Als Empfänger dienende elektrische Maschine zur Datenübertragung In Datenübertragungsanlagen ist es be kannt, elektrische Maschinen zu verwenden, die einen Ständer, mehrphasige Ständer wieklungen und einen im Ständer konzen trisch gelagerten Läufer umfassen, wobei der Läufer mit einem oder mehreren von einer Polarisationsspule polarisierten Polelementen i ei-sehen ist. Solche Maschinen können in der Cbertragungsanlage entweder zur direkten Cbertragung von beispielsweise Winkelwerten oder zur Steuerung geeigneter Servovorrich= tun-en verwendet werden.
In Fällen, wo das Drehmoment in einer als Empfänger verwen deten Maschine verhältnismässig klein sein darf, z. B. wenn der Empfänger nur als An zeiger dient, sind die Polelemente vom Kern oder Mantel der Polarisationsspule getrennt und über einen oder mehrere Luftspalten an diesen Kern oder Mantel gekoppelt. Der Ge- bei# kann in ähnlicher. Weise ausgeführt wer den oder kann in an sich bekannter Weise mit mechanischen Schleifringen und einem niit einer Läuferwicklung versehenen Läufer auscestattet werden.
Der Geber ist gewöhn <B>1</B> iehcrweise im Prinzip wie eine mehrphasige <B>S</B> 1-*vnelii <B>.</B> -onmasehiiie ausgeführt und wird mit Wechselstrom gespeist.
Eine bekannte Maschine dieser Art ist z. B. in der österreichischen Patentschrift Nr. 76663 beschrieben. Ein Nachteil der be kannten Maschinen besteht darin, dass die Zusammensetzung derselben, z. B. bei der Herstellung, in dem Falle Schwierigkeiten bietet, wo der Läufer zwei oder mehrere Pol elemente aufweist, indem der Läufer nicht separat, fertiggestellt und danach in ein facher Weise in den Ständer eingesetzt wer den kann. Der Zweck der Erfindung ist da her, diesen Nachteil zu beheben.
Die Erfindung bezweckt weiterhin eine Verbesserung .der Stabilität und Kompakt heit der Gesamtkonstruktion der Maschine.
Eine als Empfänger dienende elektrische Maschine zur Datenübertragung, die einen Ständer mit mehrphasiger Ständerwicklung und einen im Ständer konzentrisch gelagerten Läufer umfasst, welcher Läufer mittels einer stillstehenden, um einen an seinem einen Ende fest angebrachten, mit.
dem Ständer koaxialen Kern gewickelten Polarisations wicklung polarisiert wird, ist gemäss der Er efindung dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer zwei Polelemente aufweist, von wel chen das eine_ Polelement mit dem befestigten Ende des Kerns über einen ersten Luftspalt magnetisch gekoppelt ist, dessen Mittel abstand von der Läuferachse grösser ist als der Aussenradius der axialgerichteten Pola risationswicklung, während das andere Pol element mit dem freien Ende des Kerns über einen zweiten Luftspalt magnetisch gekop pelt ist, dessen Mittelabstand von der Läufer- achse geringer ist als der Mittelabstand des ersten Luftspalts von der Läuferachse.
Bei einer solchen Maschine kann der Läufer komplett fertiggestellt und danach in den fertiggestellten Ständer einfach ein- gesehoben werden, was eine wesentliche Ar beitsersparung bei der Herstellung oder Instandhaltung der Maschine bedeutet.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung sind die Wände mindestens des einen der genannten Luftspalte derart angeordnet, dass die an diesen Wänden infolge des den Luftspalt durchfliessenden magnetischen Flus ses wirkenden Ziehkräfte eine mit der Läu- feraehse parallele Komponente aufweist.
Die Polelemente des Läufers können aus gebogenen Platten aus magnetischem Mate rial bestehen, die Teile einer Rotationsfläche bilden.
Die Stabilität. und Kompaktheit der elek trischen Maschine gemäss :der Erfindung kön- rren dadurch begünstigt wenden, dass die Pol elemente auf einem aus unmagnetischem Ma terial bestehenden Läuferkörper fest. ange bracht werden, dass der Läuferkörper auf sei ner Achse im axialen Mittelbereich des Stän ders angeordnet wird und dass der Kern der Polarisationsspule in diesen Mittelbereich des Ständers bis in :
die Nähe des Läuferkörpers hineinragt, wobei der Läuferkörper mit einem magnetisch leitenden Element ver sehen wird, das einesteils mit einem der Pol elemente des Läufers magnetisch verbunden ist und andernteils über einen Luftspalt mit dem freien Ende des Polarisationskerns ge koppelt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wer den dm folgenden an Hand der beigelegten Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt.
Fig. 2 und 3 zeigen in Längs- bzw. Quer schnitt den Läufer der Maschine gemäss Fig.1.
Fig.4 zeigt einen Querschnitt. gemäss der Schnittlinie A-A in Fig.1.
Fig. 5 veranschaulicht die elektrischen Verbindungen zwischen dem Geber und dem Empfänger einer Übertragungsanlage.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform gemäss der Erfindung im Längsschnitt.
In Fig.l bezeichnet 1 einen Ständer, der mit einer dreiphasigen, zweipoligen Wicklung 27 versehen ist. Sie ist in einem Gehäuse eingeschlossen, das mit Endteilen 3 und 4 versehen ist. Im Teil 3 ist ein Gleitlager 5 --ebraelit. Am Teil -1 ist ein Eisenkern 6 <B>,</B> anc befestigt, der von einer Spule 7 umgeben ist. Der Eisenkern ist an seinem freien Ende mit einem eisernen Polschuh 8 versehen.
Der Pol schuh und der Eisenkern sind durchbohrt und im Innern des Kerns ist ein Gleitlager 9 sowie ein Endlager 10, das in axialer Rieh- turrg verschiebbar ist und gegen ein federn des Organ 11 anliegt, angebracht. Dieses Or gan kann eine oder mehrere Metallfedern aufweisen. Es hat. sieh indessen erwiesen, dass es vorteilhaft ist, ein Organ grösserer Dämpfung, z. B. einen Zvlinder oder ein Rohr aus Gummi, Polvten oder einem andern plastischen Material, zu verwenden. An dem dem Endteil 4 zugewandten Ende des Eisen kernes ist ein Polsehuh 12 angeordnet.
In den Lagern 5 und 9 ist ein Läufer 13 gela gert, der gemäss den Fig. ? und 3 ausgeführt werden kann. Auf einer Achse 14 ist eine Hülse 15 aus unmagnetischem Material, z. B. Aluminium, befestigt. Auf dieser ist eine Platte 16 aus magnetischem Material ange bracht, die einen mit dem Polschuh 8 zusam menwirkenden teilweise ringförmigen Teil und einen von dem ringförmigen Teil aus aehenden Teil, der auf dieselben äussern Di mensionen wie die Hülse 15 bearbeitet ist, aufweist. An der Hülse 15 sind vier eiserne Platten fest angebracht. Eine dieser Platten, die mit 17 bezeichnet ist, steht in magne tischem Kontakt mit der Polplatte 16.
Der Platte 17 diametral gegenüber ist eine andere Platte 18 angebracht, an welcher ein eiserner Iring 19 befestigt ist. Wenn der Läufer an seinem Platz montiert. ist, liegt. der Ring 19 nahe am Polschuh 12 und wirkt mit diesem magnetisch zusammen. Die Platten 17 und 18 bilden somit die Polelemente des Läufers. An der Hülse 15 sind ausserdem zwei Neben- sehlussplatten 20 befestigt, von welchen nur die eine in der Fig. 2 ersichtlich ist. D:e an dere ist der gezeigten Platte diametral gegen über angeordnet.
In Fig. 6 ist eine andere Ausführungs form der Erfindung veranschaulicht. Diese unterscheidet sich von der in Fig.1 gezeigten Ausführungsform hauptsächlich darin, dass der Polschuh 12 in Fig.6 als ein Zylinder ausgeführt ist.
Ausserdem ist der Läufer 21 nicht mit einem Ring 19 wie gemäss Fig.l eersehen. Ein weiterer Unterschied zwischen den in den Pig. 1. und 6 gezeigten Maschinen besteht darin, dass während der Ständer 1 ;gemäss Fig.1. mit geraden Nuten 22 ,(parallel zur Läuferaehse) versehen ist, der Ständer gemäss Fig. 6 mit schräg verlaufen den Nuten 23 ausgebildet ist.
Ausserdem sind die Läuferplatten 17, 18 und 20 nach Fig.2 und 3 mit schräg verlaufenden Längskanten ausgebildet, während die entsprechenden Längskanten nach Fig. 6 parallel zur Läufer achse verlaufen. Wie in Fig.1 gezeigt, wei sen die Nebenschlussplatten 20 dieselbe axiale Länge wie die Polplatte 17 auf und sind etwas länger als die axiale Länge der Stän- dernuten (damit.
sieh kleine Axialverschie- bungen der Läufer nicht auf das von diesen Platten erzeugte Moment auswirken), da gegen sind nach Fig. 6 die Nebenschluss- platten 20 kürzer als die Polplatten 17. Dabei ist zu bemerken, dass sich die Polplatten 17 und 18 bis zu demselben Abstand vom obern Endteil 3 des Gehäuses erstrecken, während die Platte 18 eine Verlängerung in Richtung ge;ren den untern Endteil 4 aufweist.
1 1 Fig. 5 zeigt. die übliche Weise, in welcher der Empfänger an den Geber einer Übertra gungsanlage angeschlossen werden kann und wie die Dreiphasenwicklung des Empfängers mit derjenigen des Gebers mittels der Über iragungsleitung verbunden werden, während die einphasige Läuferwicklung des Empfän gers an eine 'N#@Techselstromquelle angeschlos sen wird, die auch die Läuferwicklung des Gebers speist.
In der Maschine gemäss den Figuren wird somit von der Wicklung 7 ein Hauptfluss erzeugt, der den Eisenkern 6, den Polschuh 8, . einen axialen Luftspalt zwischen diesem Pol- sehuh und der Platte 16 und die Platte 16 durchfliesst. Von der Platte 16 geht dieser magnetische Fluss durch die Polplatte 17 über einen radialen Luftspalt zum Ständer, geht durch die Zähne des Ständers und den Ständerring bis zu der entgegengesetzten Seite des Ständers, geht dort durch die Stän- derzähne und einen radialen Luftspalt zur Polplatte 18.
In der in Fig.1 gezeigten Aus führungsform geht der magnetische Fluss weiter zum Ring 19, durchsetzt .einen axialen Luftspalt zwischen dem Ring 19 und dem Polschuh 12 und geht durch diesen Pol schuh zurück zum Kern 6. In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform geht der Fluss von der Polplatte 18 zum Polschuh 12 im we sentlichen durch einen radialen Luftspalt.
Die Ständerwicklung ist an die Ständer wicklung des Gebers angeschlossen, welch letztere auf die Wicklung des Ständers 1 drei Spannungen aufdrückt, die gleichphasig, aber verschiedener Grössen in Abhängigkeit von der Drehungslage des Geberläufers sind. Der obeng enannte Hauptfluss induziert auch Spannungen in der Ständerwicklung. Wenn der Läufer dieselbe Lage wie die des Geber läufers einnimmt, können diese Spannun gen den vom Geber aufgedrückten Spaxi- nungen gleich sein. Dies ist aber nicht not wendig, denn die im Empfänger induzierte Spannung kann wesentlich kleiner sein.
Das letztere hat sich sogar als vorteilhafter erwiesen, weil die Kopphing zwischen der Polarisationswicklung 7 und der Ständer wicklung ziemlich schwach ist. In solchem Falle wird somit ein Strom durch die Stator- wicklung fliessen, der einen dem genannten Hauptfluss entgegengesetzt gerichteten magne tischen Fluss durch denselben Weg treibt. Da bei ist die magnetische Streuung in der elek trischen Maschine so gross, dass der Haupt fluss nur ein geringer Teil des Gesamtflusses im Ständer ist.
Die obengenannten Flüsse verursachen Anziehungskräfte zwischen dem Läufer und dem Ständer, welche Kräfte den Läufer in einer der Lage des Geberläufers entsprechenden Lage einzustellen suchen. Bei gegebenen Werten der durch die Wicklungen fliessenden Ströme erreicht. das diesen Anzie hungskräften entsprechende Drehmoment des Läufers seinen Höchstwert, wenn der Strom in der Polarisationswicklung und der Strom in der Stä.nderwicklung gleichphasig sind.
Es hat sieh durch vorgenommene Messun gen herausgestellt, dass die Phasenverschie- buiag zwischen Spannung und Strom in der Polarisationswicklung wesentlich grösser ist als -die entsprechende Phasenverschiebung in der Ständerwicklung. Um die Phasenverschie bung in der Ständerwicklung zu erhöhen, ist. der Läufer mit Nebenschlussplatten 20 aus magnetischem Material versehen, die weder mit dem Polarisationskern noch mit den Pol platten des Läufers magnetisch gekoppelt sind.
Durch diese Nebenschlussplatten geht ein Fluss von einem zum andern der Ständer pole, wobei der Fluss c. B. an der Längs kante 25 der Nebensehlussplatten eintritt und an der der Längskanten 26 austritt. Dieser Fluss erreicht seinen Höchstwert, wenn die Winkellage des Läufers der des Geberläufers entspricht. Die Nebensehlussplatten. 20 leisten somit ein zusätzliches Moment zu dem von den Polplatten des Läufers bewirkten Ein stellmoment des Läufers und drehen auch die Ständer- und Läuferflüsse in nähere Phasenübereinstimmung, wodurch das von den Polplatten bewirkte Einstellmoment erhöht wird.
Die Nebensehlussplatten 20 lei sten indessen natürlich dasselbe zusätzliche Drehmoment in dem Fall, wo der Läufer um eine halbe Umdrehung unrichtig eingestellt ist. Infolgedessen darf das Moment. der Ne benschlussplatten 20 im Verhältnis zu dem Moment der Polplatten 17, 18 nicht zu stark sein. Diese Bedingungen sind bestimmend für das Verhältnis zwischen den Dimensionen der Polplatten 17, 18 einerseits und der Neben sehlussplatten 20 anderseits bei gegebenen Amperezahlen der Wicklung 7 und der Ständerwicklung.
Damit der Läufer des Empfängers dem Läufer des Gebers während der ganzen Um- drehuni genau folgen kann, sind entweder die Ständernuten oder die Kanten der Pol platten und der Nebensehlussplatten des Läufers geschraubt , d. h. schräg zur Läu ferachse auszuführen. Der Sehraubwinkel längs der wirksamen Länge wird zweekmässig- gleich einer halben oder einer ganzen Stän- dernutenteilung gewählt.
Die Wahl des Sehraubwinkels hängt auch mit der @\ iek- lungsweise der Ständerwicklungen zusam- n ien. Es hat sieh als geeignet erwiesen, sämt liche Läuferplatten mit einer ganzen Anzahl von Ständernuten entsprechenden Breiten auszuführen.
In den gezeigten Konstruktionen geht. der magnetische Fluss zwischen den festen Teilen der Maschine und dem Läufer mindestens teilweise über axiale Luftspalte. Dies hat zur Folge, dass der Läufer einer axialen Kraft unterworfen wird, die zwischen Null und ge wissem Höchstwert schwenkt. Diese Kraft wird von dem federnden Organ 11 aufgenom- nien, und demzufolge wird der Läufer in axialer Richtung vibrieren. Diese Vibration hebt fast vollkommen die Ruhefriktion des Läufers auf, mit dem Resultat, dass sich der Läufer mit grosser Genauigkeit irr der ge wünschten Winkellage einstellt.