Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lagemesstransformator, bestehend aus zwei relativ zueinander beweglichen, induktiv gekoppelten Transformatorteilen, wobei eines der Transformatorteile mehrere Windungen aufweist und jede Windung einen ersten Windungsteil umfasst, der in einer ersten Schicht angeordnet ist, und einen zweiten Windungsteil, der in einer zweiten Schicht angeordnet ist, und wobei die ersten und zweiten Windungsteile in jeder Schicht für jede Windung in Serie geschaltet sind.
Wenn die eine Windung des einen Teils mit einer primärseitigen Wechselspannung verbunden wird, induziert der Strom in dieser Windung in den anderen Windungen des anderen Teiles eine sekundärseitige Spannung, wenn sich beide Teile nahe beieinander befinden.
In der Praxis haben die Lagemessumformer einen ersten Transformatorteil mit einer einzigen Windung, welche aus gleichförmig im Abstand angeordneten, in Serie geschalteten aktiven Leitern besteht. Dieses Transformatorteil ist üblicherweise ein Einphasenbauteil, welches in konventioneller Weise eine Referenzteilung definiert,die dem periodischen Abstand der aktiven Leiter entspricht. Bei linear beweglichen Anordnungen wird das Einphasenbauteil Skala und bei sich drehender Vorrichtung Rotor genannt.
Das andere relativ bewegliche Teil des Lagemesstransformators umfasst üblicherweise zwei Windungen, die relativ zueinander räumlich phasenverschoben sind, und die in bezug auf das Einphasenbauteil zwei verschiedene Phasen darstellen, wobei dieses Bauteil allgemein Mehrphasenbauteil genannt wird. Oblicherweise wird das Mehrphasenbauteil im Falle von linear beweglichen Vorrichtungen Schieber genannt und bei rotierenden Anordnungen Stator . Da das Mehrphasenbauteil (Schieber oder Stator) Windungen aufweist, welche räumlich phasenverschoben zueinander sind, weisen diese Windungen eine spezielle Phasenbeziehung zu der Einphasenwindung des Einphasenbauteils (Skala oder Rotor) auf.
Die Phasenverschiebung zwischen den Windungen des Mehrphasenbauteils beträgt üblicherweise ein Viertel des Windungszyklus der Einphasenwindung. Demgemäss ist die Phasenverschiebung zwischen den Mehrphasenwindungen eine 9( > -Phasenverschiebung und diese Phasenverschiebung von 9t < entspricht der Phasenverschiebung zwischen einer Sinusund einer Kosinusfunktion. Wenn die Mehrphasenwindungen um einen Viertelzyklus phasenverschoben sind, werden sie üblicherweise als Sinus- und Kosinuswindungen bezeichnet.
Die Verwendung von Sinus- und Kosinuswindungen ist üblich, jedoch können auch andere Phasenbeziehungen verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Phasenverschiebung zwischen drei Windungen 1206 beträgt, so dass sich ein Dreiphasensystem ergibt. Der nachfolgend verwendete Ausdruck mehrphasig umfasst alle möglichen Phasenverschiebungen. Der nachfolgend verwendete Ausdruck Kofunktion besagt, ein Phasenverhältnis zwischen den Mehrphasenwindungen des Lagemesstransformators besteht, wobei Sinus und Kosinus beispielsweise die trigonometrischen Kofunktionen desselben Winkels sind.
Lagemesstransformatoren der vorgenannten Art sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist im US-Patent 2 799 835 ein Lagemesstransformator beschrieben, bei welchem Planarwindungen verwendet werden. Obwohl die in diesem Patent beschriebene Anordnung zu einem relativ genauen Transformator führt, sind einige Ausführungsbeispiele schwierig herzustellen, da die körperliche Ausbildung der Mehrphasenwindungen eine grosse Anzahl von gelöteten oder geschweissten Drahtverbindungen erfordert.
Um beispielsweise die verschiedenen aktiven Leiter der Windungen einwandfrei miteinander zu verbinden, d. h. der Leiter, welche quer zur Richtung der relativen Bewegung der Transformatorteile verlaufen, muss ein Loch in den Trägerteil aus Glas oder einem ähnlichen Material gebohrt werden welches nahe jeder Leitergruppe verläuft, wobei Verbindungsdrähte durch diese Löcher hindurchgehen und mit den Leitern verschweisst oder verlötet sind. In einem Ausführungsbeispiel, welches 24 Leitergruppen aufweist, sind 24 Löcher, 48 Drähte und 48 geschweisste oder gelötete Drahtverbindungen erforderlich.
Weitere Lagemesstransformatoren mit Mehrphasenwindungen sind beschrieben in den US-Patenten 2 915 722 und 2 924 798. Die US-Patentschrift 2 915 7'2 befasst sich mit der Verminderung unerwünschter Komponenten der Induktionsspannung, in dem auf dem Schieber eine erste und eine zweite Mehrphasenwindung angeordnete ist. welche symmetrisch zu einer gemeinsamen Mittellinie angeordnet sind. US-Patent 2 924 798 beschreibt eine zusätzliche Verbesserung der Verdrahtung zwischen den ersten und zweiten in einer Kofunktion stehenden Windungsabschnitte zur Verminderung unerwünschter Induktionsspannungen in der Sekundärwindung.
Obwohl die Massnahmen nach den US-Patentschriften 2 915 722 und 2 924 798 zu einer wesentlich besseren Betriebsweise eines Lagemesstransformators führen, ist es mit diesen Verbesserungen noch nicht möglich, den komplizierten Aufbau des Schiebers oder anderer Mehrphasenbauteile zu vermeiden, insbesondere die Anordnung so zu treffen, dass die grosse Anzahl von Drahtverbindungen und Lötverbindungen entfallen kann.
Der letzte Stand dieser Entwicklung ist der US-Patentschrift 3 441 888 zu entnehmen. die einen vereinfachten Aufbau eines Lagemesstransformators zum Inhalt hat. Diese Patentschrift zeigt in mehreren Schichten oder Lagen angeordnete Planarwindungen, bei denen die Gruppen der Sinus- und Kosinusleiter abwechselnd angeordnet sind in bezug auf Gruppen von Sinus- und Kosinusleitern einer anderen Schicht.
Dieser Aufbau führt wohl zu einer Verbesserung der Genauigkeit, jedoch ist es erforderlich, dass die verschiedenen Leitergruppen untereinander zahlreiche Drahtverbindungen zwischen den verschiedenen Leitergruppen in den verschiedenen Schichten benötigen. Die Art dieser Verbindungen erfordert eine beträchtliche Zahl von Löt- oder Schweissverbindungen, die meist von Hand ausgeführt werden müssen. Hierdurch ist die Betriebssicherheit eines derartigen Transformators beeinträchtigt.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, dass bei dem Mehrphasenwindungsbauteil bei einem Lagemesstransformator wesentlich weniger Löt- oder Schweissverbindungen benötigt werden als bei den bekannten Transformatoren.
Diese Aufgabe wird in einem Lagemesstransformator der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die ersten Windungsteile jeder Windung Abschnitte aktiverLeiter umfassen, die voneinander räumlich getrennt sind, wobei inaktive Leiter in der ersten Schicht angeordnet sind, die aufeinanderfolgende aktive Leiterabschnitte in Serie schalten, dass die zweiten Windungsteile jeder Windung Abschnitte aktiver Leiter umfassen. die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei inaktive Leiter in der zweiten Schicht angeordnet sind, die aufeinanderfolgende aktive Leiterabschnitte in Serie schalten, und dass die erste Schicht und die zweite Schicht so angeordnet sind, dass sich jeder Windungsabschnitt jeder Schicht im von Windungsabschnitten freigelassenen Teil der anderen Schicht befindet.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind lediglich zwei Löt- oder Schweissverbindungen erforderlich (ausser den sowieso benötigten Anschlüssen), wobei es gleichgültig ist, wie gross die Zahl der Gruppen der aktiven Leiter ist. Ein derartiger Lagemesstransformator weist wesentlich günstigere Herstellungskosten und eine höhere Betriebssicherheit auf.
Es ergibt sich ferner der Vorteil. dass die Gruppen aktiver Leiter, welche die Windungsabschnitte in verschiedenen Schichten bilden, eine Gruppierung und eine räumliche Rela tion haben, derart, dass sie durch inaktive Leiter miteinander verbunden sind, welche in der gleichen Schicht liegen, jedoch im allgemeinen keine magnetische induktive Beeinflussung besitzen, wobei die aktiven Leiter und die inaktiven Leiter in gedruckter Schalttechnik als Leiterplatte vorliegen.
Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält eine Schicht eine Anordnung oder ein Muster von in Zwischenräumen angeordneten Gruppen aktiver Leiter der einen Art, beispielsweise Sinusleiter, und eine Gruppe aktiver Leiter der anderen Art, beispielsweise Kosinusleiter, während die andere Schicht eine komplimentäre, darüberliegende Anordnung derartiger Gruppen aufweist, die im Bereich der von Leitern freigelassenen Räume der ersten Schicht ange ordnet sind, wobei nur zwei Leitungsverbindungen zwischer den Schichten zur Verbindung der Gruppen gleicher Art vorgesehen sind.
In einer speziellen Anordnung sind die Gruppen der aktiven Leiter und ihre inaktiven Leiterverbindungen symmetrisch in bezug auf eine Mittellinie angeordnet, um unerwünschte Komponenten der Induktionsspannung zu verringern, wobei die inaktiven Leiter im allgemeinen ausserhalb der magnetischen induktiven Beeinflussung derartiger Gruppen sich befinden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die die aktiven Leiter der einen Schicht miteinander verbindenden inaktiven Leiter so angeordnet sind, dass sie in induktiv koppelnder Relation zu den inaktiven Leitern der anderen Schicht stehen, welche die dortigen aktiven Leiter miteinander verbinden. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Rückkopplung, welche sonst auftreten könnte, verringert oder verhindert.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Transformators besteht in der Anordnung einer Reihe oder Matrix von Windungsabschnitten, welche gebildet werden durch Gruppen aktiver Leiter, von denen bestimmte durch inaktive Leiter in der gleichen Schicht verbunden sind, welche zu einem Randbereich der Matrix führen, und andere, welche durch inaktive in der gleichen Schicht verbunden sind, welche zum gegenüberliegenden Rand der Matrix führen. Durch die Verwendung von zwei Schichten für derartige Windungsabschnitte entstehen vier derartige Randbereiche, in welchen die verbindenden inaktiven Leiter angeordnet sind zur Verminderung von Drahtüberkreuzungen.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass die Gruppen von aktiven Leitern einen aktiven Leiter aufweisen, der in der einen Schicht angeordnet ist, und einen anderen aktiven Leiter, der sich in der anderen Schicht befindet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 a zeigt in vergrössertem Masstab eine Draufsicht auf einen Schieber mit Sinus- und Kosinuswindungen, welche in zwei Schichten angeordnet sind, wobei jede Schicht aus einer gedruckten Schaltplatte besteht, welche beide aktive Leiter aufweisen, die allgemein die quer verlaufenden Leiterteile sind, wobei inaktive Leiter vorhanden sind, welche allgemein längs verlaufen, wobei die aktiven und inaktiven Leiter der einen Schicht voll ausgezogen sind und die aktiven und inaktiven Leiter der anderen Schicht gestrichelt dargestellt sind.
Fig. lb zeigt eine Draufsicht auf eine Einphasenreferenz windung mit aktiven Leitern, welche die Referenzteilung bilden, wobei diese Referenzwindung relativ beweglich ist zu der Mehrphasenwindung nach Fig. la.
Fig. lc zeigt eine Draufsicht auf die Einphasenwindung gemäss Fig. lb, jedoch um einen Viertelzyklus phasenverschoben.
Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf die obere Schicht mit 24 aktiven Leitern, wobei die gesamte Mehrphasenwindung 48 aktive Leiter aufweist.
Fig. 2b stellt eine Draufsicht auf die untere Schicht mit 24 aktiven Leitern dar.
Fig. 2c stellt eine Referenzwindung zu den Windungen nach Fig. 2a und 2b dar.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil der übereinander angeordneten Schichten nach Fig. 2a und 2b.
Fig. 4 stellt einen Schnitt durch einen Lagemesstransformator mit einem Mehrphasenbauteil und einem Einphasenbauteil dar, welche durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind.
Fig. 5 zeigt ein Mehrphasenbauteil bei einer drehbaren Anordnung.
Fig. 6a und 6b sind weitere Ausführungsbeispiele der oberen und unteren Schicht, entsprechend den Schichten nach Fig. 2a und 2b.
Fig. 7 zeigt die übereinander angeordneten Schichten nach Fig. 6a und 6b, welche angeordnet sind auf einem Grundteil in bezug auf ein Einphasenbauteil, wobei das letztere aktive Leiter aufweist, welche länger sind als die aktiven Leiter des Mehrphasenbauteiles.
Die Fig. la zeigt ein Mehrphasenteil mit mehrphasigen, in einer sogenannten Kofunktion (trigonometrisches Verhältnis) angeordneten Windungen in Form von einer Sinuswindung 18 und einer Kosinuswindung 19. Die Sinuswindung 18 ist angeschlossen an die Anschlüsse 20 und 21, während die Kosinuswindung 19 verbunden ist mit den Anschlüssen 23 und 24.
Sowohl die Sinus- als auch die Kosinuswindung 18 und 19 bestehen aus mehreren Windungsabschnitten, die von links nach rechts mit 1 bis 16 bezeichnet sind. Einige der Windungsabschnitte sind in einer Schicht oder Lage 47, andere in einer Schicht oder Lage 48 und wiederum andere in beiden Schichten oder Lagen angeordnet. Da die Fig. la eine Draufsicht darstellt, sind die Schichten 47 und 48 nicht jede für sich sichtbar, werden jedoch nachfolgend an Hand der Fig. 2, 3 und 4 näher erläutert. Die Schichten oder Lagen 47 und 48 sind durch eine Isolierschicht 49 voneinander getrennt.
In der Fig. la besteht die Sinuswindung 18 aus Windungsabschnitten 1, 3, 5, 7, 10, 12, 14 und 16 und die Kosinuswindung 19 umfasst die Windungsabschnitte 2, 4, 6, 8, 9, 11, 13 und 15.
Hierbei befinden sich die Windungsabschnitte 4, 5, 8, 9, 10, 13 und 14 in einer Schicht und die Windungsabschnitte 2, 3, 6, 7, 11 und 12 in einer anderen Schicht. Die Windungsabschnitte 1 und 16 werden durch aktive Leiter von jeder Schicht gebildet.
Die Windungsabschnitte und andere Leiterteile, wie beispielsweise der inaktive Leiter 36 zwischen den Abschnitten 11 und 15, welche in der Schicht 48 angeordnet sind, sind durch ausgezogene Linien dargestellt. Um die verschiedenen Schichten voneinander unterscheiden zu können, sind die Abschnitte und die anderen Leiterteile, wie beispielsweise der inaktive Leiter 35 zwischen den Abschnitten 9 und 13, die in der Schicht 47 angeordnet sind, gestrichelt dargestellt.
Jeder Windungsabschnitt des mehrphasigen Bauteils nach Fig. la umfasst zwei aktive Leiter -27 und -28. Jedem der aktiven Leiter -27 und -28 ist ein Vorzeichen bzw. eine Vorzahl zugeordnet, die dem entsprechenden Windungsabschnitt entspricht. Beispielsweise sind die aktiven Leiter des Abschnittes 2 bezeichnet mit 2-27 und 2-28. Jeder der aktiven Leiter -27 und -28 für die 16 Abschnitte der Fig. la enden mit einem Ende in einer Richtung an einem ersten oberen Rand am Isolator 49 und enden mit dem anderen Ende in der entgegengesetzten Richtung an einem zweiten unteren Rand am Isolator 49. Die Leiter -27 und -28 sind an ihren Enden miteinander verbunden durch einen inaktiven Leiter -30, wobei jeweils jeder inaktive Leiter -30 ein Vorzeichen bzw. eine Vorzahl entsprechend der Bezugszahl des Abschnittes trägt.
Beispielsweise weist der Abschnitt 2 einen aktiven Leiter 2-28 auf, der am oberen Rand 33 über einen inaktiven Leiter 2-30 verbun den ist mit aktiven Leitern 2-27. DIe meisten Abschnitte nach Fig. la weisen Abschnittsöffnungen -31 an dem dem inaktiven Leiter -30 gegenüberliegenden Rand längs dieses Randes auf, wobei diese ffnungen wiederum jeweils das Vorzeichen des entsprechenden Abschnittes tragen. Beispielsweise hat der Abschnitt 2 eine Abschnittsöffnung 2-31 längs des unteren Randes 34 gegenüber dem inaktiven Leiter 2-30.
In Fig. la besitzt der Windungsabschnitt 16 keinen inaktiven Leiter -30. Die aktiven Leiter 16-27 und 16-28 sind in verschiedenen Schichten bzw. Lagen angeordnet. Befinden sich die aktiven Leiter in verschiedenen Schichten und ist kein inaktiver Leiter vorhanden, werden die Anschlüsse 20 und 21 günstigerweise längs des Randes 34 anstelle des Randes 33 angeordnet, so dass der Windungsabschnitt 16 als Zuführung für diese Anschlüsse dient. Ist jedoch die Öffnung 16-32 ersetzt durch einen inaktiven Leiter 16-30 (nicht gezeigt), welcher die aktiven Leiter 16-27 und 16-28 miteinander verbindet, dann werden die Anschlüsse 20 und 21 günstigerweise längs des Randes 33 angeordnet, beispielsweise als Anschlüsse 20 u und 21.
Wird anstelle der Anschlüsse 20 und 21 ein inaktiver Leiter 16-30 vorgesehen, ist natürlich der inaktive Leiterabschnitt 26 zwischen den Anschlüssen 20 und 21 weggelassen.
Während der Windungsabschnitt 16 für die Anschlüsse 20 und 21 als Zuführleitung in zwei verschiedenen Ebenen dient, dient der Windungsabschnitt 1 mit der Öffnung 1-32 in analoger Weise als Zuführleitung für die Verbindungsanzapfungen 37 und 38 in zwei verschiedenen Ebenen. Die bei den Abschnitten 1 und 16 erreichten Verbindungen der Windungsebenen ermöglichen, dass alle Anschlüsse 20, 21, 23 und 24 und die Zwischenverbindungen 37, 38, 60 und 61 längs des Randes 34 angeordnet sind und kein Anschluss sich längs des Randes 33 befindet. Eine derartige Anordnung der Anschlüsse und Verbindungen auf einer Seite ist nützlich, da hierdurch vermieden wird, dass derartige Anschlüsse Kopplungen mit den Anschlüssen einer Einphasenwindung hervorrufen, welche an dem gegenüberliegenden Rand angeordnet ist, wie es die Fig. 7 zeigt.
Die aktiven Leiter -27 und -28, wie beispielsweise die Leiter 2-27 und 2-28, bilden Windungsabschnitte, welche in bestimmten Intervallen 50 einer ersten Anzahl von periodischen Intervallen 51 und in bestimmten Intervallen 54 einer zweiten Anzahl periodischer Intervalle 55 angeordnet sind.
Der periodische Abstand der Windungsabschnitte 1 bis 16 der Fig. la kann am besten erklärt werden in bezug auf eine Referenzteilung. Die Referenzteilung ist in typischer Weise eine Einphasenwindung eines Lagenmesstransformators, welcher in Fig. 1b schematisch dargestellt ist.
Die Fig. lb zeigt eine kontinuierliche Windung 39, welche zwischen den Anschlüssen 40 und 41 geschaltet ist. Die kontinuierliche Windung 39 besteht aus mehreren periodisch angeordneten, parallelen und in Serie geschalteten aktiven Leitern 43. Die aktiven Leiter 43 sind verbunden an ihren Enden und der Oberseite durch inaktive Leiter 46. Die aktiven Leiter 43 sind periodisch im Abstand zueinander mit einem Abstand P angeordnet, so dass gesagt werden kann, dass sie in einem Teilungsschritt P angeordnet sind. Die kontinuierliche Windung 39 bildet einen Zyklus über jeweils eine Distanz von 2P, so dass P ein halber Zyklus der Referenzteilung ist.
Der Abstand der Windungsabschnitte nach Fig. la relativ zu der kontinuierlichen Windung 39 als Referenz ist derart, dass die Windungsabschnitte 1, 3, 5, 7, 10, 12, 14 und 16, welche die Sinuswindung 18 bilden, zentrisch angeordnet sind in bezug auf die Intervalle 50, die der ersten Anzahl der periodischen Intervalle 51 zugehörig sind. Die erste Anzahl der periodischen Intervalle 51 tritt in jedem Halbzyklus P der kontinuierlichen Windung 39 in der Mitte jedes inaktiven Leiters 45 und 46, wie in Fig. lb gezeigt, auf.
Die Windungsabschnitte 2, 4. 6, 8, 9. 11, 13 und 15 bilden die Kosinuswindung 19 und treten jeweils in bestimmten Intervallen 54 der zweiten Anzahl periodischer Intervalle 55 auf.
Die zweite Anzahl periodischer Intervalle 55 ist phasenverschoben in bezug auf die erste Anzahl periodischer Intervalle 51 um einen Viertelzyklus 2 P/4 der kontinuierlichen Windung 39.
Um zwischen der Sinuswindung 18 und der Kosinuswindung 19 die gewünschte 90'*Phasenverschiebung zu erhalten, sind die einzelnen Windungsabschnitte 1 bis 16 in periodischen Abstände zueinander angeordnet. wobei diese periodischen Abstände die 90)-Phasenverschiebung aufweisen, nämlich im Abstand der ersten Anzahl der periodischen Intervalle 51 oder im Abstand der um 90O phasenverschobenen zweiten Anzahl periodischer Intervalle 55. Während die Windungsabschnitte der Sinuswindung 18 jeweils in periodischen Intervallen 51 angeordnet sind, sind die Windungsabschnitte für die Kosinuswindung 19 in periodischen Intervallen 55 angeordnet. Die Abstände sind die Intervalle 50 und 54, wie in Fig. 1 gezeigt.
Der Abschnittsabstand C zwischen den beiden mittleren Abschnitten 8 und 9 ist in typischer Weise gewählt als nP gemäss dem US-Patent 2 915 722. Hierbei stellt n die gerade Zahl der aktiven Leiter pro Abschnitt dar und P ist der Referenzhalbzyklus. Der auf diese Weise gewählte Abstand C stellt auf diese Weise sicher, dass die Sinus- und Kosinuswindungen 18 und 19 jeweils die gleiche Zahl von Windungsabschnitten symmetrisch in bezug auf die Mittellinie zwischen den Abschnitten 8 und 9 aufweisen.
Die Fig. 2a zeigt die obere der beiden Schichten oder Lagen eines mehrschichtigen, mehrphasigen Bauteils gemäss der Erfindung. Die Fig. 2a und 2b zeigen in einem Masstab von etwa ein einhalb der wirklichen Grösse einen Schieber gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. 2b zeigt die untere Schicht. welche im Zusammenwirken mit der oberen Schicht gemäss Fig. 2a verwendet wird. Die Schicht der Fig. 2a und 2b weist einen zentralen Abstand C in der Grössenordnung von 0.505 cm. wobei der Abstand p zwischen aktiven Leitern in der Grössenordnung von 0,084 cm liegt. Die Abstände zwischen den Abschnitten S betragen 0,381 cm. Die Breite b eines typischen aktiven Leiters 3-58 beträgt näherungsweise ein Drittel p oder 0,028 cm. Demgemäss ist der Spalt s zwischen aktiven Leitern gleich p minus b oder b ist gleich 2s.
Die obere Schicht 66 oder Lage in Fig. 2a besteht aus 24 aktiven Leitern, gleich dem als typischen Beispiel dargestellten Leiter 3-58a, welche einzeln mindestens Teile von Windungsabschnitten 101, 103, 104, 107. 108. 111. 11'. 113, 116, 117, 120, 121 und 124 bilden. Die aktiven Leiter weisen jeweils eine Vorkennzahl entsprechend den vorverwendeten Kennzahlen auf. Zwischen den Windungsabschnitten sind mehrere Windungsabschnitte weggelassen. so dass Spalte oder freie Räume dort vorhanden sind. wobei einer periodischen Anordnung normalerweise Windungsabschnitte vorhanden sein würden.
Im speziellen sind Windungsabschnitte weggelassen zwischen den Windungsabschnitten 101 und 103, 104 und 107, 108 und 111, 113 und 116, 117 und 120, und 121 und 124.
In entsprechender Weise umfasst die untere Schicht oder Lage 67 mindestens Teile von Windungsabschnitten 101, 102, 105, 106, 109. 110, 114, 115, 118, 119. 122, 123 und 124.
Wie aus Fig. 2b ersichtlich, sind zwischen den Windungsabschnitten 102 und 105, 106 und 109. 110 und 114, 115 und 118, und 119 und 122 Windungsabschnitte weggelassen, die bei periodischer Anordnung dort angeordnet wären, so dass an diesen Stellen Spalte bzw. freie Stellen entstehen.
Die Windungsabschnitte 101 und 124 werden gebildet durch aktive Leiter 1-58 (a), 1-58 (b). -1-58 (a) und 24-58 (b) von jedem der Schichten nach Fig. 7a und 7b. Die aktiven Leiter der einen Schicht der Windungsabschnitte 101 und 124 liegen an Stellen der anderen Schicht, wo der entsprechende aktive Leiter fehlt, also weggelassen ist. Dies bedeutet also, dass der Windungsabschnitt 101 gebildet wird durch einen aktiven Leiter 1-58 (a) in der oberen Schicht 66 zusammen mit dem aktiven Leiter 1-58 (b) der unteren Schicht 67. In entsprechender Weise ist der aktive Leiter 24-58 (a) in der oberen Schicht 66 und der aktiven Leiter 24-58 (b) in der unteren Schicht 67 angeordnet und beide bilden zusammen den Windungsabschnitt 124.
Um eine durch die Schichten hindurchgehende Verbindung sicherzustellen, endet der aktive Leiter 1-58 (a) an der Anzapfung 140 und der aktive Leiter 1-58 (b) an der Anzapfung 140'. Eine zweite Verbindung zwischen den Schichten ist vorgesehen zwischen dem Windungsabschnitt 121 und dem Windungsabschnitt 123 mittels der Anschlüsse 141 und 1411.
Wenn die Schichten gemäss Fig. 2a und 2b übereinander angeordnet sind, wie dies teilweise in Fig. 3 gezeigt ist, dann sind die Abgriffe 140 und 141 verbunden mit den Abgriffen 140 und 141 mittels bekannter Mittel. Beispielsweise ist ein Loch 70 durch den Abgriff 140 der oberen Schicht gebohrt und ermöglicht eine Lötverbindung 71 zu dem unteren Abgriff 140'.
Die Fig. 3 zeigt einen Teil der oberen Schicht 66 der Fig. 2a überlagert über einen Teil der unteren Schicht 67 gemäss
Fig. 2b. Die beiden Schichten sind in der Darstellung etwas gegeneinander verschoben, so dass die untere Schicht auf der
Zeichnung sichtbar ist. Obwohl sie nicht genau übereinander liegend dargestellt sind, ist der inaktive Leiter 74 der Schicht
66, welcher den Windungsabschnitt 101 mit dem Windungsab schnitt 103 verbindet, genau angeordnet über dem inaktiven Leiter 75, welcher den Windungsabschnitt 101 mit dem Win dungsabschnitt 105 verbindet. In gleicher Weise ist der inaktive Leiter 77 des Windungsabschnittes 104 genau über dem inaktiven Leiter 78 des Windungsabschnittes 102 angeordnet.
Der Zweck der Übereinanderanordnung der inaktiven Leiter der beiden Schichten besteht darin, unerwünschte Kopplungen zu vermindern, die sonst durch die inaktiven Leiter hervorgerufen werden. Neben der Übereinanderanordnung sind die inaktiven Leiter im allgemeinen so geschaltet, dass sie in entgegengesetzter Richtung Strom führen. Beispielsweise wird das durch einen Strom durch den inaktiven Leiter 74 erzeugte magnetische Feld wirksam aufgehoben durch ein entsprechendes Feld, welches durch einen entgegengesetzt gerichteten
Strom durch den inaktiven Leiter 75 erzeugt wird.
Es ist offensichtlich, dass die Ströme gleich und in entgegengesetzter
Richtung verlaufen, da die aktiven Leiter 1-58 (a) und 1-5E (b) in Serie geschaltet sind durch die Verbindung 71 zwischen den Schichten mittels der Anschlüsse 140 und 140. Die Fig. 2a und 2b in Verbindung mit der Teilansicht nach Fig. 3 zeigen, dass gleiche, jedoch entgegengesetzte Stromverhältnisse zwischen den meisten der übereinander angeordneten inaktiven Leiter der oberen Schicht 66 und der unteren Schicht 67 bestehen. Beispielsweise läuft ein gleich grosser Strom, jedoch in entgegengesetzter Richtung in den übereinander angeordneten inaktiven Leitern 77 und 78.
Aus Fig. 3 ist deutlich ersichtlich, dass die Windungsabschnitte (die aktiven Leiterteile) eines der beiden Schichten angeordnet sind an den Stellen, wo Windungsabschnitte bei der anderen Schicht (bei stetiger Anordnung) fehlen. Beispielsweise sind die Windungsabschnitte 103 und 104 der oberen Schicht 66 angeordnet im von Windungsabschnitten
102 und 105 der unteren Schicht 67. In entsprechender Weise tritt der Windungsabschnitt 102 und der aktive Leiter 1-58 (b) der unteren Schicht 67 auf in dem von Windungen freigelassenen Raum zwischen den Windungsabschnitten 103 und dem aktiven Leiter 1-58 (a) der oberen Schicht 66.
Wenn die obere Schicht 66 und die untere Schicht 67 übereinander angeordnet sind, wie es die Fig. 3 zeigt, dann sind die Abgriffe 140 und 140 (ebenso wie die in Fig. 3 nicht gezeigten Abgriffe 141 und 141') miteinander verbunden über eine durch die Schicht hindurchgehende Verbindung 71, so dass kontinuierliche Sinus- und Kosinuswindungen gebildet werden.
Die Sinuswindung endet am Abgriff 84 der oberen Schicht 66 und am Abgriff 83 der unteren Schicht 67. Die kontinuierliche Kosinuswindung endet in entsprechender Weise am Abgriff 82 der oberen Schicht 66 und am Abgriff 81 der unteren Schicht 67. Analog zu der Zwischenverbindung zwischen den Abgriffen 140 und 140' sind die Abgriffe 81, 82, 83 und 84 untereinander verbunden mit den entsprechenden Abgriffen 811, 82', 83 und 84X, um nach aussen Anschlüsse zu bilden.
Mit den zwischen den Schichten vorhandenen Verbindungen an den Abgriffen wird die Sinuswindung gebildet durch Abschnitt 101, 103, 105 , 107, 109, 111, 114, 116, 118, 120,
122 und 124. In entsprechender Weise umfasst die Kosinuswindung Windungsabschnitte 102, 104, 106, 108, 110, 112, 113, 115, 117,119, 121 und 123. Es ist deutlich sichtbar, dass eine zusammengesetzte Windung, angeordnet in einer oberen Schicht 66 und einer unteren Schicht 67, Sinus- und Kosinuswindungen, zwischeneinander angeordnet, umfasst, in welchen eine gleiche Zahl aktiver Leiter pro Schicht und weiterhin, in welcher in jeder Schicht die gleiche Zahl aktiver Leiter vorhanden sind, die den Sinus- und den Kosinuswindungsabschnitten zugeordnet sind.
Die übereinander angeordneten, als gedruckte Schaltungsplatten ausgebildeten Schichten in Fig. 3 weisen eine komplementäre Anordnung aktiver Leiter auf, wenn sie betrachtet werden als zusammengesetzte, gleichförmig im Abstand stehende aktive Leiter einer Sinus- und Kosinuswindung. Weiterhin wird die Interdigitation der Sinus- und Kosinuswindungsabschnitte bei den Windungsabschnitten 112 und 113 umgekehrt, entsprechend der Lehre des US-Patentes 2 915 722.
Infolge der symmetrischen Anordnung mit einer gleichen Anzahl aktiver Leiter pro Schicht, mit der gleichen Anzahl aktiver Leiter in den Abschnitten, die der Sinuswindung und der Kosinuswindung in jeder Schicht zugeordnet sind und durch die Interdigitation der Windungsabschnitte, ist die erforderliche Genauigkeit, mit welcher die Schichten während der Herstellung übereinander angeordnet werden müssen, vermindert. Ein Verschieben einer Schicht in bezug auf die andere Schicht ist tolerierbar, da unerwünschte induzierte Spannungen, die durch eine derartige Verschiebung bewirkt, werden, einander aufheben. Diese unerwünschten Spannungen sind im wesentlichen eliminiert durch gleiche, jedoch entgegengerichtete Signale, die in jeder der Sinus- und Kosinuswindungen induziert werden, mit der Wirkung, dass sie einander löschen.
Beispielsweise wandert der bei dem Anschluss 81 in Fig. 2b eintretende Strom von rechts nach links längs des inaktiven Leiters 78 und durch jeden der Abschnitte 102, 106, 110, 115, 116 und 123 zum Anschluss 1411. Wenn die Schicht nach Fig. 2a angeordnet ist über der Schicht nach Fig. 2b, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, dann ist der Anschluss 141 verbunden mit dem Anschluss 141, so dass der beim Anschluss 81 eintretende Strom durch die Abschnitte 121, 117, 113, 112, 108 und 124 hindurchgeht und anschliessend von links nach rechts wandert längs des inaktiven Leiters 77 zum Anschluss 82.
Hierdurch tritt ein gegenseitiges Löschen auf, da z. B. in den inaktiven Leitern 77 und 78 der gleiche Strom, jedoch in entgegengesetzter Richtung fliesst.
In Fig. 2c ist ein Teil einer Einphasenwindung 126 gezeigt, wobei deren relative Grösse und Lage bezüglich der Mehrphasenwindung in Fig. 2a dargestellt ist. Es ist lediglich ein Teil dieser Einphasenwindung 126 dargestellt, wobei diese Windung in Praxis eine wesentlich grössere Länge aufweist und sich über die Windungsabschnitte 101 und 124 hinaus erstreckt.
Die Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines mehrphasigen, aus mehreren Schichten bestehenden Bauteiles 149, welches über einen Bauteil 151 mit einer Einphasenwicklung angeordnet ist.
Das Teil 149 besteht üblicherweise aus einem Grundteil 144, welches aus einem relativ dicken und unnachgiebigen Material, wie beispielsweise aus Metall oder Glas besteht. ber eine Klebeschicht 145 ist mit dem Grundteil 144 verbunden eine erste Isolierschicht 67i. Diese Schicht entspricht der unteren Schicht 67 nach Fig. 2b. Die Schicht 67 besteht aus einem Isoliermaterial 67 (a) mit einer Leiterschicht 67 (b). Diese letztere Schicht umfasst Windungsabschnitte, Abgriffe und die anderen Leiter, wie sie in Fig. 2b dargestellt sind.
Auf der Isolierschicht 67 befindet sich eine Klebeschicht 46, zum Halten einer Isolierschicht 66X, welche der oberen Schicht 66 gemäss Fig. 2a entspricht. Die Isolierschicht 66 besteht gleich der Isolierschicht 67' aus einem Isoliermaterial 66 (a) und einer Leiterschicht 66' (b). Die letztere Schicht umfasst die Windungsabschnitte, die Abgriffe und die anderen inaktiven Leiter, wie sie der Fig. 2a zu entnehmen sind.
Mit der Isolierschicht 66 über eine Klebeschicht 147 ist verbunden eine Isolierschicht 68, welche als elektrostatischer Schutz dient. Die Isolierschicht 68 umfasst einen Isolator 68a und eine Leiterschicht 68b wobei letztere als Leiter ausgebildet ist und beispielsweise aus einer Aluminiumfolie besteht.
Die Isolierschicht 68 entspricht derjenigen, welche im US Patent 3 090 934 beschrieben ist.
Das Grundteil 144 und die darauf befestigten Schichten 145, 67, 146, 66, 147 und 68 bestehen aus einem ersten Bauteil, welches eine erste und eine zweite Isolierschicht 66X, 67 mit Windungen in einer Kofunktion umfasst, wobei jede der Schichten 66 und 67' eine Anzahl vn von Windungsabschnitten einer ersten und einer zweiten Kofunktion umfasst, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 2a und 2b erläutert wurde. Weiterhin ist jede Isolierschicht 66 und 67 so angeordnet, dass die aktiven Leiter und die Windungsabschnitte einer der Schichten angeordnet sind über den Stellen, wo die aktiven Leiter und Windungsabschnitte der anderen Schicht ausgespart sind.
Das Teil 149 befindet sich nahe dem Teil 151. Die Teile 149 und 151 sind voneinander getrennt durch einen Luftspalt 150. Das Teil 151 umfasst einen Grundteil 154, der üblicherweise aus Metall oder Glas besteht. Ein geeignetes Grundteil aus Metall ist beschrieben im US-Patent 3 202 948. Mit dem Grundteil 154 ist über eine Klebeschicht 128 eine Isolierschicht 126 verbunden. Die Isolierschicht 126 umfasst einen
Isolator 126 (a) mit einer Leiterschicht 126' (b). Die letztere weist eine Ausbildung auf, die der Einphasenwindung 126 in Fig. 2a entspricht.
Die Teile 149 und 151 sind relativ zueinander bewegbar, so dass die Windungen der Isolierschichten 66', 67' und 126' induktiv miteinander gekoppelt sind.
Obwohl eine grosse Möglichkeit der Dimensionierung möglich ist, weisen die typischen Abmessungen der Grundteile und Schichten nach Fig. 4 folgende Dimensionen auf:
Teil Nr. Abmessung (cm)
144 0,930
145 0,0013
67'a 0,0051
67'b 0,0025
146 0,0013
66'a 0,0051
66'b 0,0025
147 0,0013
68a 0,0025
68b 0,0025
150 (Luftspalt) 0,013
126'b 0.00'5
126a 0.0051
128 0,0013
154 0.930
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:
Der an Hand der Fig. la. 1b.2a. 7b, 3 und 4 beschriebene Lagenmessumformer dient der Anzeige der relativen Lage zweier Teile.
Die beiden Teile sind üblicherweise starr verbunden mit zwei zueinander relativ beweglichen Teilen eines Gerätes, wie beispielsweise einer Werkzeugmaschine und es ist daher möglich, mit einem derartigen Lagemessumformer die relative Lage zweier zueinander beweglicher Teile einer Werkzeugmaschine zu erfassen.
Zur Messung der relativen Lage wird bei dem Lagemesstransformator, wie er schematisch in den Fig. la und 1b gezeigt ist, ein Signal an die Anschlüsse 40 und 41 der kontinuierlichen Windung 39 nach Fig. 1b gelegt. Bei einem derartigen, an den Anschlüssen 40 und 41 anliegenden Signal in der Stellung nach Fig. 1b wird ein Maximalsignal induziert in der Sinuswindung 18 und ein Minimalsignal in der Kosinuswindung 19. Das Maximalsignal wird induziert in der Sinuswindung 18, da jeder der aktiven Leiter -27 und -28 jedes Windungsabschnittes der Sinuswindung 18 symmentrisch angeordnet ist zwischen zwei parallel verlaufenden aktiven Leitern 43 der kontinuierlichen Windung 39. so dass die induzierten Spannungen in jedem der aktiven Leiter -27,28 gleich gross sind und sich summieren.
Im Vergleich hierzu befinden sich die aktiven Leiter -27 und -28 jedes der Windungsabschnitte der Kosinuswindung 19 in einer Lage, bei welcher sie symmetrisch angeordnet sind jeweils zu einem einzelnen aktiven Leiter 43 der kontinuierlichen Windung 39, so dass die in den aktiven Leitern -27 und -28 induzierten Spannungen gleich, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, so dass sie einander aufheben und das resultierende Signal zu Null wird.
Wird nach Fig. 1c die kontinuierliche Windung 39 relativ verschoben zur Sinuswindung 18 und zur Kosinuswindung 19 der Fig. la in bezug auf die Lage der kontinuierlichen Windung 39 in Fig. lb, wobei die Verschiebung der kontinuierlichen Windung 39 in bezug auf die kontinuierliche Windung 39 der Fig. 1b gleich einem Viertelzyklus der kontinuierlichen Windung 39 ist, dann entstehen folgende Verhältnisse:
Der in der kontinuierlichen Windung 39 der Fig. 1c fliessende Strom zwischen den Anschlüssen 41 und 40 induziert zwischen den Anschlüssen 20 und 21 der Sinuswindung 18 ein minimales Signal und an den Anschlüssen 23 und 24 der Kosinuswindung 19 entsteht ein maximales Signal.
Wenn die kontinuierliche Windung 39 der Fig. 1b verschoben wird in eine Stellung zwischen denjenigen, die die Fig. 1b und 1c zeigt, dann ist die Amptlitude der an den Anschlüssen 23 und 24 und an den Anschlüssen 20 und 21 auftretenden Signale proportional veränderlich. Wenn die kontinuierliche Windung 39 beispielsweise in der Mitte zwischen den Lagen nach Fig. lb und lc sich befindet, sind die Signale an den Anschlüssen 23 und 24 und an den Anschlüssen 20 und 21 gleich gross. Es ist bekannt, dass, jeweils über einen Zyklus gerechnet, relativ gleiche Signale entstehen.
Die obige Beschreibung behandelt den Betrieb eines Lagemessumformers als Transmitter, d. h. als Geber bzw. Messwertumformer. Derartige Lagemessumformer können jedoch auch häufig verwendet werden als Empfänger . Beim Betrieb als Empfänger liegt zwischen den Anschlüssen 23 und 24 der Anordnung nach Fig. la und lb und ebenso zwischen den Anschlüssen 20 und 21 ein sinusförmiges Signal an. Für bestimmte (gleiche) Amplituden derartiger Eingangssignale wird zwischen den Anschlüssen 40 und 41 ein sinusförmiges Fehlersignal erzeugt, dessen Amplitude eine Funktion der relativen Lage der gegeneinander verschieblichen Teile nach Fig. la und lb darstellt.
Die Fig. 5 zeigt eine sich drehende Ausführungsform eines Bauteils 218, welches aus mehreren Schichten bzw. Lagen aufgebaut ist, 16 Windungsabschnitte aufweist, mehrphasig ist und im speziellen zwei Phasen aufweist. Das Teil 218 umfasst Windungsabschnitte 201, 202 216. Diese Windungsabschnitte sind geschaltet zu einer Sinuswindung 220, welche die Windungsabschnitte 201, 203, 205, 207, 209, 211, 213 und 215 umfasst. Weiterhin sind sie zu Sinuswindungen 221 geschaltet, bestehend aus Windungsabschnitten 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 und 216. Entsprechend der Darstellung nach Fig.la und 3 sind die Windungsabschnitte, aktiven Leiter und inaktiven Leiter der einen Schicht voll ausgezogen, während die entsprechenden Teile der anderen Schicht gestrichelt dargestellt sind.
Beispielsweise ist der aktive Leiter 225 des Windungsabschnittes 215, der inaktive Leiter 226, der den aktiven Leiter 225 mit dem Windungsabschnitt 201 verbindet.
und der Windungsabschnitt 201 in einer Schicht angeordnet.
In entsprechender Weise ist der aktive Leiter 228 des Windungsabschnittes 215, der inaktive Leiter 229, der den aktiven Leiter 228 mit dem Windungsabschnitt 203 verbindet und der Windungsabschnitt 203 in der anderen Schicht angeordnet.
Die Durchbrechung bei einem Teil der Windungsabschnitte 212, 213, 214, 215 und 216 zeigt einen Teil eines einphasigen Bauteiles 232 mit einer kontinuierlichen Einphasenwicklung 231. Die Windung 231 besteht aus mehreren radial verlaufenden, untereinander im gleichen Abstand angeordneten, in Serie geschalteten aktiven Leitern 233. Die aktiven Leiter 233 haben einen Teilungsschritt PS, welcher im Falle einer rotierenden Anordnung das Winkelmass zwischen den aktiven Leitern darstellt. Es sei in diesem Zusammenhang vermerkt, dass in bezug auf Fig. lb die Teilung P als linearer Abstand zu verstehen ist.
Die Windungsabschnitte des mehrphasigen Teiles 218 sind orientiert mit Windungsabständen SX, wobei der Windungsabstand S in bestimmtem Bezug steht relativ zur Teilung Pi der aktiven Leiter !des Einphasenbauteiles 232.
Im Falle der Fig. 5 ist SZ gleich eineinhalbmal P'. Auf diese Weise entsteht eine 90o-Phasenbeziehung zwischen der Sinuswindung 220 und der Kosinuswindung 221. Wie bereits in Verbindung mit den Fig. la, 1b und lc diskutiert wurde, können auch andere Abstände verwendet werden, um andere Phasenbeziehungen zwischen der Einphasenwindung und den Mehrphasenwindungen zu erhalten.
In Zusammenhang mit der Fig. 5 sei vermerkt, dass die Windungsabschnitte, die der Sinuswindung 220 zugeordnet sind, angeordnet sind zwischen den Windungsabschnitten, die der Kosinuswindung 221 zugeordnet sind. Weiterhin erscheint die gleiche Anzahl von aktiven Leitern, die der Sinuswindung 220 zugeordnet sind, in der Leiterschicht 223 (gestrichelt) und in der anderen Leiterschicht 224 (ausgezogen) und weiterhin ist eine gleiche Anzahl aktiver Leiter, die der Kosinuswindung 221 zugeordnet sind, in der einen Leiterschicht 223 und in der Leiterschicht 224 angeordnet.. Weiterhin haben die beiden Schichten des Mehrphasenbauteils 218 aktive Leiter und Windungsabschnitte, die übereinander angeordnet sind, wobei diejenigen der eine Leiterschicht angeordnet sind in Zwischenräumen der anderen Leiterschicht, in welchen Leiter bzw.
Windungsabschnitte ausgelassen sind.
Um die Abschnitte der Leiter miteinander zu verbinden und die gewünschte Kofunktion herzustellen, sind Abgriffe 239 und 240 bei der Schicht 224 und Abgriffe 239 und 240i in der anderen Leiterschicht 223 vorgesehen. Eine Löt- oder andere elektrische Verbindung ist zwischen den Abgriffen 239 und 239', sowie zwischen 240 und 240' vorgesehen. Weiterhin sind Anschlüsse 243 und 244 für die Sinuswindung 220 und Anschlüsse 246 und 247 für die Kosinuswindung 221 vorgesehen, damit eine Verbindung nach aussen möglich ist.
Die Fig. 6a und 6b zeigen eine obere Schicht 366 und eine untere Schicht 367, entsprechend den Schichten, wie sie in Fig. 2a und 2b gezeigt sind. Die Schichten der Fig. 6a und 6b unterscheiden sich von denjenigen der Fig. 2a und 2b darin, dass sie ohne grosse Abgriffe für die Verbindungen zwischen den Schichten ausgeführt sind und die inaktiven Leiter, welche die aktiven Leiter miteinander verbinden, symmetrisch angeordnet sind. Die aktiven Leiter 357, 357Z, 357" und 357t der Fig. 6 entsprechen den aktiven Leitern -58 in Fig. 2a und 2b.
Die aussen liegenden aktiven Leiter 358 (a) und 358 (a) der oberen Schicht 366 und die am Ende liegenden aktiven Leiter 358 (b) und 358'(b) sind gleich den an den Enden liegenden aktiven Leitern bei Fig. 2a und 2b. Die aktiven Leiter 358 (a) und 358 (b) enden jedoch nicht in grossen Abgriffen, sondern gehen über in inaktive Leiter 359 (a) und 359 (b) , die dazu dienen, eine Verbindung zwischen den Schichten erzustellen.
In gleicher Weise endet der aktive Leiter 361 der oberen Schicht 366 nicht in einem grossen Abgriff (gleich dem Abgriff 141 in Fig. 2a), sondern verläuft lediglich lang genug, um das Ende des aktiven Leiters 358 der unteren Schicht 357 zu überlappen, wenn die obere Schicht 366 über der unteren Schicht 367 liegt. Abgriffe und andere Unregelmässigkeiten bei den inaktiven Leitern gemäss Fig. 2a und 2b werden bei der Ausführung nach Fig. 7 vermieden.
Die Fig. 7 zeigt ein relativ bewegliches Bauteil 325 mit einer Mehrphasenwindung 328, bestehend aus einer oberen Schicht 366 gemäss Fig. 6a und einer unteren Schicht 367 gemäss Fig. 6b, welche auf der Unterseite eines Trägerteiles 320 befestigt sind. Das Teil 325 ist relativ beweglich zu dem Bauteil 332. Das Bauteil 332 umfasst eine Einphasenwindung 326 mit aktiven Leitern gleich den Leitern 330, 330Z, 330fig welche eine grössere Länge aufweisen als z. B. die aktiven Leiter 357,357, und somit die Mehrphasenwindung 328.
Da die aktiven Leiter, wie beispielsweise der aktive Leiter 330, eine grössere Länge aufweisen, ist es wichtig, dass keine unerwünschten Leiterbereiche bei den mehrphasigen Windungen 328 vorhanden sind, welche induktiv koppeln könnten mit diesen aktiven Leitern, da hierdurch unerwünschte Fehlersignale hervorgerufen werden könnten. Das Mehrphasenbauteil 325 hat eine Mehrphasenwindung 328 ohne die vorgenannten Abgriffe und andere Unregelmässigkeiten im Bereich der Einphasenwindung und erzeugt deshalb keine unerwünschten Fehlersignale. Zusätzlich kann die Mehrphasenwindung 328 verwendet werden zusammen mit einer Einphasenwindung 126 gemäss Fig. 1c, wo die aktiven Leiter 351 kürzer sind als die aktiven Leiter der Fig. 7.
Mehrphasige Bauteile mit Schichten gleich denjenigen der Fig. 2a und 2b werden jedoch wünschenswerterweise nicht verwendet mit Bauteilen, welche aktive Leiter aufweisen mit einer Länge gleich derjenigen der aktiven Leiter 330, deren Länge kürzer ist als die Länge der aktiven Leiter -58 in Fig. 2a und 2b, weil hierbei die Abgriffe und andere nicht kompensier bare, leitende Bereiche zu einer unerwünschten induktiven Kopplung führen würde.
Die Windungsabschnitte aller mehrphasigen Windungen, wie sie zuvor an Hand der Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, umfassen zwei koppelnde Leiter pro Abschnitt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, dass pro Abschnitt auch mehrere koppelnde Leiter verwendet werden. Der Begriff Windungsabschnitt, oder einfacher gesagt Abschnitt , ist Teil einer Transformatorwindung, welche, wenn verbunden mit anderen Abschnitten, eine komplette Transformatorwindung bildet. Die Abschnitte sind üblicherweise gebildet aus einem oder mehreren aktiven Leitern, die körperlich auf einem Bauteil angeordnet sind, so dass, wenn sich ein anderes Bauteil in der Nähe befindet, diese aktiven Leiter induktiv mit den aktiven Leitern des anderen Bauteils koppeln. Sind zwei aktive Leiter pro Abschnitt vorhanden, werden die Abschnitte häufig als U-Abschnitte bezeichnet.
Sind jedoch vier Leiter pro Abschnitt vorhanden, werden diese Abschnitte häufig als W-Abschnitte bezeichnet.
Die W-Abschnitte umfassen zwei zentrale aktive Leiter und zwei aussenliegende aktive Leiter, also insgesamt vier aktive Leiter. Unter Bezugnahme aus Fig. la kann beispielsweise jeder Abschnitt 1 bis 16 ersetzt sein durch einen W-Abschnitt.
In diesem Fall wird der Abstand der Abschnitte S gemessen als Abstand der Mittellinie zwischen jeweils zwei zentralen aktiven Leitern zweier aufeinanderfolgender W-Abschnitte.
Beim Ersatz der U-Abschnitte in Fig. 1 durch W-Abschnitt 1 ist zu vermerken, dass die Verbindungen der Anschlüsse oder Abgriffe vom oberen zum unteren Rand erreicht wird durch die Anordnung der aktiven Leiter eines einzelnen Abschnittes in verschiedenen Schichten, in der gleichen Weise, wie dies durchgeführt wurde bezüglich der Windungsabschnitte 1 und 16 in Fig. la. Im Grunde genommen entspricht ein W Abschnitt im wesentlichen zwei U-Abschnitten. Deshalb kann irgendeiner der U-Abschnitte innerhalb eines W-Abschnittes gebildet werden aus einem aktiven Leiter der einen und der anderen Schicht in entsprechender Weise wie die Windungsabschnitte 1 und 16 in Fig. la. Durch diese aktiven Leiter eines Abschnitts in verschiedenen Schichten wird die Verbindung der verschiedenen Windungsebenen bewirkt.
Obwohl in Fig. 4 ein mehrschichtiges Bauteil mit zwei Windungen dargestellt ist, kann die Erfindung auch in anderen Ausführungsbeispielen ausgeführt werden. Beispielsweise sind die Isolierschichten 66' und 67' in Fig. 4 bezeichnet worden als Zusammensetzungen von leitenden Schichten 66'b und 67'b, welche jeweils auf eine Isolierschicht 66'a und 67'a angeordnet sind. Anstelle dieser Anordnung kann auch eine einzige Isolierschicht aus Kunststoff verwendet werden mit einer Leiterschicht auf jeder Seite.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die aktiven Leiter der einen Schicht angeordnet in den Bereichen, wo die aktiven Leiter der anderen Leiterschicht weggelassen sind.
Diese freigelassenen Räume können natürlich besetzt sein mit
Leitern, die identisch mit denjenigen der aktiven Leiter sind, mit der Ausnahme, dass sie an ihre beiden Enden nicht angeschlossen sind und somit keine Elektrizität leiten können.
Derartige, nicht angeschlossene Leiter können als mechanische Träger ohne irgendwelchen elektrischen Einfluss auf den
Lagemesstransformator dienen.
Obwohl die Erfindung beschrieben wurde in Bezug auf ein
Gleichstromsignal und eine elektromagnetische Energieüber tragung, kann die Erfindung in gleicher Weise angewendet werden bei einer Wechselstromerregung und/oder einer elektrostatischen Energieübertragung.