WO2009033573A1 - Coupling device - Google Patents

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WO2009033573A1
WO2009033573A1 PCT/EP2008/007079 EP2008007079W WO2009033573A1 WO 2009033573 A1 WO2009033573 A1 WO 2009033573A1 EP 2008007079 W EP2008007079 W EP 2008007079W WO 2009033573 A1 WO2009033573 A1 WO 2009033573A1
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WO
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coupling
coupling device
housing part
electrically conductive
capacitive
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/007079
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German (de)
French (fr)
Inventor
Zhidong Hua
Olaf Simon
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/18Rotary transformers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F2027/348Preventing eddy currents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • H01F2038/146Inductive couplings in combination with capacitive coupling

Definitions

  • the invention relates to a coupling device for a system for contactless energy and data transmission.
  • the invention has the object of developing a system with contactless energy and data transmission, the error rate of the transmission is reduced.
  • a first housing part and a second housing part are provided which are rotatably supported relative to each other about an axis, wherein a primary winding and a secondary winding form an inductive coupling element, wherein the primary winding on the first housing part concentric to the axis is arranged and the secondary winding is arranged on the second housing part concentric with the axis,
  • An electrically conductive coupling surface is formed on the first housing part and on the second housing part an electrically conductive coupling surface is formed, which together form a capacitive coupling element.
  • a first pair of coupling surfaces and on the second housing parts, a second pair of coupling surfaces is formed on the first housing part, wherein each form a contact surface of the first pair with a contact surface of the second pair a capacitive coupling element.
  • the inductive coupling element is surrounded by a magnetic shield.
  • the magnetic shield between inductive coupling element and capacitive coupling elements is arranged.
  • the coupling surfaces are formed by metallic, annular bands whose surface is arranged in each case radially to the axis of rotation.
  • the capacitive coupling elements are functional independently of the rotational position, because the electrical coupling surfaces simulate the rotational symmetry of the coupling device.
  • the coupling surfaces of each pair are arranged on a common, imaginary cylinder.
  • a compact size is provided.
  • the turns of the primary winding and the secondary winding each extend about the axis of rotation.
  • the primary winding and the secondary winding are each connected to a plug which has a pull-out protection.
  • a high current for example, of more than 10 A, transferable, and the system has increased security.
  • the inductive coupling element is arranged radially within the capacitive coupling elements.
  • each contact surface has a ring width of 1 cm to 3 cm, in particular 2 cm.
  • the coupling surfaces of each capacitive coupling device 0.5 cm to 2 cm, in particular 1 cm, spaced.
  • particularly favorable conditions for data transmission are achieved.
  • the coupling surfaces of the capacitive coupling devices each form an electrically conductive ring, which is electrically severed at one point.
  • circulating eddy currents that would be induced in the capacitor surfaces of the capacitive coupling elements of the inductive coupling element, interrupted.
  • the coupling surfaces of the capacitive coupling devices are each connected in the middle between the ends formed by the transection with connection means.
  • Coupling devices in the circumferential direction transverse gaps or cuts.
  • eddy currents that would be induced in the capacitor surfaces of the capacitive coupling elements of the inductive coupling element further reduced.
  • the coupling surfaces are each mounted on an electrically insulating pad.
  • an undisturbed data transmission over the communication channel formed by the coupling surfaces is made possible.
  • Figure 1 shows a rotary transformer according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view through the rotary transformer of Figure 1
  • Figure 3 is a sectional view through another rotary transformer
  • Figure 4a is a copper strip for a coupling element of a rotary transformer
  • Figure 4b shows another copper strip for a coupling element of a rotary transformer
  • FIG 5 shows the electronic block diagram of a rotary transformer.
  • FIG. 1 shows a rotary transformer 1 according to the invention.
  • a first housing part 2 is connected by a connecting ring 4 to a second housing part 3.
  • First housing part 2 and second housing part 3 are rotatable about the axis of the connecting ring 4 against each other.
  • a terminal box 5 is formed on the first housing part 2 and the second housing part 3.
  • a plug 6 for power ie for more than 1OA, formed and a BNC connector 8 for connecting a high-frequency line.
  • a hinged bracket on the plug 6 forms a pull-out fuse 7 for the plug of the power line.
  • First housing part 2 and second housing part 3 are made of plastic.
  • FIG. 2 shows an axial section through the rotary transformer according to FIG. 1.
  • the connecting ring 4 is connected by screws 9 with a hollow shaft 10. In this way, a bearing is formed, in which the first housing part 2 and the second housing part 3 are rotatably arranged.
  • the plug 6 is connected by leads, not shown, with terminals 22, which in turn are connected to the two ends of a primary winding 20.
  • the windings of the primary winding 20 extend around the axis of rotation of the rotary transformer.
  • Magnetic field which passes through a ring-shaped extending around the axis of rotation secondary winding 21 and induces a current in the secondary winding 21.
  • the secondary winding 21 is fixedly connected to the second housing part and connected via terminals and not shown conductor with a not visible in Figure 2 connector 6.
  • Primary winding 20 and secondary winding 21 have a common axis.
  • the primary winding and the secondary winding form an inductive coupling element, and it is energy contactless inductively transmittable across the hinge.
  • an air gap 24 is arranged, which allows the relative rotatability of the first and second housing part.
  • Primary winding 20 and secondary winding 21 are each of U-shaped in cross-section, annular-trough-shaped shields 23, whose openings are facing each other. Thus, the magnetic field generated by the primary winding and the secondary winding is included and substantially does not come out of the annular region enclosed by the shields 23.
  • a ring insert 25 extending concentrically with the axis of rotation is formed on the first housing part 2, on the inside of which a pair of annular copper bands 26, 27 are attached.
  • the copper strips 26, 27 are electrically connected to the two terminals of the BNC terminal 8 in the terminal box 5 of the first housing part 2.
  • a second concentrically extending annular insert 31 is formed on the second housing part 3, on the outside of a further pair of annular copper bands 28, 29 is arranged.
  • the copper strips 28, 29 are electrically connected to the two terminals of the BNC terminal 8 in the terminal box 5 of the second housing part 3.
  • the ring inserts 25, 31 are arranged concentrically with each other and thus allow unrestricted rotational movement of the rotary connector.
  • the copper strips 26, 27, 28, 29 are radially aligned, that is, the normal of the surface points in the radial direction with respect to the axis of rotation.
  • the copper strips 26 and 28 are arranged opposite one another at the same axial position and thus form a capacitive coupling element in the form of a capacitor.
  • the copper bands page 8 are radially aligned, that is, the normal of the surface points in the radial direction with respect to the axis of rotation.
  • the copper strips 26 and 28 are arranged opposite one another at the same axial position and thus form a capacitive coupling element in the form of a capacitor.
  • the ring width of the inserted copper strips 26, 27, 28, 29 is 2 cm, the copper strips 26, 27, 28, 29 of each capacitive coupling element are spaced 1 cm.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a rotary transformer according to the invention. Shown is a sectional view of a side of the rotary transformer. The axis of rotation 31 is indicated by a dashed line. The representation of the bearings and the electrical connections has been suppressed to improve the clarity of the drawing.
  • an annular trough 33 made of ferromagnetic material is embedded in a first housing part 2.
  • the primary winding 32 is wound.
  • an annular support 35 with the secondary winding 34 a engages an annular support 35 with the secondary winding 34 a.
  • the primary winding 32 is thus arranged radially within the secondary winding 35.
  • the annular support 35 is fixed to the second housing part 3.
  • a lid 36 made of ferromagnetic material is incorporated, which closes the trough 33 in an annular manner.
  • the interior of the trough 33 receiving the primary winding 32 and the secondary winding 34 is magnetically sealed against the outside.
  • First housing part 2 and second housing part 3 are rotatably mounted about the axis of rotation 31 against each other. Between the housing parts, a gap 37 is formed, which has an axially extending, rotationally symmetrical region 38 and terminates in a labyrinth seal 30.
  • Copper bands 28, 29 are mounted on an electrically non-conductive substrate and electrically isolated from each other and against the environment.
  • a first copper strip 26 of the first pair thus forms, together with a first copper strip 28 of the second pair, a capacitor and thus a first capacitive coupling element.
  • the second copper strip 27 of the first pair together with the second copper strip 29 of the second pair forms a capacitor and thus a second capacitive coupling element.
  • Air is arranged between the two copper strips belonging to each capacitive coupling element.
  • First capacitive coupling element and second capacitive coupling element together form a transmission channel for data transmission.
  • the copper strips 26, 27, 28, 29 of the rotary transformer are designed such that the smallest possible eddy currents are induced by the inductive coupling element.
  • FIG. 4a shows a first example of such a development.
  • transverse strips 42 made of copper are arranged to form a copper strip 40 and electrically connected thereto, so that gaps 43 are formed between the transverse strips 42. These gaps reduce induced eddy currents in the copper strip 40.
  • the copper strip 40 is assembled at the ends 44 to form an annular copper strip.
  • the ends 44 are assembled to a gap, so that no circular currents can flow along the longitudinal strip 41.
  • FIG. 4b shows a second example of a development of the copper strips 26, 27, 28, 29. Page 10
  • a copper strip 30 In a copper strip 30 side incisions 45 are laterally introduced in the longitudinal direction, so that there is a total of a meandering extending conductor.
  • the copper strip 40 is assembled at the ends 44 to form an annular copper strip.
  • the ends 44 are assembled to a gap so that no circulating currents can flow along the copper strip 40.
  • Figure 5 shows the block diagram of a non-contact power and data transmission via a freely rotatable coupling.
  • a trained as a transducer head rotary transformer 61 comprises a primary side 56 and a secondary side 57 of a transformer, which are arranged rotatable against each other.
  • the transformer forms the inductive coupling element for non-contact power transmission.
  • the primary side 56 is fed from a generator 54 with a constant alternating current with a current of 10 A or 60 A and a frequency of 25 kHz. Other frequencies between 10 kHz and 200 kHz are foreseeable.
  • This alternating current is passed through the transformer to a rectifier 55.
  • a rectifier 55 To increase the coupling strength of the rectifier comprises a resonant circuit whose resonance frequency is tuned to the frequency of the injected alternating current.
  • the rectifier 55 supplies a load 60, for example a converter or a motor or an electronic circuit.
  • the generator 54 also provides a modem 50 and a transceiver 52.
  • the modem 50 receives data via a line, not shown, and passes these as signals to the transceiver 52.
  • the transceiver 52 amplifies the signals. Page 11
  • the rotary transformer 61 comprises a first capacitor 58 and a second capacitor 59.
  • the capacitors 58, 59 form the capacitive coupling elements of a transmission channel for data transmission.
  • the capacitors 58, 59 are each designed so that the two plates are mutually movable.
  • signals from the transceiver 53 can be transmitted to the transceiver 53 and vice versa.
  • a return via a ground line is not necessary.
  • the susceptibility is reduced.
  • the transceiver 53 is fed from the alternating current transmitted via the inductive coupling element, in particular from the rectifier 55. From the transceiver 53, the signals reach the modem 51, which is also supplied by the rectifier 55.
  • the modem 51 may send data to the transceiver 53 received in the modem 50.
  • a bidirectional data exchange via a movable coupling device wherein parallel to the coupling for the data exchange, an inductive coupling is provided for energy from which a consumer and the transceivers 52, 53 and / or the modems 50, 51 are supplied.

Abstract

The invention relates to a rotary transmitter, wherein inductive coupling elements which transmit energy in a contactless manner, and also capacitive coupling elements for transmitting data in a contactless manner, are concentrically constructed with the rotational axis of the rotary transmitter, and wherein a magnetic shielding is arranged between inductive coupling elements and capacitive coupling elements.

Description

Seite 1 page 1
Koppeleinrichtungcoupling device
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung für eine Anlage zur berührungslosen Energie- und Datenübertragung.The invention relates to a coupling device for a system for contactless energy and data transmission.
Aus der DE 199 32 504 A1 ist eine Realisierung einer kontaktlosen Energie- und Datenübertragung zweier zueinander drehbarer Teile bekannt, bei dem zwei oder mehr Spulen drehbar gelagert sind, wobei mindestens eine der Spulen sich in einer Hälfte befindet, die einen L-förmigen Querschnitt aufweist.From DE 199 32 504 A1 an implementation of a contactless energy and data transmission of two mutually rotatable parts is known in which two or more coils are rotatably mounted, wherein at least one of the coils is in a half having an L-shaped cross-section ,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage mit berührungsloser Energie- und Datenübertragung weiterzubilden, wobei die Fehlerrate der Übertragung verringert ist.The invention has the object of developing a system with contactless energy and data transmission, the error rate of the transmission is reduced.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Koppeleinrichtung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the coupling device according to the features indicated in claim 1.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Koppeleinrichtung sind, dass ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil vorgesehen sind, die relativ zueinander um eine Achse drehbar gelagert sind, wobei eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung ein induktives Koppelelement bilden, wobei die Primärwicklung am ersten Gehäuseteil konzentrisch zur Achse angeordnet ist und die Sekundärwicklung am zweiten Gehäuseteil konzentrisch zur Achse angeordnet ist,Important features of the invention in the coupling device are that a first housing part and a second housing part are provided which are rotatably supported relative to each other about an axis, wherein a primary winding and a secondary winding form an inductive coupling element, wherein the primary winding on the first housing part concentric to the axis is arranged and the secondary winding is arranged on the second housing part concentric with the axis,
- am ersten Gehäuseteil eine elektrisch leitfähige Koppelfläche ausgebildet ist und am zweiten Gehäuseteil eine elektrisch leitfähige Koppelfläche ausgebildet ist, die zusammen ein kapazitives Koppelelement bilden. Von Vorteil ist dabei, dass die induktive Kopplung eine die Energieversorgung mit großen Stromstärken von konstanter Frequenz ermöglicht, während die kapazitive Kopplung eine verzerrungsarme Übertragung von Signalpulsen zur Datenübertragung ermöglicht.- An electrically conductive coupling surface is formed on the first housing part and on the second housing part an electrically conductive coupling surface is formed, which together form a capacitive coupling element. The advantage here is that the inductive coupling allows the power supply with large currents of constant frequency, while the capacitive coupling allows a low-distortion transmission of signal pulses for data transmission.
BESTATIGUNGSKOPIE Seite 2BESTATIGUNGSKOPIE Page 2
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am ersten Gehäuseteil ein erstes Paar von Koppelflächen und am zweiten Gehäuseteile ein zweites Paar von Koppelflächen ausgebildet, wobei je eine Kontaktfläche des ersten Paars mit einer Kontaktfläche des zweiten Paars ein kapazitives Koppelelement bilden. Von Vorteil ist dabei, dass das Signal der Leistungsübertragung nicht auf das Signal der Datenübertragung übersprechen kann. Somit sind die Übertragungsfehler verringert. Von Vorteil ist weiter, dass mit dem induktiven Koppelelement große Stromstärken übertragbar sind und somit eine Leistungsversorgung möglich ist, während mit den kapazitiven Koppelelementen Datensignale mit kleiner Stromstärke verzerrungsarm übertragen werden.In an advantageous embodiment, a first pair of coupling surfaces and on the second housing parts, a second pair of coupling surfaces is formed on the first housing part, wherein each form a contact surface of the first pair with a contact surface of the second pair a capacitive coupling element. The advantage here is that the signal of the power transmission can not crosstalk to the signal of the data transmission. Thus, the transmission errors are reduced. Another advantage is that with the inductive coupling element large currents are transferable and thus a power supply is possible, while with the capacitive coupling elements data signals are transmitted with low amperage distortion.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das induktive Koppelelement von einer magnetischen Abschirmung umgeben. Vorzugsweise ist die magnetische Abschirmung zwischen induktivem Koppelelement und kapazitiven Koppelelementen angeordnet. Somit ist die Induktion von Wirbelströmen durch die induktive Übertragung in die kapazitiven Koppelelemente weiter vermindert und es sind Störquellen für die Datenübertragung vom Übertragungsbereich ferngehalten.In an advantageous embodiment, the inductive coupling element is surrounded by a magnetic shield. Preferably, the magnetic shield between inductive coupling element and capacitive coupling elements is arranged. Thus, the induction of eddy currents through the inductive transmission in the capacitive coupling elements is further reduced and there are sources of interference for data transmission away from the transmission range.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Koppelflächen durch metallische, ringförmige Bänder gebildet, deren Oberfläche jeweils radial zur Drehachse angeordnet ist. Somit sind die kapazitiven Koppelelemente unabhängig von der Drehposition funktionsfähig, weil die elektrischen Koppelflächen die Drehsymmetrie der Koppeleinrichtung nachbilden.In an advantageous embodiment, the coupling surfaces are formed by metallic, annular bands whose surface is arranged in each case radially to the axis of rotation. Thus, the capacitive coupling elements are functional independently of the rotational position, because the electrical coupling surfaces simulate the rotational symmetry of the coupling device.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Koppelflächen jedes Paars auf einem gemeinsamen, gedachten Zylinder angeordnet. Somit ist eine kompakte Baugröße bereitgestellt.In an advantageous embodiment, the coupling surfaces of each pair are arranged on a common, imaginary cylinder. Thus, a compact size is provided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung verlaufen die Windungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung jeweils um die Drehachse. Von Vorteil ist dabei, dass die Leistungsversorgung unabhängig von der Drehposition der Koppeleinrichtung bereitsteht.In an advantageous embodiment, the turns of the primary winding and the secondary winding each extend about the axis of rotation. The advantage here is that the power supply is available regardless of the rotational position of the coupling device.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Primärwicklung und die Sekundärwicklung jeweils mit einem Stecker verbunden, der eine Auszugssicherung aufweist. Somit ist eine hohe Stromstärke, beispielsweise von mehr als 10 A, übertragbar, und die Anlage weist eine erhöhte Sicherheit auf. Seite 3In an advantageous embodiment, the primary winding and the secondary winding are each connected to a plug which has a pull-out protection. Thus, a high current, for example, of more than 10 A, transferable, and the system has increased security. Page 3
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das induktive Koppelelement radial innerhalb der kapazitiven Koppelelemente angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das induktive Koppelelement mit geringem Platzbedarf ausführbar ist, und dass die kapazitive Kopplung preiswert realisierbar ist.In an advantageous embodiment, the inductive coupling element is arranged radially within the capacitive coupling elements. The advantage here is that the inductive coupling element with a small footprint is executable, and that the capacitive coupling can be realized inexpensively.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede Kontaktfläche eine Ringbreite von 1 cm bis 3 cm auf, insbesondere 2 cm. Vorzugsweise sind die Koppelflächen jeder kapazitiven Koppeleinrichtung 0,5 cm bis 2 cm, insbesondere 1 cm, beabstandet. Somit sind besonders günstige Verhältnisse für die Datenübertragung erreicht.In an advantageous embodiment, each contact surface has a ring width of 1 cm to 3 cm, in particular 2 cm. Preferably, the coupling surfaces of each capacitive coupling device 0.5 cm to 2 cm, in particular 1 cm, spaced. Thus, particularly favorable conditions for data transmission are achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Koppelflächen der kapazitiven Koppeleinrichtungen jeweils eine elektrisch leitenden Ring, der an einer Stelle elektrisch durchtrennt ist. Somit sind umlaufende Wirbelströme, die in den Kondensatorflächen der kapazitiven Koppelelemente vom induktiven Koppelelement induziert würden, unterbrochen.In an advantageous embodiment, the coupling surfaces of the capacitive coupling devices each form an electrically conductive ring, which is electrically severed at one point. Thus, circulating eddy currents that would be induced in the capacitor surfaces of the capacitive coupling elements of the inductive coupling element, interrupted.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Koppelflächen der kapazitiven Koppeleinrichtungen jeweils in der Mitte zwischen den durch die Durchtrennung gebildeten Enden mit Anschlussmitteln verbunden. Somit ist eine gute Dateneinkopplung erreicht.In an advantageous embodiment, the coupling surfaces of the capacitive coupling devices are each connected in the middle between the ends formed by the transection with connection means. Thus, a good data coupling is achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Koppelflächen der kapazitivenIn an advantageous embodiment, the coupling surfaces of the capacitive
Koppeleinrichtungen in Umfangsrichtung quer verlaufende Lücken oder Einschnitte auf. Somit sind Wirbelströme, die in den Kondensatorflächen der kapazitiven Koppelelemente vom induktiven Koppelelement induziert würden, weiter vermindert.Coupling devices in the circumferential direction transverse gaps or cuts. Thus, eddy currents that would be induced in the capacitor surfaces of the capacitive coupling elements of the inductive coupling element, further reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Koppelflächen jeweils auf einer elektrisch isolierenden Unterlage befestigt. Somit ist eine ungestörte Datenübertragung über den durch die Koppelflächen gebildeten Kommunikationskanal ermöglicht.In an advantageous embodiment, the coupling surfaces are each mounted on an electrically insulating pad. Thus, an undisturbed data transmission over the communication channel formed by the coupling surfaces is made possible.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Seite 4Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or by posing the task by comparison with the prior art task. page 4
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Drehübertrager 5 2 Gehäuseteil1 rotary transformer 5 2 housing part
3 Gehäuseteil3 housing part
4 Verbindungsring4 connecting ring
5 Anschlusskasten5 connection box
6 Stecker6 plugs
10 7 Auszugssicherung10 7 Excerpt from arrears
8 BNC-Anschluss8 BNC connector
9 Schraube 10 WeIIe9 Screw 10 WeIIe
20 Primärwicklung 15 21 Sekundärwicklung20 primary winding 15 21 secondary winding
22 Anschluss22 connection
23 Abschirmung23 shielding
24 Luftspalt24 air gap
25 Ringeinsatz25 ring insert
20 26, 27, 28, 29 Kupferband20 26, 27, 28, 29 copper strip
30 Labyrinthdichtung30 labyrinth seal
31 Drehachse31 axis of rotation
32 Primärwicklung32 primary winding
33 Trog33 trough
25 34 Sekundärwicklung25 34 secondary winding
35 Träger35 carriers
36 Deckel36 lids
37 Spalt37 gap
38 Bereich38 area
30 40 Kupferstreifen30 40 copper strips
41 Längsstreifen41 longitudinal stripes
42 Querstreifen42 horizontal stripes
43 Lücke Seite 543 gap page 5
44 Streifenende44 end of the strip
45 Einschnitt 50, 51 Modem45 incision 50, 51 modem
52, 53 Transceiver 5 54 Generator52, 53 transceiver 5 54 generator
55 AC/DC-Wandler55 AC / DC converters
56 Primärseite56 primary side
57 Sekundärseite 58, 59 Kondensator57 Secondary side 58, 59 Capacitor
10 60 Verbraucher 61 Drehübertrager 10 60 consumers 61 rotary joints
Seite 6page 6
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
Es zeigtIt shows
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Drehübertrager, - Figur 2 eine Schnittansicht durch den Drehübertrager nach Figur 1 , Figur 3 eine Schnittansicht durch einen weiteren Drehübertrager, Figur 4a eine Kupferband für ein Koppelelement eines Drehübertragers, Figur 4b ein weiteres Kupferband für ein Koppelelement eines Dreh Übertragers und Figur 5 das elektronische Prinzipschaltbild eines Drehübertragers.Figure 1 shows a rotary transformer according to the invention, - Figure 2 is a sectional view through the rotary transformer of Figure 1, Figure 3 is a sectional view through another rotary transformer, Figure 4a is a copper strip for a coupling element of a rotary transformer, Figure 4b shows another copper strip for a coupling element of a rotary transformer and FIG 5 shows the electronic block diagram of a rotary transformer.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Drehübertrager 1. Ein erstes Gehäuseteil 2 ist durch einen Verbindungsring 4 mit einem zweiten Gehäuseteil 3 verbunden. Erstes Gehäuseteil 2 und zweites Gehäuseteil 3 sind um die Achse des Verbindungsrings 4 gegeneinander drehbar.FIG. 1 shows a rotary transformer 1 according to the invention. A first housing part 2 is connected by a connecting ring 4 to a second housing part 3. First housing part 2 and second housing part 3 are rotatable about the axis of the connecting ring 4 against each other.
Am ersten Gehäuseteil 2 und am zweiten Gehäuseteil 3 ist je ein Anschlusskasten 5 ausgebildet. An jedem Anschlusskasten 5 ist ein Stecker 6 für Starkstrom, also für mehr als 1OA, ausgebildet und ein BNC-Stecker 8 für den Anschluss einer Hochfrequenzleitung.On the first housing part 2 and the second housing part 3, a terminal box 5 is formed. At each junction box 5 is a plug 6 for power, ie for more than 1OA, formed and a BNC connector 8 for connecting a high-frequency line.
Ein klappbarer Bügel am Stecker 6 bildet eine Auszugssicherung 7 für den Stecker der Starkstromleitung.A hinged bracket on the plug 6 forms a pull-out fuse 7 for the plug of the power line.
Erstes Gehäuseteil 2 und zweites Gehäuseteil 3 sind aus Kunststoff gefertigt.First housing part 2 and second housing part 3 are made of plastic.
Figur 2 zeigt einen axialen Schnitt durch den Drehübertrager nach Figur 1.FIG. 2 shows an axial section through the rotary transformer according to FIG. 1.
Der Verbindungsring 4 ist durch Schrauben 9 mit einer Hohlwelle 10 verbunden. Hierdurch ist ein Lager gebildet, in dem das erste Gehäuseteil 2 und das zweite Gehäuseteil 3 drehbar angeordnet sind.The connecting ring 4 is connected by screws 9 with a hollow shaft 10. In this way, a bearing is formed, in which the first housing part 2 and the second housing part 3 are rotatably arranged.
Der Stecker 6 ist durch nicht gezeigte Leitungen mit Anschlüssen 22 verbunden, die ihrerseits mit den beiden Enden einer Primärwicklung 20 verbunden sind. Die Wicklungen der Primärwicklung 20 verlaufen um die Drehachse des Drehübertragers. Somit erzeugt ein Wechselstrom, der über den Stecker 6 in die Primärwicklung 20 eingeprägt wird, ein Seite 7The plug 6 is connected by leads, not shown, with terminals 22, which in turn are connected to the two ends of a primary winding 20. The windings of the primary winding 20 extend around the axis of rotation of the rotary transformer. Thus, an alternating current which is impressed on the plug 6 in the primary winding 20 generates Page 7
Magnetfeld, das eine ringförmig um die Drehachse verlaufende Sekundärwicklung 21 durchsetzt und in der Sekundärwicklung 21 einen Strom induziert. Die Sekundärwicklung 21 ist mit dem zweiten Gehäuseteil fest verbunden und über Anschlüsse und nicht gezeigte Leiter mit einem in Figur 2 nicht ersichtlichen Stecker 6 verbunden. Primärwicklung 20 und Sekundärwicklung 21 weisen eine gemeinsame Achse auf. Somit bilden Primärwicklung und Sekundärwicklung ein induktives Koppelelement, und es ist Energie berührungslos induktiv über das Drehgelenk hinweg übertragbar. Zwischen Primärwicklung 20 und Sekundärwicklung 21 ist ein Luftspalt 24 eingerichtet, der die relative Verdrehbarkeit von erstem und zweiten Gehäuseteil ermöglicht.Magnetic field, which passes through a ring-shaped extending around the axis of rotation secondary winding 21 and induces a current in the secondary winding 21. The secondary winding 21 is fixedly connected to the second housing part and connected via terminals and not shown conductor with a not visible in Figure 2 connector 6. Primary winding 20 and secondary winding 21 have a common axis. Thus, the primary winding and the secondary winding form an inductive coupling element, and it is energy contactless inductively transmittable across the hinge. Between primary winding 20 and secondary winding 21, an air gap 24 is arranged, which allows the relative rotatability of the first and second housing part.
Primärwicklung 20 und Sekundärwicklung 21 sind jeweils von im Querschnitt U-förmigen, ringförmig-trogförmigen Abschirmungen 23 umfasst, deren Öffnungen einander zugewandt sind. Somit ist das von der Primärwicklung und der Sekundärwicklung erzeugte magnetische Feld eingeschlossen und gelangt im Wesentlichen nicht aus dem von den Abschirmungen 23 umschlossenen Ringbereich heraus.Primary winding 20 and secondary winding 21 are each of U-shaped in cross-section, annular-trough-shaped shields 23, whose openings are facing each other. Thus, the magnetic field generated by the primary winding and the secondary winding is included and substantially does not come out of the annular region enclosed by the shields 23.
Außerhalb der Abschirmungen 23 ist am ersten Gehäuseteil 2 ein mit der Drehachse konzentrisch verlaufender Ringeinsatz 25 ausgebildet, an dessen Innenseite ein Paar ringförmiger Kupferbänder 26, 27 angebracht ist. Die Kupferbänder 26, 27 sind mit den zwei Anschlüssen des BNC-Anschlusses 8 im Anschlusskasten 5 des ersten Gehäuseteils 2 elektrisch verbunden.Outside the shields 23, a ring insert 25 extending concentrically with the axis of rotation is formed on the first housing part 2, on the inside of which a pair of annular copper bands 26, 27 are attached. The copper strips 26, 27 are electrically connected to the two terminals of the BNC terminal 8 in the terminal box 5 of the first housing part 2.
Zwischen dem Ringeinsatz 25 und den Abschirmungen 23 ist am zweiten Gehäuseteil 3 ein zweiter konzentrisch verlaufender Ringeinsatz 31 ausgebildet, an dessen Außenseite ein weiteres Paar ringförmiger Kupferbänder 28, 29 angeordnet ist. Die Kupferbänder 28, 29 sind mit den zwei Anschlüssen des BNC-Anschlusses 8 im Anschlusskasten 5 des zweiten Gehäuseteils 3 elektrisch verbunden.Between the ring insert 25 and the shields 23, a second concentrically extending annular insert 31 is formed on the second housing part 3, on the outside of a further pair of annular copper bands 28, 29 is arranged. The copper strips 28, 29 are electrically connected to the two terminals of the BNC terminal 8 in the terminal box 5 of the second housing part 3.
Die Ringeinsätze 25, 31 sind konzentrisch ineinander angeordnet und ermöglichen so eine uneingeschränkte Drehbewegung des Drehverbinders.The ring inserts 25, 31 are arranged concentrically with each other and thus allow unrestricted rotational movement of the rotary connector.
Die Kupferbänder 26, 27, 28, 29 sind radial ausgerichtet, das heißt, die Normale der Oberfläche zeigt jeweils in radiale Richtung in Bezug auf die Drehachse. Die Kupferbänder 26 und 28 sind auf gleicher axialer Position einander gegenüber angeordnet und bilden so ein kapazitives Koppelelement in Form eines Kondensators. Ebenso sind die Kupferbänder Seite 8The copper strips 26, 27, 28, 29 are radially aligned, that is, the normal of the surface points in the radial direction with respect to the axis of rotation. The copper strips 26 and 28 are arranged opposite one another at the same axial position and thus form a capacitive coupling element in the form of a capacitor. Likewise, the copper bands page 8
27 und 29 auf gleicher axialer Position einander gegenüber angeordnet und bilden so ein zweites kapazitives Koppelelement in Form eines Kondensators.27 and 29 arranged on the same axial position opposite each other and thus form a second capacitive coupling element in the form of a capacitor.
Durch die zwei parallel betriebenen kapazitiven Koppelelemente ist eine Übertragung von HF-Signalen vom BNC-Anschluss 8 des ersten Gehäuseteils 2 zum BNC-Anschluss 8 des zweiten Gehäuseteils 3 berührungslos unabhängig von der Drehposition des Drehübertragers ermöglicht.Due to the two capacitive coupling elements operated in parallel, a transmission of RF signals from the BNC connection 8 of the first housing part 2 to the BNC connection 8 of the second housing part 3 is possible without contact, irrespective of the rotational position of the rotary transformer.
Die Ringbreite der eingesetzten Kupferbänder 26, 27, 28, 29 beträgt 2 cm, die Kupferbänder 26, 27, 28, 29 eines jeden kapazitiven Koppelelements sind 1 cm beabstandet.The ring width of the inserted copper strips 26, 27, 28, 29 is 2 cm, the copper strips 26, 27, 28, 29 of each capacitive coupling element are spaced 1 cm.
Figur 3 zeigte ein weiteres Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drehübertragers. Dargestellt ist eine Schnittansicht einer Seite des Drehübertragers. Die Drehachse 31 ist mit einer Strichpunktlinie angedeutet. Die Darstellung der Lager und der elektrischen Anschlüsse wurde zur Verbesserung der Übersichtlichkeit der Zeichnung unterdrückt.FIG. 3 shows a further embodiment of a rotary transformer according to the invention. Shown is a sectional view of a side of the rotary transformer. The axis of rotation 31 is indicated by a dashed line. The representation of the bearings and the electrical connections has been suppressed to improve the clarity of the drawing.
In einem ersten Gehäuseteil 2 ist ein ringförmiger Trog 33 aus ferromagnetischem Material eingelassen. In diesen Trog 33 ist die Primärwicklung 32 aufgewickelt. In den von dem Trog 33 umschlossenen Raum greift ein ringförmiger Träger 35 mit der Sekundärwicklung 34 ein. Die Primärwicklung 32 ist so radial innerhalb der Sekundärwicklung 35 angeordnet.In a first housing part 2, an annular trough 33 made of ferromagnetic material is embedded. In this trough 33, the primary winding 32 is wound. In the space enclosed by the trough 33 engages an annular support 35 with the secondary winding 34 a. The primary winding 32 is thus arranged radially within the secondary winding 35.
Das ringförmige Träger 35 ist am zweiten Gehäuseteil 3 befestigt. In den zweiten Gehäuseteil 3 ist ein Deckel 36 aus ferromagnetischem Material eingearbeitet, der ringförmig den Trog 33 abschließt. Somit ist der Innenraum des Trogs 33, der die Primärwicklung 32 und die Sekundärwicklung 34 aufnimmt, magnetisch abgeschlossen gegen den Außenbereich.The annular support 35 is fixed to the second housing part 3. In the second housing part 3, a lid 36 made of ferromagnetic material is incorporated, which closes the trough 33 in an annular manner. Thus, the interior of the trough 33 receiving the primary winding 32 and the secondary winding 34 is magnetically sealed against the outside.
Erstes Gehäuseteil 2 und zweites Gehäuseteil 3 sind drehbar um die Drehachse 31 gegeneinander gelagert. Zwischen den Gehäuseteilen ist ein Spalt 37 ausgebildet, der einen axial verlaufenden, rotationssymmetrischen Bereich 38 aufweist und in eine Labyrinth- Dichtung 30 ausläuft.First housing part 2 and second housing part 3 are rotatably mounted about the axis of rotation 31 against each other. Between the housing parts, a gap 37 is formed, which has an axially extending, rotationally symmetrical region 38 and terminates in a labyrinth seal 30.
In den Seitenwänden des Bereichs 38 ist ein erstes Paar von Kupferbändern 26, 27 eingelassen und gegenüber des Paars von Kupferbändern 26, 27 ein zweites Paar von Seite 9In the side walls of the area 38, a first pair of copper strips 26, 27 are embedded and opposite the pair of copper strips 26, 27 a second pair of Page 9
Kupferbändern 28, 29. Die Kupferbänder 26, 27, 28, 29 sind auf einer elektrisch nichtleitenden Unterlage befestigt und gegeneinander und gegen die Umgebung elektrisch isoliert.Copper bands 28, 29. The copper bands 26, 27, 28, 29 are mounted on an electrically non-conductive substrate and electrically isolated from each other and against the environment.
Ein erstes Kupferband 26 des ersten Paares bildet somit gemeinsam mit einem ersten Kupferband 28 des zweiten Paares einen Kondensator und somit ein erstes kapazitives Koppelelement. Ebenso bildet das zweites Kupferband 27 des ersten Paares gemeinsam mit dem zweiten Kupferband 29 des zweiten Paares einen Kondensator und somit ein zweites kapazitives Koppelelement. Somit ist eine Übertragung von Signalen über die kapazitiven Koppelelemente in jeder Drehposition des Drehübertragers und unabhängig von einer Drehbewegung durchführbar.A first copper strip 26 of the first pair thus forms, together with a first copper strip 28 of the second pair, a capacitor and thus a first capacitive coupling element. Likewise, the second copper strip 27 of the first pair together with the second copper strip 29 of the second pair forms a capacitor and thus a second capacitive coupling element. Thus, a transmission of signals via the capacitive coupling elements in each rotational position of the rotary transformer and independent of a rotational movement feasible.
Zwischen den zwei zu jedem kapazitiven Koppelelement gehörenden Kupferbändern ist jeweils Luft angeordnet.Air is arranged between the two copper strips belonging to each capacitive coupling element.
Erste kapazitives Koppelelement und zweites kapazitives Koppelelement bilden gemeinsam einen Übertragungskanal für die Datenübertragung.First capacitive coupling element and second capacitive coupling element together form a transmission channel for data transmission.
In Weiterbildungen sind die Kupferbänder 26, 27, 28, 29 der Drehübertrager derart gestaltet, dass möglichst geringe Wirbelströme vom induktiven Koppelelement induziert werden.In further developments, the copper strips 26, 27, 28, 29 of the rotary transformer are designed such that the smallest possible eddy currents are induced by the inductive coupling element.
Figur 4a zeigt ein erstes Beispiel für eine solche Weiterbildung. Auf einem Längsstreifen 41 aus Kupfer sind zur Bildung eines Kupferstreifens 40 Querstreifen 42 aus Kupfer angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden, sodass zwischen den Querstreifen 42 Lücken 43 gebildet werden. Diese Lücken vermindern induzierte Wirbelströme im Kupferstreifen 40.FIG. 4a shows a first example of such a development. On a longitudinal strip 41 made of copper, transverse strips 42 made of copper are arranged to form a copper strip 40 and electrically connected thereto, so that gaps 43 are formed between the transverse strips 42. These gaps reduce induced eddy currents in the copper strip 40.
Der Kupferstreifen 40 wird an den Enden 44 zusammengesetzt zur Bildung eines ringförmigen Kupferbands. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Enden 44 bis auf einen Spalt zusammengesetzt, sodass keine Kreisströme entlang des Längsstreifens 41 fließen können.The copper strip 40 is assembled at the ends 44 to form an annular copper strip. In an alternative embodiment, the ends 44 are assembled to a gap, so that no circular currents can flow along the longitudinal strip 41.
Figur 4b zeigt ein zweites Beispiel für eine Weiterbildung der Kupferbänder 26, 27, 28, 29. Seite 10FIG. 4b shows a second example of a development of the copper strips 26, 27, 28, 29. Page 10
In einen Kupferstreifen 30 sind in Längsrichtung seitlich wechselseitig Einschnitte 45 eingebracht, sodass sich insgesamt ein mäanderförmig verlaufender Leiter ergibt. Der Kupferstreifen 40 wird an den Enden 44 zusammengesetzt zur Bildung eines ringförmigen Kupferbands. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Enden 44 bis auf einen Spalt zusammengesetzt, sodass keine Kreisströme entlang des Kupferstreifens 40 fließen können.In a copper strip 30 side incisions 45 are laterally introduced in the longitudinal direction, so that there is a total of a meandering extending conductor. The copper strip 40 is assembled at the ends 44 to form an annular copper strip. In an alternative embodiment, the ends 44 are assembled to a gap so that no circulating currents can flow along the copper strip 40.
In weiteren Ausführungsbeispielen wird statt Kupfer ein anderer metallischer Leiter, beispielsweise Aluminium, eingesetzt.In further embodiments, instead of copper, another metallic conductor, for example aluminum, is used.
Figur 5 zeigt das Prinzipschaltbild einer berührungslosen Energie- und Datenübertragung über eine frei drehbare Kopplung.Figure 5 shows the block diagram of a non-contact power and data transmission via a freely rotatable coupling.
Ein als Übertragerkopf ausgebildeter Drehübertrager 61 umfasst eine Primärseite 56 und eine Sekundärseite 57 eins Transformators, die gegeneinander verdrehbar angeordnet sind. Der Transformator bildet das induktive Koppelement für eine berührungslose Leistungsübertragung.A trained as a transducer head rotary transformer 61 comprises a primary side 56 and a secondary side 57 of a transformer, which are arranged rotatable against each other. The transformer forms the inductive coupling element for non-contact power transmission.
Die Primärseite 56 wird aus einer Generator 54 mit einem konstanten Wechselstrom mit einer Stromstärke von 10 A oder 60 A und einer Frequenz von 25 kHz gespeist. Auch andere Frequenzen zwischen 10 kHz und 200 kHz sind vorsehbar.The primary side 56 is fed from a generator 54 with a constant alternating current with a current of 10 A or 60 A and a frequency of 25 kHz. Other frequencies between 10 kHz and 200 kHz are foreseeable.
Dieser Wechselstrom wird über den Transformator an einen Gleichrichter 55 weitergegeben. Zur Erhöhung der Kopplungsstärke umfasst der Gleichrichter einen Resonanzschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz auf die Frequenz des eingespeisten Wechselstroms abgestimmt ist.This alternating current is passed through the transformer to a rectifier 55. To increase the coupling strength of the rectifier comprises a resonant circuit whose resonance frequency is tuned to the frequency of the injected alternating current.
Der Gleichrichter 55 versorgt einen Verbraucher 60, beispielsweise einen Umrichter oder einen Motor oder eine elektronische Schaltung.The rectifier 55 supplies a load 60, for example a converter or a motor or an electronic circuit.
Der Generator 54 versorgt außerdem ein Modem 50 und einen Transceiver 52. Das Modem 50 erhält über eine nicht gezeigte Leitung Daten und gibt diese als Signale an den Transceiver 52 weiter. Der Transceiver 52 verstärkt die Signale. Seite 11The generator 54 also provides a modem 50 and a transceiver 52. The modem 50 receives data via a line, not shown, and passes these as signals to the transceiver 52. The transceiver 52 amplifies the signals. Page 11
Der Drehübertrager 61 umfasst einen ersten Kondensator 58 und einen zweiten Kondensator 59. Die Kondensatoren 58, 59 bilden die kapazitiven Koppelelemente eines Übertragungskanals für die Datenübertragung.The rotary transformer 61 comprises a first capacitor 58 and a second capacitor 59. The capacitors 58, 59 form the capacitive coupling elements of a transmission channel for data transmission.
Die Kondensatoren 58, 59 sind so jeweils gestaltet, dass die beiden Platten gegeneinander beweglich sind.The capacitors 58, 59 are each designed so that the two plates are mutually movable.
Über die parallel angeordneten Kondensatoren 58, 59 sind Signale vom Transceiver 53 an den Transceiver 53 übertragbar und umgekehrt. Eine Rückführung über eine Masseleitung ist nicht nötig. Somit ist die Störanfälligkeit vermindert.Via the capacitors 58, 59 arranged in parallel, signals from the transceiver 53 can be transmitted to the transceiver 53 and vice versa. A return via a ground line is not necessary. Thus, the susceptibility is reduced.
Der Transceiver 53 wird aus dem über das induktive Koppelelement übertragenen Wechselstrom, insbesondere aus dem Gleichrichter 55 gespeist. Vom Transceiver 53 gelangen die Signale zum Modem 51 , das ebenfalls aus dem Gleichrichter 55 versorgt wird.The transceiver 53 is fed from the alternating current transmitted via the inductive coupling element, in particular from the rectifier 55. From the transceiver 53, the signals reach the modem 51, which is also supplied by the rectifier 55.
Das Modem 51 kann umgekehrt Daten an den Transceiver 53 versenden, die im Modem 50 empfangen werden.Conversely, the modem 51 may send data to the transceiver 53 received in the modem 50.
So ist ein bidirektionaler Datenaustausch über eine bewegliche Koppeleinrichtung bereitgestellt, wobei parallel zur Koppelung für den Datenaustausch eine induktive Kopplung für Energie vorgesehen ist, aus der ein Verbraucher und die Transceiver 52, 53 und/oder die Modems 50, 51 versorgt werden. Thus, a bidirectional data exchange via a movable coupling device is provided, wherein parallel to the coupling for the data exchange, an inductive coupling is provided for energy from which a consumer and the transceivers 52, 53 and / or the modems 50, 51 are supplied.

Claims

Seite 12Patentansprüche: Page 12Patent claims:
1. Koppeleinrichtung mit einem ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil, die relativ zueinander um eine Achse drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung ein induktives Koppelelement bilden, wobei die Primärwicklung am ersten Gehäuseteil konzentrisch zur Achse angeordnet ist und die Sekundärwicklung am zweiten Gehäuseteil konzentrisch zur Achse angeordnet ist, am ersten Gehäuseteil eine elektrisch leitfähige Fläche als erste Koppelfläche ausgebildet ist und am zweiten Gehäuseteile eine elektrisch leitfähige Fläche als zweite Koppelfläche ausgebildet ist, die zusammen ein kapazitives Koppelelement bilden. 1. Coupling device with a first housing part and a second housing part, which are rotatably supported relative to each other about an axis, characterized in that form a primary winding and a secondary winding, an inductive coupling element, wherein the primary winding on the first housing part is arranged concentrically to the axis and the secondary winding is arranged on the second housing part concentric with the axis, on the first housing part an electrically conductive surface is formed as a first coupling surface and the second housing parts an electrically conductive surface is formed as a second coupling surface, which together form a capacitive coupling element.
Seite 13Page 13
2. Koppeleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass2. Coupling device according to claim 1, characterized in that
- am ersten Gehäuseteil elektrisch leitfähige Flächen ein erstes Paar von- On the first housing part electrically conductive surfaces, a first pair of
Koppelflächen bilden und am zweiten Gehäuseteile elektrisch leitfähige Flächen ein zweites Paar vonCoupling surfaces form and on the second housing parts electrically conductive surfaces a second pair of
Koppelflächen bilden wobei je eine elektrisch leitfähige Fläche, insbesondere Koppelfläche, des ersten Paars mit einer elektrisch leitfähigen Fläche, insbesondere Koppelfläche, des zweiten Paars ein kapazitives Koppelelement bilden.Form coupling surfaces wherein each form an electrically conductive surface, in particular coupling surface, the first pair with an electrically conductive surface, in particular coupling surface, the second pair of capacitive coupling element.
3. Koppeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile aus Kunststoff gefertigt sind oder zwischen den Gehäuseteilen und den jeweiligen elektrisch leitfähigen Flächen ein elektrisch isolierendes Material vorgesehen ist.3. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing parts are made of plastic or an electrically insulating material is provided between the housing parts and the respective electrically conductive surfaces.
4. Koppeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Koppelelement von einer magnetischen Abschirmung umgeben ist.4. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the inductive coupling element is surrounded by a magnetic shield.
5. Koppeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Abschirmung zwischen induktivem Koppelelement und kapazitiven Koppelelementen angeordnet ist.5. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic shield between the inductive coupling element and capacitive coupling elements is arranged.
6. Koppeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen von metallischen, ringförmigen Bändern gebildet werden, deren Oberfläche jeweils radial zur Drehachse angeordnet ist.6. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces are formed by metallic, annular bands whose surface is arranged in each case radially to the axis of rotation.
7. Koppeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen jedes Paars auf einem gemeinsamen, gedachten Zylinder angeordnet sind. Seite 147. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces of each pair are arranged on a common, imaginary cylinder. Page 14
8. Koppeleinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung jeweils um die Drehachse 5 verlaufen.8. Coupling device according to one of the preceding claims, characterized in that the turns of the primary winding and the secondary winding each extend about the axis of rotation 5.
9. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung und die Sekundärwicklung jeweils mit einem Stecker verbunden sind, der 10 eine Auszugssicherung aufweist.9. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the primary winding and the secondary winding are each connected to a plug which has an extract safety 10.
10. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Koppelelement radial innerhalb der kapazitiven Koppelelemente angeordnet ist. 1510. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inductive coupling element is arranged radially within the capacitive coupling elements. 15
11. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Koppelelemente außerhalb der magnetischen Abschirmung des induktiven Koppelelements angeordnet ist. 2011. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the capacitive coupling elements is arranged outside the magnetic shield of the inductive coupling element. 20
12. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktfläche eine Ringbreite von 1 cm bis 3 cm aufweist, insbesondere 2 cm.12. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that each contact surface has a ring width of 1 cm to 3 cm, in particular 2 cm.
25 13. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen jeder kapazitiven Koppeleinrichtung 0,5 cm bis 2 cm, insbesondere 1 cm, beabstandet sind.25 13. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces of each capacitive coupling device 0.5 cm to 2 cm, in particular 1 cm, are spaced.
30 14. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen der kapazitiven Koppeleinrichtungen jeweils als eine elektrisch leitender Ring ausgebildet sind, der an einer Stelle elektrisch durchtrennt ist. Seite 1514. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces of the capacitive coupling devices are each formed as an electrically conductive ring, which is electrically severed at one point. Page 15
15. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen der kapazitiven Koppeleinrichtungen jeweils in der Mitte zwischen den durch die Durchtrennung gebildeten Enden mit Anschlussmitteln verbunden sind.15. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces of the capacitive coupling devices are each connected in the middle between the ends formed by the transection with connection means.
16. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen der kapazitiven Koppeleinrichtungen in Umfangsrichtung quer verlaufende Lücken oder Einschnitte aufweisen.16. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces of the capacitive coupling devices in the circumferential direction have transverse gaps or cuts.
17. Koppeleinrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelflächen jeweils auf einer elektrisch isolierenden Unterlage befestigt sind. 17. Coupling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coupling surfaces are each mounted on an electrically insulating pad.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001484A1 (en) 2010-02-02 2011-09-29 Balluff Gmbh Transmission device for use as e.g. data transmitter for contactless bidirectional transmission of data with sensor in transmission system, has compensating coil compensating influence of energy field provided on data coil
WO2012041554A1 (en) * 2010-09-28 2012-04-05 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Contactless rotary joint
WO2014012943A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Stichting Nationaal Lucht- En Ruimtevaart Laboratorium Contactless power and data transfer
EP2933655A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-21 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
WO2015177759A1 (en) 2014-05-23 2015-11-26 I.M.A. Industria Macchine Automatiche S.P.A. Working unit equipped with a device for contactless electricity transfer and method for contactless electricity transfer in a working unit
EP3070723A3 (en) * 2015-03-16 2016-11-02 Sick Ag Device for the transmission of data and energy between two objects moving relative to one another
EP2901187B1 (en) 2012-09-25 2020-04-22 BAE Systems PLC Provision of an optical rotating joint installation

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015121452B3 (en) * 2015-12-09 2017-05-11 Sick Ag Apparatus for the contactless transmission of data and for determining an angle change between two relatively moving objects
DE102018107150A1 (en) 2018-03-26 2019-09-26 Wittenstein Se Transmission, engine-gearbox combination and shaft-gearbox combination
DE102021201679A1 (en) * 2021-02-23 2022-08-25 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh ANGLE MEASUREMENT SYSTEM
IL294352A (en) * 2022-06-27 2024-01-01 Irp Nexus Group Ltd Power transfer control method in a rotary transformer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125143A1 (en) * 1991-07-30 1993-02-04 Schwan Ulrich Contactless transmission system for alternating signals - has flat surface aerials as transmitter and receiver on rigid, insulating support
US6075433A (en) * 1995-05-29 2000-06-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power supply unit
DE102005020186A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-09 General Electric Co. Power transfer system for computerized tomography system, has rotary transformer coupling output power of primary and auxiliary power inverters to respective power voltage output on rotating frame

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB880227A (en) * 1958-08-27 1961-10-18 Nippon Electric Co Means for coupling between the rotating and fixed parts for an electric signal transmission system
US4117436A (en) * 1976-08-23 1978-09-26 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Torqueless relatively moving transformer windings
US4242666A (en) * 1979-05-23 1980-12-30 General Electric Company Range selectable contactless data acquisition system for rotating machinery
EP0073903B1 (en) * 1981-09-04 1986-10-01 Contraves Ag Arrangement for the contactless information transmission between bodies rotating relatively to one another
FR2529513A1 (en) * 1982-07-05 1984-01-06 Labinal DEVICE FOR MEASURING A PARAMETER IN A TIRE ON A WHEEL, IN PARTICULAR A MOTOR VEHICLE
JPS6210885A (en) 1985-07-08 1987-01-19 日本航空電子工業株式会社 Connector
DE4120650A1 (en) 1991-06-22 1992-12-24 Kolbenschmidt Ag DEVICE FOR TRANSMITTING ELECTRICAL ENERGY AND DATA IN MOTOR VEHICLES
US5814900A (en) 1991-07-30 1998-09-29 Ulrich Schwan Device for combined transmission of energy and electric signals
EP0809843A1 (en) * 1995-12-14 1997-12-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic-tape recording/reproducing device comprising a head-drum unit
DE59814261D1 (en) 1997-01-03 2008-09-11 Schleifring Und Appbau Gmbh Device for contactless transmission of electrical signals and / or energy
DE19705301C1 (en) * 1997-02-13 1998-10-01 V W B Gmbh Device for contactless information and energy transmission
DE19932504A1 (en) 1999-07-12 2001-02-01 Dieter Reuker Implementing contactless power and data transmission between two relatively rotatable parts involves using two coils mounted so as to be rotatable relative to each other
JP2002198238A (en) 2000-12-26 2002-07-12 Yazaki Corp Power/signal transmitter for rotary connection
US6523383B2 (en) * 2000-12-28 2003-02-25 The Timken Company Monitoring and controlling system with connectorless quick-change components
JP3533376B2 (en) 2001-03-16 2004-05-31 多摩川精機株式会社 Rotary non-contact connector
GB0122029D0 (en) 2001-09-12 2001-10-31 Hassan Halil G Power and data transmission system for the rotating machinery
DE102004032022A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Walter Dittel Gmbh signal transmission
US7667769B2 (en) * 2004-07-12 2010-02-23 Honeywell International Inc. Rotatable wireless electrical coupler
DE102004035603A1 (en) 2004-07-22 2006-03-16 Siemens Ag Gantry for an x-ray device
EP2533258B1 (en) 2006-12-20 2014-11-05 Analogic Corporation Non-contact rotary power transfer system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4125143A1 (en) * 1991-07-30 1993-02-04 Schwan Ulrich Contactless transmission system for alternating signals - has flat surface aerials as transmitter and receiver on rigid, insulating support
US6075433A (en) * 1995-05-29 2000-06-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power supply unit
DE102005020186A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-09 General Electric Co. Power transfer system for computerized tomography system, has rotary transformer coupling output power of primary and auxiliary power inverters to respective power voltage output on rotating frame

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001484A1 (en) 2010-02-02 2011-09-29 Balluff Gmbh Transmission device for use as e.g. data transmitter for contactless bidirectional transmission of data with sensor in transmission system, has compensating coil compensating influence of energy field provided on data coil
EP2621341B1 (en) 2010-09-28 2017-04-26 Schleifring und Apparatebau GmbH Contactless rotary joint
WO2012041554A1 (en) * 2010-09-28 2012-04-05 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Contactless rotary joint
CN103260517A (en) * 2010-09-28 2013-08-21 滑动环及设备制造有限公司 Contactless rotary joint
EP2954844B1 (en) 2010-09-28 2020-08-26 Schleifring GmbH Contactless rotary joint
US9748802B2 (en) 2010-09-28 2017-08-29 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Contactless rotary joint
EP2954844A1 (en) * 2010-09-28 2015-12-16 Schleifring und Apparatebau GmbH Contactless rotary joint
CN103260517B (en) * 2010-09-28 2016-04-20 滑动环及设备制造有限公司 Non-contact rotary joint
US9362047B2 (en) 2010-09-28 2016-06-07 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Contactless rotary joint
US9812255B2 (en) 2012-07-17 2017-11-07 Stichting Nationaal Lucht-En Ruimtevaart Laboratorium Contactless power and data transfer
WO2014012943A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Stichting Nationaal Lucht- En Ruimtevaart Laboratorium Contactless power and data transfer
EP2901187B1 (en) 2012-09-25 2020-04-22 BAE Systems PLC Provision of an optical rotating joint installation
EP2933655A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-21 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects in a surveillance area
WO2015177759A1 (en) 2014-05-23 2015-11-26 I.M.A. Industria Macchine Automatiche S.P.A. Working unit equipped with a device for contactless electricity transfer and method for contactless electricity transfer in a working unit
EP3070723A3 (en) * 2015-03-16 2016-11-02 Sick Ag Device for the transmission of data and energy between two objects moving relative to one another
US10263468B2 (en) 2015-03-16 2019-04-16 Sick Ag Apparatus for transmitting data and energy between two objects moving relative to one another

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