NL1021561C2 - Werkwijze en inrichting voor signaaloverdracht en bedrijfsparameterdetectie met gebruikmaking van een transformator. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR SIGNAALOVERDRACHT EN BEDRIJFSPARAMETERDETECTIE MET GEBRUIKMAKING VAN EEN TRANSFORMATOR

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor bidirectionele signaaloverdracht, zoals voeding- of datasignalen, en bedrijfsparameterdetectie, zoals rotatiesnelheid of belasting, met gebruikmaking van een roterende of lineaire transformator. De transformator omvat twee onderdelen die ten opzichte van elkaar bewogen kunnen worden, waarbij elk onderdeel uit een magnetisch geleidend materiaal bestaat 10 en een eerste been, een tweede been, en een holte omvat waarin een spoel is aangebracht, en waarbij de twee onderdelen een magnetische schakeling vormen voor de transformator met een luchtspleet tussen de twee onderdelen, waarbij de werkwijze de stap omvat van het toevoeren van een primair signaal aan de spoel van een eerste van de twee onderdelen voor het overdragen van voeding naar een belasting die verbonden 15 kan worden met de spoel van het tweede onderdeel van de twee onderdelen.

Uit de PCT-aanvrage WOOO/23779 is een lagersamenstel bekend, dat een eerste en een tweede onderdeel omvat, dat geroteerd kan worden met betrekking tot het eerste onderdeel, voor rotatie rond een lageras. Het eerste onderdeel omvat een eerste spoel, en het roteerbare tweede onderdeel omvat een tweede spoel die elektromagnetisch is 20 gekoppeld met de eerste spoel. De eerste en tweede spoelen zijn magnetisch omhuld door een eerste respectievelijk tweede bedekking, waartussen een luchtspleet bestaat. Tenminste één van de vooreinden van de eerste en tweede bedekking zijn voorzien van ten minste één inspringing, zodat de luchtspleet varieert wanneer het eerste onderdeel en het tweede onderdeel ten opzichte van elkaar roteren. De elektromagnetisch gekop-25 pelde spoelen maken het mogelijk om signalen van het primaire onderdeel (bijvoorbeeld op het stationaire onderdeel) over te dragen naar het secundaire onderdeel (bijvoorbeeld het roterende onderdeel) en vice versa. Op deze wijze kunnen signalen zoals voedingssignalen worden overgedragen naar bijvoorbeeld sensorschakelingen op het roterende onderdeel, en ook datasignalen kunnen worden overgedragen in de andere 30 richting. Tegelijkertijd maakt de variërende luchtspleet het mogelijk om de hoekver-plaatsing en rotatiesnelheid van het eerste onderdeel ten opzichte van het tweede onderdeel te meten.

Het vermelde document beschrijft dat het mogelijk is om signalen over te dragen 1 021 5 61 I1ICI gCUIUllUIliUlUlg vail lltl lagCIMlUCIUKl ZAjaid UCStlUCVCll. JL/C UllWllMVlgC unvinding poogt een verbeterde werkwijze te verschaffen voor het overdragen van voedings-signalen en/of datasignalen, en om gelijktijdig de bepaling mogelijk te maken van een bedrijfsparameter die betrekking heeft op de roterende transformator, zoals relatieve 5 hoekpositie, rotatiesnelheid of belastingmetingen.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt een werkwijze verschaft volgens het hierboven gedefinieerde begin, waarin het primaire signaal een althans nagenoeg cyclisch signaal is dat een hoofdcyclus heeft, en waarbij de werkwijze verder de stappen omvat van het bemonsteren van het primaire signaal op een vooraf bepaald 10 tijdstip in de cyclus van het primaire signaal om een reeks bemonsteringen te verkrijgen, het bepalen van de reluctantieverandering in de magnetische schakeling over de tijd uit de reeks bemonsteringen, en het bepalen van een bedrijfsparameter uit de reluctantieverandering. De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat wanneer de spoel van het eerste onderdeel wordt gevoed met een cyclisch, bijvoorbeeld sinusvormig sig-15 naai (stroom of spanning), er een tijdstip (of veeleer een tijdsperiode) zal zijn gedurende elke cyclus van het signaal waarop de amplitude van het cyclische signaal onafhankelijk is van de belasting die verbonden kan worden met de spoel van het tweede onderdeel. Door het signaal naar de spoel van het eerste onderdeel te bemonsteren, wordt een reeks bemonsteringen verkregen, waaruit de reluctantie-variatie geregenereerd kan 20 worden. Uit de reluctantie-variatie kunnen bedrijfsparameterwaarden worden vastgesteld, zoals de variatie van de luchtspleet en verdere gerelateerde bedrijfsparameters. De reluctantie wordt begrepen als de magnetische weerstand in de magnetische schakeling die wordt gevormd door de twee onderdelen en de respectieve luchtspleten. Deze karakteristiek kan direct of indirect worden bepaald, bijvoorbeeld door de transfor-25 matorschakeling-inductantie (een elektrische parameter) te meten of de koppelingscoëf-ficiënt van de transformator.

Er wordt opgemerkt dat elk van de respectieve spoelen in de twee onderdelen veelvoudige spoelen of wikkelingen kan omvatten. Wanneer veelvoudige spoelen worden gebruikt, kunnen separate spoelparen worden gebruikt voor voedingsoverdracht en 30 dataoverdracht. Als gevolg van de elektrische separatie van de verblndingsleidingen zal minder interferentie tussen vermogens- en datasignalen aanwezig zijn, en het is mogelijk om eenvoudigere elektronische schakelingen te gebruiken (geen noodzaak om signalen te scheiden met gebruikmaking van elektronische elementen).

I02 i 5 6| - 3

De onderhavige uitvinding kan op voordelige wijze worden gebruikt in een roterende symmetrische configuratie. In dit geval is de transformator een roterende transformator, waarbij de twee onderdelen althans nagenoeg cilindrische onderdelen zijn die ten opzichte van elkaar geroteerd kunnen worden, waarbij het eerste been een binnenste 3 been is en het tweede been een buitenste been is die coxiaal ten opzichte van elkaar zijn gepositioneerd.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het periodieke signaal een sinusvormig signaal dat een eerste frequentie heeft. Een sinusvormig signaal wordt efficiënt omgezet in een transformator, en maakt een gemakkelijke bepaling van de 10 juiste tijd voor bemonstering mogelijk.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat het bidirectionele signaal verder een da-taoverdrachtssignaal dat een tweede frequentie of een vooraf bepaald frequentiespectrum heeft. Door het dataoverdrachtssignaal op een andere frequentie te hebben dat het primaire (voedings-)signaal, is het gemakkelijker om onderscheid te maken tussen de 15 twee signalen. Het dataoverdrachtssignaal kan ook over een vooraf bepaald frequentiespectrum of -gebied worden gespreid, waardoor het mogelijk is om efficiënte modula-tieschema's voor het dataoverdrachtssignaal te gebruiken. Bij voorkeur verandert een te bepalen bedrijfsparameter met een frequentie die duidelijk onderscheiden kan worden van de eerste en tweede frequentie of het vooraf bepaalde frequentiespectrum.

20 In een uitvoeringsvorm wordt het vooraf bepaalde tijdstip in de cyclus van het primaire signaal gekozen op een tijdstip waarop het belastingvermogenverbruik geen invloed heeft op het primaire signaal. Voor bepaalde klassen belastingen is het vooraf bepaalde tijdstip in de cyclus van het primaire signaal ten minste gelijk aan T/4, waarbij T de cyclustijdsperiode van het periodieke signaal is. In dit geval is het vermogensver-25 bruik van de belasting alleen onderscheidbaar in het signaal van de spoel van het eerste onderdeel in de tijdsperiode tussen 0 en T/4.

In een verdere uitvoeringsvorm zijn het eerste en/of tweede been voorzien van een vooraf bepaald aantal inspringingen aan het respectieve eindvlak dat tegenover het eerste en/of tweede been van het andere onderdeel ligt, waardoor een luchtspleet-30 geïnduceerde reluctantie-variatie in de magnetische schakeling van de transformator wordt veroorzaakt, en waarbij de bedrijfsparameter de relatieve positie van de transformator is. Uit de relatieve positie kan ook de relatieve snelheid van de twee onderdelen tot stand worden gebracht. In het geval van een roterende transformator heeft dit i 0 2 1 5 81 - betrekking op de relatieve hoekpositie en relatieve rotatiesnelheid. De monsters van de reluctantie-variatie kunnen worden gebruikt om de luchtspleet-variaties te reconstrueren, en hieruit en uit het aantal inspringingen kan de rotatiesnelheid van de roterende transformator op zeer efficiënte wijze worden afgeleid.

5 In een alternatieve uitvoeringsvorm is de transformator op een lager gemonteerd, de bedrijfsparameter is de belasting op het lager, en de stap van het bepalen van de be-drijfsparameter omvat de stappen van het bepalen van een relatieve positieverschuiving van de twee onderdelen uit de reluctantie-verandering, en bepalen van de belasting op het lager uit de relatieve positieverschuiving met gebruikmaking van een verhouding 10 tussen de belasting en de relatieve beweging voor het lager. Voor bepaalde klassen lagers (of lagergebruik) is de verhouding tussen belasting (bijvoorbeeld axiale of radiale belasting) op het lager en verschuiving van de lageronderdelen nauwkeurig bekend. De verschuiving van de lageronderdelen kan worden afgeleid uit de gemeten reluctantieva-riaties. Deze uitvoeringsvorm kan ook worden gebruikt samen met de snelheidsme-15 tings-uitvoeringsvorm, waardoor gelijktijdige signaaloverdracht en meting van zowel rotatiesnelheid als -belasting mogelijk wordt. Dit is mogelijk aangezien in de meeste gevallen de belasting een tamelijk constante (of laagfrequente) parameter is die consequent verschijnt als een laagfrequentcomponent in de reluctantie-variatie, in tegenstelling tot de hoogfrequentcomponent in de reluctantie-variatie die wordt veroorzaakt 20 door beweging van de transformator. Het lager kan een lagersysteem, lagersamenstel, of bijvoorbeeld een naaflagereenheid van een voertuig (zoals auto, vrachtwagen of trein) zijn.

In nog een verdere uitvoeringsvorm omvat de werkwijze verder de stap van het overdragen van data uit een element dat verbonden kan worden met de spoel van het 25 tweede onderdeel naar dataextractiemiddelen die verbonden kunnen worden met de spoel van het eerste onderdeel, of vice versa. Dit maakt verder gelijktijdige dataoverdracht mogelijk. Het is natuurlijk mogelijk om separate dataoverdrachtsmiddelen te verschaffen onafhankelijk van de roterende transformator, zoals dataoverdrachtsmiddelen op basis van inductieve, capacitieve of optische principes.

30 Volgens een verder aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een transformatorinrichting voor bidirectionele signaaloverdracht en bedrijfsparameterde-tectie, waarbij de transformatorinrichting twee onderdelen omvat die ten opzichte van elkaar bewogen kunnen worden, waarbij elk onderdeel uit een magnetisch geleidend 1 021561 - 5 materiaal bestaat en een eerste been, een tweede been, en een holte omvat waarin een spoel is gepositioneerd, waarbij de twee onderdelen een magnetische schakeling vormen voor de transformator met luchtspleten tussen de respectieve eerste en tweede benen van de twee onderdelen, waarbij de spoel van een eerste van de twee onderdelen 5 verbonden kan worden met een bron die een primair signaal verschaft voor het overdragen van voeding naar een belasting die verbonden kan worden met de spoel van een tweede onderdeel van de twee onderdelen. Het primaire signaal is een althans nagenoeg periodiek signaal dat een hoofdcyclus heeft, en de transformatorinrichting omvat verder verwerkingsmiddelen die zijn ingericht om de werkwijzestappen van de onderhavige 10 uitvinding uit te voeren.

Een dergelijke transformatorinrichting kan op voordelige wijze in talrijke toepassingen worden toegepast, en verschaft voordelen die soortgelijk zijn als de voordelen die hierboven met betrekking tot de onderhavige uitvinding zijn beschreven.

In een bijzonder de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm zijn de verwerkings-15 middelen geïntegreerd in de transformatorinrichting. Dit maakt een zeer compact en robuust samenstel mogelijk voor het verschaffen van de functie van vermogens- en dataoverdracht en gelijktijdige bedrijfsparameterdetectie. De onderhavige transformatorinrichting kan bijvoorbeeld worden toegepast op verscheidene lagerinrichtingen of lagersystemen, zoals een naaflagereenheid van een voertuig.

20 De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail uiteen 'worden gezet met ge bruikmaking van een aantal bij wijze van voorbeeld gegeven uitvoeringsvormen, met verwijzing naar de begeleidende tekeningen.

Figuur 1 toont een bovenaanzicht van een eerste onderdeel van het signaalover-drachts- en sensorsamenstel overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de onderhavige 25 uitvinding;

Figuur 2A toont een zijaanzicht van het signaaloverdrachts- en sensorsamenstel van figuur 1 wanneer de twee onderdelen zijn uitgelijnd;

Figuur 2B toont een zijaanzicht van het signaaloverdrachts- en sensorsamenstel van figuur 1 wanneer de twee onderdelen niet zijn uitgelijnd; 30 Figuur 3 toont een schematisch diagram van de signaaloverdrachts- en sensor- samenstelschakeling van de onderhavige uitvinding;

Figuur 4 toont een grafische weergave van primaire stroom ten opzichte van de tijd voor zes mogelijke bedrijfssituaties van de schakeling van figuur 3; en 1021561 -

V

Figuren 5A-D tonen dwarsdoorsneden van alternatieve uitvoeringsvormen van de transformator overeenkomstig de onderhavige uitvinding.

In figuur 1 is een bovenaanzicht getoond van een eerste onderdeel 10 van een signaaloverdrachts- en sensorsamenstel overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de 5 onderhavige uitvinding. Het eerste ondereel 10 of halve kem heeft een cilindrische vorm, en kan bijvoorbeeld worden gemonteerd op of geïntegreerd met een statisch gedeelte van een lager. Het eerste onderdeel 10 omvat magnetisch geleidend materiaal, en kan een montagegat 1 hebben voor verbinding met bijvoorbeeld een schacht. Verder omvat het eerste onderdeel 10 een binnenste been 2, een holte 3, en een buitenste been 10 4, waarin het binnenste been 2 en het buitenste been 4 zich uitstrekken in een richting parallel aan de cilindrische as van het eerste onderdeel. In de holte 3 is een primaire spoel 7 gepositioneerd. Een complex signaaloverdrachts- en sensorsamenstel omvat ook een tweede onderdeel 11 of halve kem, die tijdens bedrijf kan roteren ten opzichte van het eerste onderdeel 10, bijvoorbeeld door het tweede onderdeel 11 te bevestigen IS aan het roterende onderdeel van een lager. Het tweede onderdeel 11 heeft ook een cilindrische vorm met een binnenste been, een buitenste been en een holte, waarin een secundaire spoel is gepositioneerd, equivalent met het eerste onderdeel 10. Tijdens bedrijf zijn het eerste en tweede onderdeel 10,11 naar elkaar toegewend, zodat de primaire en secundaire spoel 7, 8 worden omhuld door het magnetische materiaal van de twee 20 halve kernen.

Er wordt opgemerkt dat de uitvoeringsvorm zoals beschreven betrekking heeft op een roterende transformator, waarin de elementen coaxiaal of concentrisch rond een rotatie-as 14 liggen. De onderhavige uitvinding kan echter ook worden toegepast op inrichtingen waarin de elementen lineair zijn, en in een gespecificeerde richting ten 25 opzichte van elkaar bewegen.

Tijdens bedrijf zijn het eerste onderdeel 10 en tweede onderdeel 11 axiaal uitgelijnd, zoals afgebeeld in de figuren 2A en 2B, en kunnen zij ten opzichte van elkaar roteren. In deze inrichting wordt een magnetische schakeling gevormd door de twee halve kernen van het eerste en tweede onderdeel 10, 11. Het grootste gedeelte van de 30 magnetische-veld-flux die is geïnduceerd door de primaire spoel 7 of secundaire spoel wordt binnen het magnetische materiaal van de twee halve kernen en een luchtspleet 12 tussen het eerste en tweede onderdeel 10, 11 gehouden. Op deze wijze is het mogelijk om signalen van de primaire spoel 7 naar de secundaire spoel over te dragen, bijvoor- t r> o " £ -3 , ' 1 ' ! .ΊΠ1 V- ' ·*η* 1 Sta·' jj I 7 I beeld overdragen van voeding naar een sensor of ander element dat met de secundaire I spoel 8 is gekoppeld, of overdragen van datasignalen van een schakeling die met de I secundaire spoel 8 is verbonden naar de aansluitklemmen van de primaire spoelen 7.

I Om gelijktijdige signaaloverdracht en rotatiesnelheidsdetectie mogelijk te maken, I 5 zijn het buitenste been 4 van zowel het eerste als tweede onderdeel 10, 11 voorzien van I een aantal inspringingen 6 (of op equivalente wijze uitsteeksels S). Dit veroorzaakt een I periodieke verstoring van de reluctantie van de magnetische schakeling van het eerste I en tweede onderdeel 10, 11, wanneer ze ten opzichte van elkaar roteren. Wanneer de I inspringingen 6 en uitsteeksels 5 van het eerste en tweede onderdeel 10, 11 zijn uitge- I 10 lijnd (figuur 2A), heeft de reluctantie (magnetisch equivalent van een weerstand) een I minimale waarde, terwijl een maximum waarde wordt verkregen wanneer de insprin- I gingen 6 en uitsteeksels S van het eerste en tweede onderdeel 10, 11 niet zijn uitgelijnd I (figuur 2B). De inspringingen 6 en uitsteeksels 5 zijn zodanig getoond dat zij een al- I thans nagenoeg rechthoekige vorm in deze uitvoeringsvorm hebben. Tijdens rotatiebe- I 15 weging van het eerste en tweede onderdeel 10,11 zal dit een sinusvormige variatie van de reluctantie in de magnetische schakeling veroorzaken. Natuurlijk is het mogelijk om I andere vormen en aantallen inspringingen 6 en uitsteeksels 5 te gebruiken om een vari- I erende reluctantie bij rotatie van het eerste en tweede onderdeel 10, 11 te verkrijgen.

De variërende reluctantie kan worden gemeten, bijvoorbeeld met gebruikmaking van de I 20 primaire spoel 7, en daaruit kan de rotatiesnelheid van het eerste en tweede onderdeel I 10, 11 worden bepaald. In elk van de halve kernen kan een van de inspringingen 6 I groter worden gemaakt, om verbindingsleidingen naar de spoel 7, 8 weg van de halve I kernen 11,12 te leiden.

I Een dergelijk signaaloverdrachts- en sensorsamenstel is beschreven in octrooi- I 25 aanvrage WOOO/23779, die hier bij wijze van referentie is opgenomen.

I Overeenkomstig de onderhavige uitvinding wordt de primaire spoel 7 aangedre- I ven door een sinusgolfsignaal (stroom of spanning) Spnm door een verwerkingsschake- ling 15, zoals getoond in het blokschema van figuur 3. Een voedingssignaal Ss wordt I ingevoerd in de verwerkingsschakeling 15, die de eerste spoel 7 met het sinusgolfsig- I 30 naai Sprim aandrijft. Dit signaal wordt via de twee halve kernen 10,1 lovergedragen naar I de secundiare spoel 8, waardoor een secundair voedingssignaal Ssec ontstaat, dat in staat I is om vermogen aan een belasting 16, zoals een sensorelement, te leveren. Het vermo- I gen kan worden toegevoerd naar de secundaire zijde van de inrichting, onafhankelijk I 102)581 van de uitlijningssituatie van de inspringingen 6, en zelfs wanneer geen rotatie tussen eerste en tweede onderdeel 10,11 aanwezig is.

Data van het sensorelement 16 (of andere data van de belasting 16) kunnen terug worden overgedragen naar de verwerkingsschakeling 15, bijvoorbeeld door een hoog-5 frequentdatasignaal op de secundaire spoel 8 te superponeren. Dit wordt overgedragen naar de primaire spoel 7, en de verwerkingsschakeling 15 is ingericht om het datasignaal van het voedingssignaal te onderscheiden, en om het datasignaal Sdata op een van zijn aansluitklemmen af te geven. Alternatief kan dataoverdracht worden bewerkstelligd door de elektrische belasting 16 overeenkomstig het datasignaal te variëren. Door 10 de elektrische belasting 16 op de secundaire zijde te veranderen, zal de hoogte van de pieken van de primaire stroom door de primaire spoel variëren overeenkomstig het datasignaal. Alternatief kan dataoverdracht worden bewerkstelligd met gebruikmaking van verscheidene andere inductieve, capacitieve of optische overdrachtsmechanismen.

De rotatiesnelheid van het eerste onderdeel 10 met betrekking tot het tweede on-15 derdeel 11 kan worden gedetecteerd uit het primaire signaal Spnm met gebruikmaking van de stappen van de uitvinding zoals hierna beschreven. De uitvinding is gebaseerd op het begrip dat wanneer een sinusvormig primair signaal Sprim wordt toegevoerd aan de eerste spoel 7, er een moment in elke signaalcyclus bestaat, waarop de signaalamp-litude alleen wordt bepaald door de uitlijning van de inspringingen 6, onafhankelijk van 20 het vermogensverbruik van de belasting 16 op de secundaire zijde van de transformator.

De processorschakeling 15, of onderdelen daarvan, kunnen binnen, dichtbij of volledig separaat van de transformatorinrichting in het lagersamenstel zijn gepositioneerd.

25 In figuur 4 zijn een aantal grafische weergaven getoond van het primaire signaal

Spnm ten opzichte van de tijd. In dit geval waren de gemeten signaal stroom door de primaire spoel 7, en alleen de positieve helften van het signaal worden gemeten. De belasting 16 was gevormd door een in de tijd continue resistieve belasting, gevormd door een gelijkrichter en een regulator (Zener-diode). Grafiek I toont het primaire sig-30 naai wanneer er geen belasting 16 aan de secundaire zijde ligt, en de inspringingen 6 van de twee onderdelen 10, 11 zijn uitgelijnd (minimum reluctantie voor de magnetische schakeling). Grafiek II toont het primaire signaal wanneer er geen belasting 16 aan de secundaire zijde is, en de inspringingen 6 van de twee onderdelen 10, 11 zijn niet 1 021561 - 9 uitgelijnd. Het is duidelijk dat vanwege de hogere reluctantie in de magnetische schakeling, de overdracht van het signaal minder effectief is, wat leidt tot een lager primair signaal. Door de amplitude van het primaire signaal Spnm over vaste hoektijden van de cylcus te bemonsteren (bijvoorbeeld op tijdstip t| vanaf de nuldoorgang to van het pri-5 maire signaal Sprjm) kan de variërende reluctantie over de tijd worden gedetecteerd, en daaruit kan de rotatiesnelheid worden bepaald. Met het meeste voordeel is het tijdstip ti gekozen op de piek van het sinussignaal (ti = T/4, waarbij T de cyclusperiode van het sinussignaal is), aangezien hier de amplitudenverschillen het grootst zullen zijn.

Grafiek III toont het primaire signaal wanneer de belasting 16 aanwezig is op de 10 secundaire zijde, en de inspringingen 6 van de twee onderdelen 10, 11 zijn uitgelijnd. Grafiek IV toont hetzelfde wanneer de inspringingen 6 niet zijn uitgelijnd. Grafiek V toont een grafiek voor een andere belasting 16 wanneer de inspringingen 6 zijn uitgelijnd, en grafiek VI toont het primaire signaal Sprjm wanneer de inspringingen 6 niet zijn uitgelijnd. Het is duidelijk dat alleen bemonstering van de amplitude van het primaire 15 signaal Sprim in de eerste helft van de cyclus geen informatie kan verschaffen over de uitlijningssituatie van de inspringingen 6, aangezien de amplitude hoofdzakelijk wordt bepaald door de secundaire belasting 16, maar ook door de uitlijning van de inspringingen 6. Voor bemonsteringen van de amplitude van het primaire signaal Sprim op tijdstip t2 is de amplitude echter niet afhankelijk van de belasting 16, maar alleen van de uitlij-20 ning van de inspringingen 6. In het voorbeeld van de test zou'het tijdstip t2 gekozen moeten worden in de tweede helft van de positieve halve cyclus van het sinussignaal, dat wil zeggen t2 > T/4. Door het primaire signaal Sprim op tijdstippen t2 na de nuldoorgang to te bemonsteren, is het mogelijk om betrouwbare informatie over de uitlijnsituatie van de inspringingen 6 te verkrijgen, en om derhalve de rotatiesnelheid te bepalen. 25 Als alternatief kunnen ook monsters worden genomen aan de negatieve halve cycli van het primaire signaal Sprjm.

Het aantal inspringingen 6, of meer in het algemeen het aantal luchtspleet-geïnduceerde reluctantie-variaties van de kemhelften 10, 11, zou zodanig gekozen moeten worden dat een bemonsteringssnelheid op de frequentie van het sinusvormige 30 primaire signaal Sprim voldoende is om reconstructie van de relucantievariaties in een vooraf bepaald rotatiesnelheidsgebied mogelijk te maken. Wanneer meer reluctantieva-riaties aanwezig zijn, kunnen hogere rotatiesnelheden worden bepaald met gebruikmaking van de huidige werkwijze. Ook worden, wanneer de frequentie van het sinusvor- 1 021 561 - mige primaire signaal öpnm noger is, meer monsters per tijaseenneid genomen, en Kunnen hogere rotatiesnelheden worden bepaald. Als een vuistregel zou de frequentie van het primaire signaal groter moeten zijn dan tweemaal het aantal inspringingen 6 per rotatie, gedeeld door het aantal rotaties per seconde tijdens bedrijf.

5 In verdere uitvoeringsvormen kan de evaluatie in de verwerkingsschakeling 15 zijn ingericht om een belasting op een lager te detecteren. In een eerste bedrijfssituatie, wanneer er geen belasting op het lager is, zijn de twee halve kernen 10,11 perfect uitgelijnd. Wanneer een radiale belasting is verschaft op een lager, zal een van de twee halve kernen 10,11 enigszins verschuiven in een richting parallel aan de belastingrich-10 ting. De verhouding tussen de hoeveelheid verschuiving en de belasting is afhankelijk van het gebruikte type lager, en kan analytisch of empirisch worden bepaald. In het geval van een normaal kogellager zou de meetbare verschuiving in een richting parallel aan het tekenvlak in figuur 1 (radiale belasting) of in de richting van de lengteas (axiale belasting) kunnen zijn. Deze verschuiving zal een verhoging van de reluctantie tussen 15 de twee halve kernen 10, 11 veroorzaken, als gevolg van de foutieve uitlijning van de twee halve kernen 10, 11. Deze verhoging van reluctantie kan worden bepaald op een wijze die equivalent is aan de werkwijze die hierboven is beschreven voor snelheids-detectie, door het primaire signaal Sprjm op het gespecificeerde tijdstip t2 te bemonsteren, onafhankelijk van de belasting 16. Uit de verandering van de reluctantie kan de 20 mate van verschuiving worden bepaald en daaruit kan de belasting op het lager worden bepaald. Er wordt opgemerkt dat de twee halve kernen 10, 11 niet voorzien hoeven te worden van de inspringingen 6 om de belasting op het lager te kunnen bepalen.

De verandering in reluctantie die wordt geïnduceerd door de belasting op het lager zal een andere frequentie (gewoonlijk veel lager) hebben dan de rotatiesnelheid-25 geïnduceerde reluctantieverandering. Dit maakt het mogelijk om de verscheidene bijdragen aan de reluctantieverandering te onderscheiden en om zowel de rotatiesnelheid als de belasting te bepalen.

In figuren 5A-D zijn een aantal alternatieve uitvoeringsvormen getoond voor de transformatorgeometrie. In elk van de figuren is de helft van de transformatordoorsnede 30 getoond, boven de rotatieas 14. Figuur 5A toont de UU-configuratie, waarin elk onderdeel 10,11 de doorsnedevorm van de letter U heeft, waarin de luchtspleten 12 tussen de respectieve eerste benen 2 en tweede benen 4 axiale luchtspleten zijn (de magnetische schakeling in de luchtspleet 12 is uitgelijnd met de rotatieas 14). Figuur 5B toont een 1021561 11 alternatieve UU-configuratie, waarin de luchtspleten 12 of radiale luchtspleten (de magnetische schakeling in de luchtspleet 12 is loodrecht ten opzichte van de rotatieas 14). In figuur 5C is een verder alternatief getoond, waarin de twee onderdelen 10, 11 L-vormig zijn (LL-configuratie). Tenslotte is in figuur 5D een nog verder alternatief ge-5 toond, waarin een van de onderdelen 10 een U-vormige doorsnede heeft, en het andere onderdeel van de onderdelen 11 een I-vormige doorsnede (Ul-confïguratie) heeft.

10215οι -

Claims (13)

1. Werkwijze voor bidirectionele signaaloverdracht en bedrijfsparameterdetectie met gebruikmaking van een transformator, waarbij de transformator twee onderdelen 5 (10,11) omvat die ten opzichte van elkaar bewogen kunnen worden, waarbij elk onder deel uit een magnetisch geleidend materiaal bestaat en een eerste been (2), een tweede been (4) en een holte (3) omvat waarin een spoel (7; 8) is gepositioneerd, waarbij de twee onderdelen een magnetische schakeling vormen voor de transformator met luchts-pleten (12) tussen de respectieve eerste en tweede benen (2, 4) van de twee onderdelen 10 (10,11), waarbij de werkwijze de stap omvat van het toevoeren van een primair signaal aan de spoel (7) van een eerste onderdeel van de twee onderdelen voor het overdngen van voeding naar een belasting (16) die verbonden kan worden met de spoel (8) van een tweede onderdeel van de twee onderdelen, met het kenmerk, dat het primaire signaal een althans nagenoeg periodiek signaal is dat 15 een hoofdcyclus heeft, en dat de werkwijze de verdere stappen omvat van: bemonsteren van het primaire signaal op een vooraf bepaald tijdstip in de hoofdcyclus van het primaire signaal om een reeks monsters te verkrijgen; bepalen van de reluctantieverandering in de magnetische schakeling over de tijd uit de reeks bemonsteringen; 20 bepalen van een bedrijfsparameter uit de reluctantieverandering.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de transformator een roterende transformator is, waarbij de twee onderdelen (10, 11) althans nagenoeg cilindrische onderdelen zijn die ten opzichte van elkaar geroteerd kunnen worden, waarbij het eerste been (2) een binnenbeen en het tweede been (4) een buitenbeen is, die coaxiaal ten opzichte 25 van elkaar zijn gepositioneerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het periodieke signaal een sinusvormig signaal is dat een eerste frequentie heeft.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het bidirectionele signaal verder een dataoverdrachtssignaal omvat dat een tweede frequentie of een vooraf bepaald 30 frequentiespectrum heeft.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, waarbij het vooraf bepaalde tijdstip in de cyclus van het primaire signaal wordt gekozen op een tijdstip waarop het belastingvermogensverbruik geen invloed op het primaire signaal heeft. 1 021561 -

6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-5, waarbij het vooraf bepaalde tijdstip in de cyclus van het primaire signaal ten minste gelijk aan T/4 is, waarbij T de hoofdcyclus-tijdsperiode van het periodieke signaal is.

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-6, waarbij het eerste en/of tweede 5 been (2; 4) zijn voorzien van een vooraf bepaald aantal inspringingen (6) aan het respectieve eindvlak dat naar het eerste en/of tweede been (2; 4) van het andere onderdeel is gericht, waardoor een luchtspleet-geïnduceerde reluctantievariatie in de magnetische schakeling van de roterende transformator wordt veroorzaakt, waarbij de bedrijfspara-meter de relatieve positie van de twee onderdelen (10,11) van de transformator is.

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-7, waarbij de transformator is ge monteerd op een lager, en de bedrijfsparameter de belasting op het lager is, en de stap van het bepalen van de bedrijfsparameter de stappen omvat van bepalen van een relatieve positieverschuiving van de twee onderdelen (10, 11) uit de reluctantieverandering, en 15 bepalen van de belasting op het lager uit de relatieve positieverschuiving met gebruik making van een verhouding tussen de belasting en de relatieve beweging voor het lager.

9. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-8, waarbij de werkwijze verder de stap omvat van 20 overdragen van data van een element dat verbonden kan worden met de spoel (8) van het tweede onderdeel naar dataextractiemiddelen die met de spoel (7) van het eerste onderdeel verbonden kunnen worden.

10. Transformatorinrichting voor bidirectionele signaaloverdracht en bedrijfspa-rameterdetectie, waarbij de transformatorinrichting twee onderdelen (10, 11) omvat die 25 ten opzichte van elkaar bewogen kunnen worden, waarbij elk onderdeel van een magnetisch geleidend materiaal is en een eerste been (2), een tweede been (4) en een holte (3) omvat waarin een spoel (7; 8) is gepositioneerd, waarbij de twee onderdelen een magnetische schakeling voor de transformator vormen met luchtspleten (12) tussen de respectieve eerste en tweede benen (2; 4) van de twee onderdelen (10,11), 30 waarbij de spoel (7) van een eerste onderdeel van de twee onderdelen verbonden kan worden met een bron die een primair signaal verschaft voor het overdragen van voeding naar een belasting (16) die verbonden kan worden met de spoel (8) van een tweede onderdeel van de twee onderdelen, 1 021561 - met het kenmerk, dat het primaire signaal een althans nagenoeg periodiek signaal is dat een hoofdcyclus heeft, en waarbij de transformatorinrichting verder verwerkingsmid-delen (15) omvat die zijn ingericht om de werkwijzestappen van een van de conclusies 1-9 uit te voeren.

11. Transformatorinrichting volgens conclusie 10, waarin de verwerkingsmidde- len (15) in de transformatorinrichting zijn geïntegreerd.

12. Lagersamenstel dat een transformatorinrichting volgens conclusie 10 of 11 omvat. ************* 10

1 D 21 5 6 j *