[發明專利]用于對借助非接觸式傳輸實現旋轉部件與固定部件間信號和能量傳輸的旋轉組件測量溫度或其它物理量的裝置

在審

• 申請號: 201780032030.2
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN110168330A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: H·扎波;M·西弗雷克;Z·斯塔勒;D·克拉斯
• 申請（專利權）人: 薩格勒布大學電氣工程與計算學院
• 主分類號: G01K13/08
• 分類號: G01K13/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;于靜

本發明描述了一種用于測量一個或多個測試點中的溫度或其它物理量的裝置，其中通過非接觸式傳輸實現系統的旋轉機械元件(1)和固定部件(5)之間的信號和能量的傳輸，其中非接觸式信號傳輸基于差分電容性耦合，并且非接觸式能量傳輸基于電感性耦合。該裝置包括：電子測量模塊(3)，其安裝在旋轉元件(1)上，其中所述測量模塊(3)處理來自附接到旋轉元件(1)的一個或多個溫度傳感器_1?n(2)的信號，其中所述溫度傳感器_1?n(2)被線連到電子測量模塊(3)；以及固定接收電子模塊(4)，其安裝在系統的固定部件(5)上。該電子測量模塊(3)位于旋轉元件(1)的表面的一部分上，在該部分處預期具有最低工作溫度，其中電子模塊(3)具有不會干擾旋轉機械元件(1)的功能的尺寸。本發明提供使用電阻式傳感器對旋轉離合器組件上的高工作溫度的測量，在旋轉元件(1)上提供低安裝空間占用和小質量測量電路。通過允許測量模塊(3)的超低功率操作的概念實現最小空間占用和小質量，該概念允許利用用于非接觸式能量傳輸的小元件，特別是用于從磁場收集能量的接收線圈。通過使用電阻式溫度傳感器、低功率傳感器信號調制器、基于差分電容性耦合的信號傳輸、以及允許在接收線圈中感應的低輸入電壓下工作以從磁場收集能量，來實現超低功耗。所述裝置的構思還提供了在保持高溫測量精度的同時，實現基于擴展溫度范圍的電子元件的測量系統的可能性。

技術領域

本發明涉及用于對旋轉物體測量物理量的更廣泛的非接觸式遙測領域，具體地說，本發明涉及干式離合器旋轉部件或類似的機械組件(例如電動機的任何旋轉組件、盤式制動器、旋轉車輪、旋轉軸或支撐在定子中的任何旋轉機械元件)的溫度測量。測量的溫度借助近電場從系統的旋轉側傳輸到固定側，而旋轉側的測量模塊由從在系統固定側產生的磁場收集的能量供能。本發明具體地被設計用于這樣的應用：其中在系統旋轉側安裝電子測量模塊的空間極其有限，并且其中主要要求之一是實現系統的最小尺寸，其中系統實現的其它可能性是通過使用可在擴展溫度范圍內生產的電子元件。

背景技術

技術問題

干式摩擦離合器是屬于連接/斷開型離合器的類別的機械組件，其能夠使從驅動系統到被驅動系統的旋轉運動動力的傳輸接合或脫離，其中在離合器脫離的情況下(即，無動力傳輸時)，驅動系統和被驅動系統通常具有不同的轉速。在法向力的影響下，借助至少兩個盤之間的摩擦力實現扭矩傳輸。法向力的控制使得扭矩傳輸逐漸增加/減小，并因此引起一定程度的滑動，從而導致在連接離合器時，驅動元件與被驅動元件之間逐漸速度均衡，并且在使離合器斷開連接時，被驅動元件逐漸減速。

對干式離合器旋轉元件的摩擦表面的溫度進行測量可以提供有用的信息，可以使用該信息執行離合器狀態監視、故障預測、傳動系元件控制的算法優化等。從溫度測量系統獲得的信息可用于兩個基本應用場景，即用于原型車輛模型測試，以及用于在大批量車輛生產中安裝溫度測量系統。雖然在原型車輛模型測試的情況下，可以接受大幅修改離合器機械設計以便安裝額外的傳感器和測量系統來測試離合器的工作狀態和性能，在大批量生產中，任何額外的傳感器和測量系統都必須對離合器機械設計具有最小影響，并且所有測量元件必須能夠被容納在極小的空間內且具有小質量，以避免對離合器機械設計和其旋轉部件的平衡產生不希望的影響，同時實現最佳溫度測量特性和精度。

在當前已知的實踐中通常使用的離合器旋轉元件溫度間接估計法不如實際直接測量那樣可靠和準確。用于溫度測量的非接觸式方法(例如使用非接觸式紅外溫度傳感器或熱像儀)在本申請中是不可接受的，因為在現實的離合器機械組件實現中，對于溫度測量沒有清晰的關注點視線。因此，重要的是使得能夠借助附接到離合器旋轉元件的溫度傳感器直接在離合器旋轉元件上進行直接溫度測量，該離合器旋轉元件借助非接觸式遙測方法將有關測量溫度的信息發送到系統的固定部件。