[发明专利]应答系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从具有至少一个设置在定子上的读出线圈的静止侧向具有至少一个设置在主轴上的应答线圈的旋转侧的无接触地感应传输能量的应答系统。这种应答系统在实际生活中变得越来越重要。所述系统在无源的变型方案中用作标识介质和存储介质或者在有源的变型方案中用于传感器数据处理。无线的数据通信允许使用信息和控制信息的双向交换。在这个技术领域中可以实现微型的独立测量系统。目前，在市场上可供应多种应答开关回路和应答系统。

背景技术

这种应答系统的一个例子由DE 199 24 830已知。这种装置用于测量温度和空气压力以及用于监控汽车轮胎的磨损。温度和压力的测量借助于硫化到轮胎侧壁(Reifenwange)内的电子应答器进行，该应答器按收发机(Transceiver)的要求将测量值感应地以数字载波频率法通过径向地集成到轮胎侧壁内的、作为应答线圈的扁平线圈传输到具有发送线圈的、安装在汽车上的收发机上。应答器已知由一个或者几个硅芯片以及几个外面的部件构成，温度传感器和微型机械式压力传感器与微处理器和所属的分析及传输电子装置一起集成在所述硅芯片上。收发机与应答器之间的通信以载波的数字形式实现，其中收发机向应答器发出指令，该应答器例如通过进行测量、对测量值进行补偿和线性化并且通过传输测量数据和/或其它的存储在应答器中的数据对所述指令进行应答。

用于过程监控的传感器或者用于过程优化的执行器不再可从工具机械制造中忽略掉。测量值接收器(Aufnehmer)主要安装在接下来还可以良好地接通的位置。这导致，例如对于旋转的构件如主轴中，只能在定子上间接地测量转子上的物理性能。无线的传输方法虽然充分已知，但是机械制造的要求是这种系统必需独立地(autark)工作。因此除了优选可感应地实现的数据传输以外，还要附加地进行能量耦合输入。但是不能简单地采用已知的方法，例如使用应答技术，因为在这种系统的开发中没有充分地考虑机械制造的特殊要求。

例如由于涡流损失和其它附加的效果会出现信号干扰，所述信号干扰使得数据传输明显地变得困难。此外在数据传递的范围内还会出现复合(komplex)的电容和阻抗变化以及几何形状和材料引起的电感波动。

为了避免这种干扰，由DE 196 10 284已知一种天线线圈，具有至少一个线圈绕组，其中线圈的一侧设有一个导电的、基本上覆盖导体回路(Leiterschleife)的区域并构成开口回路的屏蔽装置。因此应该减小干扰电场的影响。由于通过频率选择性的电路搭接屏蔽装置中的中断部也能够抑制磁性干扰场的影响。

在设计感应耦合的系统时，在直接的环境中的材料发挥重要作用。例如线圈的复合阻抗与频率和材料的磁和电性能相关地变化。所施加的交变场在材料中产生涡流损失，所述涡流损失使得向旋转的系统耦合输入功率变得困难。在感应耦合系统中的一个重要的特征是线圈的耦合，其中应该实现尽可能高的耦合系数。所以应满足，振荡回路的性能越高，则在次级线圈中所需的电流越小，因为损失下降。对于实际的应用，应答线圈中常见的功率例如是在5伏为10mW，但是这在读出线圈中引起170mA的电流。

发明内容

本发明的目的是，这样改变所述类型的应答系统，即，使得读出线圈的周围环境，尤其是定子由具有较小磁导率()的、导电良好的材料，优选是铝制成和/或在应答线圈区域内在定子的内周中设置由高磁导率的材料制成的层。

该目的在一种所述类型的应答系统中这样来实现，即读出线圈的周围环境尤其是定子由具有较小磁导率的、导电良好的材料优选是铝制成。

例如由铝制成的定子主要具有两个作用。一方面，减小应答线圈的电感。其原因在于导电能力良好的铝中的涡流损失。但出人意料的是，与期望相反，线圈阻抗并且从而损失功率同样明显地下降。这种措施有利地提高了应答线圈的性能并且从而也提高在静止侧与旋转侧之间的功率传递。由于并联震荡回路的较好的性能，在谐振时功率吸收以及电压过高明显好于没有铝定子的情况。因此在希望达到应答线圈的固定功率时在读出线圈中只需要较小的电流。所以电流密度下降，使得读出线圈也有利地可以具有较小的尺寸。

如果应答线圈和/或读出线圈设计成扁平线圈，则可以以有利地较少的费用制造线圈。此外这种扁平线圈需要较小的空间。它们可以在事后有利地补充装备到现有的机器上。

如果读出线圈设计成围绕U形芯卷绕的线圈，则可以实现有利的较高的磁流。制造费用是较小的，因为这种芯按标准是在市场上可获得的。

如果应答线圈和/或读出线圈作为扁平线圈在内部和/或外部设置在定子和/或转子的圆柱形外周上，则线圈的安装尤其简单。