FILBRY, Karl-Heinz (Thüringer Str. 14, Höchheim, 97633, DE)
HÖHN, Ulrich (Hollstädter Str. 2, Hollstadt/junkershausen, 97618, DE)
LIPOT, Hans-Werner (Rosenweg 4, Bad Neustadt, 97616, DE)
PLATEN, Markus (Endgrube 18, Bad Neustadt, 97616, DE)
ECKERT, Rainer (Kreuzbergring 64a, Bad Neustadt/herschfeld, 97616, DE)
FILBRY, Karl-Heinz (Thüringer Str. 14, Höchheim, 97633, DE)
HÖHN, Ulrich (Hollstädter Str. 2, Hollstadt/junkershausen, 97618, DE)
LIPOT, Hans-Werner (Rosenweg 4, Bad Neustadt, 97616, DE)
PLATEN, Markus (Endgrube 18, Bad Neustadt, 97616, DE)
| Patentansprüche
1. Drehgeber mit einem Sensor (2) zur Erfassung einer von der Drehstellung eines drehbaren Objekts abhängigen Messgröße, wobei der Drehgeber zumindest einen Drehgebersignalausgang (8) zur Ausgabe eines mit der Messgröße korrespondierenden Drehsignals (DS) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Drehgeber einen Anschluss (9) zum Anschließen zumindest eines weiteren Sensors (10) aufweist und
- dass der Drehgeber zumindest einen Sensorsignalausgang (11) zur Ausgabe eines weiteren Signals (WS) aufweist, welches mit einer von dem zumindest weiteren Sensor (10) erfassten Messgröße korrespondiert.
2. Drehgeber nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Anschluss (9) für den zumindest einen weiteren Sensor (10) als mindestens eine Busschnittstelle ausgebildet ist.
3. Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehgeber eine erste Messerfassungseinheit (15) aufweist, welche eingangsseitig mit dem jeweiligen Sensorsignalausgang (11) verbunden ist und ausgangsseitig zumindest einen Messerfassungsausgang (16) zur Ausgabe der mit dem zumindest einen weiteren Sensor (10) korrespondierenden Signale (WS) auf ¬ weist.
4. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehgeber eine zweite Messerfassungseinheit (17) auf ¬ weist, welche eingangsseitig mit dem Drehgebersignalausgang (8) verbunden ist und ausgangsseitig den zumindest einen Mes- serfassungsausgang (16) zur Ausgabe des mit der Messgröße korrespondierenden Drehsignals (DS) aufweist.
5. Drehgeber nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messerfassungseinheit (15, 17) ein Schnittstellenmodul
(20) zur Signalumsetzung aufweist, welches eingangsseitig mit dem zumindest einen Messerfassungsausgang (16) und ausgangs- seitig einen Schnittstellenmodulausgang (21) zur Ausgabe eines korrespondierenden Schnittstellensignals (ST) aufweist.
6. Drehgeber nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messerfassungseinheit (15, 17) die jeweiligen weiteren Signale (WS) und/oder das Drehsignal (DS) mit vorgebbaren Vergleichswerten vergleicht und im Falle einer überschreitung bzw. einer Unterschreitung des jeweiligen Vergleichswertes eine Fehlermeldung (F) ausgibt.
7. Drehgeber nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messerfassungseinheit (15, 17) ein Schnittstellenmodul (20) aufweist, welches die Fehlermeldung (F) in ein mit der Fehlermeldung (F) korrespondierendes Schnittsteilenssignal (ST) umsetzt, welches an einem Schnittstellenmodulausgang
(21) ausgebbar ist.
8. Drehgeber nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messerfassungseinheit (15, 17) einen Datenspeicher (26) zur Speicherung von mit den erfassten Sensorsignalen (DS, WS) korrespondierenden Sensordaten aufweist.
9. Drehgeber nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messerfassungseinheit (15, 17) ein MikroController oder Mikroprozessor ist.
10. Drehgeber nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehgeber mit einem Anschlusskabel mit einer Anzahl von Signalleitungen verbindbar ist.
11. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehgeber ein Anschlusskabel (33) mit einer Anzahl von Signalleitungen (34) aufweist.
12. Drehgeber nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest ein Teil der Signalleitungen (34 ) mit dem zumindest einen Drehgebersignalausgang (8) verbunden ist.
13. Drehgeber nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest ein Teil der Signalleitungen (34) mit dem zumindest einen Sensorsignalausgang (11) verbunden ist.
14. Drehgeber nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Drehgeber ein Drehgebergehäuse (30) aufweist und
- dass der Anschluss (9) zum Anschließen des zumindest einen weiteren Sensors (10) im oder am Drehgebergehäuse (30) an ¬ geordnet ist .
15. Drehgeber nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehgeber ein Sensorkabel mit einer Anzahl von Sensorleitungen zum Anschluss des zumindest einen weiteren Sensors (10) aufweist.
16. Drehgeber nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehgeber zum Anschließen zumindest eines Temperatursen- sors, Schwingungssensors, Wicklungsbruchsensors oder Schaltkontakts als weiteren Sensor (10) ausgebildet ist.
17. Drehgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der weitere Sensor (10) Bestandteil des Drehgebers ist und mit dem Anschluss (9) des Drehgebers verbunden ist.
18. Drehgeber nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- der Drehgeber ein Drehgebergehäuse (30) aufweist und
- dass der zumindest einen weiteren Sensor (10) an einer In- nenseite des Drehgebergehäuses (30) angebracht ist.
19. Drehgeber nach Anspruch 17 oder 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zumindest eine weitere Sensor (30) ein Temperatursensor oder Schwingungssensor ist.
20. Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, welche eine Rotorwelle und einen Drehgeber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 aufweist, wobei der zumindest eine weitere Sensor (10) mit dem Drehgeber (1) verbunden ist.
21. Elektrische Maschine nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest ein weiterer Sensor (10) in der elektrischen Ma- schine angebracht ist und mit dem Anschluss (9) des Drehge ¬ bers (1) verbunden ist. |
Beschreibung
Drehgeber zum Anschluss weiterer Sensoren sowie elektrische Maschine mit einem derartigen Drehgeber
Die Erfindung betrifft einen Drehgeber mit einem Sensor zur Erfassung einer von der Drehstellung eines drehbaren Objekts abhängigen Messgröße. Der Drehgeber weist zumindest einen Drehgebersignalausgang zur Ausgabe eines mit der Messgröße korrespondierenden Drehsignals auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem derartigen Drehgeber.
Drehgeber dienen zur Messung von Wegstrecken, Geschwindigkeiten oder Drehwinkeln eines mit dem Drehgeber verbundenen drehbaren Objekts. Die Drehgeber weisen dazu einen Sensor zur Erfassung einer Drehstellung oder Drehstellungsänderung auf. Derartige Drehgeber sind in der Lage, einen Drehwinkel mit sehr hoher Drehwinkelauflösung, wie z.B. mit einer Auflösung von 0,1°, zu erfassen.
Im industriellen Umfeld werden Drehgeber z.B. in Werkzeugma ¬ schinen, in der Handhabungs- und Automatisierungstechnik und an Mess- und Prüfeinrichtungen eingesetzt.
Der Drehgeber kann z.B. ein Encoder sein, welcher die absolute Drehwinkelposition erfasst und welcher ein korrespondierendes kodiertes Signal ausgibt. Der Drehgeber kann auch ein Inkrementaldrehgeber sein, der z.B. zwei gegeneinander um 90° versetzte Signale ausgibt. Aus den beiden Drehgebersignalen können relative Drehwinkeländerungen ermittelt werden.
Weiterhin sind Inkrementaldrehgeber bekannt, welche zusätz- lieh bei einem vorbestimmten Drehwinkel ein Referenzsignal ausgeben. Durch Auswertung dieses Signals kann der absolute Drehwinkel abgeleitet werden.
Drehgeber können beispielsweise auf einem photoelektrischen oder magnetischen Prinzip basieren. Im ersteren Fall wird ein Lichtstrahl, der in der Regel durch eine LED erzeugt wird, durch eine mit Strichen oder Schlitzen versehene Abtastplatte auf einen photooptischen Sensor - in der Regel ein Phototransistor - geleitet. Rotiert die Abtastplatte, wird der Lichtstrahl zwischen LED und Phototransistor zyklisch moduliert. Aus dem modulierten Signal des Phototransistors lässt sich ein entsprechendes Drehgebersignal generieren.
Derartige Drehgeber können z.B. an einem Rotorwellenende ei ¬ ner elektrischen Maschine zur Erfassung der Drehstellungsän ¬ derung der Rotorwelle angebracht sein. Der Drehgeber kann alternativ über einen Zahnriemen mit der Rotorwelle verbunden sein. Die Drehgebersignale werden üblicherweise zur überwa ¬ chung und/oder zur Regelung der elektrischen Maschine benötigt. Die elektrische Maschine kann z.B. ein Elektromotor oder ein Generator sein. Sie kann eine Asynchron- oder Synchronmaschine sein.
Elektrische Maschinen weisen üblicherweise weitere Sensoren zur überwachung der elektrischen Maschine auf. Bei den Sensoren kann es sich um Temperatursensoren, Schwingungssensoren, Wicklungsbruchsensoren, um einen zuvor beschriebenen Drehge- ber oder dergleichen handeln. Die Sensoren sind vorzugsweise an überwachungsbedürftigen Stellen in der elektrischen Maschine angebracht, wie z.B. im Wickelkopf oder im Bereich der Motorlager .
Die zugehörigen Signale führenden Sensorsignalleitungen und gegebenenfalls die Spannungsversorgungsleitungen der Sensoren können mit einer Klemmleiste verbunden sein. Die Klemmleiste ist vorzugsweise in einem Klemmenkasten zum externen An- schluss der Sensoren untergebracht.
Alternativ kann in der elektrischen Maschine eine Sensorelektronik untergebracht sein, welche mittels einer Vielzahl von in der elektrischen Maschine angebrachten Sensoren entspre-
chende Sensorsignale erfasst. Die erfassten Sensorsignale können nach messtechnischer Verarbeitung als Messwerte über eine Busschnittstelle, wie z.B. über eine RS232-Schnittstel- Ie, ausgegeben werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Drehgeber anzugeben.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine geeignete elektrische Maschine mit einem derartigen Drehgeber anzubie ¬ ten .
Die Aufgabe wird mit einem Drehgeber mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 19 genannt. Im Anspruch 20 ist eine geeignete elektrische Maschine mit einem erfindungs ¬ gemäßen Drehgeber angegeben. Im abhängigen Anspruch 21 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Maschine genannt .
Erfindungsgemäß weist der Drehgeber einen Anschluss zum An ¬ schließen zumindest eines weiteren Sensors auf. Der Drehgeber weist zudem zumindest einen Sensorsignalausgang zur Ausgabe eines weiteren Signals auf, welches mit einer von dem zumin- dest weiteren Sensor erfassten Messgröße korrespondiert.
Dadurch reduziert sich vorteilhaft der Montageaufwand zum Anschluss der weiteren Sensoren.
Der Anschluss kann z.B. eine Klemm- oder Buchsenleiste sein, welche im oder am Drehgeber angebracht ist. In die Klemmbzw. Buchsenleiste können die jeweiligen Leitungsenden des weiteren Sensors eingeschoben oder eingesteckt und dann fixiert werden.
An dem jeweiligen Sensorsignalausgang des Drehgebers kann das weitere und gegebenenfalls das signaltechnisch aufbereitete Signal des jeweiligen angeschlossenen Sensors abgegriffen
oder über eine Signalleitung weitergeführt werden. Die signaltechnische Aufbereitung kann z.B. eine Verstärkung oder eine Diskriminierung des jeweiligen Sensorsignals umfassen.
In einer Ausführungsform ist der Anschluss für den zumindest einen weiteren Sensor als mindestens eine Busschnittstelle ausgebildet .
Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltungsform ist, dass Sensoren mit einem genormten Stecker auf einfache Weise in eine korrespondierende Busanschlussbuchse des Drehgebers ein ¬ gesteckt werden können. Der Montageaufwand reduziert sich nochmals .
Ein weiterer Vorteil ist, dass die von einem Sensor erfasste Messgröße zumeist als digitalisierter Messwert vorliegt, der an die Busschnittstelle des Drehgebers übertragen wird. Die Busschnittstelle kann z.B. eine genormte USB-Schnittstelle sein. Ein USB-Stecker sowie eine dazu korrespondierende Buch- se weisen vorteilhaft kompakte Abmessungen auf.
Ein weiterer Vorteil der USB-Schnittstelle ist, dass ein eingesteckter Sensor sowie die sensorseitigen USB-Schaltungsteile mit Strom versorgt werden können.
Alternativ kann eine sogenannte Firewire-Schnittstelle auf Basis eines IEEE 1394-Standards, eine CAN-Bus- oder eine I 2 C- Busschnittstelle verwendet werden.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der Drehgeber eine erste Messerfassungseinheit auf, welche eingangsseitig mit dem jeweiligen Sensorsignalausgang verbunden ist und aus- gangsseitig zumindest einen Messerfassungsausgang zur Ausgabe der mit dem zumindest einen weiteren Sensor korrespondieren- den Signale aufweist. Die korrespondierenden Signale können signaltechnisch aufbereitet sein, wie z.B. verstärkt, gefiltert oder digitalisiert sein.
Die erste Messerfassungseinheit kann ein integriertes Bauelement sein, welches insbesondere dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von erfassten weiteren Signalen der Sensoren signaltechnisch aufzubereiten.
Der Drehgeber kann alternativ oder zusätzlich eine zweite Messerfassungseinheit aufweisen, welche eingangsseitig mit dem Drehgebersignalausgang verbunden ist und ausgangsseitig zumindest einen Messerfassungsausgang zur Ausgabe des mit der Messgröße korrespondierenden Drehsignals aufweist.
Die zweite Messerfassungseinheit wandelt vorzugsweise die vom Sensor erfasste Drehstellung des drehbaren Objekts in eine geeignete Messgröße, wie z.B. in einen Drehwinkel oder in ei- ne Winkelgeschwindigkeit, um. Die korrespondierenden Drehsignale können signaltechnisch aufbereitet sein, wie z.B. verstärkt, gefiltert oder digitalisiert sein.
Die zweite Messerfassungseinheit kann wie die erste Messer- fassungseinheit ein integriertes Bauelement sein.
Im Besonderen können die erste und zweite Messerfassungsein ¬ heit ein einzelnes Bauelement bilden. Das Bauelement kann z.B. ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor mit einer entsprechenden Anzahl von analogen und/oder digitalen Ein- und Ausgängen sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Messerfassungseinheit, das heißt die erste und/oder zweite Messerfassungseinheit, ein Schnittstellenmodul zur Signalum ¬ setzung auf. Das Schnittstellenmodul ist eingangsseitig mit dem zumindest einen Messerfassungsausgang verbunden. Ausgangsseitig weist das Schnittstellenmodul einen Schnittstel- lenmodulausgang zur Ausgabe eines korrespondierenden Schnitt- Stellensignals auf.
Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass das Drehsignal sowie eine Vielzahl der weiteren Signale der wei-
teren Sensoren über lediglich einen Schnittstellenmodulaus- gang ausgegeben werden können.
Vorzugweise erfolgt die Ausgabe auf Basis eines Zeitmulti- plexverfahrens . Dies bedeutet, dass das Drehsignal sowie die weiteren Signale der weiteren Sensoren nacheinander zyklisch ausgegeben werden. Die Ausgabe erfolgt insbesondere in digital kodierter Form. Jedes Signal kann z.B. in einem 16- oder 32-Bit oder in einem Fließkomma-Datenformat ausgegeben wer- den, wobei eine jeweilige digitale Kodierung einem korrespondierenden Messwert der zugehörigen Messgröße des jeweiligen angeschlossenen Sensors entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform vergleicht die Messerfas- sungseinheit die jeweiligen weiteren Signale und/oder das
Drehsignal mit vorgebbaren Vergleichswerten. Im Falle einer überschreitung bzw. einer Unterschreitung des jeweiligen Vergleichswertes gibt die Messerfassungseinheit eine Fehlermel ¬ dung aus .
Dadurch reduziert sich der überwachungsaufwand seitens einer an den Drehgeber angeschlossenen überwachungseinheit. Die Messerfassungseinheit gibt nur dann eine Fehlermeldung aus, wenn z.B. eine kritische Lagertemperatur oder ein kritischer Schwingungswert überschritten wird.
Vorzugsweise weist die Messerfassungseinheit ein Schnittstel ¬ lenmodul auf, welches die Fehlermeldung in ein mit der Fehlermeldung korrespondierendes Schnittsteilenssignal umsetzt. Das Schnittstellensignal ist dann an einem Schnittstellenmo- dulausgang ausgebbar.
Dadurch wird vorteilhaft die Bauteilanzahl zur Erfassung der weiteren Sensoren weiter reduziert.
Die Messerfassungseinheit kann einer weiteren Ausführungsform zufolge einen Datenspeicher zur Speicherung von mit den er-
fassten weiteren Signalen korrespondierenden Sensordaten aufweisen .
Dadurch können in vorteilhafter Weise auch zeitlich zurück- liegende Sensordaten ausgelesen werden. Auf Basis der Sensordaten ist eine vereinfachte Fehleranalyse, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Maschine, möglich.
Die Sensordaten können z.B. in einer zeitlichen Ordnung im Sinne einer Historie gespeichert werden. Der Datenspeicher kann auch als UmlaufSpeicher betrieben werden, welcher nach einer vorgebbaren Speicherumlaufzeit wieder überschrieben wird. Die Speicherumlaufzeit kann auch für jeden Sensortyp individuell gewählt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Drehgeber mit einem Anschlusskabel mit einer Anzahl von Signalleitungen ver ¬ bindbar. Vorzugsweise weist der Drehgeber an einem Drehgebergehäuse eine Buchse auf, in welche ein Stecker des Anschluss- kabeis eingesteckt werden kann.
Dadurch kann vorteilhaft die Länge des Anschlusskabels je nach Entfernung des Drehgebers zu einer Steuer- oder Auswer ¬ teeinheit angepasst werden.
In einer alternativen Ausführungsform weist der Drehgeber ein Anschlusskabel mit einer Anzahl von Signalleitungen auf.
Wegen des Fehlens von Verbindungskontakten ist im Vergleich zur vorherigen Lösung eine zuverlässigere Signalübertragung möglich .
Nach einer Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Signalleitungen mit dem zumindest einen Drehgebersignalausgang ver- bunden.
Alternativ oder zusätzlich kann einer weiteren Ausführungsform zufolge zumindest ein Teil der Signalleitungen mit dem zumindest einen Sensorsignalausgang verbunden sein.
Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich zumindest ein Teil der Signalleitungen mit dem zumindest einen Messerfassungsausgang der ersten bzw. zweiten Messerfassungseinheit verbunden sein.
Es kann weiterhin alternativ oder zusätzlich ein Teil der
Signalleitungen mit einem Schnittstellenmodulausgang verbun ¬ den sein. In diesem Fall reduziert sich die benötigte Anzahl von Signalleitungen in einem Anschlusskabel beträchtlich. Dies insbesondere dann, wenn eine Vielzahl der weiteren Sig- nale der Sensoren und die Drehsignale im Zeitmultiplexverfah- ren übertragen werden. In diesem Fall beschränkt sich die Anzahl der Leitungen auf wenige Signalleitungen bzw. Busleitungen und Stromversorgungsleitungen zur elektrischen Versorgung der elektronischen Komponenten im Drehgeber sowie der ange- schlossenen Sensoren.
Vorzugsweise weist eine weitere Ausführungsform zufolge der Drehgeber ein Drehgebergehäuse auf. Das Drehgebergehäuse ist typischerweise aus Aluminium oder Kunststoff gefertigt. Der Anschluss zum Anschließen des zumindest einen weiteren Sensors ist im oder am Drehgebergehäuse angeordnet.
Der Anschluss kann, wie eingangs beschrieben, z.B. eine Klemm- oder Buchsenleiste sein, welche im oder am Drehgeber angebracht ist. In die Klemm- bzw. Buchsenleiste können die jeweiligen Leitungsenden des weiteren Sensors eingeschoben oder eingesteckt und dann fixiert werden.
Vorzugsweise schließt die Klemm- oder Buchsenleiste bündig mit der Außenseite des Drehgebergehäuses ab.
Der Montageaufwand zum Anschließen der Vielzahl von Sensoren sowie der Verdrahtungsaufwand reduzieren sich erheblich.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der Drehgeber alternativ oder zusätzlich ein Sensorkabel mit einer Anzahl von Sensorleitungen zum Anschluss des zumindest einen weite- ren Sensors auf.
Dies ist z.B. vorteilhaft, wenn die zu erfassenden Sensoren räumlich entfernt vom Drehgeber angeordnet sind.
Im Besonderen ist der Drehgeber zum Anschließen zumindest eines Temperatursensors, Schwingungssensors, Wicklungsbruchsensors oder Schaltkontakts als weiteren Sensor ausgebildet.
Temperatursensoren dienen vorzugsweise zur Temperaturerfas- sung des Lageraußenrings sowie des Lagerinnenrings. Der Tem ¬ peratursensor kann z.B. ein PTIOO-Temperatursensor sein. Zur Temperaturerfassung von rotierenden Teilen der elektrischen Maschine, wie des Lagerinnenrings oder der Rotorwelle, können berührungslos arbeitende Temperatursensoren auf pyroelektri- scher Basis verwendet werden.
Schwingungssensoren dienen zur Erfassung von Vibrationen, die durch die elektrische Maschine oder durch die mit der elektrischen Maschine verbundenen Antriebskomponenten erzeugt werden. Insbesondere kann eine Unwucht der elektrischen Maschine auf eine unzulässige Größe hin überwacht werden.
Schaltkontakte können z.B. mechanische Schalter oder Näherungsschalter sein. Weist die elektrische Maschine, wie z.B. ein Servomotor, eine mechanische Bremse auf, so können Brems- betätigungswege oder das Erreichen einer Bremsbelagsverschleißgrenze erfasst werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der weitere Sensor Bestandteil des Drehgebers und mit dem An- Schluss des Drehgebers verbunden.
Dadurch wird das sensorische Spektrum eines Drehgebers als einzelnes Bauteil über die Erfassung einer Drehbewegung hinaus vorteilhaft erweitert.
Die im Drehgeber integrierten Sensoren können z.B. Schwingungssensoren sein, welche z.B. über die Drehgeberwelle oder über das Drehgebergehäuse eingekoppelte Schwingungen der elektrischen Maschine oder eines anderen Anlagenteils überwachen .
Die Sensoren können z.B. Temperatursensoren sein, welche beispielsweise die von der Rotorwelle an die Drehgeberwelle wei ¬ tergeleitete Rotortemperatur erfassen.
Vorzugsweise weist der Drehgeber gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Drehgebergehäuse auf. Der zumindest eine weitere Sensor ist in diesem Fall an einer Innenseite des Drehge ¬ bergehäuses angebracht.
Dadurch können die Sensorsignale schneller und mit einer hö ¬ heren Genauigkeit erfasst werden.
Insbesondere ist ein Schwingungssensor als weiterer Sensor steif an der Innenseite des Drehgebergehäuses oder eines an- gebracht, so dass über das Drehgebergehäuse eine gute Körperschallübertragung zum Schwingungssensor möglicht ist. Bei einem Temperatursensor als weiteren Sensor ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Temperatursensor und dem Drehgebergehäuse eine gut wärmeleitfähige Substanz, wie z.B. ein wärmeleitfä- higer Kleber oder eine Wärmeleitpaste, eingebracht wird.
Der zumindest eine weitere Sensor kann insbesondere ein Temperatursensor oder ein Schwingungssensor sein.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Kraftsensor, ein
Luftdrucksensor, ein Luftfeuchtigkeitsensor, ein Magnetfeldsensor etc. im Drehgebergehäuse untergebracht sein.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, gelöst, welche eine Rotorwelle und einen erfindungsgemäßen Drehgeber aufweist. Der zumindest eine weitere Sensor ist mit dem Drehgeber verbunden.
Im Besonderen ist der zumindest eine weitere Sensor in der elektrischen Maschine angebracht und mit dem Anschluss des Drehgebers verbunden.
Dadurch vereinfacht sich die Fertigung und Montage einer derartigen elektrischen Maschine erheblich. Zugleich reduziert sich die Komponentenanzahl.
Weitere vorteilhafte Ausführungen und bevorzugte Weiterbil- düngen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen derselben wer ¬ den im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
FIG 1 einen Drehgeber nach dem Stand der Technik,
FIG 2 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen
Drehgebers,
FIG 3 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Drehgebers,
FIG 4 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehgebers,
FIG 5 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Drehgeber,
FIG 6 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Drehgebers,
FIG 7 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungs ¬ form des erfindungsgemäßen Drehgebers und
FIG 8 einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Drehgeber.
FIG 1 zeigt einen Drehgeber 1 nach dem Stand der Technik. Der Drehgeber 1 weist einen Sensor 2 zur Erfassung einer von der Drehstellung eines drehbaren Objekts abhängigen Messgröße auf. Die Messgröße kann z.B. ein Winkel in Gradeinheiten sein. Der gezeigte Drehgeber 1 weist eine Drehgeberwelle 3 auf, die drehfest mit dem zu erfassenden drehbaren Objekt verbunden ist. Mit dem Bezugszeichen A ist die Drehachse des Drehgebers 1 bzw. der Drehgeberwelle 3 bezeichnet. Das dreh ¬ bare Objekt ist aus Gründen der übersichtlichkeit nicht dar ¬ gestellt. Es kann sich bei diesem Objekt z.B. um eine Motor- welle, um einen Drehteller oder dergleichen handeln.
An dem drehgeberseitigen Ende der Drehgeberwelle 3 ist eine mit regelmäßig angeordneten tangentialen Schlitzen 4 versehene Abtastplatte 5 befestigt. „Tangential" ist eine Richtung um die Drehachse A herum. Am Rand der Abtastplatte 5 sind zwei gegeneinander versetzt angeordnete Gabellichtschranken 6a, 6b angebracht, welche je eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls LS und einen Phototransistor aufweisen.
Bei der in FIG 1 vorliegenden Drehstellung der Abtastplatte 5 kann der von der Lichtquelle der Gabellichtschranke 6a er ¬ zeugte Lichtstrahl LS durch den Schlitz 4 hindurch treten, während dies bei der Gabellichtschranke 6b im unteren Teil der FIG 1 nicht der Fall ist. Rotiert die Abtastplatte 5, so wird der Lichtstrahl LS durch einen sich vorbeibewegenden
Schlitz 4 zyklisch moduliert. Aus dem modulierten Signal des jeweiligen Phototransistors der beiden Gabellichtschranken 6a, 6b kann ein drehstellungs- und richtungsabhängiges Drehsignal DS erzeugt werden.
Der Drehgeber 1 weist eine elektronische Schaltung 7 zur elektrischen Versorgung, zur messtechnischen Erfassung und zur Auswertung der modulierten Signale der Gabellichtschran-
ken 6a, 6b auf. Die elektronische Schaltung 7 weist einen Drehgebersignalausgang 8 zur Ausgabe eines mit der Messgröße korrespondierenden Drehsignals DS auf. Im Beispiel der FIG 1 weist der Drehgebersignalausgang 8 zwei Anschlüsse auf.
FIG 2 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Drehgebers 1.
Erfindungsgemäß weist der Drehgeber 1 einen Anschluss 9 zum Anschließen zumindest eines weiteren Sensors 10 auf. Der An ¬ schluss 9 ist im rechten Teil der FIG 2 dargestellt. Ein weiterer Sensor 10 kann beispielsweise ein Temperatursensor 101 sein, wie z.B. ein PTIOO-Temperatursensor . Er kann ein Schwingungssensors 102 oder ein Wicklungsbruchsensor sein.
Die weiteren Sensoren 10 sind vorzugsweise an überwachungsbedürftigen Stellen in einer elektrischen Maschine angebracht, wie z.B. im Wickelkopf oder im Bereich der Motorlager. Ein weiterer Sensor 10 kann z.B. ein Schaltkontakt 103 sein, wie z.B. ein Reed-Relaiskontakt oder ein Näherungsschalter. Der Schaltkontakt 103 dient insbesondere zur Erfassung von Schaltzuständen sowie von Betätigungswegen von beweglichen Komponenten der elektrischen Maschine. Eine bewegliche Komponente kann z.B. ein Bremszylinder oder ein Stößel sein.
Zudem weist der Drehgeber 1 gemäß der Erfindung zumindest einen Sensorsignalausgang 11 zur Ausgabe eines weiteren Signals WS auf. Das weitere Signal WS korrespondiert mit einer von dem zumindest weiteren Sensor 10 erfassten Messgröße. Dies ist im linken Teil der FIG 2 gezeigt. Ist der weitere Sensor 10 ein Temperatursensor 101, so kann die korrespondierende Messgröße eine Temperatur von z.B. 80° C sein. Ist der weitere Sensor 10 ein Schwingungssensor 102, so kann die Messgröße eine Strecke von z.B. 0,5 mm sein. Im Falle eines Schaltkon- takts 103 kann die Messgröße ein binärer logischer Wert sein, wie z.B. „0" oder „1".
Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine Signalverschaltungseinheit bezeichnet. Sie dient zur schaltungstechnischen Verteilung der Stromversorgungsleitungen 12, der eingangsseitigen Signale des Sensors 2 sowie der weiteren Sensoren 10 auf die aus- gangsseitigen Drehgebersignalausgänge 8 und Sensorsignalausgänge 11. Die Verschaltung innerhalb der Signalverschaltungseinheit 13 kann eine reine Verdrahtung ohne aktive und passi ¬ ve elektronische Bauelemente sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Signalverschaltungseinheit 13 passive Bauelemente, wie z.B. Widerstände, und/oder aktive Bauelemente wie Transistoren, Signaltreiber oder Kom- paratoren zur Verstärkung oder Diskriminierung der eingangs ¬ seitigen Sensorsignale aufweisen.
FIG 3 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehgebers 1.
In diesem Fall weist der Drehgeber 1 eine erste Messerfas- sungseinheit 15 auf. Sie ist eingangsseitig mit dem jeweili ¬ gen Sensorsignalausgang 11 der weiteren Sensoren 10 verbunden. Die erste Messerfassungseinheit 15 kann somit der in FIG 1 beschriebenen Signalverteilungseinheit 13 nachgeschaltet sein. Auf der Ausgangsseite weist die erste Messerfassungs- einheit 15 beispielhaft drei Messerfassungsausgänge 16 zur
Ausgabe der Sensorsignale WS auf, die mit den angeschlossenen weiteren Sensoren 10 korrespondieren. Die Signale WS können mittels der ersten Messerfassungseinheit 15 signaltechnisch aufbereitet sein, wie z.B. verstärkt, gefiltert oder digita- lisiert sein. Vorzugsweise ist die erste Messerfassungsein ¬ heit 15 ein integriertes Bauelement, wie z.B. ein Mikrocon- troller oder Signalprozessor.
Im oberen Teil der FIG 3 ist eine zweite Messerfassungsein- heit 17 dargestellt, welche eingangsseitig mit dem Drehgeber ¬ signalausgang 8 verbunden ist. Ausgangsseitig weist die zwei ¬ te Messerfassungseinheit 17 beispielhaft zwei Messerfassungs-
ausgänge 16 zur Ausgabe des mit der Messgröße korrespondie ¬ renden Drehsignals DS auf.
Gemäß dem Beispiel der FIG 3 bilden die erste und zweite Mes- serfassungseinheit 15, 17 ein einzelnes Bauelement, wie z.B. einen MikroController oder einen Mikroprozessor. Ein derartiges Bauelement weist vorzugsweise eine entsprechende Anzahl von analogen und/oder digitalen Ein- und Ausgängen zur Verarbeitung der erfassten Sensorsignale DS, WS auf.
Die in FIG 2 gezeigte Signalverschaltungseinheit 13 kann auch in die Messerfassungseinheit 15, 17 integriert sein.
FIG 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehgebers 1. Der Drehgeber 1 in FIG 4 unterscheidet sich von dem in FIG 3 dargestellten Drehgeber dadurch, dass die Mess ¬ erfassungseinheit 15, 17 ein Schnittstellenmodul 20 zur Sig ¬ nalumsetzung aufweist. Das Schnittstellenmodul 20 ist ein- gangsseitig mit den Messerfassungsausgängen 16 gemäß FIG 3 verbunden. Ausgangsseitig weist es einen Schnittstellenmodul- ausgang 21 auf, über den ein korrespondierendes Schnittstel ¬ lensignal ST ausgegeben werden kann. Das Schnittstellenmodul 20 weist gemäß dem Beispiel der FIG 4 zusätzlich Stromversorgungseingänge 22 zur elektrischen Versorgung des Schnittstel- lenmoduls 20 bzw. der Messerfassungseinheit 15, 17 auf.
Dadurch reduziert sich vorteilhaft die Anzahl der für die übertragung der weiteren Signale WS sowie gegebenenfalls der Drehsignale DS benötigten Signalleitungen erheblich. Im Bei- spiel der vorliegenden FIG 4 ist nur eine Signalleitung zur übertragung des Schnittstellensignals ST vorgesehen.
Die Ausgabe des Schnittstellensignals ST erfolgt vorzugsweise auf Basis eines Zeitmultiplexverfahrens . Dies bedeutet, dass die weiteren Signale WS und gegebenenfalls das Drehsignal DS nacheinander (vorzugsweise zyklisch) ausgegeben werden. Die Ausgabe kann insbesondere in digital kodierter Form erfolgen.
Das Schnittstellenmodul 20 kann z.B. eine RS232-, USB-, Firewire-, CAN-BUS oder I 2 C-Schnittstelle sein. Das Schnittstellenmodul 20 kann ein integriertes elektronisches Bauelement sein oder Teil einer prozessorgestützten Einheit der Messer- fassungseinheit 15, 17 sein, wie z.B. ein MikroController oder Mikroprozessor.
Im Beispiel der FIG 4 weist die Messerfassungseinheit 15, 17 Mittel 25 auf, welche die jeweiligen weiteren Signale WS und/oder das Drehsignal DS mit vorgebbaren Vergleichswerten vergleicht. Im Falle einer überschreitung bzw. einer Unterschreitung des jeweiligen Vergleichswertes wird eine Fehler ¬ meldung F ausgegeben. Die Mittel 25 können elektronische Bauelemente wie z. B. Komparatoren oder ein Mikrocontroller sein.
Die Fehlermeldung F steht an einem Fehlerausgang 26 der Mes ¬ serfassungseinheit 15, 17 zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. Die Fehlermeldung F kann alternativ oder zusätzlich auch zusammen mit dem Schnittstellensignal ST über den Schnittstellenmodulausgang 21 ausgegeben werden.
Die in FIG 4 gezeigte Messerfassungseinheit 15, 17 weist wei ¬ terhin einen elektronischen Datenspeicher 26 auf. Er dient zur Speicherung von Sensordaten, die mit den erfassten weiteren Signalen WS korrespondieren. Die Sensordaten liegen ins ¬ besondere in digitaler Form vor. Sie können z.B. durch eine Analog/Digitalumsetzung der weiteren Signale WS in der Messerfassungseinheit 15, 17 gewonnen werden.
Ist der Anschluss 9 alternativ als Busschnittstelle ausgebildet, wie z.B. als USB- oder Firewire-Schnittstelle, so liefert der weitere Sensor 10 am Sensorausgang bereits ein digitales korrespondierendes Signal WS. In diesem Fall können die digitalen Sensorwerte als Sensordaten im Datenspeicher 26 gespeichert werden.
Der Datenspeicher 26 kann z.B. als UmlaufSpeicher betrieben werden und nach einer vorgebbaren Speicherumlaufzeit wieder überschrieben werden. Die Speicherumlaufzeit kann für jeden Sensortyp individuell gewählt werden.
FIG 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Drehgeber 1. Im Inneren des Drehgebers 1 ist der aus FIG 1 bekannte Sensor 2 zur Erfassung einer Drehstellung vorhanden. Mit dem Bezugszeichen 30 ist ein Drehgebergehäuse bezeichnet. Es ist z.B. aus Aluminium oder Kunststoff gefer ¬ tigt. Im rechten unteren Teil des Drehgebers 1 ist die Messerfassungseinheit 15, 17 zu sehen. Mit ihr sind die beiden Gabellichtschranken 6a, 6b zur Erfassung der Drehstellung ü- ber zwei Verbindungsleitungen 31, 32 verbunden.
Des Weiteren weist der Drehgeber 1 ein Anschlusskabel 33 mit einer Anzahl von Signalleitungen 34 auf, welche mit der Messerfassungseinheit 15, 17 verbunden sind. Das Anschlusskabel 33 ist zur Zugentlastung und zur Abdichtung gegenüber dem Drehgebergehäuse 30 durch eine Kabelmuffe 35 geführt.
Alternativ kann das Anschlusskabel 33 mit dem Drehgeber 1 verbindbar sein. In diesem Fall weist der Drehgeber 1 eine korrespondierende Buchse mit einer Anzahl von Signalleitungen auf. Die Buchse ist vorzugsweise am Drehgebergehäuse 30 ange ¬ bracht .
Im Beispiel der FIG 5 ist ein Teil der Signalleitungen 34 mit den Drehgebersignalausgängen 8 und weiterer Teil mit den Sen- sorsignalausgängen 11 verbunden. Die jeweiligen Signalausgänge 8, 11 befinden sich auf der Messerfassungseinheit 15, 17, insbesondere auf einer Leiterplatte der Messererfassungseinheit 15, 17. Die Signalausgänge 8, 11 können z.B. als Buchsen- oder Stiftleiste oder als Lötpunkte ausgebildet sein. Sie dienen zum Anschluss der Verbindungsleitungen 31, 32 zum Sensor 2 und zum Anschluss der Verbindungsleitungen 36 zu den über den Anschluss 9 anschließbaren weiteren Sensoren 10.
Ein Teil der Sensorleitungen 36 kann weiterhin mit den Messerfassungsausgängen 16 und/oder mit dem Schnittstellenausgang 21 des Schnittstellenmoduls 20 der Messerfassungseinheit 15, 17 verbunden sein.
Im Beispiel der FIG 5 ist der Anschluss 9 zum Anschließen von weiteren Sensoren 10 am Drehgebergehäuse 30 angeordnet. Der Anschluss 9 ist beispielhaft eine Klemmleiste und an der Au ¬ ßenseite des Drehgebergehäuses 30 angebracht.
Die Klemmleiste 9 kann alternativ auch in einer Aussparung im Drehgebergehäuse 30 untergebracht sein. Vorzugsweise schließt die Klemmleiste 9 in etwa bündig mit der Außenseite des Dreh ¬ gebergehäuses 30 ab. Der Anschluss 9 kann alternativ auch ei- ne Buchsen- oder Stiftleiste sein.
In die in FIG 5 gezeigte Klemmleiste 9 können sieben Leitungsenden der weiteren Sensoren 10 eingesteckt und mit der Klemmleiste 9 verschraubt werden. Die Klemmleiste 9 kann bei- spielsweise auch zur Aufnahme von 2, 4, 8, 10 oder z.B. 17 weiteren Sensoren 10 ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind zwei oder drei Klemmen für jeden weiteren Sensor 10 vorgesehen. Eine oder zwei Klemmen können zur Stromversorgung der weiteren Sensoren 10 vorgesehen sein.
Weiterhin kann der Anschluss 9 als zumindest eine Busschnittstelle ausgebildet sein, wie z.B. als USB-, Firewire-, CAN- oder I 2 C-Busschnittstelle . Im Falle einer USB- oder Firewire- Schnittstelle ist eine Stromversorgung für einen anschließbaren weiteren Sensor 10 über die entsprechende USB- oder Firewire-Anschlussbuchse 9 möglich. Es sind Miniausführungen der Anschlussbuchsen 9 erhältlich, so dass eine Vielzahl von Anschlussbuchsen 9 an der Außenseite des Drehgebers 1 ange- bracht werden kann. Zum Anschließen weisen die weiteren Sensoren 10 einen passenden Stecker an ihrem jeweiligen Leitungsende auf.
Der Drehgeber 1 kann zum Anschließen von weiteren Sensoren 10 alternativ oder zusätzlich ein Sensorkabel mit einer Anzahl von Sensorleitungen aufweisen. Das Sensorkabel kann in entsprechender Weise, wie in FIG 5 am Beispiel des Anschlusska- bels 33 gezeigt, durch das Drehgebergehäuse 30 geführt sein und dort z.B. mit der Messerfassungseinheit 15, 17 verbunden sein. Das Sensorkabel kann alternativ in eine entsprechende Sensorbuchse an der Außenseite des Drehgebers 1 eingesteckt werden. Das Sensorkabel kann ferner an seinem freien Ende z.B. eine Klemm-, Stift- oder Buchsenleiste aufweisen. Alternativ können die jeweiligen Sensorleitungen des Sensorkabels auch im Sinne eines Kabelbaums direkt mit den weiteren Senso ¬ ren 10 „verdrahtet" werden.
FIG 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehgebers 1. Der Drehgeber gemäß FIG 6 unterscheidet sich von dem in FIG 5 dadurch, dass die weiteren Sensoren 10 innerhalb des Drehgebers 1 angebracht sind. Der weitere Sensor 10 ist somit Bestandteil des Drehge- bers 1. Der Drehgeber 1 bildet weiterhin eine Baueinheit. Die gezeigten weiteren Sensoren 10 sind an den Drehgeber 1 ange ¬ schlossen. Im Beispiel der FIG 6 sind die weiteren Sensoren 10 über nicht weiter bezeichnete Verbindungsleitungen mit der Messerfassungseinheit 15, 17 verbunden.
Bei den weiteren Sensoren 10 handelt es sich vorzugsweise um Temperatursensoren 101 oder um Schwingungssensoren 102 zur Erfassung einer von außen auf den Drehgeber 1 einwirkenden Umgebungswärme oder Schwingung. Die Umgebungswärme kann z.B. die Temperatur eines Stators oder eines Maschinengehäuses ei ¬ ner elektrischen Maschine sein. Die Schwingung oder Vibration kann z.B. von einer Unwucht innerhalb der elektrischen Maschine stammen. Der weitere Sensor 20 im Inneren des Drehgebers 1 kann z.B. auch ein Luftdruck- oder ein Luftfeuchtig- keitssensor sein. Prinzipiell kann der weitere im Drehgeber 1 untergebrachte Sensor 10 beliebigen Sensortyps sein, sofern die jeweilige zu erfassende Messgröße über das Drehgebergehäuse 30 oder über die Drehgeberwelle 3 erfassbar ist.
Vorzugsweise sind die weiteren Sensoren 10 an einer Innenseite des Drehgebergehäuses 30 angebracht. Dies ist in FlG 6 gezeigt. Im oberen Teil des Drehgebers 1 ist ein Temperatursen- sor 101 zur Erfassung der über die Außenseite des Drehgebergehäuses 30 einwirkenden Wärme dargestellt.
Im Bereich eines Lagers 36 zur Führung der Drehgeberwelle 3 ist ein Schwingungssensor 102 gezeigt, welcher steif mit der Innenseite des Drehgebergehäuses 30 verbunden ist. Dadurch ist eine über die Drehgeberwelle 3 eingekoppelte Schwingung, wie z.B. aus einem Rotor einer elektrischen Maschine, beson ¬ ders gut erfassbar.
Weiterhin ist im Bereich des Lagers 36 ein weiterer Tempera ¬ tursensor 101 gezeigt. Dieser ist über eine wärmeleitfähige Verbindung 37 mit der Innenseite des Drehgebergehäuses 30 verbunden. Dadurch ist eine über die Drehgeberwelle 3 einwirkende Wärme besonders gut erfassbar. Die einwirkende Wärme kann z.B. von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine stammen, die drehfest und in gewissem Maße wärmeleitend mit der Drehgeberwelle 3 verbunden ist.
Im unteren Teil der FIG 6 ist ein weiterer Schwingungssensor 102 dargestellt. über ihn können insbesondere Schwingungen über die Außenseite des Drehgebergehäuses 30 erfasst werden.
FIG 7 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehgebers 1. Diese Ausführungs- form ist eine Kombination aus der ersten und zweiten Ausfüh ¬ rungsform des Drehgebers 1 gemäß FIG 5 und FIG 6.
In diesem Fall weist der Drehgeber 1 im Inneren bereits weitere Sensoren 10 auf. Optional können über den Anschluss 9 weitere und auf das jeweilige Einsatzgebiet des Drehgebers 1 externe weitere Sensoren 10 angeschlossen werden. Der Drehgeber 1 gemäß FIG 7 ist daher besonders flexibel einsetzbar.
FIG 8 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektrische Maschine 40 mit einem erfindungsgemäßen Drehgeber 1.
Die gezeigte elektrische Maschine 40 ist ein Elektromotor. Er weist ein Maschinen- bzw. Motorgehäuse 41 auf, in welchem ein Stator 42 und ein Rotor 43 untergebracht sind. Der Rotor 43 weist eine Rotorwelle 44 auf, die in zwei Motorlagern 45 geführt ist. Mit dem Bezugszeichen B ist eine Drehachse der elektrischen Maschine 40 bezeichnet.
Die elektrische Maschine 40 weist weiterhin einen erfindungsgemäßen Drehgeber 1 auf, dessen Drehgeberwelle 3 drehfest mit der Rotorwelle 44 verbunden ist. Die Drehgeberwelle 3 ist im Beispiel der FIG 8 in einer entsprechenden Bohrung an einem axialen Ende der Rotorwelle 44 befestigt. Ist dagegen die
Drehgeberwelle 3 als Hohlwelle ausgebildet, so kann diese ein axiales Ende der Rotorwelle 44 oder einen axialen Rotorwel ¬ lenstumpf drehfest umschließen. In beiden Fällen stimmen die Drehachse A des Drehgebers 1 und die Drehachse B der elektri- sehen Maschine 40 überein. Die Drehgeberwelle 3 kann alternativ auch über einen Keil- oder Zahnriemen mit der Rotorwelle 44 verbunden sein. In diesem Fall ist am Ende der Drehgeber ¬ welle 3 ein Keil- bzw. Zahnriemenrad angebracht.
Weiterhin ist das Drehgebergehäuse 30 des Drehgebers 1 über ein Verbindungselement 47 mit einer Schutzkappe 46 der elek ¬ trischen Maschine 40 verbunden. Das Verbindungselement 47 dient als Drehmomentstütze für den Drehgeber 1.
Das Drehgebergehäuse 30 kann alternativ Teil des Maschinengehäuses 41 sein. Das Drehgebergehäuse 30 kann weiterhin alternativ Teil der Schutzkappe 46 bzw. Teil eines Lagerschilds der elektrischen Maschine 40 sein.
Gemäß der Erfindung ist zumindest ein weiterer Sensor 10 mit dem Drehgeber 1 verbunden. Im Beispiel der FIG 8 sind sieben weitere Sensoren 10 zur überwachung und/oder Steuerung der elektrischen Maschine 40 angebracht. Die jeweiligen Sensor-
Signalleitungen sind aus Gründen der besseren übersicht nur ansatzweise eingezeichnet. Sie werden üblicherweise geschirmt innerhalb der elektrischen Maschine im Sinne eines Kabelbaums verlegt .
Im Beispiel der FIG 8 ist im oberen Teil des Stators 42 der elektrischen Maschine 40, insbesondere im thermisch kritischen Wickelkopf, ein Temperatursensor 101 verlegt. Im unte ¬ ren Teil des Stators 42 ist beispielhaft ein Wicklungsbruch- sensor 104 verlegt. Im rechten oberen Teil der FIG 8 ist ein Schwingungssensor 102 gezeigt, welcher an einer Innenseite des Maschinengehäuses 41 angebracht ist. Des Weiteren sind Temperatursensoren 101 zur überwachung der beiden Motorlager 45 gezeigt. Die radial zur Drehachse B der elektrischen Ma- schine weiter außenliegenden Temperatursensoren 101 erfassen eine jeweilige Lageraußentemperatur. Die beiden radial weiter innenliegenden Temperatursensoren 101 erfassen eine jeweilige Lagerinnentemperatur. Die Erfassung erfolgt aufgrund des sich im Betrieb der elektrischen Maschine 40 drehenden Lagerinnen- rings berührungslos, wie z.B. mittels eines Infrarot-Tempera ¬ tursensors auf pyroelektrischer Basis.
Der Drehgeber 1 weist erfindungsgemäß weitere Sensoren 10 auf, welche Bestandteil des Drehgebers 1 sind. Im Beispiel der FIG 8 weist der Drehgeber 1 zwei weitere Sensoren 10 auf. über diese können z.B. Schwingungen oder Temperaturen aus der Rotorwelle 44 der elektrischen Maschine 40 oder aus dem Maschinengehäuse 41 über die Schutzkappe 46 und weiter über das Verbindungselement 47 erfasst werden. Das Verbindungselement 47 weist in diesem Fall einen vergleichsweise geringen Wärmewiderstand und zugleich eine hohe Steifigkeit auf.
Next Patent: STATIC PULSED BUS CIRCUIT AND METHOD HAVING DYNAMIC POWER SUPPLY RAIL SELECTION