor auf induktiver Kopplung bzw. Telemetrie basieren.In particular, the at least one sensor can be designed, for example, as an RFID (radio frequency identification) sensor based on radio wave technology or as a so-called SAW sensor (surface acoustic wave) based on the surface reflection of acoustic waves, in which a received (from a transmitting and Receiving unit) signal within a chip contained in the sensor causes an acoustic surface wave, which is reflected by a structure in the chip, its frequency is changed depending on a respective measurement parameter (in particular a temperature) and is thus transmitted to the transmitting and receiving unit, which derives a measured value corresponding to the measurement condition from the received frequency. Alternatively, the sensor can be based on inductive coupling or telemetry.

Eine erfindungsgemäße Baugruppe kann mindestens einen weiteren Sensor umfassen; die Signalzusammenführungsvorrichtung kann dann dazu eingerichtet sein, vom weiteren Sensor erfasste Messparameter ebenfalls mit den Messparametern der beiden zuvor genannten Sensoren zusammenzuführen.An assembly according to the invention can include at least one further sensor; The signal combining device can then be set up to also combine measurement parameters recorded by the further sensor with the measurement parameters of the two aforementioned sensors.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist mindestens einer der Sensoren der Baugruppe radial innerhalb eines Magneten des dem Sensor zugeordneten Rotors angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens einer der Sensoren der Baugruppe radial außerhalb eines Magneten des dem Sensor zugeordneten Rotors angeordnet sein, und/oder mindestens einer der Sensoren der Baugruppe kann in Umfangsrichtung zwischen zwei Magneten des dem Sensor zugeordneten Rotors angeordnet sein. So können besonders relevante oder sogar kritische Punkte des Rotors mittels des Sensors/der Sensoren überwacht werden, im Falle mehrerer Sensoren auch engmaschig über den Rotor verteilt, und es kann dann durch eine jeweilige Regelung auf entsprechende Werte, beispielsweise auf eine Überhitzung reagiert werden.According to advantageous embodiments, at least one of the sensors of the assembly is arranged radially within a magnet of the rotor assigned to the sensor. Alternatively or additionally, at least one of the sensors of the assembly can be arranged radially outside a magnet of the rotor assigned to the sensor, and / or at least one of the sensors of the assembly can be arranged in the circumferential direction between two magnets of the rotor assigned to the sensor. Particularly relevant or even critical points of the rotor can be monitored using the sensor(s), in the case of several sensors, even closely distributed over the rotor, and a respective control can then be used to react to corresponding values, for example to overheating.

Eine Arbeitsfrequenz mindestens eines der Sensoren der Baugruppe kann in einem der ISM-Bänder 13,8MHz, 433MHz, 2,4GHz oder 5GHz liegen (insbesondere bevorzugt 2,4GHz oder 5GHz) oder in einem sonstigen Standard-Funkband, beispielsweise einem SDR-Band.An operating frequency of at least one of the sensors of the assembly can be in one of the ISM bands 13.8MHz, 433MHz, 2.4GHz or 5GHz (particularly preferably 2.4GHz or 5GHz) or in another standard radio band, for example an SDR band.

Insbesondere können verschiedene Sensoren der Baugruppe voneinander verschiedene Arbeitsfrequenzen aufweisen. Beispielsweise als SAW-Sensoren ausgebildete Sensoren können so voneinander unterschieden werden, beispielsweise durch die Signalzusammenführungsvorrichtung und/oder durch eine ggf. mit dieser verbundene Einheit.In particular, different sensors of the assembly can have different operating frequencies from one another. For example, sensors designed as SAW sensors can be distinguished from one another, for example by the signal combining device and/or by a unit possibly connected to it.

Die Sensoren sind vorzugsweise dazu eingerichtet, beispielsweise eine Temperatur, ein Drehmoment, eine Beschleunigung, eine Drehzahl, eine magnetische Feldstärke, eine Stromstärke oder eine Spannung zu messen. Vorzugsweise sind die Sensoren dazu eingerichtet, beide (jeweils an ihrer jeweiligen Position) dieselben Messparameter zu messen. Insbesondere kann der jeweils von den Sensoren zu messende Messparameter einen Systemzustand der Traktionsmaschine oder einen Zustand des jeweiligen Elektromotors, insbesondere dessen jeweiligen Rotors zu charakterisieren. Insbesondere sind die Sensoren vorzugsweise dazu eingerichtet, jeweilige Messparameter des ihnen jeweils zugeordneten Rotors zu erfassen.The sensors are preferably set up to measure, for example, a temperature, a torque, an acceleration, a speed, a magnetic field strength, a current intensity or a voltage. Preferably, the sensors are set up to both measure the same measurement parameters (each at their respective position). In particular, the measurement parameter to be measured by the sensors can characterize a system state of the traction machine or a state of the respective electric motor, in particular its respective rotor. In particular, the sensors are preferably set up to record respective measurement parameters of the rotor assigned to them.

Mindestens einer der Sensoren der Vorrichtung kann elektrisch mit einer zentralen Recheneinheit (CPU), einem Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler), einem Speicher und/oder einer Energieversorgung (insbesondere einem Nanogenerator (bzw. Energy Harvester), der vorzugsweise allein eine Energieversorgung des Sensors leistet, verbunden sein, die/der dann vorzugsweise ebenfalls am dem Sensor zugeordneten Rotor angeordnet oder anzuordnen ist. Dies ist vorteilhaft, wenn der Sensor z. B. mit Energie versorgt werden muss oder sein Signal wegen langer Leitungen vorher digitalisiert werden soll oder einzelne Rechenschritte schon an Ort und Stelle berechnet werden sollen, z. B. wenn Daten getriggert werden und nur zeitweise ein berechneter Wert versendet wird.At least one of the sensors of the device can be electrically connected to a central computer unit (CPU), an analog-digital converter (A/D converter), a memory and/or an energy supply (in particular a nanogenerator (or energy harvester), which preferably alone provides an energy supply for the sensor). /which is then preferably also arranged or to be arranged on the rotor assigned to the sensor. This is advantageous if, for example, the sensor needs to be supplied with energy or its signal should be digitized beforehand due to long cables or individual calculation steps are already calculated on the spot should be used, for example when data is triggered and a calculated value is only sent temporarily.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen umfasst eine erfindungsgemäße Baugruppe eine Auswertungseinheit, die dazu eingerichtet ist, den Regelungsparameter aus jeweils zusammengeführten Messparametern zu berechnen. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Baugruppe eine Steuerung umfassen, die dazu eingerichtet ist, mindestens einen Prozessparameter eines oder beider Elektromotoren basierend auf dem berechneten Regelungsparameter einzustellen, den jeweiligen Elektromotor also entsprechend zu regeln.According to advantageous embodiments, an assembly according to the invention comprises an evaluation unit which is set up to calculate the control parameter from respectively combined measurement parameters. In particular, an assembly according to the invention can include a controller that is set up to set at least one process parameter of one or both electric motors based on the calculated control parameter, i.e. to regulate the respective electric motor accordingly.

Die Sensoren einer erfindungsgemäßen Baugruppe können insbesondere in ein gemeinsames Sensornetzwerk in der Traktionsmaschine integriert sein. Dies ermöglicht das Generieren eines besonders vorteilhaften Systemverhaltens.The sensors of an assembly according to the invention can in particular be integrated into a common sensor network in the traction machine. This makes it possible to generate particularly advantageous system behavior.

Die Signalzusammenführungsvorrichtung kann als Kommunikationsmittel zum direkten Signalaustausch zwischen den Sensoren ausgebildet sein.The signal combining device can be designed as a communication means for direct signal exchange between the sensors.

Alternativ oder zusätzlich kann die Signalzusammenführungsvorrichtung als Kommunikationsmittel zum Signalaustausch jedes der Sensoren mit einer weiteren Einheit, beispielsweise mit einer Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sein. Eine solche Sende- und Empfangseinheit, die insbesondere von einer erfindungsgemäßen Baugruppe umfasst sein kann, kann dazu eingerichtet sein, Signale an mindestens einen der Sensoren zu senden, beispielsweise um den jeweiligen Sensor auszulösen (also eine jeweilige Erfassung von Messparametern mittels des Sensors zu initiieren). Alternativ oder zusätzlich kann eine/die Sende- und Empfangseinheit die oben genannte Auswertungseinheit umfassen, und/oder sie kann dazu eingerichtet sein, (empfangene und/oder transformierte) Signale drahtlos und/oder kabelgebunden an eine (ggf. weitere) Auswertungseinheit zu übermitteln.Alternatively or additionally, the signal combining device can be designed as a communication means for exchanging signals from each of the sensors with another unit, for example with a transmitting and receiving unit. Such a transmitting and receiving unit, which can in particular be included in an assembly according to the invention, can be set up to send signals to at least one of the sensors, for example in order to trigger the respective sensor (i.e. to initiate a respective detection of measurement parameters by means of the sensor) . Alternatively or additionally, a transmitting and receiving unit can include the above-mentioned evaluation unit, and/or it can be set up to transmit (received and/or transformed) signals wirelessly and/or by cable to a (possibly further) evaluation unit.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Signalzusammenführungsvorrichtung ein erstes Koppelelement und ein zweites Koppelelement, von denen eines mit einem der Sensoren elektrisch verbunden und am dem Sensor zugeordneten Rotor angeordnet ist oder die beide mit einem jeweils zugeordneten der Sensoren (insbesondere mit voneinander verschiedenen Sensoren) elektrisch verbunden und am jeweils zugeordneten Rotor angeordnet sind. Das erste und das zweite Koppelelement sind dabei durch einen Spalt voneinander getrennt; der Spalt kann dabei vorzugsweise mit Öl, Luft oder Wasser gefüllt sein.According to advantageous embodiments of the present invention, the signal combining device comprises a first coupling element and a second coupling element, one of which is electrically connected to one of the sensors and arranged on the rotor assigned to the sensor, or both of which are connected to a respective assigned one of the sensors (in particular to sensors that are different from one another). are electrically connected and arranged on the respective assigned rotor. The first and second coupling elements are separated from each other by a gap; the gap can preferably be filled with oil, air or water.

Die Signalzusammenführungsvorrichtung ist bei derartigen Ausführungsformen (mit erstem und zweitem Koppelelement) vorzugsweise dazu eingerichtet, Signale zwischen dem ersten und dem zweiten Koppelelement über den Spalt hinweg zu übertragen, insbesondere mittels eines jeweils entstehenden elektrischen Feldes. Das erste und das zweite Koppelelement sind dann also im Sinne einer kabel- bzw. kontaktlosen Signalübertragung über den Spalt hinweg aneinander gekoppelt. Vorzugsweise ist die Signalzusammenführungsvorrichtung dazu eingerichtet, Signale zwischen der Sende- und Empfangseinheit und dem Sensor sogar ausschließlich mittels eines jeweiligen elektrischen Feldes in erstem und zweitem Koppelelement zu übertragen.In such embodiments (with first and second coupling elements), the signal combining device is preferably set up to transmit signals between the first and second coupling elements across the gap, in particular by means of an electrical field that arises in each case. The first and second coupling elements are then coupled to one another in the sense of a cable or contactless signal transmission across the gap. Preferably, the signal combining device is set up to transmit signals between the transmitting and receiving unit and the sensor exclusively by means of a respective electric field in the first and second coupling elements.

Auf diese Weise wird eine stabile kontaktlose (bzw. kabellose) Signalübertragung auch innerhalb eines mindestens teilweise geschlossenen Gehäuses und in direkter Nachbarschaft zu metallischen Bauteilen (die z. B. mindestens eine Welle, mindestens ein Zahnrad und/oder mindestens ein Schaltelement der Traktionsmaschine umfassen können) ermöglicht. Darüber hinaus kann die Signalzusammenführungsvorrichtung bei derartigen Ausführungsformen besonders raumsparend, einfach und robust ausgebildet und vorteilhaft in die Traktionsmaschine integriert werden.In this way, stable contactless (or wireless) signal transmission is achieved even within an at least partially closed housing and in the immediate vicinity of metallic components (which can include, for example, at least one shaft, at least one gear and/or at least one switching element of the traction machine ) enables. In addition, the signal combining device in such embodiments can be designed to be particularly space-saving, simple and robust and advantageously integrated into the traction machine.

Die Signalzusammenführungsvorrichtung kann ferner ein drittes Koppelelement umfassen, das vom ersten und/oder vom zweiten Koppelelement durch einen jeweiligen (vorzugsweise mit Luft, Öl oder Wasser gefüllten) Spalt getrennt ist. Die Signalzusammenführungsvorrichtung ist dann vorzugsweise dazu eingerichtet ist, Signale zwischen dem ersten und dem dritten Koppelelement und/oder Signale zwischen dem zweiten und dem dritten Koppelelement über den Spalt hinweg zu übertragen.The signal combining device may further comprise a third coupling element which is separated from the first and/or the second coupling element by a respective gap (preferably filled with air, oil or water). The signal combining device is then preferably set up to transmit signals between the first and the third coupling element and/or signals between the second and the third coupling element across the gap.

Insbesondere kann das erste der drei Koppelelemente bei derartigen Ausführungsformen mit einer ggf. von der Baugruppe umfassten Sende- und Empfangseinheit verbunden sein, und das zweite und das dritte jeweils mit einem zugeordneten der Sensoren. Über den Spalt zwischen erstem und zweitem Koppelelement kann die Sende- und Empfangseinheit dann mit dem einen der Sensoren kommunizieren (also Signale austauschen) und über den Spalt zwischen erstem und drittem Koppelelement mit dem anderen der Sensoren. Vorzugsweise ist das erste der drei Koppelelemente bei derartigen Ausführungsformen an einem relativ zu einem Gehäuse der Traktionsmaschine unbeweglichen Maschinenelement angeordnet, beispielsweise am Gehäuse selbst, an einem Kühlkanal oder am Stator (beispielsweise an einer der Rotorwelle zugewandten Oberfläche des Stators) eines der Elektromotoren der Traktionsmaschine.In particular, in such embodiments, the first of the three coupling elements can be connected to a transmitting and receiving unit that may be included in the assembly, and the second and third can each be connected to an assigned one of the sensors. The transmitting and receiving unit can then communicate with one of the sensors via the gap between the first and second coupling elements communicate (i.e. exchange signals) and via the gap between the first and third coupling element with the other of the sensors. In such embodiments, the first of the three coupling elements is preferably arranged on a machine element that is immovable relative to a housing of the traction machine, for example on the housing itself, on a cooling channel or on the stator (for example on a surface of the stator facing the rotor shaft) of one of the electric motors of the traction machine.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen, bei denen die Signalzusammenführungsvorrichtung zwei oder drei Koppelelemente umfasst, weist mindestens eines der Koppelelemente zumindest einen hülsenförmigen Abschnitt und/oder zumindest einen plattenförmigen Abschnitt und/oder mindestens ein Punktelement (also ein Element mit einem Durchmesser beispielsweise von höchstens 2cm, höchstens 1cm oder höchstens 5mm) auf.According to advantageous embodiments, in which the signal combining device comprises two or three coupling elements, at least one of the coupling elements has at least one sleeve-shaped section and/or at least one plate-shaped section and/or at least one point element (i.e. an element with a diameter, for example, of at most 2cm, at most 1cm or at most 5mm).

So können die Koppelelemente sowohl für eine verlust- und störungsarme Signalübertragung über den Spalt hinweg optimiert, als auch geeignet in einen Zwischenraum in der Traktionsmaschine, beispielsweise zwischen Rotor und einem Kühlkanal und/oder einem Gehäuseabschnitt eingepasst sein, was eine besonders raum- und materialsparende Anordnung der Signalzusammenführungsvorrichtung in der Baugruppe (und insbesondere in der Traktionsmaschine) ermöglicht.The coupling elements can be optimized for low-loss and low-interference signal transmission across the gap, as well as suitably fitted into a gap in the traction machine, for example between the rotor and a cooling channel and/or a housing section, which results in a particularly space- and material-saving arrangement the signal combining device in the assembly (and in particular in the traction machine).

Insbesondere können sowohl das erste als auch das zweite Koppelelement je zumindest einen plattenförmigen, insbesondere als Ringscheibe ausgebildeten Abschnitt umfassen. Solche Abschnitte können einander axial (bezogen auf die Rotationsachse des Rotors) gegenüberstehend angeordnet sein, im Falle einer Ausbildung als Ringscheibe kann diese jeweils vorteilhaft so angeordnet sein, dass ihre zentrale Achse mit der Rotationsachse des Rotors übereinstimmt.In particular, both the first and the second coupling element can each comprise at least one plate-shaped section, in particular designed as an annular disk. Such sections can be arranged axially opposite one another (relative to the axis of rotation of the rotor). In the case of a design as an annular disk, this can advantageously be arranged in such a way that its central axis coincides with the axis of rotation of the rotor.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können sowohl das erste als auch das zweite Koppelelement je zumindest einen hülsenförmigen Abschnitt umfassen, der koaxial um eine Rotationsachse des Rotors angeordnet sein kann. Beispielsweise kann dann der hülsenförmige Abschnitt des ersten Koppelelements den Rotor umlaufend am Kühlkanal angeordnet sein und den an einem Umfang des Rotors befestigten hülsenförmigen Abschnitt des zweiten Koppelelements unter Ausbildung des Spaltes umgeben.According to a further exemplary embodiment, both the first and the second coupling element can each comprise at least one sleeve-shaped section, which can be arranged coaxially about a rotation axis of the rotor. For example, the sleeve-shaped section of the first coupling element can then be arranged all around the rotor on the cooling channel and surround the sleeve-shaped section of the second coupling element attached to a circumference of the rotor, forming the gap.

Alternativ oder zusätzlich kann eines der Koppelelemente einen hülsenförmigen Abschnitt umfassen, wohingegen ein anderes einen plattenförmigen Abschnitt aufweist oder als Punktelement ausgebildet ist, oder eines der Koppelelemente kann einen plattenförmigen Abschnitt umfassen, und ein anderes Koppelelement kann als Punktelement ausgebildet sein.Alternatively or additionally, one of the coupling elements can comprise a sleeve-shaped section, whereas another has a plate-shaped section or is designed as a point element, or one of the coupling elements can comprise a plate-shaped section, and another coupling element can be designed as a point element.

Mindestens eines der Koppelelemente kann an einer radial äußeren Oberfläche einer Rotorwelle eines der Elektromotoren angeordnet sein; es kann dabei insbesondere als Punktelement ausgebildet sein oder (mit einem hülsen- oder scheibenförmigen Abschnitt) entlang der genannten Oberfläche der Rotorwelle verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eines der Koppelelemente an einer radial inneren, der zugehörigen Rotorwelle zugewandten Oberfläche eines Stators eines der Elektromotoren angeordnet sein; es kann dabei insbesondere als Punktelement ausgebildet sein oder (mit einem hülsen- oder scheibenförmigen Abschnitt) entlang der genannten Oberfläche des Stators verlaufen.At least one of the coupling elements can be arranged on a radially outer surface of a rotor shaft of one of the electric motors; In particular, it can be designed as a point element or run (with a sleeve or disk-shaped section) along the surface of the rotor shaft mentioned. Alternatively or additionally, at least one of the coupling elements can be arranged on a radially inner surface of a stator of one of the electric motors facing the associated rotor shaft; In particular, it can be designed as a point element or run (with a sleeve or disk-shaped section) along the said surface of the stator.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen weist mindestens eines der Koppelelemente eine zugehörige elektrisch leitende Schicht (ground plane), eine Funktionsschicht und ein dazwischen angeordnetes Dielektrikum, also eine Isolationsschicht auf; derart aufgebaute Koppelelemente werden hier im Folgenden auch als „geschichtete Koppelelemente“ bezeichnet. Die leitende Schicht kann insbesondere durch mindestens einen Teil eines jeweiligen Rotors oder - in entsprechenden Ausführungsformen - eines Kühlkanals, Gehäuses, Stators oder sonstigen metallischen Maschinenelements, an dem das jeweilige Koppelelement angeordnet ist, gebildet sein.According to advantageous embodiments, at least one of the coupling elements has an associated electrically conductive layer (ground plane), a functional layer and a dielectric arranged between them, i.e. an insulating layer; Coupling elements constructed in this way are also referred to below as “layered coupling elements”. The conductive layer can in particular be formed by at least a part of a respective rotor or - in corresponding embodiments - a cooling channel, housing, stator or other metallic machine element on which the respective coupling element is arranged.

Die jeweilige Funktionsschicht eines geschichteten Koppelelements besteht vorzugsweise mindestens teilweise aus Kupfer. Dies ermöglicht eine besonders gute Signalübertragung über den Spalt zwischen erstem und zweitem Koppelelement hinweg.The respective functional layer of a layered coupling element preferably consists at least partially of copper. This enables particularly good signal transmission across the gap between the first and second coupling elements.

Das Dielektrikum, das beispielsweise mindestens teilweise aus Polyethylen gebildet sein kann, bildet eine elektrische Trennung der Funktionsschicht von der elektrisch leitenden Schicht. Es kann dabei insbesondere wie ein Kondensator wirken. Vorzugsweise weist es eine erste Oberfläche auf, die an der Funktionsschicht anliegt, und eine der ersten Oberfläche entgegengesetzte zweite Oberfläche, die an der elektrisch leitenden Schicht anliegt. Es kann mindestens teilweise als Beschichtung der elektrisch leitenden Schicht ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Dielektrikum mindestens teilweise als eigenständiger Körper geformt sein, der mit der elektrisch leitenden Schicht verbunden ist. Beispielsweise kann das Dielektrikum als Substrat einer Leiterplatte ausgebildet sein. Die elektrisch leitende Schicht kann dann weiterhin durch eine Massefläche (ground plane) der Leiterplatte gebildet sein.The dielectric, which can be formed at least partially from polyethylene, for example, forms an electrical separation of the functional layer from the electrically conductive layer. In particular, it can act like a capacitor. Preferably, it has a first surface which lies against the functional layer and a second surface which lies opposite the first surface and lies against the electrically conductive layer. It can be at least partially formed as a coating of the electrically conductive layer. Alternatively or additionally, the dielectric can be at least partially formed as an independent body that is connected to the electrically conductive layer. For example, the dielectric can be designed as a substrate of a circuit board. The electrically conductive layer can then continue be formed by a ground plane of the circuit board.

Ist das zweite Koppelelement geschichtet ausgebildet, so ist der Sensor bzw. mindestens einer der Sensoren vorzugsweise über ein Kabel elektrisch mit der Funktionsschicht des zweiten Koppelelements verbunden. Ein solches Kabel ist vorzugsweise zur elektrisch leitenden Schicht des zweiten Koppelelements elektrisch isoliert.If the second coupling element is designed to be layered, the sensor or at least one of the sensors is preferably electrically connected to the functional layer of the second coupling element via a cable. Such a cable is preferably electrically insulated from the electrically conductive layer of the second coupling element.

Insbesondere kann die (jeweilige) Funktionsschicht eines geschichteten (ersten und/oder zweiten) Koppelelements beispielsweise zumindest teilweise als Hülse (also rohrartig, insbesondere kreiszylindrisch) aufgebaut sein. Beispielsweise können sowohl das erste als auch das zweite Koppelelement eine derartige Funktionsschicht aufweisen, wobei die Funktionsschicht des ersten Koppelelements zumindest teilweise (vorzugsweise koaxial) innerhalb des zweiten Koppelelements angeordnet oder anzuordnen ist oder umgekehrt. Insbesondere bei rotierendem Maschinenbauteil kann auf diese Weise ein (bezogen auf die zugehörige Rotationsachse) radialer Zwischenraum zwischen dem Maschinenbauteil und einem relativ dazu festen Maschinenelement für die Anordnung der Koppelelemente genutzt werden.In particular, the (respective) functional layer of a layered (first and/or second) coupling element can, for example, be constructed at least partially as a sleeve (i.e. tube-like, in particular circular cylindrical). For example, both the first and the second coupling element can have such a functional layer, wherein the functional layer of the first coupling element is arranged or is to be arranged at least partially (preferably coaxially) within the second coupling element or vice versa. In particular in the case of a rotating machine component, a radial gap (relative to the associated axis of rotation) between the machine component and a machine element that is fixed relative to it can be used in this way for the arrangement of the coupling elements.

Analog dazu können (alternativ oder zusätzlich) das Dielektrikum und/oder die elektrisch leitende Schicht mindestens teilweise als Hülse ausgebildet sein. Insbesondere kann eine derart mindestens teilweise als Hülse geformte elektrisch leitende Schicht wenigstens zum Teil um ein zumindest teilweise als Hülse ausgebildetes Dielektrikum desselben Koppelelements herum angeordnet sein und/oder ein/das als Hülse ausgebildete/s Dielektrikum wenigstens zum Teil um eine ebenfalls mindestens teilweise als Hülse ausgebildete Funktionsschicht desselben Koppelelements herum. Alternativ kann umgekehrt eine zumindest teilweise als Hülse ausgebildete Funktionsschicht wenigstens zum Teil um ein mindestens teilweise als Hülse ausgebildetes Dielektrikum desselben Koppelelements herum angeordnet sein und/oder ein/das als Hülse ausgebildete/s Dielektrikum wenigstens zum Teil um eine zumindest teilweise als Hülse ausgebildete elektrisch leitende Schicht desselben Koppelelements.Analogously to this, the dielectric and/or the electrically conductive layer can (alternatively or additionally) be designed at least partially as a sleeve. In particular, an electrically conductive layer formed at least partially as a sleeve can be arranged at least partially around a dielectric of the same coupling element, which is at least partially formed as a sleeve, and/or a dielectric formed as a sleeve can be arranged at least partially around a dielectric, which is also at least partially formed as a sleeve trained functional layer of the same coupling element. Alternatively, conversely, a functional layer designed at least partially as a sleeve can be arranged at least partially around a dielectric of the same coupling element, which is at least partially designed as a sleeve, and/or a dielectric designed as a sleeve can be arranged at least partially around an electrically conductive layer which is at least partially designed as a sleeve Layer of the same coupling element.

Alternativ oder zusätzlich können Funktionsschicht, Dielektrikum und/oder elektrisch leitende Schicht jeweils zumindest teilweise als Platte (insbesondere Scheibe, speziell Ringscheibe) oder Punktelement (beispielsweise mit einem Durchmesser von höchstens 2cm, höchstens 1cm oder höchstens 5mm) ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein (bezogen auf die zugehörige Rotationsachse) axialer Zwischenraum zwischen dem jeweiligen Rotor und einem Maschinenelement in dessen Umgebung vorteilhaft für die Anordnung mindestens einer derartigen Komponente eines geschichteten Koppelelements genutzt werden.Alternatively or additionally, the functional layer, dielectric and/or electrically conductive layer can each be at least partially designed as a plate (in particular a disk, especially an annular disk) or a point element (for example with a diameter of at most 2cm, at most 1cm or at most 5mm). In this way, an axial gap (relative to the associated axis of rotation) between the respective rotor and a machine element in its surroundings can be advantageously used for the arrangement of at least one such component of a layered coupling element.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen kann mindestens eines der Koppelelemente ein zumindest in einem Abschnitt als Platte (insbesondere Scheibe, beispielsweise Ringscheibe) ausgebildetes Dielektrikum haben, wobei die Platte (bzw. Scheibe) an einer zumindest in einem Abschnitt als Hülse ausgebildeten Funktionsschicht angeordnet ist, insbesondere an deren axialem Ende (bezogen auf eine zentrale Achse der Hülse).According to advantageous embodiments, at least one of the coupling elements can have a dielectric designed at least in one section as a plate (in particular a disk, for example annular disk), the plate (or disk) being arranged on a functional layer designed as a sleeve at least in one section, in particular on the latter axial end (relative to a central axis of the sleeve).

Die (jeweilige) Funktionsschicht eines geschichteten Koppelelements kann als eigenständiger Körper geformt sein, der mit dem Dielektrikum verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionsschicht mindestens teilweise als flächige Beschichtung des Dielektrikums ausgebildet sein.The (respective) functional layer of a layered coupling element can be formed as an independent body that is connected to the dielectric. Alternatively or additionally, the functional layer can be at least partially formed as a flat coating of the dielectric.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist die (jeweilige) Funktionsschicht eines geschichteten (ersten und/oder zweiten) Koppelelements mindestens teilweise als eine Leiterbahnstruktur ausgebildet.According to advantageous embodiments, the (respective) functional layer of a layered (first and/or second) coupling element is at least partially designed as a conductor track structure.

Eine solche Leiterbahnstruktur kann beispielsweise mindestens teilweise aus Draht (insbesondere Kupferdraht) bestehen und/oder als auf das Dielektrikum aufgedruckte Struktur ausgebildet sein. Sie kann zumindest in einem Abschnitt wellenförmig, zumindest in einem Abschnitt stufenförmig, zumindest in einem Abschnitt spiralförmig, zumindest in einem Abschnitt gezackt, zumindest in einem Abschnitt helixförmig und/oder zumindest in einem Abschnitt ringförmig (entlang einer Kreisbahn) verlaufen.Such a conductor track structure can, for example, consist at least partially of wire (in particular copper wire) and/or be designed as a structure printed on the dielectric. It can be wave-shaped at least in one section, step-shaped at least in one section, spiral-shaped at least in one section, jagged at least in one section, helical in at least one section and/or ring-shaped (along a circular path) at least in one section.

Alternativ oder zusätzlich kann die Leiterbahnstruktur mindestens eine geschlossene Kurve und/oder mindestens eine offene Kurve ausbilden; im letzteren Fall kann an einem oder beiden Enden der offenen Kurve (ggf. jeweils) ein elektrischer Widerstand angeordnet sein; ein solcher Widerstand kann insbesondere einen Wert im Bereich von 40 Ohm bis 60 Ohm oder im Bereich von 45 Ohm bis 55 Ohm aufweisen. Alternatively or additionally, the conductor track structure can form at least one closed curve and/or at least one open curve; in the latter case, an electrical resistance can be arranged at one or both ends of the open curve (each if necessary); Such a resistance can in particular have a value in the range from 40 ohms to 60 ohms or in the range from 45 ohms to 55 ohms.

Insbesondere kann die Leiterbahnstruktur mehrere elektrisch voneinander getrennte Abschnitte umfassen. In Ausführungsformen, bei denen die Vorrichtung mehrere Sensoren umfasst, können voneinander getrennte Abschnitte der Leiterbahnstruktur vorzugsweise mit voneinander verschiedenen Sensoren der Vorrichtung elektrisch verbunden sein. Insbesondere können voneinander getrennte Abschnitte der Leiterbahnstruktur punktbezogen ausgebildet sein, beispielsweise einen Durchmesser von höchstens 2cm, höchstens 1cm oder höchstens 5mm haben. Derartige punktbezogene Abschnitte können insbesondere in Form einer Spirale oder entlang einer Kreisbahn verlaufen.In particular, the conductor track structure can comprise several sections that are electrically separated from one another. In embodiments in which the device comprises a plurality of sensors, mutually separate sections of the conductor track structure can preferably be electrically connected to different sensors of the device. In particular, sections of the conductor track structure that are separate from one another can be designed in a point-related manner, for example a through have a knife of no more than 2cm, no more than 1cm or no more than 5mm. Such point-related sections can run in particular in the form of a spiral or along a circular path.

Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen, bei denen mindestens eines der Koppelelemente eine mindestens teilweise als Leiterbahnstruktur ausgebildete Funktionsschicht hat, bildet die Leiterbahnstruktur eine Kurve aus, deren Länge L ein rationales Vielfaches einer zu einer vorgesehenen Arbeitsfrequenz des Sensors gehörigen Wellenlänge λ ist; beispielsweise kann L=λ/4, L= λ/2, oder L=3λ/4 gelten.According to advantageous embodiments, in which at least one of the coupling elements has a functional layer at least partially designed as a conductor track structure, the conductor track structure forms a curve whose length L is a rational multiple of a wavelength λ associated with an intended working frequency of the sensor; for example, L=λ/4, L=λ/2, or L=3λ/4 may apply.

Das Dielektrikum hat eine Dielektrizitätskonstante. Die Permittivität (oder Dielektrizitätskonstante) gibt die Polarisationsfähigkeit eines Materials an. Der Abstand und die Fläche der Koppelelemente haben Einfluss auf die Kapazität oder das elektrische Feld. Wenn sich die Permittivität aufgrund von Temperatur ändert, hat das Einfluss auf die Signalübertragung bzw. auf das elektrische Feld. Ist ein jeweiliges Koppelelement hülsenförmig ausgebildet, kann die Kapazität insbesondere abhängig von einer Länge und/oder Dicke der Hülse bestimmt sein. In Ausführungsformen, bei denen das erste und/oder das zweite Koppelelement eine mindestens teilweise als Leiterbahnstruktur ausgebildete Funktionsschicht hat, kann die Kapazität alternativ oder zusätzlich abhängig von einer Länge der Leiterbahnstruktur bestimmt sein.The dielectric has a dielectric constant. Permittivity (or dielectric constant) indicates the polarization ability of a material. The distance and area of the coupling elements influence the capacity or the electric field. If the permittivity changes due to temperature, this influences the signal transmission or the electric field. If a respective coupling element is designed to be sleeve-shaped, the capacity can be determined in particular depending on a length and/or thickness of the sleeve. In embodiments in which the first and/or the second coupling element has a functional layer at least partially designed as a conductor track structure, the capacity can alternatively or additionally be determined depending on a length of the conductor track structure.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders kombiniert werden können als dargestellt. Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente sind figurenübergreifend verwendet und werden ggf. nicht für jede Figur neu beschrieben.Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. It goes without saying that individual elements and components can also be combined differently than shown. Reference symbols for corresponding elements are used across the figures and may not be described anew for each figure.

Es zeigen schematisch:

1.1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe;
1.2: eine Detailansicht der Baugruppe der 1.1 in einer ersten Ausgestaltung;
1.3: eine Detailansicht der Baugruppe der 1.1 in einer alternativen, zweiten Ausgestaltung;
2.1: eine zweite Ausführungsform einer Baugruppe;
2.2: eine Detailansicht der Baugruppe der 2.1;
3.1 - 3.3: Beispiele für geometrische Ausbildungen von Koppelelementen;
4.1 - 4.6: als Leiterbahnstrukturen auf einem jeweiligen Dielektrikum ausgebildete Funktionsschichten; und
5: einen Rotor mit daran befestigten Sensoren.

It shows schematically:

1 .1: a first embodiment of an assembly according to the invention;
1 .2: a detailed view of the assembly 1 .1 in a first embodiment;
1 .3: a detailed view of the assembly 1 .1 in an alternative, second embodiment;
2 .1: a second embodiment of an assembly;
2 .2: a detailed view of the assembly 2 .1;
3 .1 - 3.3: Examples of geometric designs of coupling elements;
4 .1 - 4.6: functional layers designed as conductor track structures on a respective dielectric; and
5 : a rotor with sensors attached to it.

In 1 ist in einer Schnittdarstellung (entlang einer Rotationsachse X) eine exemplarische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe 100 dargestellt, die vorliegend eine Traktionsmaschine eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs bildet.In 1 an exemplary embodiment of an assembly 100 according to the invention is shown in a sectional view (along a rotation axis X), which in the present case forms a traction machine of an electric or hybrid vehicle.

Die dargestellte Baugruppe 100 umfasst dabei zwei Elektromotoren, die jeweils als Axialflussmaschinen 1 mit zwei Rotoren 2 und einem jeweils dazwischen angeordneten Stator 3 ausgebildet sind. Die Rotoren 2 sind jeweils an einer Rotorwelle 4 befestigt, die dazu eingerichtet ist, um die (gemeinsame) Rotationsachse X zu rotieren. Zur Baugruppe 100 (also zur Traktionsmaschine) gehören vorliegend weiterhin insbesondere ein Gehäuse 5, Kühlkanäle 6, Drehwinkelsensoren 7, Rotorlager 8 und Zahnrad- bzw. Planetenradsätze 9.The assembly 100 shown includes two electric motors, each of which is designed as an axial flux machine 1 with two rotors 2 and a stator 3 arranged between them. The rotors 2 are each attached to a rotor shaft 4, which is designed to rotate about the (common) axis of rotation X. In the present case, the assembly 100 (i.e. the traction machine) further includes, in particular, a housing 5, cooling channels 6, rotation angle sensors 7, rotor bearings 8 and gear or planetary gear sets 9.

Die Baugruppe 100 umfasste zudem zwei Sensoren 50, die an je einem der Rotoren 2 angeordnet sind. Die den beiden Sensoren 50 so (also vermöge der Anordnung) zugeordneten Rotoren 2 gehören dabei jeweils zu einem anderen der Elektromotoren. Die Sensoren 50 sind dazu eingerichtet, jeweilige Messparameter des jeweils zugeordneten Rotors 2 zu erfassen, beispielsweise eine Temperatur, ein Drehmoment, eine Beschleunigung, eine Drehzahl, eine magnetische Feldstärke, eine Stromstärke oder eine Spannung. Vorzugsweise sind die Sensoren 50 dazu eingerichtet, beide gleichartige Parameter zu messen.The assembly 100 also included two sensors 50, each of which is arranged on one of the rotors 2. The rotors 2 assigned to the two sensors 50 (i.e. by virtue of the arrangement) each belong to a different one of the electric motors. The sensors 50 are set up to record respective measurement parameters of the respective assigned rotor 2, for example a temperature, a torque, an acceleration, a speed, a magnetic field strength, a current strength or a voltage. Preferably, the sensors 50 are set up to measure both similar parameters.

Darüber hinaus weist die Baugruppe 100 eine Signalzusammenführungsvorrichtung auf, die vorliegend ein an einem Kühlkanal 6 befestigtes erstes Koppelelement 20, ein mit einem der Sensoren 50 über eine Leitung 55 elektrisch verbundenes zweites Koppelelement 40, ein mit einem anderen der Sensoren 50 über eine weitere Leitung 55 elektrisch verbundenes drittes Koppelelement 40' sowie eine Sende- und Empfangsvorrichtung 10 umfasst, die über eine Leitung 15 mit dem ersten Koppelelement 20 verbunden ist. Das zweite und das dritte Koppelelement 40, 40' sind dabei plattenförmig, insbesondere ringscheibenförmig ausgebildet und koaxial an einander zugewandten Stirnseiten der ihnen jeweils zugeordneten Rotoren 2 befestigt. Das ebenfalls plattenförmige, insbesondere ringscheibenförmige erste Koppelelement ist dabei koaxial zum zweiten und dritten Koppelelement 40, 40' und zwischen diesen beiden Koppelelementen angeordnet. Jeweilige Spalte 30 trennen dabei das erste Koppelelement 20 vom zweiten Koppelelement 40 und vom dritten Koppelelement 40'. Vorzugsweise sind die Spalte 30 mit Luft, Öl oder Wasser gefüllt.In addition, the assembly 100 has a signal combining device, which in the present case has a first coupling element 20 attached to a cooling channel 6, a second coupling element 40 which is electrically connected to one of the sensors 50 via a line 55, and a second coupling element 40 which is electrically connected to another of the sensors 50 via a further line 55 electrically connected third coupling element 40 'and a transmitting and receiving device 10, which is connected to the first coupling element 20 via a line 15. The second and third coupling elements 40, 40 'are plate-shaped, in particular annular disk-shaped, and are fastened coaxially to mutually facing end faces of the rotors 2 assigned to them. The first coupling element, which is also plate-shaped, in particular annular disk-shaped, is arranged coaxially with the second and third coupling elements 40, 40 'and between these two coupling elements. Respective columns 30 separate the first coupling element 20 from the second coupling element 40 and from the third coupling element 40 '. Preferably the gaps 30 are filled with air, oil or water.

Die Signalzusammenführungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, Signale zwischen dem ersten Koppelelement 20 und dem zweiten Koppelelement 40 über den dazwischenliegenden Spalt 30 hinweg zu übertragen und analog Signale zwischen dem ersten Koppelelement 20 und dem dritten Koppelelement 40' über den dazwischenliegenden Spalt 30 hinweg zu übertragen, vorzugsweise jeweils mittels eines jeweils entstehenden elektrischen Feldes. Insbesondere ist die Signalzusammenführungsvorrichtung der Baugruppe 100 als Kommunikationsmittel zum Signalaustausch jedes der Sensoren 50 mit einer weiteren Einheit ausgebildet, nämlich vorliegend mit der Sende- und Empfangseinheit 10, die mit dem ersten Koppelelement 20 verbunden ist.The signal combining device is set up to transmit signals between the first coupling element 20 and the second coupling element 40 across the intermediate gap 30 and analogously to transmit signals between the first coupling element 20 and the third coupling element 40 'across the intermediate gap 30, preferably in each case by means of an electrical field that arises in each case. In particular, the signal combining device of the assembly 100 is designed as a communication means for exchanging signals from each of the sensors 50 with a further unit, namely in the present case with the transmitting and receiving unit 10, which is connected to the first coupling element 20.

Auf diese Weise führt die Signalzusammenführungsvorrichtung von den beiden Sensoren 50 jeweils erfasste Messparameter zur Berechnung eines Regelungsparameters zusammen; insbesondere führt sie die erfassten Werte der Sende- und Empfangseinheit 10 zu. Dabei kann die Sende- und Empfangseinheit 10 eine Auswerteelektronik umfassen, die dazu eingerichtet ist, einen Funktionswert (z. B. eine Differenz der Messparameter), der von den von beiden Sensoren 50 jeweils erfassten Messparametern abhängt, zu bestimmen und/oder den jeweiligen Regelungsparameter zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sende- und Empfangseinrichtung 10 dazu eingerichtet sein, mit einer separaten (nicht dargestellten) Auswertungseinheit zu kommunizieren, die dann insbesondere dazu eingerichtet sein kann, den jeweiligen Regelungsparameter zu berechnen.In this way, the signal combining device brings together measurement parameters recorded by the two sensors 50 to calculate a control parameter; in particular, it supplies the recorded values to the transmitting and receiving unit 10. The transmitting and receiving unit 10 can include evaluation electronics that are set up to determine a functional value (e.g. a difference in the measurement parameters), which depends on the measurement parameters recorded by both sensors 50, and/or the respective control parameter to calculate. Alternatively or additionally, the transmitting and receiving device 10 can be set up to communicate with a separate evaluation unit (not shown), which can then be set up in particular to calculate the respective control parameter.

Der berechnete Regelungsparameter wird jeweils vorzugsweise von einer Steuerung der Traktionsmaschine zur Einstellung mindestens eines Prozessparameters (insbesondere eines der oder beider Elektromotoren) verwendet. So können insbesondere die beiden Elektromotoren vorteilhaft aufeinander und auf jeweils aktuelle Bedingungen eingestellt werden. Damit können Verluste und ein Verbrauch minimiert sowie ein Potential bzw. eine Leistung maximiert werden.The calculated control parameter is preferably used by a control of the traction machine to adjust at least one process parameter (in particular one of the or both electric motors). In particular, the two electric motors can be advantageously adjusted to one another and to the current conditions. This allows losses and consumption to be minimized and potential or performance to be maximized.

Die 1.2 zeigt eine Detailansicht der Baugruppe 100 und verdeutlicht dabei den Aufbau der Signalzusammenführungsvorrichtung, insbesondere des ersten Koppelelements 20, des zweiten Koppelelements 40 und des dritten Koppelelements 40' in einer ersten möglichen Ausgestaltung:

Wie aus der Darstellung der 1.2 ersichtlich ist, sind diese Koppelelemente jeweils geschichtet ausgebildet. Insbesondere umfasst das erste Koppelelement 20 eine elektrisch leitende Schicht 23 sowie an dessen einander entgegengesetzten Seiten zwei Funktionsschichten 21, 25, die durch ein jeweiliges Dielektrikum 22 bzw. 24 von der elektrisch leitenden Schicht 23 getrennt sind. Die Funktionsschichten 21, 25 sind jeweils über die Leitungen 15 mit der Sende- und Empfangseinheit 10 verbunden.

The 1 .2 shows a detailed view of the assembly 100 and illustrates the structure of the signal combining device, in particular the first coupling element 20, the second coupling element 40 and the third coupling element 40 'in a first possible embodiment:

As can be seen from the representation of the 1 .2 can be seen, these coupling elements are each designed in layers. In particular, the first coupling element 20 comprises an electrically conductive layer 23 and, on its opposite sides, two functional layers 21, 25, which are separated from the electrically conductive layer 23 by a respective dielectric 22 and 24, respectively. The functional layers 21, 25 are each connected to the transmitting and receiving unit 10 via the lines 15.

Eine der Funktionsschichten 21 des ersten Koppelelements 20 ist einer Funktionsschicht 41 des zweiten Koppelelements 40 zugewandt und von dieser durch einen Spalt 30 getrennt, die andere Funktionsschicht 25 des ersten Koppelelements 20 ist einer Funktionsschicht 41' des zweiten Koppelelements 40 zugewandt und von dieser durch einen weiteren Spalt 30 getrennt.One of the functional layers 21 of the first coupling element 20 faces a functional layer 41 of the second coupling element 40 and is separated from it by a gap 30, the other functional layer 25 of the first coupling element 20 faces a functional layer 41 'of the second coupling element 40 and is separated from it by another Gap 30 separated.

Die Funktionsschichten 41, 41' des zweiten und des dritten Koppelelements 40, 40' sind jeweils über Leitungen 55 mit einem jeweiligen der Sensoren 50 verbunden. Die Leitungen sind dabei vorzugsweise zur elektrisch leitenden Schicht 43, 43' isoliert (nicht sichtbar).The functional layers 41, 41 'of the second and third coupling elements 40, 40' are each connected to a respective one of the sensors 50 via lines 55. The lines are preferably insulated from the electrically conductive layer 43, 43' (not visible).

In 1.3 sind entsprechende Isolierungen 16, 56 der Leitungen 15, 55 für eine alternative Ausgestaltung der Signalzusammenführungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Baugruppe 100 dargestellt; die Isolierung 16 isoliert die Leitung 15 zur elektrisch leitenden Schicht 23 und zum Dielektrikum sowie vorzugsweise zu weiteren Komponenten der Transaktionsmaschine, insbesondere zum Kühlkanal 6. Die Isolierungen 56 isolieren je eine Leitung 55 zum entsprechenden Rotor 2, zur elektrisch leitenden Schicht 43, 43' und zum Dielektrikum 42, 42'.In 1 .3, corresponding insulations 16, 56 of the lines 15, 55 are shown for an alternative embodiment of the signal combining device of an assembly 100 according to the invention; the insulation 16 insulates the line 15 to the electrically conductive layer 23 and to the dielectric and preferably to other components of the transaction machine, in particular to the cooling channel 6. The insulation 56 each insulates a line 55 to the corresponding rotor 2, to the electrically conductive layer 43, 43 'and to the dielectric 42, 42 '.

Bei der in der 1.3 gezeigten Variante weist das erste Koppelelement 20 eine elektrisch leitende Schicht 23 und ein Dielektrikum 22 auf, die umfangsseitig an der als Platte, insbesondere als Ringscheibe ausgebildeten Funktionsschicht 21 angeordnet ist. Die elektrisch leitende Schicht 23 sowie das Dielektrikum 22 sind dabei jeweils als Hülse (also als Rohr bzw. Kreiszylinder) ausgebildet und koaxial zur ringscheibenförmigen Funktionsschicht 21 angeordnet.At the in the 1 .3, the first coupling element 20 has an electrically conductive layer 23 and a dielectric 22, which is arranged on the circumference of the functional layer 21, which is designed as a plate, in particular as an annular disk. The electrically conductive layer 23 and the dielectric 22 are each designed as a sleeve (i.e. as a tube or circular cylinder) and are arranged coaxially with the annular disk-shaped functional layer 21.

Die Funktionsschicht 21 ist dabei mit je einer ihrer einander entgegengesetzten Oberflächen den Funktionsschichten 41, 41' des zweiten und des dritten Koppelelements 40, 40' zugewandt. Beispielsweise bei als SAW-Sensoren ausgebildeten Sensoren 50 können diese vorzugsweise voneinander verschiedene Arbeitsfrequenzen aufweisen und so durch die Übertragungsvorrichtung, insbesondere das erste Koppelelement 20, und/oder eine damit elektrisch verbundene Einheit (insbesondere eine Sende- und Empfangseinheit und/oder ggf. eine davon separate Auswertungseinheit) voneinander unterschieden werden.The functional layer 21 has one of its opposite surfaces facing the functional layers 41, 41 'of the second and third coupling elements 40, 40'. For example, in the case of sensors 50 designed as SAW sensors, these can preferably have working frequencies that are different from one another and so through the transmission device, in particular the first coupling element 20, and / or a unit electrically connected thereto (in particular a transmitting and receiving unit and / or possibly one of them separate evaluation unit).

Die 2.1 zeigt eine alternative exemplarische Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Baugruppe 100'. Im Unterschied zur Baugruppe 100 der 1.1 ist die Signalzusammenführungsvorrichtung der Baugruppe 100' als Kommunikationsmittel zum direkten Signalaustausch zwischen den Sensoren 50 ausgebildet. Insbesondere umfasst sie ein erstes Koppelelement 40 und ein zweites Koppelelement 40', die über eine jeweilige elektrische Leitung 55 mit einem jeweiligen Sensor 50 verbunden und durch einen Spalt 30 voneinander getrennt sind. Die Signalzusammenführungsvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, Signale zwischen dem ersten Koppelelement 40 und dem zweiten Koppelelement 40' über den Spalt 30 hinweg zu übertragen.The 2 .1 shows an alternative exemplary embodiment variant of an assembly 100 'according to the invention. In contrast to the assembly 100 1 .1, the signal combining device of the assembly 100' is designed as a means of communication for direct signal exchange between the sensors 50. In particular, it comprises a first coupling element 40 and a second coupling element 40 ', which are connected to a respective sensor 50 via a respective electrical line 55 and separated from one another by a gap 30. The signal combining device is set up to transmit signals between the first coupling element 40 and the second coupling element 40 'across the gap 30.

Die Sensoren 50 sind dabei vorliegend jeweils über eine Leitung 52 elektrisch mit einer ebenfalls am oder im entsprechenden Rotor 2 angeordneten Elektronikeinheit 51 verbunden. Die Elektronikeinheit 51 kann dabei jeweils eine zentrale Recheneinheit (CPU), einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) und/oder einen Nanogenerator (bzw. Energy Harvester) umfassen, insbesondere zur - vorzugsweise ausschließlichen - Energieversorgung des Sensors.In the present case, the sensors 50 are each electrically connected via a line 52 to an electronic unit 51, which is also arranged on or in the corresponding rotor 2. The electronic unit 51 can each include a central processing unit (CPU), an analog-digital converter (A/D converter) and/or a nanogenerator (or energy harvester), in particular for - preferably exclusively - supplying energy to the sensor.

Die 2.2 zeigt eine Detailansicht der Baugruppe 100'. Darin ist insbesondere zu erkennen, dass das erste Koppelelement 40 und das zweite Koppelelement 40' jeweils geschichtet ausgebildet sind: So weist das erste Koppelelement 40 eine elektrisch leitende Schicht 43, eine Funktionsschicht 41 und ein dazwischen angeordnetes Dielektrikum 42 auf, und das zweite Koppelelement 40' umfasst analog eine elektrisch leitende Schicht 43', eine Funktionsschicht 41' und ein dazwischen angeordnetes Dielektrikum 42'. Das Dielektrikum 42, 42' wirkt dabei jeweils insbesondere als Kondensator; es kann vorzugsweise zumindest teilweise aus Polyethylen bestehen.The 2 .2 shows a detailed view of the assembly 100'. It can be seen in particular that the first coupling element 40 and the second coupling element 40 'are each designed in layers: the first coupling element 40 has an electrically conductive layer 43, a functional layer 41 and a dielectric 42 arranged between them, and the second coupling element 40 'Similarly includes an electrically conductive layer 43', a functional layer 41' and a dielectric 42' arranged between them. The dielectric 42, 42 'acts in particular as a capacitor; it can preferably consist at least partially of polyethylene.

Die Funktionsschichten 41, 41' des ersten und des zweiten Koppelelements 40, 40' sind einander zugewandt angeordnet und durch einen Spalt 30 voneinander getrennt, über den hinweg Signale zwischen den Funktionsschichten 41, 41' übertragbar sind. Sie sind jeweils über eine Leitung 55 mit einem der Sensoren 50 elektrisch verbunden; analog zur Darstellung in der 1.3 sind die Leitungen 55 vorzugsweise gegen die jeweilige elektrisch leitende Schicht 43, 43' und das jeweilige Dielektrikum 42, 42' isoliert. So wird jeweils eine ungestörte und präzise Signalübertragung gewährleistet.The functional layers 41, 41' of the first and second coupling elements 40, 40' are arranged facing each other and separated from one another by a gap 30, over which signals can be transmitted between the functional layers 41, 41'. They are each electrically connected to one of the sensors 50 via a line 55; analogous to the representation in the 1 .3, the lines 55 are preferably insulated against the respective electrically conductive layer 43, 43 'and the respective dielectric 42, 42'. This ensures undisturbed and precise signal transmission.

Die 3.1, 3.2 und 3.3 illustrieren schematisch mögliche Ausgestaltungen von erstem, zweitem und/oder (ggf.) drittem Koppelelement (bzw. von möglichen Abschnitten der Koppelelemente) einer Signalzusammenführungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Baugruppe.The 3 .1, 3.2 and 3.3 schematically illustrate possible configurations of the first, second and/or (possibly) third coupling element (or possible sections of the coupling elements) of a signal combining device of an assembly according to the invention.

So zeigt 3.1 ein geschichtetes Koppelelement 60 mit einer Funktionsschicht 61, einer elektrisch leitenden Schicht 63 und einem dazwischen angeordneten und die genannten Schichten 61 und 63 gegeneinander isolierenden Dielektrikum 62. Funktionsschicht 61, Dielektrikum 62 und elektrisch leitende Schicht 63 sind jeweils als Hülse (d. h. in Form eines Rohrs bzw. kreiszylinderartig) ausgebildet und koaxial um eine zentrale Achse X angeordnet. Das Dielektrikum liegt flächig an der Funktionsschicht 61 und an der elektrisch leitenden Schicht 63 an.So shows 3 .1 a layered coupling element 60 with a functional layer 61, an electrically conductive layer 63 and a dielectric 62 arranged between them and insulating the said layers 61 and 63 from one another. Functional layer 61, dielectric 62 and electrically conductive layer 63 are each in the form of a sleeve (ie in the form a tube or circular cylinder-like) and arranged coaxially around a central axis X. The dielectric lies flat on the functional layer 61 and on the electrically conductive layer 63.

Im gezeigten Beispiel stellt die Funktionsschicht 61 die radial äußerste Schicht dar. Alternativ kann ein geschichtetes Koppelelement mit hülsenförmiger Funktionsschicht, hülsenförmigem Dielektrikum und hülsenförmiger elektrisch leitender Schicht umgekehrt aufgebaut sein, so dass also die Funktionsschicht radial innen und die elektrisch leitende Schicht radial außen angeordnet ist. Insbesondere eignet sich das gezeigte Koppelelement 60 vorteilhaft zu einer Kombination mit einem entsprechend in umgekehrter Reihenfolge geschichteten, koaxial um das Koppelelement 60 herum angeordneten hülsenförmigen Koppelelement (nicht dargestellt), dessen Funktionsschicht dann radial innen und der Funktionsschicht 61 zugewandt (und von dieser durch einen Spalt getrennt) ist.In the example shown, the functional layer 61 represents the radially outermost layer. Alternatively, a layered coupling element with a sleeve-shaped functional layer, sleeve-shaped dielectric and sleeve-shaped electrically conductive layer can be constructed in reverse, so that the functional layer is arranged radially on the inside and the electrically conductive layer is arranged radially on the outside. In particular, the coupling element 60 shown is advantageously suitable for a combination with a sleeve-shaped coupling element (not shown) which is layered accordingly in the reverse order and arranged coaxially around the coupling element 60, the functional layer of which then faces radially inwards and towards the functional layer 61 (and away from it through a gap separated).

3.2 zeigt ein alternatives geschichtetes Koppelelement 60', das entsprechend den in der 2.1 gezeigten Koppelelementen 40, 40' ausgebildet ist und die koaxial zueinander und in axialer Richtung hinter- und aneinander angeordneten Schichten Funktionsschicht 61', Dielektrikum 62' und elektrisch leitende Schicht 63' umfasst. 3 .2 shows an alternative layered coupling element 60 ', which corresponds to those in the 2 .1 shown coupling elements 40, 40 'is formed and the coaxial to each other and in the axial direction arranged behind and next to each other layers functional layer 61', dielectric 62' and electrically conductive layer 63 'comprises.

In 3.3 ist ein als Punktelement ausgebildetes geschichtetes Koppelelement 60'' gezeigt, das eine Funktionsschicht 61'', ein Dielektrikum 62'' und eine elektrisch leitende Schicht 63'' umfasst. Die Funktionsschicht 61'' und die elektrisch leitende Schicht 63'', die an einander entgegengesetzten Seiten des Dielektrikums 62'' anliegen, werden durch das Dielektrikum 62'' elektrisch voneinander getrennt. Die Schichten, die insbesondere jeweils als Plättchen ausgebildet sein können, weisen vorzugsweise einen Durchmesser D (als maximal auftretenden Abstand zweier ihrer Randpunkte) von höchstens 2cm, höchstens 1cm oder höchstens 5mm auf.In 3 .3 shows a layered coupling element 60" designed as a point element, which comprises a functional layer 61", a dielectric 62" and an electrically conductive layer 63". The functional layer 61″ and the electrically conductive layer 63″, which rest on opposite sides of the dielectric 62″, are electrically separated from one another by the dielectric 62″. The layers, which in particular can each be designed as platelets, preferably have a diameter D (as the maximum distance between two of their edge points) of at most 2cm, at most 1cm or at most 5mm.

In den 4.1 bis 4.6 sind Ausbildungen von Funktionsschichten jeweiliger (erster oder zweiter) geschichteter Koppelelemente gezeigt, die als Teil einer Signalzusammenführungsvorrichtung jeweils in eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe integriert sein können. Die Funktionsschichten sind dabei jeweils als Leiterbahnstrukturen 71.1, 71.2, 71 `.1, 71 `.2, 71 ''.1 und 71 ''.2 ausgebildet. Die Leiterbahnstrukturen können jeweils zumindest teilweise aus am Dielektrikum 72, 72', 72'' befestigtem Draht, insbesondere als Kupferdraht bestehen und/oder mindestens teilweise als auf das Dielektrikum aufgedruckte Struktur ausgebildet sein.In the 4 .1 to 4.6, embodiments of functional layers of respective (first or second) layered coupling elements are shown, which are part of a signal combining device can be integrated into an embodiment of an assembly according to the invention. The functional layers are each designed as conductor track structures 71.1, 71.2, 71'.1, 71'.2, 71''.1 and 71''.2. The conductor track structures can each consist at least partially of wire attached to the dielectric 72, 72 ', 72'', in particular as copper wire, and/or can be at least partially designed as a structure printed on the dielectric.

Bei den in den 4.1 und 4.2 gezeigten Beispielen sind die Dielektrika 72, auf denen die Leiterbahnstrukturen 71.1, 71.2 angeordnet sind, als Hülse um eine zentrale Achse X geformt; die Leiterbahnstrukturen 71.1, 71.2 erstrecken sich dabei jeweils über den Umfang des als Hülse ausgebildeten Dielektrikums 72; zur Illustration der Leiterbahnstrukturen ist die Oberfläche der Hülse als abgewickelter Zylindermantel und somit als Rechteck dargestellt. Die Leiterbahnstrukturen sind im Falle der Leiterbahnstruktur 71.1 gewellt und im Falle der Leiterbahnstruktur 71.2 mit spiralförmigen punktbezogenen, vorliegend miteinander verbundenen Abschnitten ausgebildet. Alternativ sind beispielsweise eine stufenförmige, eine helixförmige, eine ringförmige (entlang einer Kreisbahn verlaufende), eine kreisförmige punktbezogene Abschnitte umfassende und/oder eine voneinander getrennte punktbezogene Abschnitte umfassende Gestalt möglich.With those in the 4 .1 and 4.2, the dielectrics 72 on which the conductor track structures 71.1, 71.2 are arranged are shaped as a sleeve around a central axis X; the conductor track structures 71.1, 71.2 each extend over the circumference of the dielectric 72 designed as a sleeve; To illustrate the conductor track structures, the surface of the sleeve is shown as an unrolled cylinder jacket and thus as a rectangle. The conductor track structures are corrugated in the case of the conductor track structure 71.1 and, in the case of the conductor track structure 71.2, are formed with spiral-shaped point-related sections, in this case connected to one another. Alternatively, for example, a step-shaped, a helical, annular (running along a circular path), a circular shape comprising point-related sections and/or a shape comprising point-related sections that are separate from one another are possible.

Die in den 4.3 und 4.4 gezeigten Leiterbahnstrukturen 71'.1, 71'.2 sind jeweils auf als Ringscheiben ausgebildeten Dielektrika 72` angeordnet. Die Leiterbahnstruktur 71.`1 verläuft dabei entlang einer Kreisbahn, und die Leiterbahnstruktur 71'.2 umfasst spiralförmig ausgebildete Abschnitte, die durch entlang einer Kreisbahn verlaufende Abschnitte miteinander verbunden sind.The ones in the 4 .3 and 4.4 shown conductor track structures 71'.1, 71'.2 are each arranged on dielectrics 72' designed as ring disks. The conductor track structure 71.`1 runs along a circular path, and the conductor track structure 71'.2 comprises spiral-shaped sections that are connected to one another by sections running along a circular path.

Die 4.5 und 4.6 zeigen jeweilige als Leiterbahnstruktur 71''.1 bzw. 71''.2 ausgebildete Funktionsschichten auf einem als Punktelement geformten Dielektrikum 72''. Die Leiterbahnstruktur 71''.1 beschreibt dabei eine einfach unterbrochene Kreislinie, und die Leiterbahnstruktur 71''.2 hat einen spiralförmigen Verlauf.The 4 .5 and 4.6 show respective functional layers designed as a conductor track structure 71''.1 and 71''.2 on a dielectric 72'' shaped as a point element. The conductor track structure 71''.1 describes a simply interrupted circular line, and the conductor track structure 71''.2 has a spiral shape.

An mindestens einem jeweiligen Ende 71.0, 71'.0 bzw. 71''.0 der Leiterbahnstrukturen 71.1, 71.2, 71'.1, 71'.2, 71''.1 und 71''.2 kann ein elektrischer Widerstand angeordnet sein; ein solcher Widerstand kann vorzugsweise einen Wert haben, der im Bereich von 40 Ohm bis 60 Ohm oder im Bereich von 45 Ohm bis 55 Ohm liegt.An electrical resistance can be arranged at at least one respective end 71.0, 71'.0 and 71''.0 of the conductor track structures 71.1, 71.2, 71'.1, 71'.2, 71''.1 and 71''.2 be; such resistance may preferably have a value ranging from 40 ohms to 60 ohms or in the range from 45 ohms to 55 ohms.

5 zeigt einen Rotor 2, wie er Teil einer erfindungsgemäßen Baugruppe sein kann, mit Blickrichtung entlang einer vorgesehenen Rotationsachse X. Der Rotor 2 umfasst eine Mehrzahl an gleichmäßig um die Rotationsachse X herum verteilten Magneten 2.1 sowie vorliegend drei Sensoren 50.1, 50.2 und 50.3. Der Sensor 50.1 ist dabei (bezogen auf die Rotationsachse X) radial außerhalb der Magnete 2.1 angeordnet, der Sensor 50.3 ist radial innerhalb der Magnete 2.1 angeordnet und der Sensor 50.2 in Umfangsrichtung zwischen zweien der Magnete 2.1. Derartige Positionen gestatten eine besonders genaue und engmaschige Überwachung des jeweiligen Rotors, beispielsweise (bei entsprechend ausgebildeten Sensoren 50) hinsichtlich der jeweils an ihren Positionen auftretenden Temperaturen. 5 shows a rotor 2, as it can be part of an assembly according to the invention, looking along an intended rotation axis X. The rotor 2 comprises a plurality of magnets 2.1 evenly distributed around the rotation axis The sensor 50.1 is arranged radially outside the magnets 2.1 (relative to the axis of rotation Such positions allow particularly precise and close monitoring of the respective rotor, for example (with appropriately designed sensors 50) with regard to the temperatures occurring at their positions.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: AxialflussmaschineAxial flow machine
22: Rotorrotor
2.12.1: MagneteMagnets
33: Statorstator
44: RotorwelleRotor shaft
55: GehäuseHousing
66: KühlkanalCooling channel
77: DrehwinkelsensorRotation angle sensor
88th: RotorlagerRotor bearing
99: Zahnrad- bzw. Planetenradsatz Gear or planetary gear set
1010: Sende- und EmpfangseinheitTransmitting and receiving unit
1515: elektrische Leitungelectrical line
1616: Isolierung der Leitung 15 Insulation of the line 15
2020: KoppelelementCoupling element
2121: Funktionsschicht des Koppelelements 20Functional layer of the coupling element 20
2222: Dielektrikum des Koppelelements 20Dielectric of the coupling element 20
2323: elektrisch leitende Schicht des Koppelelements 20 electrically conductive layer of the coupling element 20
3030: Spaltgap
40, 40'40, 40': KoppelelementCoupling element
41, 41'41, 41': Funktionsschicht des Koppelelements 40, 40'Functional layer of the coupling element 40, 40'
42, 42`42, 42`: Dielektrikum des Koppelelements 40, 40'Dielectric of the coupling element 40, 40'
43, 43`43, 43`: elektrisch leitende Schicht des Koppelelements 40, 40' electrically conductive layer of the coupling element 40, 40'
50, 50.1, 50.2, 50.350, 50.1, 50.2, 50.3: Sensorsensor
5555: elektrische Leitungelectrical line
5656: Isolierung der Leitung 55Insulation of the line 55
60, 60', 60''60, 60', 60'': geschichtetes Koppelelementlayered coupling element
61, 61', 61''61, 61', 61'': Funktionsschichtfunctional layer
62, 62', 62''62, 62', 62'': Dielektrikumdielectric
63, 63', 63''63, 63', 63'': elektrisch leitende Schicht electrically conductive layer
71.0, 71'.0, 71''.071.0, 71'.0, 71''.0: LeiterbahnendeEnd of conductor track
71.1 - 71.271.1 - 71.2: LeiterbahnstrukturConductor track structure
71'.1 - 71'.271'.1 - 71'.2: LeiterbahnstrukturConductor track structure
71''.1 - 71''.271''.1 - 71''.2: LeiterbahnstrukturConductor track structure
72, 72', 72''72, 72', 72'': Dielektrikum dielectric
100, 100'100, 100': Baugruppemodule
DD: Durchmesser diameter
XX: zentrale Achse/ Rotationsachsecentral axis/axis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 03100743 A2 [0004]
DE 102019118401 A1 [0005]

Claims

Assembly (100, 100') of a traction machine comprising two electric motors (1), wherein the assembly comprises two sensors (50), which are arranged or are to be arranged on an associated rotor (2) of a respective one of the electric motors of the traction machine, and wherein the assembly further has a signal combining device which is set up to combine measurement parameters recorded by both sensors (50) by means of signal transmission in order to calculate a control parameter.

Assembly according to Claim 1 , wherein the signal combining device is set up to at least partially combine the measurement parameters recorded by the two sensors (50) by means of contactless signal transmission.

Assembly according to Claim 1 or 2 , which also includes an evaluation unit that is set up to calculate the control parameter from the combined measurement parameters.

Assembly according to one of the preceding claims, wherein the signal combining device is designed as a communication means for direct signal exchange between the sensors (50) and / or as a communication means for signal exchange of each of the sensors (50) with another unit.

Assembly according to one of the preceding claims, wherein the signal combining device has a first coupling element (20, 40, 40', 60, 60', 60'') and a second coupling element (20, 40, 40`, 60, 60', 60'' ), at least one of which is electrically connected to a respective one of the sensors (50) and arranged on the rotor assigned to the respective sensor, the first coupling element (20, 40, 40`, 60, 60', 60'') and that second coupling element (20, 40, 40', 60, 60', 60'') are separated from each other by a gap (30), and wherein the signal combining device is designed to transmit signals between the first and second coupling elements via the gap (30 ) to transfer away.

Assembly according to Claim 5 , wherein the signal combining device also comprises a third coupling element (20, 40, 40`, 60, 60', 60''), which is connected by the first and/or the second coupling element (20, 40, 40`, 60, 60', 60 '') is separated by a respective gap (30), and wherein the signal combining device is designed to transmit signals between the first and the third coupling element and / or signals between the second and the third coupling element across the respective gap (30). .

Assembly according to Claim 5 or 6 , wherein at least one of the coupling elements (20, 40, 40`, 60, 60', 60'') comprises at least one sleeve-shaped section and/or at least one plate-shaped section and/or at least one point element (60'').

Assembly according to one of the Claims 5 until 7 , wherein at least one of the coupling elements (20, 40, 40', 60, 60', 60'') has an associated electrically conductive layer (23, 23', 43, 43', 63, 63', 63''), a associated functional layer (21, 21', 41, 41', 61, 61', 61'') and an associated dielectric (22, 22', 42, 42', 62, 62', 62'', 72) arranged therebetween, 72 ', 72'').

Assembly according to Claim 8 , wherein the functional layer is at least partially formed as a conductor track structure (71.1, 71.2, 71.3, 71.4, 71'.1, 71'.2, 71'.3, 71''.1), the functional layer being formed in particular on a printed circuit board is.

Vehicle with a traction machine comprising an assembly (100, 100') according to one of the preceding claims.