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Title:
INDUCTIVE ROTATING TRANSMITTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/031770
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an inductive rotating transmitter, comprising a fixed piece and a rotating piece, whereby the fixed piece and the rotating pierce have a common virtual rotational axis and the rotating piece rotates about the fixed piece. The data transmission is carried out over at least one data transmission path by means of at least one inductive element and the data transmission path is arranged outside the rotational axis of the rotating transmitter.

Inventors:
MAKUTH JENS (DE)
SCHIMMER JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/010581
Publication Date:
April 07, 2005
Filing Date:
September 21, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
MAKUTH JENS (DE)
SCHIMMER JUERGEN (DE)
International Classes:
H01F38/14; H01F38/18; H01F17/00; H01F17/06; (IPC1-7): H01F38/18; H01F38/14
Foreign References:
EP0926690A11999-06-30
US5412366A1995-05-02
EP1005052A12000-05-31
EP1241732A12002-09-18
US5814900A1998-09-29
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Induktiver Drehübertrager zur Übertragung von Daten, mit einem feststehenden Teil und einem rotierenden Teil, wobei der rotierende Teil und der feststehende Teil eine gemeinsa me, virtuelle Drehachse aufweisen, und wobei sich der rotie rende Teil um den feststehenden Teil dreht, und wobei die Da tenübertragung über wenigstens eine Datenübertragungsstrecke mittels wenigstens eines induktiven Elements erfolgt, und wo bei die Datenübertragungsstrecke außerhalb der Drehachse des Drehübertragers angeordnet ist.
2. Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der induktive Drehübertrager ein Gehäuse aufweist, welches eine die virtuelle Drehachse um schließende Durchführung aufweist.
3. Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Element als Trans formator mit zumindest einer ersten und einer zweiten Spule ausgeführt ist, wobei die erste Spule dem feststehenden Teil und die zweite Spule dem rotierenden Teil zugeordnet ist.
4. Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Spule in Bezug auf die Richtung der virtuellen Drehachse nebenein ander angeordnet sind.
5. Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spule koaxial um die zweite Spule angeordnet ist.
6. Induktiver Drehübertrager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Spule als Ringspule ausgeführt sind.
7. Induktiver Drehübertrager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Spule als Planarspule ausgeführt sind.
8. Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Element Mittel zur Feldkonzentration aufweist.
9. Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager zur bidirektiona len Datenübertragung vorgesehen ist und für jede Übertra gungsrichtung ein induktives Element aufweist.
10. Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Elemente in Bezug auf die Richtung der virtuellen Drehachse nebeneinander ange ordnet sind.
11. Induktiver Drehübertrager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Elemente koaxial ineinander verschachtelt angeordnet sind.
12. Induktiver Drehübertrager nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den induktiven Elemen ten Mittel zur Entkopplung magnetischer Felder angeordnet sind.
13. Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrager zur Übertragung von Busprotokollen, insbesondere Fast Ethernet Protokollen, vorgesehen ist.
14. Induktiver Drehübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der induktive Drehübertrager als integrierte Einheit ausgeführt ist.
Description:
Beschreibung Induktiver Drehübertrager Die Erfindung betrifft einen induktiven Drehübertrager.

Daten-und Energieübertragung (Telemetrie) zu bewegten Ma- schinenteilen ist vor allem in der Industrie, insbesondere bei und/oder in verteilten Automatisierungssystemen ein zent- rales Problem. Produktionsprozesse, vorrangig beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Robotern, etc. finden an rotierenden oder allgemein bewegten Werkstücken statt, oder die Werkzeuge rotieren und/oder bewegen sich um das zu bearbeitende Werk- stück herum. Zur Datenübertragung in solchen Systemen werden u. a. Datennetze benötigt. Dazu werden beispielsweise Bussys- teme wie z. B. Feldbus, Profibus, Ethernet, Industrial Ether- net, oder auch FireWire, aber auch zunehmend schaltbare Hoch- leistungsdatennetze, also Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, insbe- sondere Realtime Ethernet (RTE) oder auch isochrones RTE (IRTE) eingesetzt.

Datenübertragung wird heute entweder mit konventionellen Ka- belschlepps oder mechanischen Schleifringen realisiert. Es existieren jedoch auch kapazitive und optische Verfahren, die aber technische Einschränkungen oder Kostenprobleme mit sich bringen. Funk fällt bislang aufgrund der geringen Nettodaten- raten und zusätzlicher Protokoll-Layer, aber auch wegen Elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und aus Zuverläs- sigkeitsgründen ganz aus diesem Raster heraus.

Die Kabelschlepplösung verhindert eine Endlosdrehung und be- grenzt die Produktionsgeschwindigkeit durch die notwendige Rückdrehung z. B. der Werkzeuge (sonst Abscherung der Kabel).

Die Minimierung der Nebenzeiten im System spielt jedoch bei- spielsweise für die Produktivität eine entscheidende Rolle.

Eine bevorzugte Lösung für dieses Nebenzeitproblem ist das Ersetzen der Kabelschlepps durch Drehübertrager.

Drehübertrager gibt es in den verschiedensten Ausführungen.

Einsetzbar sind berührungsbehaftete Übertrager, z. B. mechani- sche Schleifringe, Bürsten oder flüssigkeitsbehaftete Queck- silberübertrager aber auch berührungslose Übertrager, wie z. B. optische, kapazitive, induktive oder auf Basis von Funk- übertragung realisierte Übertrager.

Bei Verwendung von konventionellen, mechanischen Schleifrin- gen treten Probleme in Bezug auf Abnutzung, EMV und Zuverläs- sigkeit auf, u. a. auch deshalb, weil in unmittelbarer Nach- barschaft auch die Energie selbst übertragen wird.

Kapazitive Übertrager sind teuer und werden z. B. für militä- rische Anwendungen eingesetzt.

Für drahtgebundene Systeme (Busse oder Punkt-zu-Punkt-Ver- bindungen) gibt es bislang keine ideale Lösung. Eine kosten- günstige Vorrichtung, die eine transparente (ohne zusätzliche Protokoll-Layer), bidirektionale und full duplex-Datenüber- tragung ermöglicht, und bei der prinzipiell verschiedene Bus- protokolle eingesetzt werden können, existiert derzeit nicht.

Noch wesentlich größere Kosten verursacht ein Fiber-Luft- Fiber-Koppler, der in Form von FORJs (Fiber Optic Rotary Joints) mit Fiberanschluss verfügbar wäre. Solche FORJs sind beispielsweise mit passiven optischen Elementen ausgestattet und müssen wegen entsprechend hoher Anforderungen auch mit aufwändiger Mechanik, insbesondere Lagertechnik, ausgestattet sein. Diese werden bislang nur in kleiner Stückzahl manuell gebaut und bestehen im wesentlichen aus Edelstählen. Neben den sehr hohen Kosten gibt es auch technische Einschränkun- gen, z. B. Übertragungsraten, Vibrationen, Drehgeschwindig- keit, Temperatur, etc.

Aus der Video-Technik sind Übertragungstechniken bekannt, die mittels Transformer induktiv von bewegten zu unbewegten Kom- ponenten, beispielsweise Videokopf, übertragen bzw. koppeln.

In Variationen bzw. mit neuen Fertigungstechnologien kann diese Übertragungstechnik auch für Drehübertrager genutzt werden.

Drehübertrager können weiter führend in On-Axis-oder Off- Axis-Systeme unterteilt werden. Bei On-Axis-Systemen ist die Rotationsachse des Drehübertragers als Datenübertragungsstre- cke zur Übertragung der Daten reserviert. Bei der zum Anmel- dezeitpunkt unveröffentlichten deutschen Anmeldung DE 10230537.4 der Anmelderin ist dies Gegenstand der Erfin- dung bei einem optischen Drehübertrager.

Nachteil bei On-Axis-Systemen ist insbesondere die Vorbele- gung des Raumes der, bzw. um die Rotationsachse zur Daten- übertragung, wenn dieser Raum anstelle zur Datenübertragung für Durchführungen, beispielsweise Kabel, Pneumatik, Hydrau- lik, etc. benutzt werden soll oder benötigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drehübertra- ger anzugeben, bei dem die Datenübertragung mittels indukti- ver Elemente und außerhalb des Raumes der Dreh-bzw. Rotati- onsachse des Drehübertragers stattfindet.

Diese Aufgabe wird durch einen induktiven Drehübertrager zur Übertragung von Daten gelöst, mit einem feststehenden Teil und einem rotierenden Teil, wobei der rotierende Teil und der feststehende Teil eine gemeinsame, virtuelle Drehachse auf- weisen, und wobei sich der rotierende Teil um den feststehen- den Teil dreht, und wobei die Datenübertragung über wenigs- tens eine Datenübertragungsstrecke mittels wenigstens eines induktiven Elements erfolgt, und wobei die Datenübertragungs- strecke außerhalb der Drehachse des Drehübertragers angeord- net ist.

Die beiden Teile des Drehübertragers, der feststehende und der rotierende Teil, weisen eine gemeinsame, virtuelle Dreh- achse auf, wobei der rotierende Teil um diese virtuelle Dreh-

achse rotiert und die Drehrichtung beliebig ist. Der Drehü- bertrager weist vorzugsweise ein zur virtuellen Drehachse ro- tationssymetrisches Gehäuse auf, das auch die entsprechende Mechanik mit Häusung, Lagerung sowie Dichtung umfasst.

Da die Datenübertragungsstrecke erfindungsgemäß außerhalb der Drehachse angeordnet ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der induktive Drehübertrager ein Gehäuse aufweist, welches eine die virtuelle Drehachse umschließende Durchführung auf- weist. Der induktive Drehübertrager weist am Ort der Drehach- se bzw. Rotationsachse Raum zur Realisierung der Durchführung auf, da die Datenübertragung außerhalb dieses Raumes erfolgt.

Beispielsweise ermöglicht ein hohlzylinderförmiger Aufbau des Gehäuses die räumliche Nutzung um die Rotationsachse für Durchführungen. Der innerhalb der Durchführung zur Verfügung stehende Raum kann beispielsweise für Kabel, Pneumatik oder Hydraulik benutzt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen induktiven Drehübertragers ist das induktive Element als Transformator mit zumindest einer ersten und einer zweiten Spule ausgeführt, wobei die erste Spule dem feststehenden Teil und die zweite Spule dem rotierenden Teil zugeordnet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform ist z. B. die erste Spule als Primärwicklung des Transformators anzusehen und die zweite Spule als Sekundärwicklung des Transformators anzuse- hen. Selbstverständlich ist die Zuordnung von Primär-und Se- kundärseite beliebig austauschbar. Die erste Spule kann auch dem rotierenden Teil zugeordnet werden und die zweite Spule dem feststehenden Teil.

Zur Realisierung eines erfindungsgemäßen induktiven Drehü- bertragers wird beispielsweise eine an sich bekannte Technik, wie beispielsweise die Videokopftechnik, in einer neuen Ap- plikation entsprechend modifiziert. Dazu werden neue Ferti- gungstechniken zur Herstellung von Teilkomponenten benutzt.

Um den erfindungsgemäßen Drehübertrager mit möglichst gerin- gen Durchmesser zu realisieren, bietet es sich an, die erste und die zweite Spule in Bezug auf die Richtung der virtuellen Drehachse nebeneinander anzuordnen.

Hingegen lässt sich in einer vorteilhaften Ausführungsform der Drehübertrager mit sehr geringer Einbautiefe realisieren, indem die erste Spule koaxial um die zweite Spule angeordnet ist.

Insbesondere bei einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Aufbau des Gehäuses des Drehübertragers ist eine vorteilhafte Ausführung dadurch gegeben, dass die erste und/oder die zwei- te Spule als Ringspule ausgeführt sind. Eine derartige Anord- nung kann auch als Ringtransformator mit zueinander bewegli- chen Wicklungen bezeichnet werden.

Eine besonders kompakte Bauweise des induktiven Drehübertra- gers lässt sich realisieren, indem besonders flache Spulen für den induktiven Drehübertrager eingesetzt werden. Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Sinne dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Spule als Planarspule ausgeführt sind. Planarspulen eigenen sich besonders gut für eine Miniaturisierung des er- findungsgemäßen induktiven Drehübertragers.

Unter Anwendung von replizierenden Techniken bzw. Verfahren wie beispielsweise Spritzgießen oder MID (molded interconnect device), die beispielsweise auch in der Mikrosystemtechnik benutzt werden, wird sowohl eine Miniaturisierung als auch zusätzlich eine kostengünstige Herstellung eines erfindungs- gemäßen Drehübertragers erreicht. Insbesondere durch die Mi- niaturisierung des Drehübertragers ist ein Einsatz in weite- ren potenziellen Anwendungsgebieten, z. B. Robotergelenke, bei denen Durchführungen beispielsweise zur Energieversorgung be- nötigt werden, denkbar und möglich.

Um den Streufluss des induktiven Elementes zu minimieren ist es zweckmäßig, dass das induktive Element Mittel zur Feldkon- zentration aufweist. Derartige Mittel können beispielsweise Ferrite sein, die an geeigneten Positionen zur Führung des magnetischen Flusses angebracht werden. Für eine effiziente induktive Datenübertragung ist eine starke Feldkopplung zwi- schen primär-und sekundärseitiger Wicklung wichtig. Auch ein Topf-oder Becherkern kann zur Kopplung der ersten und der zweiten Spule des Transformators Verwendung finden. Selbst- verständlich sind verschiedene andere Ausführungsformen zur Erzeugung eines möglichst großen Kopplungsfaktors zwischen primär-und sekundärseitiger Wicklung mittels Feldkonzentra- tion denkbar.

Der erfindungsgemäße induktive Drehübertrager ist nicht auf die Verwendung genau eines induktiven Elementes beschränkt.

In vielen Anwendungen der Datenübertragung ist es sinnvoll, dass der Übertrager zur bidirektionalen Datenübertragung vor- gesehen ist und für jede Übertragungsrichtung ein induktives Element aufweist. Alternativ kann auch nur ein induktives E- lement verwendet werden, wenn eine so genannte Gabelschaltung eingesetzt wird.

Bei der Verwendung zweier induktiver Elemente kommen ver- schiedene geometrische Anordnungen der induktiven Elemente in Frage. Ein möglichst geringer Durchmesser eines induktiven Drehübertragers mit zwei oder auch mehr als zwei induktiven Elementen wird erzielt, wenn die induktiven Elemente in Bezug auf die Richtung der virtuellen Drehachse nebeneinander ange- ordnet sind.

Hingegen lässt sich ein induktiver Drehübertrager mit mög- lichst geringer Einbautiefe realisieren, wenn die induktiven Elemente koaxial ineinander verschachtelt angeordnet sind.

Zur Trennung der Kanäle, denen die verschiedenen induktiven Elemente zugeordnet sind, ist es zweckmäßig, Mittel zur Feld- konzentration zu verwenden, um eine magnetische Kopplung

durch Streufluss der induktiven Elemente untereinander weit- gehend zu vermeiden.

Zur Trennung der Kanäle bei Verwendung mehrerer induktiver Elemente ist es darüber hinaus zweckmäßig, zwischen den in- duktiven Elementen Mittel zur Entkopplung magnetischer Felder anzuordnen. Bei den Mitteln zur Entkopplung der magnetischen Felder kann es sich um einfache geometrische Anordnungen han- deln, die zwischen den induktiven Elementen abgeordnet sind und dort einen Mindestabstand der induktiven Elemente zuein- ander sichern.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung ergibt sich für den er- findungsgemäßen Übertrager dadurch, dass der Übertrager zur Übertragung von Busprotokollen, insbesondere Fast Ethernet Protokollen, vorgesehen ist.

Ohne große prinzipielle Änderungen können verschiedene Bus- protokolle, wie beispielsweise Profibus und (Fast) Ethernet übertragen werden. Dabei stehen insbesondere Drehübertrager für Fast Ethernet im Fokus d. h. für eine Übertragungsrate von 100 Mbaud. Andere Busprotokolle, insbesondere andere Feldbus- protokolle wären ebenfalls durch Modifikation der Ein-bzw.

Ausgangsschaltung übertragbar.

Ein weiterer Vorteil ist die Transparenz bei der Datenüber- tragung. Zusätzliche Protokoll-Layer sind nicht notwendig.

Weiterhin können ohne große prinzipielle Änderungen verschie- dene, insbesondere gleichstromarme Protokolle mit dem erfin- dungsgemäßen induktiven Drehübertrager übertragen werden.

Selbst beispielsweise NRZ-kodierte Datenströme (NRZ = non re- turn to zero), welche einen Gleichstromanteil haben, können für die passive Übertragung genutzt werden, wenn im Drehüber- trager eine entsprechende Umkodierung zu einem RZ-Code (RZ = return to zero) vorgenommen wird.

Um eine möglichst günstige Herstellung des induktiven, bzw. feldgekoppelten Drehübertragers zu erreichen, ist es vorteil- haft, dass dieser passiv arbeitet. Selbstverständlich ist a- ber auch eine aktive Variante, die ein-und/oder ausgangssei- tig eine Signalformung realisiert, denkbar und möglich. Bei der Realisierung dieser Variante sind zusätzliche Verzöge- rungszeiten bzw. Jitter, die zur Signallaufzeit dazu kommen, zu berücksichtigen.

Als eine bevorzugte Ausführungsform wird der erfindungsgemäße feldgekoppelte, bzw. passive Drehübertrager als integrierte Einheit ausgeführt. Extern anzuschließende Elemente sind die entsprechenden Buskabel auf beiden Seiten. Eine bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht dabei den Einsatz von Steckverbin- dern. Das Verfahren zur Datenübertragung ist dann, bei ent- sprechender Vorbereitung im feststehenden bzw. im rotierenden Teil des optischen Drehübertragers, sehr einfach und kosten- günstig gelöst. Damit können prinzipiell alle möglichen Da- tenbusse, beispielsweise Ethernet, insbesondere Feldbusse, beispielsweise Profibus, aber auch Punkt-zu-Punkt-Verbindun- gen, beispielsweise IRTE, angeschlossen, die entsprechenden Datenprotokolle übertragen und damit der erfindungsgemäße in- duktive Drehübertrager in beliebige Automatisierungssysteme integriert werden.

Von besonderem Vorteil ist es darüber hinaus, dass die Erfin- dung insbesondere bei und in Verpackungsmaschinen, Pressen, Kunststoffspritzmaschinen, Textilmaschinen, Druckmaschinen, Werkzeugmaschinen, Roboter, Handlingsystemen, Holzbearbei- tungsmaschinen, Glasverarbeitungsmaschinen, Keramikverarbei- tungsmaschinen sowie Hebezeugen eingesetzt bzw. verwendet werden kann.

Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin- dung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

FIG 1 eine Prinzipdarstellung eines Drehübertragers, FIG 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen in- duktiven Drehübertragers in axialer Ausführung, FIG 3 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen in- duktiven Drehübertragers in radialer Ausführung, FIG 4 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen in- duktiven Drehübertragers mit Planarspulen, FIG 5 eine Prinzipdarstellung eines Planarspulenaufbaus und FIG 6 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen in- duktiven Drehübertragers als MID-Variante (molded interconnect device).

FIG 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Drehübertragers 100. Der Drehübertrager 100 besteht aus einem feststehenden Teil 101 und einem rotierenden Teil 102. Beide Teile des Dre- hübertragers 100 weisen eine gemeinsame, gedachte, virtuelle Drehachse 201 auf, wobei der rotierende Teil 102 um diese virtuelle Drehachse 200 rotiert, wobei die Drehrichtung be- liebig ist. Das Gehäuse des Drehübertragers 100 ist wegen der Drehung um die virtuelle Drehachse 201 bevorzugterweise rota- tionssymmetrisch, beispielsweise zylinderförmig, zur Drehach- se 201 ausgeführt. Der feststehende Teil 101 wird im mechani- schen Sinn auch als"Stator"und der rotierende Teil 102 als "Rotor"bezeichnet. Dabei ist es unerheblich, welcher Teil sich bewegt und welcher Teil des Drehübertragers 100 fixiert ist. Letztlich darf nur ein Teil des Drehübertragers 100 me- chanisch starr befestigt sein, der andere, zweite Teil muss spannungsfrei drehbar gelagert sein und muss"spannungsfrei mitgenommen"werden können. Dies kann beispielsweise durch eine Kunststoff-oder Gummikupplung erreicht werden. Andere

Dichtungen sind jedoch auch denkbar und möglich. Dabei sind je nach Ausführung beliebige Grade der Dichtung erreichbar.

Darüber hinaus hängt die maximale Drehgeschwindigkeit u. a. von der Güte der Lagerung ab.

Drehübertrager werden insbesondere zur Datenübertragung ver- wendet, wobei entsprechende Kabel 301,302 in die beiden Teile 101,102 des Drehübertragers 100 führen, wobei beispielsweise ein Kabel 302 wie in der FIG 1 gezeigt, zusammen mit dem ro- tierenden Teil 102 des Drehübertragers 100 mit rotiert. Zur Datenübertragung sind prinzipiell alle Arten von geeigneten Kabeln möglich, beispielsweise Buskabel, Lichtwellenleiter, etc. Die Kabel werden bevorzugt mittels Stecker, von denen in der FIG 1 lediglich ein Stecker 401 sichtbar ist, mit dem Drehübertrager 100 verbunden. Selbstverständlich ist die Form der Stecker im Wesentlichen beliebig.

Die beiden Gehäuseteile des Drehübertragers 100 können bei- spielsweise aus Stahl, insbesondere Edelstahl, aus Keramik oder aus Kunststoff hergestellt werden. Jedoch sind auch an- dere Materialien, beispielsweise Aluminiumlegierungen, Mes- sing, etc. denkbar und verwendbar. Um die Produktionskosten zu erniedrigen bzw. kostengünstige Produktionsverfahren, wel- che die Herstellungskosten weiter reduzieren, anwenden zu können, wird die Verwendung von preiswerten Materialien, bei- spielsweise Keramiken bzw. Kunststoffe bevorzugt. Dadurch, insbesondere bei der Verwendung von Kunststoffen, können ent- sprechend kostengünstige Fertigungstechniken, beispielsweise die Spritzgusstechnik, eingesetzt werden.

FIG 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Drehübertragers 100 in axialer Ausführung, der mit konventioneller Spulentechnik, insbesondere konventionellen Wicklungen arbeitet. Der er-findungsgemäße, feldgekoppelte Drehübertrager 100 besteht prinzipiell aus zwei zueinander verdrehbaren Röhren 101,102.

Der Drehübertrager 100 weist zwei induktive Elemente 500,800 zur Datenübertragung auf, wobei jedem Element ein Kanal zuge- ordnet ist. Ein induktives Element 500,800 besteht aus zwei Spulen 501,502 bzw. Spulenteilen mit Becher-oder Topfkernen 503, beispielsweise mit einer Ferritschale, die durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind.

Die induktiven Elemente 500,800 liegen axial nebeneinander, wodurch ein Aufbau mit geringem Durchmesser 202 möglich wird.

Zwischen den induktiven Elementen 500,800 befindet sich ein "Spacer"600 der zur Trennung der Kanäle, und damit insbeson- dere zur Verhinderung der Feldkopplung zwischen den indukti- ven Elementen 500,800 dient.

FIG 3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Drehübertragers 100 in radialer Ausführung, der mit konventioneller Spulentechnik arbeitet. Er besteht prin- zipiell aus zwei zueinander verdrehbaren Röhren 101,102.

Der Drehübertrager 100 weist zwei induktive Elemente 500,800 zur Datenübertragung auf, wobei jedem Element 500,800 ein Ka- nal zugeordnet ist. Ein induktives Element 500,800 besteht aus zwei Spulen 501,502 bzw. Spulenteilen mit Becher-oder Topfkernen 503, beispielsweise mit einer Ferritschale, die durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind.

Die Kanäle bzw. die induktiven Elemente 500,800 liegen radial nebeneinander, wodurch ein Aufbau mit geringer Einbautiefe 203 möglich wird. Zwischen den Kanälen kann sich wieder ein Spacer befinden, der die Trennung der Kanäle verbessert.

FIG 4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Drehübertragers mit Planarspulen 501,502. Diese Spulen werden im Prinzip wie Leiterplatten hergestellt, d. h.

Leiterbahnen auf Trägermaterial 504, hergestellt mit den Pro- zessen der konventionellen LP-Produktion. Die Eigenschaften der Spulen 502,503 sind durch mechnanische Parameter einfach

berechen-bzw. simulierbar. Die fertige Planarspule 502,503 wird dann nur noch in Becher-oder Topfkerne 503 eingebettet.

Die Planarspulen 502,503 sind wiederum durch einen Luftspalt physikalisch voneinander getrennt.

FIG 5 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Planarspulenauf- baus. Die Eigenschaften der Spulen 501,505 werden maßgeblich durch deren Geometrie bestimmt. Für radial angeordnetete Spu- len mit gleicher Induktivität sind im Prinzip gleiche Spulen- flächen bei gleichem Leiterquerschnitt notwendig.

FIG 6 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Drehübertragers als MID-Variante (molded intercon- nect device). Die MID-Variante bietet das größte Potential in Richtung low-cost und Miniaturisierung.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jeweils ein induktive Element 500,800 mit einem inneren Spulenkörper 702 und einem äußeren Spulenkörper 701 ausgeführt, wobei der äu- ßere Spulenkörper 701 den inneren Spulenkörper 702 konzen- trisch umschließt. In den äußeren Spulenkörper 701 sind Spu- len 501 eingebettet, deren Wicklungen in axialer Richtung, d. h in Richtung der virtuellen Drehachse, nebeneinander an- geordnet sind. Analog sind in den inneren Spulenkörper 702 Spulen 502 eingebettet, deren Wicklungen in axialer Richtung, d. h in Richtung der virtuellen Drehachse, nebeneinander an- geordnet sind. Durch diese Anordnung der Wicklungen kann der induktive Drehübertrager mit besonders geringem Durchmesser 202 realisiert werden.

Die Spulen 501 des äußeren Spulenkörpers 701 können als Pri- märwicklung eines Transformators betrachtet werden, dessen sekundärseitige Wicklung durch die Spulen 502 auf dem inneren Spulenkörper 702 repräsentiert werden. Zur Feldkonzentration sind entsprechende Mittel 705, z. B HF Magnete, sowohl am in- neren 702 als auch am äußeren Spulenkörper 701 vorgesehen.

Primär-und Sekundärseite des induktiven Elementes 500 sind durch einen Luftspalt 704 getrennt, innerhalb dessen auch ei- ne Lagerung vorgesehen ist, die eine Rotation eines der Spu- lenkörper 701,702 ermöglicht.

Der Drehübertrager ist mit zwei axial nebeneinander angeord- neten induktiven Elementen 500,800 ausgeführt, wodurch zwei Übertragungskanäle realisiert werden. Die Anzahl der Kanäle bzw. der induktiven Elemente ist selbstverständlich skalier- bar.

Die Herstellung des Drehübertragers ist besonders kostengüns- tig. Die HF Magnete 705 und die Spulen 502 werden positio- niert und mit Kunststoff umspritzt. Eine Nachbearbeitung wie z. B. Ätzen (im Sinne von Abtragen) von Hilfsstrukturen ist möglich. Gleichzeitig sind die Aufnahmen für die Lagerung herstellbar. Wenn der Prozess entwickelt ist, sind nur wenige Schritte zur Fertigung des gesamten Gebildes notwendig.