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Die Erfindung betrifft einen Drehübertrager, insbesondere zur Übertragung von Informationen von einem mit dem Rotor des Drehübertragers mechanisch gekoppelten umlaufenden Maschinenteil, mit einem ringförmigen Rotor-Eisenkern, dem ein ringförmiger, durch einen radialen Luftspalt getrennter Stator-Eisenkern koaxial gegenübersteht, wobei in einem Schnitt entlang der Drehachse die Querschnittsflächen der beiden Eisenkerne, eine L- oder U-förmige Gestalt aufweisen, die einander im wesentlichen zu einem 0-förmigen Querschnitt ergänzen, und mit Wicklungen, die in dem von den beiden Eisenkernen umgebenen ringförmigen Raum angeordnet sind.
Ein derartiger Drehübertrager, allerdings für Videosignale und daher für hochfrequente Signale, ist durch die AT-PS Nr. 235429 bekanntgeworden. Bei diesem Übertrager stehen einander gleich grosse Stirnflächen der Schenkel der U-förmigen Blechschnitte des Rotors und des Stators gegenüber, wobei die Achsen der Schenkel fluchten. Um nun Schwankungen der Kopplung auf Grund von durch Herstellungtoleranzen bedingten Schwankungen des Luftspaltes zu vermeiden bzw. zu vermindern, ist bei dem bekannten Übertrager vorgesehen, den vom Steg und den Schenkeln des Blechschnittes begrenzten Wickelraum nicht voll zu nutzen und den stegnahen Bereich eines jeden Wickelraumes frei von Wicklungen zu halten.
Mit dieser Massnahme kann allerdings nur dann das angestrebte Ziel erreicht werden, wenn die durch den mechanischen Aufbau der gesamten Anlage bestimmte Abweichung in Richtung der Achse des Übertragers sehr klein ist, was ja bei Videoanlagen der Fall ist.
Bei der Übertragung von Signalen von grösseren rotierenden Maschinen ist diese Voraussetzung jedoch keinesfalls gegeben, weshalb für derartige Fälle verschiedene Übertragungssysteme in Verwendung stehen.
So ist es bekannt, im Zusammenhang mit der Überwachung von Maschinen mit umlaufenden Teilen insbesondere hinsichtlich deren Temperatur Systeme berührungsloser Informationsübertragung für die Übermittlung von Temperaturwerten von den rotierenden Teilen zu verwenden. So ist die Hochfrequenz- übertragung hiefür bekannt, die mit Hilfe beispielsweise von Antennen, Koppelspulen (gedämpfter Oszillator) oder Koppelkondensatoren arbeitet. Alle diese vorgenannten Einrichtungen arbeiten jedoch mit speziellen Frequenzen und erfordern besondere Massnahmen zur Unterdrückung von informationsstörenden Einflüssen. Einem weiteren bekannten Verfahren liegt die Impulsübertragung mittels rotierender Magnete zugrunde. Die Wirkungsweise dieses Verfahrens ist jedoch von der Stellung und der Drehzahl des zu überwachenden drehenden Maschinenteiles abhängig.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehübertrager der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der einfach und billig herstellbar ist und der störungsunempfindlich gegenüber Drehzahländerungen und Verschiebungen des Rotors gegen den Stator ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass ein bzw. zwei Schenkel des Querschnittes des einen Eisenkernes mit ihrem freien Stirnrand bzw. Stirnrändern einem bzw. zwei Randabschnitten des Querschnittes des zweiten Eisenkernes radial gegenüberstehen, deren axiale Ausdehnung bzw.
Ausdehnungen jene des freien Stirnrandes bzw. der freien Stirnränder übersteigt, wobei die äusseren Ecken des freien Stirnrandes bzw. Stirnränder des bzw. der Schenkel in axialer Richtung innerhalb der äusseren Ecken des gegenüberliegenden Randabschnittes bzw. der Randabschnitte des Querschnittes des zweiten Eisenkernes liegen und von diesen axial mindestens um den Betrag des maximalen axialen Verschiebeweges des Rotors gegenüber den Stator entfernt sind. Aus allen diesen Massnahmen ist zu ersehen, dass die Herstellung des Drehübertragers besonders einfach und kostensparend durchgeführt werden kann, da relativ grosse Toleranzen zugelassen werden können, ohne dass sich daraus Störungen bei der Signalübertragung ergeben.
Letzteres ist dadurch bedingt, dass die den Luftspalt begrenzenden einander überdeckend gegenüberstehenden Flächenabschnitte der Stirnflächen des Rotor- und des Stator-Eisenkernes auch bei einer Verschiebung gleich gross bleiben und sich daher für den magnetischen Fluss praktisch keine Änderung des magnetischen Widerstandes ergibt.
Als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Aufbaues des Drehübertragers wird angesehen, dass axiale sowie radiale Verlagerungen des rotierenden Teiles gegenüber dem feststehenden Teil der zu überwachenden Maschine und dadurch des Rotors gegenüber dem Stator des Drehübertragers in Grenzen, wie sie betriebsmässig im Maschinenbau auftreten, die Wirkungsweise des Drehübertragers bzw. der Messanordnung nicht beeinflussen, wozu noch zu bemerken ist, dass beim Drehübertrager gemäss der
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Erfindung etwa auftretende Wirbelströme praktisch keine Bedeutung haben, da mit Induktionen von nur einigen Hunderten Gauss gearbeitet wird und deshalb die magnetischen Spannungen klein sind. Durch die zentrische Anordnung des Drehübertragers ist auch keine Unwucht der Maschine möglich.
Ausserdem ist der Drehübertrager in seiner Wirkungsweise von der jeweiligen Stellung und Drehzahl seines Rotors unabhängig, ist also auch bei Rotorstillstand bei intakter Anordnung keine Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften gegeben.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist vorgesehen, dass der Eisenkern des Stators mit seinem achsparallel verlaufenden Schenkel bzw. Steg mit einer als Gehäuseteil dienenden Traghülse und der Eisenkern des Rotors mit seinem achsparallel verlaufenden Schenkel bzw. Flansch ebenfalls mit einer Traghülse bzw. mit der Welle des Drehübertragers verbunden ist, wobei die im wesentlichen ringförmigen Traghülsen an wenigstens einer Stirnseite einen kreisringförmigen Flansch aufweisen, wodurch sich die Herstellung des Übertragers weiter vereinfacht und auf sehr einfache Weise ein mechanischer Schutz für die Blechpaket erreicht ist, der insbesondere bei der Montage an bzw. der Demontage von einem rotierenden Maschinenteil erforderlich ist. So kann z. B. ein Abziehwerkzeug an dem Flansch der Traghülse angesetzt werden.
Weiters ist es sehr zweckmässig, wenn jede Traghülse mit dem jeweils zugeordneten durch miteinander mittels Kunstharz verklebten Blechen gebildeten Eisenkern mittels Kunstharz verklebt ist. Dadurch ist es möglich, in einem Arbeitsgang sowohl die Bleche miteinander als auch mit der Traghülse zu verbinden. Ausserdem wird so eine sehr robuste und feste Konstruktion erzielt.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Drehübertragers ist vorgesehen, dass der Eisenkern des Stators sowie der Eisenkern des Rotors mit der jeweils zugeordneten Traghülse verschweisst ist, wodurch eine sehr hohe Festigkeit des Stators und des Rotors erreichbar ist.
Insbesondere für Übertrager für rasch laufende Maschinenteile ist es vorteilhaft, wenn die Statorwicklung mit dem Eisenkern des Stators und die Rotorwicklung mit dem Eisenkern des Rotors mittels Kunstharz verklebt ist, da auf diese Weise eine Veränderung der Lage der Wicklung auf Grund von Fliehkräften und damit das Entstehen einer Unwucht verhindert wird. Ausserdem ergibt sich dadurch auch ein mechanischer Schutz für die Wicklung durch den die Gefahr von Drahtbrüchen herabgesetzt wird.
Werden besonders hohe Ansprüche an die Übertragungsgüte gestellt, so ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgesehen, dass der Eisenkern des Stators sowie der Eisenkern des Rotors aus je einem ringförmigen gepressten Massekern aus Metallpulver und Kunstharz oder gesintertem Material besteht, wobei sich überdies der Vorteil ergibt, dass die Eisenkerne vollautomatisch hergestellt werden können.
Bei Übertragern mit U-förmigen Blechquerschnitten der Rotor- und Statorbleehpakete ist es aus Gründen der Einsparung von Werkzeugkosten vorteilhaft, wenn das Rotorblechpaket in den Bereichen der freien Enden der radialen Schenkel jeweils einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. In diesem Fall ist es möglich, mit einem Stanzwerkzeug das Auslangen zu finden, das durch Einsätze sowohl für die Stator- als auch für die Rotorbleche adaptierbar ist.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Messanordnung nach der Erfindung mittels eines Beispieles der Überwachung der Wicklungstemperatur mit Hilfe temperaturabhängiger Widerstände im Rotor einer elektrischen Maschine im Detail dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen : Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des der Energie- und Informationsübertragung dienenden Drehübertragers im Schaubild, Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch einen Drehübertrager mit L-förmigen Stator- und Rotorblechen und in der Rotorwelle angeordnetem Schwellenwertgerät, Fig. 3 eine Übertragervariante im Längsmittelschnitt mit einem Teil der Welle der zu überwachenden bzw. zu schützenden Maschine sowie der elektrischen Leitungsanordnung, Fig. 4a eine Übertragervariante im Axialschnitt mit einer Steckverbindung für den Anschluss des Steuergerätes und in axialer Richtung am Wellenflansch des Drehübertragers angeordnetem Schwellenwertgerät, Fig. 4b die Vorderansicht der freien Gehäuseseite des Drehübertragers, Fig.
5 den Längsmittelschnitt des mit dem Rotor des Drehübertragers sowie der Welle der zu überwachenden Maschine mitumlaufenden Schwellenwertgerätes und Fig. 6 ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Messanordnung für eine Maschine mit wenigstens einem umlaufenden Teil.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Drehübertrager Am ruhenden Teil des Drehübertragers-l--oder getrennt von diesem, z. B. in einem Schaltschrank, ist ein in Fig. l nicht dargestelltes Steuergerät-33- (Fig. 6) vorgesehen, das Warn- und Auslöseausgänge aufweist. Das wirksame Eisen des Stators --la-- ist aus U-förmigen Blechen --2-- hergestellt. Diese Bleche sind mittels Kunstharz
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miteinander zu einem ringförmigen Statorblechpaket--3--verklebt, wobei das Statorblechpaket --3-- an seiner zylindrischen äusseren Mantelfläche ebenfalls mittels Kunstharz mit einer das Statorblechpaket --3-- umgebenden, im wesentlichen ringförmigen Traghülse --4-- verklebt ist.
Diese als Gehäuse des Dreh- übertragers dienende Traghülse --4-- geht an wenigstens einer Stirnseite in einen kreisringförmigen Flansch --5-- über, der das Statorblechpaket --3-- seitlich hält. In dem zum Rotor des Drehübertragers hin offenen U-Profil des ringförmigen Statorblechpaketes --3-- ist die Statorwicklung --6-- angeordnet.
Im umlaufenden Teil des Übertragers-l-ist das in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte Schwellen- wertgerät-14-- (Fig. 6) vorgesehen, das z. B. mit als Messfühler bzw. Messwertsignalgeber dienenden
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--7-- vorgesehenen Anschluss-Rotorwicklung --11-- sind ebenfalls nicht dargestellt.
Der vom Stator --la-- umfasste Rotor --7-- weist einen analogen Aufbau wie der Stator --la-- auf.
Das wirksame Eisen des Rotors --7-- ist ebenfalls aus U-förmigen Blechen hergestellt, indem diese miteinander mittels Kunstharz zu einem ringförmigen Rotorblechpaket --8-- verklebt sind. Das Rotorblechpaket --8-- ist hiebei mit seinem U-Profil zum Statorblechpaket --3-- hin offen und bildet mit dessen U-Profil die Form eines 0, wobei der Luftspalt zwischen Stator --la-- und Rotor --7-- mit --12-bezeichnet ist. Das Rotorblechpaket --8-- ist an seiner axialen zylindrischen Freilassung ebenso mittels Kunstharz mit einer ringförmigen Traghülse --9-- verklebt, die an wenigstens einer Stirnseite in einen kreisringförmigen Flansch --10-- übergeht, der das Rotorblechpaket --8-- seitlich fasst.
In dem gegenüber dem Stator --la-- bzw. der Statorwicklung --6-- umlaufenden und zu dieser Wicklung hin offenen U-Profil des Rotorblechpaketes --8-- ist die Rotorwicklung --11-- angeordnet.
Wenn es aus Festigkeitsgründen erforderlich ist, kann das Statorblechpaket --3-- mit seiner Traghülse --4-- und das Rotorblechpaket --8-- mit seiner Traghülse --9-- verschweisst werden. Die Statorwicklung --6-- und die Rotorwicklung --11-- sind zueinander konzentrisch angeordnet, wobei die Statorwicklung --6-- mit dem Statorblechpaket --3-- und die Rotorwicklung-11-- mit dem Rotorblechpaket --8-- verklebt ist. Der Stator-la-des Drehübertragers-l-wird an das Lagerschild und der Rotor --7-- an das freie Wellenende der zu schützenden Maschine montiert.
Drehzahländerungen sowie axiale und radiale Verschiebungen des Rotors --7-- gegenüber dem Stator --la--, wie solche beim Betrieb von elektrischen Maschinen auftreten können, haben auf die Wirkungsweise des Drehübertragers-l- praktisch keinen Einfluss.
Fig. 2 zeigt in einem axialen Längsschnitt den grundsätzlichen Aufbau einer Drehübertragervariante, deren der Fig. 1 entsprechende Teil analog bezeichnet ist. Die zumindest teilweise hohl ausgebildete Welle - 13- des Drehübertragers --1-- nimmt das im Rotor --7-- angeordnete Schwellenwertgerät --14-- auf.
Der symbolisch angedeutete magnetische Fluss im wirksamen Eisen des Drehübertragers --1-- ist mit --15-- benannt, wobei die Bleche --16-- des Stators --la-- sowie die Bleche --17-- des Rotors --7-- in Abweichung von Fig. 1 L-förmig ausgebildet sind, wodurch das Einlegen der Wicklungen --6 und 11-- viel einfacher ist.
Anstatt aus Blechen kann das wirksame Eisen des Drehübertragers bzw. dessen Magnetkern auch aus Massekernmaterial, d. h. aus gepresstem Metallpulver und Kunstharz oder gesintertem Material bestehen.
Bei Position --18-- ist insbesondere der zulässige axiale Verschiebungsweg zwischen Stator und Rotor des Übertragers dargestellt.
Mit --19-- sind die Verbindungsleitungen des im Rotor --7-- mitumlaufenden Schwellenwertgerätes - mit der Rotorwicklung-11-- bezeichnet und mit --20-- sind die Verbindungsleitungen der Statorwicklung --6-- mit dem Steuergerät --33-- benannt.
In Fig. 3 ist eine Zusammenstellungszeichnung einer weiteren Drehübertragervariante im Axialschnitt abgebildet.
In dieser Figur sind die den Positionen der Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit der jeweils gleichen Bezeichnung übernommen worden. Auf dem Gehäuse --22-- des Drehübertragers --1-- befindet sich das Gehäuse --23-- mit der darin angeordneten Klemme zum Anschluss des Steuergerätes --33-- (Fig. 6). Die L-förmigen Bleche --16-- des Stators sind mittels Pressringen-24-am Gehäuse-22-und die L-förmigen Bleche --17-- des Rotors ebenfalls mittels Pressringen-24-an der Welle --13-- befestigt, wobei noch Sicherungsringe --25-- vorgesehen sind. Die Welle der zu überwachenden Maschine ist mit - bezeichnet.
Der Drehübertrager --1-- ist an seiner bezüglich des Endes der Welle --26-- freien
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Seite durch einen Abschlussdeckel --27-- abgeschlossen. Das vom Abschlussdeckel-27--weiter entfernte Ende der Welle --13-- des Drehübertragers passt in eine zentrisch angeordnete Ausnehmung der Welle - der zu überwachenden Maschine, wobei beide Wellen mittels Schrauben --28-- miteinander verbunden sind. Zur einfachen Montage und Demontage des Drehübertragers --1-- sind an der Verbindungsstelle der Wellen --13 und 26-- in den Verbindungsleitungen --21-- für die Messfühler Steckverbindungen --29-- vorgesehen.
In Fig. 4a ist eine weitere Ausführungsform eines Drehübertragers --1-- im Axialschnitt dargestellt, bei dem das mit dem Rotor -7-- mitumlaufende Schwellenwertgerät --14-- mittels einer Schaltungssteckverbindung --30-- an dem dem Wellenende --26-- der zu überwachenden Maschine zugewendeten Wellenflansch --31-- des Übertragers --1-- steckbar angeordnet ist. Auch in dieser Figur sind die den Positionen der vorhergehenden Varianten entsprechenden Positionen wieder gleich bezeichnet. Für den Anschluss des mit dem Stator --la-- verbundenen Steuergerätes --33-- ist eine weitere Steckverbindung - vorgesehen. Der Wellenflansch --31-- des Rotors --7-- ist wieder mittels Schrauben --28-- an der Welle --26-- der zu überwachenden Maschine befestigt.
Fig. 4b zeigt die gehäuseseitige Vorderansicht des Drehübertragers --1-- gemäss Fig. 4a.
In Fig. 5 ist das mit dem Rotor --7-- umlaufende Schwellenwertgerät --14-- gemäss Fig.4a dargestellt.
Die SChaltungssteckverbindung --30-- (s. Fig. 4a) gliedert sich in den Buchsenhalter --35-- mit den Mehrkontaktbuchsen-36-- samt Sechskantmuttern-37-- sowie dem Stifthalter --38-- mit den Stiften - samt den weiteren Sechskantmuttern --40-- auf. Die Verbindungskabel der Stifte --39-- des mit dem Rotor --7-- umlaufenden Schwellenwertgerätes --14-- sind mit --41-- bezeichnet. Die Schaltung des
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umlaufenden Teil mit einem Drehübertrager-2, 16 ; 8, 17 ; 6, 11 ; 19, 20-- ersichtlich, wobei die Bleche seines Stators --la-- mit --2 bzw. 16-- und die Statorwicklung mit --6-- bezeichnet sind.
Die Statorwicklung --6-- ist hiebei mittels Verbindungsleitungen --20-- an das separat und fest angeordnete
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--33-- angeschlossen,Ausgang --51-- für Warnung und einen Ausgang --52-- für Auslösung aufweist. Das Rotorblechpaket des Drehübertragers hingegen ist mit --8-- bzw. dessen Bleche sind mit --17-- bezeichnet. Die Rotorwicklung - ist mittels Verbindungsleitungen --19-- an das mitumlaufende Schwellenwertgerät --14-- angeschlossen.
Zum Zweck der Temperaturüberwachung der Rotorwicklung insbesondere einer elektrischen Maschine mit Hilfe temperaturabhängiger Widerstände weist das Schwellenwertgerät --14-- nachstehend beschriebene aktive Schaltungselemente auf, die über die Verbindungsleitungen --21-- mit zwei Gruppen von Messfühlern, beispielsweise Kaltleitern-53 und 54--, verbunden sind. Von diesen beiden Gruppen dient eine zur Erfassung derjenigen Wicklungstemperatur, bei der ein Alarm ausgelöst werden soll, wogegen die andere Gruppe die Abschalttemperatur signalisieren bzw. die Abschaltung der zu schützenden elektrischen Maschine einleiten soll. Die beiden vorgenannten Gruppen von Kaltleitern können vorzugsweise aus je bis zu sechs in Serie geschalteten einzelnen Kaltleitern bestehen.
Selbstverständlich lassen sich bei entsprechender schaltungsmässiger Ausführung des Schwellenwertgerätes --14-- bzw. Steuer- gerätes --33-- noch mehr Gruppen von Kaltleitern für die Erfassung weiterer Temperaturen anordnen.