[发明专利]用于对借助非接触式传输实现旋转部件与固定部件间信号和能量传输的旋转组件测量温度或其它物理量的装置

说明书

本发明描述了一种用于测量一个或多个测试点中的温度或其它物理量的装置，其中通过非接触式传输实现系统的旋转机械元件(1)和固定部件(5)之间的信号和能量的传输，其中非接触式信号传输基于差分电容性耦合，并且非接触式能量传输基于电感性耦合。该装置包括：电子测量模块(3)，其安装在旋转元件(1)上，其中所述测量模块(3)处理来自附接到旋转元件(1)的一个或多个温度传感器_1‑n(2)的信号，其中所述温度传感器_1‑n(2)被线连到电子测量模块(3)；以及固定接收电子模块(4)，其安装在系统的固定部件(5)上。该电子测量模块(3)位于旋转元件(1)的表面的一部分上，在该部分处预期具有最低工作温度，其中电子模块(3)具有不会干扰旋转机械元件(1)的功能的尺寸。本发明提供使用电阻式传感器对旋转离合器组件上的高工作温度的测量，在旋转元件(1)上提供低安装空间占用和小质量测量电路。通过允许测量模块(3)的超低功率操作的概念实现最小空间占用和小质量，该概念允许利用用于非接触式能量传输的小元件，特别是用于从磁场收集能量的接收线圈。通过使用电阻式温度传感器、低功率传感器信号调制器、基于差分电容性耦合的信号传输、以及允许在接收线圈中感应的低输入电压下工作以从磁场收集能量，来实现超低功耗。所述装置的构思还提供了在保持高温测量精度的同时，实现基于扩展温度范围的电子元件的测量系统的可能性。

技术领域

本发明涉及用于对旋转物体测量物理量的更广泛的非接触式遥测领域，具体地说，本发明涉及干式离合器旋转部件或类似的机械组件(例如电动机的任何旋转组件、盘式制动器、旋转车轮、旋转轴或支撑在定子中的任何旋转机械元件)的温度测量。测量的温度借助近电场从系统的旋转侧传输到固定侧，而旋转侧的测量模块由从在系统固定侧产生的磁场收集的能量供能。本发明具体地被设计用于这样的应用：其中在系统旋转侧安装电子测量模块的空间极其有限，并且其中主要要求之一是实现系统的最小尺寸，其中系统实现的其它可能性是通过使用可在扩展温度范围内生产的电子元件。

背景技术

技术问题

干式摩擦离合器是属于连接/断开型离合器的类别的机械组件，其能够使从驱动系统到被驱动系统的旋转运动动力的传输接合或脱离，其中在离合器脱离的情况下(即，无动力传输时)，驱动系统和被驱动系统通常具有不同的转速。在法向力的影响下，借助至少两个盘之间的摩擦力实现扭矩传输。法向力的控制使得扭矩传输逐渐增加/减小，并因此引起一定程度的滑动，从而导致在连接离合器时，驱动元件与被驱动元件之间逐渐速度均衡，并且在使离合器断开连接时，被驱动元件逐渐减速。

对干式离合器旋转元件的摩擦表面的温度进行测量可以提供有用的信息，可以使用该信息执行离合器状态监视、故障预测、传动系元件控制的算法优化等。从温度测量系统获得的信息可用于两个基本应用场景，即用于原型车辆模型测试，以及用于在大批量车辆生产中安装温度测量系统。虽然在原型车辆模型测试的情况下，可以接受大幅修改离合器机械设计以便安装额外的传感器和测量系统来测试离合器的工作状态和性能，在大批量生产中，任何额外的传感器和测量系统都必须对离合器机械设计具有最小影响，并且所有测量元件必须能够被容纳在极小的空间内且具有小质量，以避免对离合器机械设计和其旋转部件的平衡产生不希望的影响，同时实现最佳温度测量特性和精度。

在当前已知的实践中通常使用的离合器旋转元件温度间接估计法不如实际直接测量那样可靠和准确。用于温度测量的非接触式方法(例如使用非接触式红外温度传感器或热像仪)在本申请中是不可接受的，因为在现实的离合器机械组件实现中，对于温度测量没有清晰的关注点视线。因此，重要的是使得能够借助附接到离合器旋转元件的温度传感器直接在离合器旋转元件上进行直接温度测量，该离合器旋转元件借助非接触式遥测方法将有关测量温度的信息发送到系统的固定部件。