專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)答系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從具有至少一個(gè)設(shè)置在定子上的讀出線(xiàn)圈的靜止側(cè)向具有至少一個(gè)設(shè)置在主軸上的應(yīng)答線(xiàn)圈的旋轉(zhuǎn)側(cè)的無(wú)接觸地感應(yīng)傳輸能量的應(yīng)答系統(tǒng)。這種應(yīng)答系統(tǒng)在實(shí)際生活中變得越來(lái)越重要。所述系統(tǒng)在無(wú)源的變型方案中用作標(biāo)識(shí)介質(zhì)和存儲(chǔ)介質(zhì)或者在有源的變型方案中用于傳感器數(shù)據(jù)處理。無(wú)線(xiàn)的數(shù)據(jù)通信允許使用信息和控制信息的雙向交換。在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中可以實(shí)現(xiàn)微型的獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)。目前，在市場(chǎng)上可供應(yīng)多種應(yīng)答開(kāi)關(guān)回路和應(yīng)答系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這種應(yīng)答系統(tǒng)的一個(gè)例子由DE 19924830已知。這種裝置用于測(cè)量溫度和空氣壓力以及用于監(jiān)控汽車(chē)輪胎的磨損。溫度和壓力的測(cè)量借助于硫化到輪胎側(cè)壁(Reifenwange)內(nèi)的電子應(yīng)答器進(jìn)行，該應(yīng)答器按收發(fā)機(jī)(Transceiver)的要求將測(cè)量值感應(yīng)地以數(shù)字載波頻率法通過(guò)徑向地集成到輪胎側(cè)壁內(nèi)的、作為應(yīng)答線(xiàn)圈的扁平線(xiàn)圈傳輸?shù)骄哂邪l(fā)送線(xiàn)圈的、安裝在汽車(chē)上的收發(fā)機(jī)上。應(yīng)答器已知由一個(gè)或者幾個(gè)硅芯片以及幾個(gè)外面的部件構(gòu)成，溫度傳感器和微型機(jī)械式壓力傳感器與微處理器和所屬的分析及傳輸電子裝置一起集成在所述硅芯片上。收發(fā)機(jī)與應(yīng)答器之間的通信以載波的數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)，其中收發(fā)機(jī)向應(yīng)答器發(fā)出指令，該應(yīng)答器例如通過(guò)進(jìn)行測(cè)量、對(duì)測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償和線(xiàn)性化并且通過(guò)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)和/或其它的存儲(chǔ)在應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)對(duì)所述指令進(jìn)行應(yīng)答。
用于過(guò)程監(jiān)控的傳感器或者用于過(guò)程優(yōu)化的執(zhí)行器不再可從工具機(jī)械制造中忽略掉。測(cè)量值接收器(Aufnehmer)主要安裝在接下來(lái)還可以良好地接通的位置。這導(dǎo)致，例如對(duì)于旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件如主軸中，只能在定子上間接地測(cè)量轉(zhuǎn)子上的物理性能。無(wú)線(xiàn)的傳輸方法雖然充分已知，但是機(jī)械制造的要求是這種系統(tǒng)必需獨(dú)立地(autark)工作。因此除了優(yōu)選可感應(yīng)地實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸以外，還要附加地進(jìn)行能量耦合輸入。但是不能簡(jiǎn)單地采用已知的方法，例如使用應(yīng)答技術(shù)，因?yàn)樵谶@種系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中沒(méi)有充分地考慮機(jī)械制造的特殊要求。
例如由于渦流損失和其它附加的效果會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾，所述信號(hào)干擾使得數(shù)據(jù)傳輸明顯地變得困難。此外在數(shù)據(jù)傳遞的范圍內(nèi)還會(huì)出現(xiàn)復(fù)合(komplex)的電容和阻抗變化以及幾何形狀和材料引起的電感波動(dòng)。
為了避免這種干擾，由DE 19610284已知一種天線(xiàn)線(xiàn)圈，具有至少一個(gè)線(xiàn)圈繞組，其中線(xiàn)圈的一側(cè)設(shè)有一個(gè)導(dǎo)電的、基本上覆蓋導(dǎo)體回路(Leiterschleife)的區(qū)域并構(gòu)成開(kāi)口回路的屏蔽裝置。因此應(yīng)該減小干擾電場(chǎng)的影響。由于通過(guò)頻率選擇性的電路搭接屏蔽裝置中的中斷部也能夠抑制磁性干擾場(chǎng)的影響。
在設(shè)計(jì)感應(yīng)耦合的系統(tǒng)時(shí)，在直接的環(huán)境中的材料發(fā)揮重要作用。例如線(xiàn)圈的復(fù)合阻抗與頻率和材料的磁和電性能相關(guān)地變化。所施加的交變場(chǎng)在材料中產(chǎn)生渦流損失，所述渦流損失使得向旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)耦合輸入功率變得困難。在感應(yīng)耦合系統(tǒng)中的一個(gè)重要的特征是線(xiàn)圈的耦合，其中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)盡可能高的耦合系數(shù)。所以應(yīng)滿(mǎn)足，振蕩回路的性能越高，則在次級(jí)線(xiàn)圈中所需的電流越小，因?yàn)閾p失下降。對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用，應(yīng)答線(xiàn)圈中常見(jiàn)的功率例如是在5伏為10mW，但是這在讀出線(xiàn)圈中引起170mA的電流。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，這樣改變所述類(lèi)型的應(yīng)答系統(tǒng)，即，使得讀出線(xiàn)圈的周?chē)h(huán)境，尤其是定子由具有較小磁導(dǎo)率(Permeabilitt)的、導(dǎo)電良好的材料，優(yōu)選是鋁制成和/或在應(yīng)答線(xiàn)圈區(qū)域內(nèi)在定子的內(nèi)周中設(shè)置由高磁導(dǎo)率的材料制成的層。
該目的在一種所述類(lèi)型的應(yīng)答系統(tǒng)中這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)，即讀出線(xiàn)圈的周?chē)h(huán)境尤其是定子由具有較小磁導(dǎo)率的、導(dǎo)電良好的材料優(yōu)選是鋁制成。
例如由鋁制成的定子主要具有兩個(gè)作用。一方面，減小應(yīng)答線(xiàn)圈的電感。其原因在于導(dǎo)電能力良好的鋁中的渦流損失。但出人意料的是，與期望相反，線(xiàn)圈阻抗并且從而損失功率同樣明顯地下降。這種措施有利地提高了應(yīng)答線(xiàn)圈的性能并且從而也提高在靜止側(cè)與旋轉(zhuǎn)側(cè)之間的功率傳遞。由于并聯(lián)震蕩回路的較好的性能，在諧振時(shí)功率吸收以及電壓過(guò)高明顯好于沒(méi)有鋁定子的情況。因此在希望達(dá)到應(yīng)答線(xiàn)圈的固定功率時(shí)在讀出線(xiàn)圈中只需要較小的電流。所以電流密度下降，使得讀出線(xiàn)圈也有利地可以具有較小的尺寸。
如果應(yīng)答線(xiàn)圈和/或讀出線(xiàn)圈設(shè)計(jì)成扁平線(xiàn)圈，則可以以有利地較少的費(fèi)用制造線(xiàn)圈。此外這種扁平線(xiàn)圈需要較小的空間。它們可以在事后有利地補(bǔ)充裝備到現(xiàn)有的機(jī)器上。
如果讀出線(xiàn)圈設(shè)計(jì)成圍繞U形芯卷繞的線(xiàn)圈，則可以實(shí)現(xiàn)有利的較高的磁流。制造費(fèi)用是較小的，因?yàn)檫@種芯按標(biāo)準(zhǔn)是在市場(chǎng)上可獲得的。
如果應(yīng)答線(xiàn)圈和/或讀出線(xiàn)圈作為扁平線(xiàn)圈在內(nèi)部和/或外部設(shè)置在定子和/或轉(zhuǎn)子的圓柱形外周上，則線(xiàn)圈的安裝尤其簡(jiǎn)單。
如果應(yīng)答線(xiàn)圈和/或讀出線(xiàn)圈在內(nèi)部和/或外部設(shè)置在定子和/或轉(zhuǎn)子的端側(cè)，則可以在各線(xiàn)圈之間實(shí)現(xiàn)特別好的耦合。但是這種安裝方法的不利之處是，必需設(shè)置自由軸端。對(duì)于這種裝配方式，一種具有鐵氧體薄殼芯的線(xiàn)圈特別有利。由此由于較高的磁通量有利地得到良好的耦合。
如果扁平線(xiàn)圈優(yōu)選作為印刷有導(dǎo)體的薄膜配備成自粘的(selbstklebend)，則扁平線(xiàn)圈的裝配明顯變得容易。
在其上進(jìn)行測(cè)量的、旋轉(zhuǎn)的軸的大多數(shù)由高合金的錳鉻鋼或者普通的工具鋼構(gòu)成?？梢赃@樣以出人意料地高的程度改善靜止的與旋轉(zhuǎn)的部分之間的功率傳輸，即在扁平線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子或者定子之間設(shè)置高磁導(dǎo)率的材料制成的層，優(yōu)選為無(wú)定形金屬制成的或者不導(dǎo)電的鐵氧體的金屬制成的薄膜。這種效應(yīng)可以這樣來(lái)解釋?zhuān)赐ㄟ^(guò)鐵氧體引導(dǎo)磁通量，并因此在周?chē)饘俨牧现谐霈F(xiàn)較小附生的渦流。
高磁導(dǎo)率材料的層的厚度在0.01mm與1mm之間就已經(jīng)足夠了。
此時(shí)，如果讀出線(xiàn)圈設(shè)計(jì)得比應(yīng)答線(xiàn)圈寬，則是有利的。為了向微系統(tǒng)供能，通常應(yīng)答線(xiàn)圈在主軸的軸向上例如是3mm寬，而卷繞在鐵氧體的U形芯的讀出線(xiàn)圈例如總共是20mm寬，就足夠了。
通過(guò)將扁平線(xiàn)圈設(shè)計(jì)成優(yōu)選為多層的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的平面線(xiàn)圈，則可實(shí)現(xiàn)有利地均勻的能量傳遞。通多層的平面線(xiàn)圈可以容易地使電感和圈數(shù)與要求相匹配。應(yīng)答線(xiàn)圈可以有利地與微系統(tǒng)所需的供電電壓和負(fù)載電阻相匹配。
如果扁平線(xiàn)圈由具有基本上平行的導(dǎo)體的、可任意地切斷的薄膜帶構(gòu)成，則應(yīng)答線(xiàn)圈的適配變得特別簡(jiǎn)單，其中在帶彎曲成一圓柱形之后，導(dǎo)體端部偏移一導(dǎo)體間距地相互接通而組合成線(xiàn)圈。
在一種實(shí)施形式中，扁平線(xiàn)圈設(shè)置在主軸和/或定子的環(huán)形槽中，線(xiàn)圈有利地受保護(hù)地支承并固定在其軸向位置上。即使在振動(dòng)時(shí)它們也不會(huì)移動(dòng)。
如果高磁導(dǎo)率的薄膜具有比主軸和/或定子包圍線(xiàn)圈的材料的磁導(dǎo)率高的磁導(dǎo)率，則可以對(duì)于線(xiàn)圈與其金屬的周?chē)h(huán)境之間的層實(shí)現(xiàn)適合的材料選擇。
在一種特別有利的實(shí)施形式中設(shè)想，主軸由鋼，尤其是鉻錳鋼構(gòu)成，并在由無(wú)定形金屬構(gòu)成的層上設(shè)置優(yōu)選設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的扁平線(xiàn)圈的應(yīng)答線(xiàn)圈。該組合在試驗(yàn)中得到最好的功率傳輸。在讀出線(xiàn)圈中的電流可以通過(guò)這種措施降低到1/5。
尤其在這樣一種組合中，對(duì)于系統(tǒng)得到有利地良好的耦合，在該組合中定子由鋁構(gòu)成，并在由鐵氧體薄膜構(gòu)成的層上設(shè)置優(yōu)選設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的扁平線(xiàn)圈的發(fā)送線(xiàn)圈。
如果在定子和/或轉(zhuǎn)子與鐵氧體薄膜之間設(shè)置由導(dǎo)電良好的材料、優(yōu)選是銅構(gòu)成的層，在確定的情況下可還可以進(jìn)一步改善這種耦合。
最后有利地設(shè)定，讀出線(xiàn)圈卷繞在鐵氧體芯上，并設(shè)計(jì)成在讀出線(xiàn)圈的區(qū)域內(nèi)中斷由高磁導(dǎo)率的材料或者由鐵氧體的材料制成的、在設(shè)置定子的內(nèi)周上的層。
現(xiàn)在根據(jù)幾個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例借助于
本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記按功能標(biāo)識(shí)相同的部分。各附圖具體顯示圖1至4以示意圖示出應(yīng)答線(xiàn)圈和讀出線(xiàn)圈不同設(shè)置的選擇，圖5示出多層平面線(xiàn)圈的示意性結(jié)構(gòu)，圖6示出在接觸區(qū)域內(nèi)多層平面線(xiàn)圈的垂直剖視圖，圖7示出多層平面線(xiàn)圈的另一種實(shí)施形式，圖8示出用于制造平面線(xiàn)圈的薄膜的俯視圖，圖9示出示意示出的應(yīng)答-讀出線(xiàn)圈布置的垂直剖視圖，圖10以水平剖視圖示出應(yīng)答-讀出線(xiàn)圈對(duì)的另一種實(shí)施形式，和圖11以垂直剖視圖示出圖10中剖面線(xiàn)XI-XI上的詳細(xì)視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1至4中示意地示出了讀出線(xiàn)圈和應(yīng)答線(xiàn)圈的不同的結(jié)構(gòu)。
在圖1中卷繞在殼形的或者E形的鐵氧體芯23上的讀出線(xiàn)圈2與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)地卷繞的應(yīng)答線(xiàn)圈4相對(duì)。這里應(yīng)答線(xiàn)圈連同其導(dǎo)體14表示為在卷繞在具有U形橫截面的環(huán)形芯24上的線(xiàn)圈體。
這里，U形輪廓的自由分支25與E形的鐵氧體芯23中間的和靠外的分支25相對(duì)。
在圖2中示出一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的軸向的變形方案。應(yīng)答線(xiàn)圈4在此固定在轉(zhuǎn)子11的端側(cè)13上，而讀出線(xiàn)圈2同軸地固定在定子1的端側(cè)12上。讀出線(xiàn)圈或者應(yīng)答線(xiàn)圈的兩個(gè)導(dǎo)體圍繞相對(duì)的鐵氧體薄殼芯26中間的軸頸卷繞。
圖3中的布置原則上對(duì)應(yīng)于圖1中示出的布置，但是其中定子1包圍轉(zhuǎn)子11，并且讀出線(xiàn)圈2取代殼形或E形鐵氧體芯23而具有U形鐵氧體芯，讀出線(xiàn)圈的導(dǎo)體圍繞該U形鐵氧體芯進(jìn)行纏繞。在這種情況下導(dǎo)體圍繞U形鐵氧體的底邊纏繞。但是該導(dǎo)體也可以圍繞兩個(gè)自由分支25卷繞。
圖4示出包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的、相對(duì)的線(xiàn)圈的一對(duì)線(xiàn)圈，即讀出線(xiàn)圈2和應(yīng)答線(xiàn)圈4。兩個(gè)線(xiàn)圈載體27設(shè)計(jì)成具有U形橫截面的環(huán)形芯24，但是其中分支25的自由端彼此相對(duì)。
取代在圖1至4中所示的環(huán)形芯，這里示出的應(yīng)答線(xiàn)圈在制造技術(shù)上較有利地以平面線(xiàn)圈的形式實(shí)現(xiàn)，如圖5所示的那樣。導(dǎo)體14的一部分分別施加到薄膜15上，并從而形成平面線(xiàn)圈19的一部分。接通點(diǎn)27施加在薄膜15相對(duì)的面上。下一層設(shè)有完全相同的接通點(diǎn)，但是所述接通點(diǎn)分別位于另一層相對(duì)的側(cè)面上，從而在疊合時(shí)，一層的觸點(diǎn)與另一層的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)接觸，而另外兩個(gè)接通點(diǎn)可供用于外部接通。此時(shí)，如果每個(gè)平面的平面線(xiàn)圈的導(dǎo)體14都設(shè)計(jì)成螺旋形，則在其中一層中電流由外向內(nèi)流，而在另一層中反向流動(dòng)。平面線(xiàn)圈既可以用作讀出線(xiàn)圈也可以用作應(yīng)答線(xiàn)圈。但是當(dāng)該平面線(xiàn)圈繞主軸設(shè)置時(shí)，該平面線(xiàn)圈不構(gòu)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)圈。平面線(xiàn)圈在定子中或轉(zhuǎn)子上掃過(guò)的圓周越大，則能量的傳輸就可以越均勻地進(jìn)行。
圖6中以垂直剖視圖示意地示出使平面線(xiàn)圈的兩個(gè)層接通的可能性。在平面線(xiàn)圈的下層28上，接通點(diǎn)27設(shè)計(jì)成接通凸起部30，該接通凸起部在兩個(gè)層28和29的彼此貼靠時(shí)穿過(guò)相對(duì)的開(kāi)口31，并與接通面32相接觸。然后通過(guò)適合的方法使凸起部30與面32相連接。
以這樣的方式幾乎可以相互重疊布置任意多的平面線(xiàn)圈，例如如圖7所示。
可以特別經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)這樣一種平面線(xiàn)圈，在這種線(xiàn)圈中，例如如圖8所示，在薄膜15上并排地設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體14。在端部33上的各接通點(diǎn)27通過(guò)在區(qū)域34內(nèi)適合的導(dǎo)體分布相對(duì)于在區(qū)域35中的導(dǎo)體14偏移一個(gè)導(dǎo)體間距，使得例如在纏繞轉(zhuǎn)子時(shí)導(dǎo)體在恰當(dāng)?shù)慕油ㄖ蠼M合成繞組。線(xiàn)圈在其對(duì)角相對(duì)的端部上分別具有一個(gè)外部接觸的繞組端部36。通過(guò)相應(yīng)的切斷，這種薄膜也可以用于不同的直徑。
在圖9中借助于平面線(xiàn)圈19示出讀出線(xiàn)圈和應(yīng)答線(xiàn)圈的布置，該平面線(xiàn)圈布置對(duì)應(yīng)于圖4中所示的結(jié)構(gòu)。在此定子1優(yōu)選由導(dǎo)電良好的材料例如鋁制成。在讀出線(xiàn)圈2與定子1之間設(shè)置層18，該層優(yōu)選由鐵氧體的材料，尤其是0.2mm厚的鐵氧體薄膜構(gòu)成，如該材料由Epcos公司以F96的產(chǎn)品名稱(chēng)銷(xiāo)售。在薄膜與轉(zhuǎn)子之間也可以設(shè)置例如0.05mm厚的薄銅層。讀出線(xiàn)圈2優(yōu)選制成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的線(xiàn)圈，該線(xiàn)圈在適合的位置按已知的方式與讀寫(xiě)裝置連接。同樣設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的平面線(xiàn)圈19的應(yīng)答線(xiàn)圈4與該讀出線(xiàn)圈相對(duì)。
在該應(yīng)答線(xiàn)圈與多數(shù)由工具鋼制成的轉(zhuǎn)子11-多數(shù)情況是機(jī)床主軸3-之間設(shè)置具有0.025mm厚度的層17，該層由高導(dǎo)磁率的材料即無(wú)定形的軟磁性金屬制成，例如由Vakuumschmelze Hanau以名稱(chēng)為Vitrobac銷(xiāo)售的材料。
圖10示出具有讀出線(xiàn)圈2的另一實(shí)施形式的水平剖視圖的俯視圖，其中線(xiàn)圈8卷繞在U形鐵氧體芯7上，并且是卷繞在芯7的自由分支25上。在此讀出線(xiàn)圈2位于鋁制的殼體37內(nèi)，并在該殼體內(nèi)通過(guò)填料(Verguβmasse)38固定。線(xiàn)圈2的周?chē)h(huán)境5也可以由其它常見(jiàn)的材料如結(jié)構(gòu)鋼形成。但優(yōu)選同樣由鋁制成。定子1的內(nèi)周9在讀出線(xiàn)圈2的區(qū)域內(nèi)由所述層18帶形地覆蓋。但是該帶在讀出線(xiàn)圈2的區(qū)域39內(nèi)中斷。
圖11示出圖10中剖面線(xiàn)XI-XI上的細(xì)節(jié)的垂直剖面圖。中斷的鐵氧體層18附加地在其朝向定子1一側(cè)上具有例如由銅制成的、導(dǎo)電良好的層22。在環(huán)形的槽21內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的、在軸向上明顯較窄的應(yīng)答線(xiàn)圈4。在設(shè)計(jì)成平面線(xiàn)圈19的應(yīng)答線(xiàn)圈4與轉(zhuǎn)子11之間設(shè)置所述的高導(dǎo)磁率的軟磁性層17。該層17比應(yīng)答線(xiàn)圈4的軸向尺寸寬。
以這樣的方式可以特別廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)足夠的功率用于微芯片和具有已知的分析和傳輸電子裝置的傳感器，如在當(dāng)今的應(yīng)答系統(tǒng)中常見(jiàn)的傳感器。這里，應(yīng)答線(xiàn)圈常見(jiàn)的尺寸是例如為6mm的軸向長(zhǎng)度，設(shè)置在轉(zhuǎn)子與定子之間的層具有例如為7mm的軸向長(zhǎng)度。如果鐵氧體的層例如具有0.2mm的厚度，而高導(dǎo)磁率的層具有0.025mm的厚度，就足夠了。這種平面線(xiàn)圈的厚度約為0.1mm。這種線(xiàn)圈在約125kH的頻率下運(yùn)行。
在這種應(yīng)答系統(tǒng)所使用的其它頻率下，采取相應(yīng)的匹配措施。以這樣的方式可以形成這樣線(xiàn)圈對(duì)，所述線(xiàn)圈即使在機(jī)械制造中常見(jiàn)的金屬環(huán)境中也能提供出人意料的高性能。所述應(yīng)答線(xiàn)圈可與載荷相匹配。由于按本發(fā)明的措施，較小尺寸的發(fā)送線(xiàn)圈就足夠向轉(zhuǎn)子上的微系統(tǒng)供給能量。發(fā)送線(xiàn)圈25mm×25mm×25mm的尺寸是常見(jiàn)的。當(dāng)然也可以將多個(gè)線(xiàn)圈分別統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)。
線(xiàn)圈優(yōu)選按串連諧振運(yùn)行，其中可在靜止的和運(yùn)動(dòng)的部分之間進(jìn)行特別好的能量傳輸。所述措施使得相對(duì)于空氣線(xiàn)圈產(chǎn)生10倍以上的改善。
附圖標(biāo)記表1定子2讀出線(xiàn)圈3主軸4應(yīng)答線(xiàn)圈5周?chē)h(huán)境6扁平線(xiàn)圈7U形芯8線(xiàn)圈9定子周邊10轉(zhuǎn)子周邊11轉(zhuǎn)子12定子端側(cè)13轉(zhuǎn)子端側(cè)14導(dǎo)體15薄膜1617無(wú)定形的軟金屬的金屬層18不導(dǎo)電的鐵氧體的金屬層19旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的平面線(xiàn)圈20薄膜帶21環(huán)形槽22銅層23鐵氧體芯24環(huán)形芯25分支26鐵氧體薄殼芯27接通點(diǎn)28下層
29上層30接通凸起部31開(kāi)口32接通面33端部34區(qū)域35區(qū)域36繞組端部37殼體38填料39區(qū)域
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)答系統(tǒng)，用于從具有至少一個(gè)設(shè)置在定子(1)上的讀出線(xiàn)圈(2)的靜止側(cè)向具有至少一個(gè)設(shè)置在主軸(3)上的應(yīng)答線(xiàn)圈(4)的旋轉(zhuǎn)側(cè)進(jìn)行無(wú)接觸的感應(yīng)能量傳輸，其特征在于所述讀出線(xiàn)圈(2)的周?chē)h(huán)境(5)、尤其是定子由磁導(dǎo)率較小的、導(dǎo)電良好的材料、優(yōu)選由鋁制成和/或在應(yīng)答線(xiàn)圈區(qū)域內(nèi)在定子的內(nèi)周中設(shè)置由高磁導(dǎo)率的材料制成的層。
2.按上述權(quán)利要求所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)答線(xiàn)圈(4)和/或讀出線(xiàn)圈(2)設(shè)計(jì)成扁平線(xiàn)圈(6)。
3.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述讀出線(xiàn)圈(2)設(shè)計(jì)成圍繞U形芯(7)卷繞的線(xiàn)圈(8)。
4.按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)答線(xiàn)圈(4)和/或讀出線(xiàn)圈(2)作為扁平線(xiàn)圈(6)在內(nèi)部和/或外部設(shè)置在定子和/或轉(zhuǎn)子(11)的圓柱形周邊(9、10)上。
5.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)答線(xiàn)圈(4)和/或讀出線(xiàn)圈(2)在內(nèi)部和/或外部設(shè)置在定子(1)和/或轉(zhuǎn)子(11)的一端側(cè)(12、13)上。
6.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于優(yōu)選作為印刷有導(dǎo)體(14)的薄膜(15)的所述扁平線(xiàn)圈(6)自粘地配備。
7.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于在扁平線(xiàn)圈(8)與轉(zhuǎn)子(11)或者定子(1)之間設(shè)置有高磁導(dǎo)率材料的層(17、18)，優(yōu)選作為無(wú)定形金屬(17)的或者不導(dǎo)電的鐵氧體的金屬(18)的薄膜。
8.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述高磁導(dǎo)率材料的層(17、18)的厚度在0.01mm與1mm之間。
9.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于讀出線(xiàn)圈(2)設(shè)計(jì)得比應(yīng)答線(xiàn)圈(4)寬。
10.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述扁平線(xiàn)圈(6)設(shè)計(jì)成優(yōu)選是多層的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的平面線(xiàn)圈(19)。
11.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述扁平線(xiàn)圈由具有基本上平行的導(dǎo)體(14)的薄膜帶(20)構(gòu)成，該薄膜帶是可任意地切斷的，其中，在帶彎曲成一圓柱形之后，導(dǎo)體端部偏移一導(dǎo)體間距地彼此接通，從而組合成一線(xiàn)圈。
12.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述扁平線(xiàn)圈(6)設(shè)置在主軸(3)和/或定子(1)的環(huán)形槽(21)內(nèi)。
13.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于高磁導(dǎo)率的層(17)具有這樣的磁導(dǎo)率，該磁導(dǎo)率比主軸(3)和/或定子(1)包圍線(xiàn)圈(2、4、6、8)的材料的磁導(dǎo)率更高。
14.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于所述主軸(3)由鋼、尤其是鉻錳鋼構(gòu)成，并且在由無(wú)定形的金屬構(gòu)成的層(18)上設(shè)置優(yōu)選設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的扁平線(xiàn)圈(6)的應(yīng)答線(xiàn)圈。
15.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于定子由鋁構(gòu)成，并且在由鐵氧體薄膜構(gòu)成的層上設(shè)置優(yōu)選設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的扁平線(xiàn)圈的讀出線(xiàn)圈(2)。
16.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于在定子(1)和/或轉(zhuǎn)子(11)與鐵氧體薄膜(18)之間設(shè)置由導(dǎo)電良好的材料、優(yōu)選是銅制成的層(22)。
17.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于讀出線(xiàn)圈(22)卷繞在鐵氧體芯上，并且由高磁導(dǎo)率的材料或者由鐵氧體的材料制成的、設(shè)置在定子(1)的內(nèi)周邊上的層在讀出線(xiàn)圈(2)的區(qū)域內(nèi)中斷地形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)答系統(tǒng)，用于從具有至少一個(gè)設(shè)置在定子(1)上的讀出線(xiàn)圈(2)的靜止側(cè)向具有至少一個(gè)設(shè)置在主軸(3)上的應(yīng)答線(xiàn)圈(4)的旋轉(zhuǎn)側(cè)無(wú)接觸地進(jìn)行感應(yīng)能量傳輸。為了該系統(tǒng)也能夠在常用金屬材料的機(jī)械結(jié)構(gòu)中通過(guò)電機(jī)引起的干擾場(chǎng)的附近用于獨(dú)立的傳感器應(yīng)用場(chǎng)合，設(shè)想讀出線(xiàn)圈(2)的周?chē)h(huán)境(5)尤其是定子由較小磁導(dǎo)率的、導(dǎo)電良好的材料優(yōu)選是鋁制成。應(yīng)答線(xiàn)圈(4)和/或讀出線(xiàn)圈(2)作為扁平線(xiàn)圈(6)在內(nèi)部和/或外部設(shè)置在定子和/或轉(zhuǎn)子(11)的圓柱形周邊(9、10)上。在扁平線(xiàn)圈(8)與轉(zhuǎn)子(11)或定子(1)之間設(shè)置高磁導(dǎo)率的材料的層(17、18)，優(yōu)選作為無(wú)定形的鐵氧體的金屬(17)的或者不導(dǎo)電的鐵氧體的金屬(18)的薄膜。
文檔編號(hào)G06K7/08GK101084512SQ200580043695
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者T·杰格, P·韋斯 申請(qǐng)人:普羅-麥克龍模件系統(tǒng)有限及兩合公司