DE102012007871B3 - Method for transmission of electric power from stator to rotatable device carrier for e.g. drilling machine, involves constructing parallel structure for feeding power during occurrence of interfering force such that force is compensated - Google Patents
Method for transmission of electric power from stator to rotatable device carrier for e.g. drilling machine, involves constructing parallel structure for feeding power during occurrence of interfering force such that force is compensated Download PDFInfo
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Abstract
Description
Problemstellung:Problem:
Viele Maschinen zur Materialbearbeitung sind wie folgt aufgebaut:
Auf einer fest stehende Basis (Stator) ist ein drehbar gelagerter Geräteträger montiert, auf dem sich die eigentlichen Bearbeitungsmaschinen wie Bohr-Schleif- und Fräsmaschinen etc. befinden.Many machines for material processing are structured as follows:
On a fixed base (stator) a rotatably mounted equipment carrier is mounted on which the actual processing machines such as drilling-grinding and milling machines, etc. are located.
Über die fest stehende Basis (Stator) wird das zu bearbeitende Material zugeführt, welches dann mit vielen auf dem Geräteträger montierten Arbeitsmaschinen zeitlich gleichzeitig bearbeitet wird.The material to be processed is fed via the fixed base (stator), which is then processed simultaneously with many machines mounted on the equipment carrier at the same time.
Auf dem drehbaren Geräteträger wird zur Versorgung dieser Arbeitsmaschinen eine elektrische Leistung im 100 kW-Bereich und darüber benötigt, die über die fest stehende Basis (Stator) dem beweglichen Geräteträger zugeführt wird. Diese Leistung ist nicht konstant, sondern, jeweils vom aktuellen Arbeitsgang abhängig, stark wechselnd.On the rotatable equipment carrier an electrical power in the 100 kW range and above is needed to supply these work machines, which is supplied via the fixed base (stator) to the movable equipment carrier. This performance is not constant, but depending on the current operation, strongly changing.
Zur elektrischen Versorgung der Arbeitsmaschinen auf dem Geräteträger werden als Brücke zwischen Basis und Geräteträger vorwiegend Schleifringe und Energieketten eingesetzt.For the electrical supply of the machines on the equipment carrier mainly slip rings and energy chains are used as a bridge between the base and equipment carrier.
Beide Techniken haben große Nachteile: Bei den Schleifringen ist es der Verschleiß, bei den Energieketten ist es sowohl der Verschleiß als auch die Tatsache, dass nach jedem Arbeitszyklus der Geräteträger zurückgefahren werden muss.Both techniques have major disadvantages: With the slip rings it is the wear, with the energy chains it is both the wear and the fact that after each work cycle the equipment carrier must be reduced.
In dieser Patentschrift wird nun ein Prinzip und ein Verfahren beschrieben, womit berührungslos beliebig hohe elektrische Leistung in den Geräteträger übertragen werden kann, und zwar derart,
dass durch die Leistungsübertragung von der Basis auf den beweglichen Geräteträger weder Drehmomente noch Kräfte ausgeübt werden.In this patent, a principle and a method will now be described with which contact-free arbitrarily high electrical power can be transmitted to the equipment carrier, and in such a way,
that neither torque nor forces are exerted by the power transmission from the base to the movable equipment carrier.
Stand der Technik:State of the art:
Gemäß
In
Aus der
In
Das neue Verfahren:The new procedure:
Es wird ein grundsätzliches Prinzip und ein Konzept zur berührungslosen Übertragung elektrischer Leistung von einer im Normalfall fest stehenden Basis (dem Stator) in einen dazu drehbar beweglich gelagerten Geräteträger beschrieben,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf den beweglichen Geräteträger durch die elektrische Leistungsübertragung weder ein Drehmoment noch Schubkräfte ausgeübt werden. Das Prinzip ist erweiterbar auf mehrere schalenförmig um eine Drehachse angeordnete gegeneinander verdrehbare Teile.It describes a basic principle and a concept for the contactless transmission of electrical power from a normally fixed base (the stator) in a rotatably movably mounted equipment carrier,
characterized,
that no torque or thrust forces are exerted on the movable equipment carrier by the electric power transmission. The principle is expandable to a plurality of bowl-shaped about an axis of rotation arranged against each other rotatable parts.
Dieses neue Verfahren unterscheidet sich von den oben genannten bekannten Verfahren insofern erheblich, als es sich um die Beschreibung eines allgemein gültigen Prinzips zur Kompensation von Kräften handelt, nämlich um das Differenzprinzip. Dieses Differenzprinzip wird in der Messtechnik häufig eingesetzt [siehe: Hütte, 33. Auflage, H Messtechnik], Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, ISBN 978-3-540-71851-2], allerdings mit ganz anderer Zielrichtung.This new method differs considerably from the above known methods in that it is the description of a generally valid principle for the compensation of forces, namely the difference principle. This difference principle is frequently used in metrology [see: hut, 33rd edition, H Messtechnik], Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, ISBN 978-3-540-71851-2], but with a completely different direction.
Hier wird das Differenzprinzip in einer speziellen Form vorgestellt und angewandt:
Zu jedem Teilsystem zur Einspeisung von Leistung, das eine störende Kraft erzeugt, wird, in erster Näherung, eine einspeisende Parallelstruktur installiert, die die störende Kraft kompensiert.Here the principle of difference is presented and applied in a special form:
For each power supply subsystem that generates a disturbing force, an infeed parallel structure that compensates for the disturbing force is installed, as a first approximation.
Von diesen kräftekompensierenden Parallelstrukturen wird nur Kräftesymmetrie und keine geometrische Symmetrie gefordert.These force-compensating parallel structures require only force symmetry and no geometric symmetry.
Mit der genannten Technik lässt sich folgendes erreichen:
- – Kräftefreiheit unabhängig von der aktuell zu übertragenden Leistung, der Phasenzahl, der Frequenz und der Kurvenform der Ströme und Spannungen.
- – Es können beliebig viele Phasen übertragen werden.
- – Es können gleichzeitig verschiedene Frequenzen übertragen werden.
- – Das Differenzprinzip kann auf Drehmomente übertragen werden, wie es beispielsweise in
DE 10 2005 009 866 B4 - – Das Differenzprinzip lässt sich auch auf kapazitive Leistungsübertragung anwenden.
- - Freedom of forces regardless of the current power to be transmitted, the number of phases, the frequency and the waveform of the currents and voltages.
- - Any number of phases can be transmitted.
- - Different frequencies can be transmitted simultaneously.
- - The difference principle can be transferred to torques, as for example in
DE 10 2005 009 866 B4 - - The difference principle can also be applied to capacitive power transmission.
Erläuterndes BeispielExplanatory example
An zwei Bildern wird eine spezielle technische Lösung zur Energieübertragung gezeigt, die das Differenzprinzip in seiner Anwendung veranschaulicht.Two pictures show a special technical solution for energy transfer, which illustrates the difference principle in its application.
Bild 1 zeigt ein mechanisch fest stehendes Basisteil (
Bei geeigneter Schaltung und richtiger Dimensionierung der Spulen lässt sich nun erreichen, dass die Kräfte im Luftspalt Se1, Sa1 exakt die Kräfte im Luftspalt Se2, Sa2 kompensieren. Dabei müssen die Se und Sa nicht gleich sein, sondern sie können beispielsweise zur Spannungstransformation unterschiedlich sein.With a suitable circuit and correct dimensioning of the coils can now be achieved that the forces in the air gap Se1, Sa1 exactly compensate for the forces in the air gap Se2, Sa2. The Se and Sa do not have to be the same, but they can be different, for example, to the voltage transformation.
Eine etwas andere Geometrie nach dem gleichen Prinzip und mit dem gleichen Zweck zeigt Bild 2.A slightly different geometry according to the same principle and with the same purpose is shown in Figure 2.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
zu Bild 1
- 1
- feststehender Basisteil (Stator)
- 2
- drehbarer Geräteträger
- Sek
- Spulenkörper primär, k = 1, 2
- 3
- Energieeinspeisung
- Sak
- Spulenkörper sekundär, k = 1, 2
- 4
- Energieauskopplung
- 5
- Drehachse
- 6
- Lager
- 1
- feststehender Basisteil (Stator)
- 2
- drehbarer Geräteträger
- Sek
- Spulenkörper primär, k = 1, 2
- 3
- Energieeinspeisung
- Sa
- Spulenkörper sekundär
- 4
- Energieauskopplung
- 5
- Drehachse
- 6
- Lager
- 1
- fixed base part (stator)
- 2
- rotatable device carrier
- Se k
- Bobbin primary, k = 1, 2
- 3
- power feed
- Sa k
- Bobbin secondary, k = 1, 2
- 4
- energy extraction
- 5
- axis of rotation
- 6
- camp
- 1
- fixed base part (stator)
- 2
- rotatable device carrier
- Se k
- Bobbin primary, k = 1, 2
- 3
- power feed
- Sat.
- Bobbin secondary
- 4
- energy extraction
- 5
- axis of rotation
- 6
- camp
Claims (2)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102012007871A DE102012007871B3 (en) | 2011-08-05 | 2012-04-18 | Method for transmission of electric power from stator to rotatable device carrier for e.g. drilling machine, involves constructing parallel structure for feeding power during occurrence of interfering force such that force is compensated |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102011117007 | 2011-08-05 | ||
DE102011117007.7 | 2011-08-05 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=46547234
Family Applications (1)
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DE102012007871A Active DE102012007871B3 (en) | 2011-08-05 | 2012-04-18 | Method for transmission of electric power from stator to rotatable device carrier for e.g. drilling machine, involves constructing parallel structure for feeding power during occurrence of interfering force such that force is compensated |
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DE (1) | DE102012007871B3 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104200967A (en) * | 2014-08-11 | 2014-12-10 | 西安航空制动科技有限公司 | Hollow rotary transformer |
CN105706197A (en) * | 2013-11-08 | 2016-06-22 | 三星重工业株式会社 | Contactless power swivel |
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DE10203651B4 (en) * | 2002-01-30 | 2004-04-01 | Aloys Wobben | exchangers |
DE102005009866B4 (en) * | 2005-03-04 | 2007-03-22 | Dannenmaier, Udo, Dipl.-Ing. | Device for feeding electrical power in equipment carrier |
DE102006044704A1 (en) * | 2005-03-04 | 2008-03-06 | Dannenmaier, Udo, Dipl.-Ing. | Electrical power supplying device, has three three-phase current coil pairs connected electrically and embedded oppositely in radial direction on magnetic conductors in stationary stator and equipment rack |
-
2012
- 2012-04-18 DE DE102012007871A patent/DE102012007871B3/en active Active
Patent Citations (3)
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CN105706197B (en) * | 2013-11-08 | 2017-09-26 | 三星重工业株式会社 | Non-contact type electric power is turned |
CN104200967A (en) * | 2014-08-11 | 2014-12-10 | 西安航空制动科技有限公司 | Hollow rotary transformer |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20121110 |