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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Drehtransformator gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Schweißrobotern
verwendet werden.
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Aus
der
EP 0 722 811 B1 ist
ein drahtloser Roboter mit einer Vorrichtung zur Übertragung
elektrischer Energie bekannt, die einen ein Gelenk tragenden starren
Kern mit einer Primärwicklung
um einen proximalen Teil einer drehbaren Welle und einen drehbaren
Kern mit einer Sekundärwicklung
um einen distalen Teil der drehbaren Welle umfasst, wobei der starre
Kern dem drehbaren Kern auf kontaktlose Weise gegenübersteht,
um mittels elektromagnetischer Hochfrequenzinduktion elektrische
Energie vom proximalen zum distalen Teil auf kontaktlose Weise zu übertragen.
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Aus
der
EP 0 598 924 B1 ist
eine kontaktlose Leistungsübertragungsvorrichtung
für eine
Maschineneinrichtung bekannt, wobei Leistung ohne direkten elektrischen
Kontakt von einer statischen Einheit auf eine drehbare Einheit der
Maschineneinrichtung übertragen
wird. Es wird ein gespaltener Kern verwendet, der aus einem ersten
Kern und einem zweiten Kern besteht, wobei diese Kerne an der statischen
Einheit bzw. der drehbaren Einheit befestigt sind und eine magnetische
Schaltung bilden, deren magnetische Weglänge sich durch eine beliebige
Rotation des zweiten Kerns in Bezug auf den ersten Kern nicht verändert. Eine
erste Spule ist mit einer Hochfrequenz-Wechselstrom quelle verbunden
und in der statischen Einheit vorgesehen, um die magnetische Schaltung
mit einer magnetomotorischen Kraft zu versehen. Eine zweite Spule
ist mit einer Leistung empfangenden Vorrichtung verbunden und an
der drehbaren Einheit befestigt, wobei die zweite Spule derart angeordnet
ist, dass sie mit einem magnetischen Fluss, der durch die magnetische
Schaltung tritt, in Verbindung steht.
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Aus
der
EP 0 680 060 A1 ist
ein Drehtransformator mit ringförmigem,
im Querschnitt U-förmig ausgebildetem
Stator und Rotor bekannt. Die hülsenförmige Primärspule ist
um den inneren Schenkel des Stators gewickelt, während sich die ebenfalls hülsenförmige Sekundärspule an
den Außenschenkel
des Rotors anschmiegt, so dass sich – unter Ausbildung eines die
gegenseitige Beweglichkeit sicherstellenden Luftspaltes – Primärspule und
Sekundärspule unmittelbar
gegenüberliegen.
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Aus
der
DE 195 45 220
A1 ist eine Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von Signalen zwischen
gegeneinander linear bewegbaren Fahrzeugteilen bekannt, wobei die
Anordnung aus mindestens einem Übertrager
besteht, dessen Primär- und
Sekundärwicklung
in getrennten Schalenkernen liegen. Beide Schalenkerne sind als
aneinander entlanggleitende Schienen ausgebildet, welche solche Profile
besitzen, dass sie zusammen einen geschlossenen Kreis für den magnetischen
Fluss zwischen der Primär-
und der Sekundärwicklung
bilden.
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Aus
Bödefeld,
Theodor; Sequenz, Heinrich: Elektrische Maschinen, Springer Verlag,
7. Auflage, 1965, Seiten 50–51,
56–60
ist der Ausbau von Zylinderwicklungen und Scheibenwicklungen bekannt. Bei
der Zylinderwicklung wird die Röhre
der Oberspannungswicklung über
die Röhre
der Unterspannungswicklung gestülpt.
Bei der Scheibenwicklung werden Primär- und Sekundärwicklung
in mehrere Spulen, die Scheibenspulen genannt werden, unterteilt,
die abwechselnd übereinander
geschichtet werden. Um den Streublindwiderstand und die Bauhöhe herabzusetzen,
kann die Unterspannungswicklung auch in zwei Röhren unterteilt werden. Zwischen
diesen beiden Röhren
liegt dann die Röhre
der Oberspannungswicklung. Der durch die primäre Spannung bestimmte Hauptfluss
wird im Leerlauf von der primären
Seite aus erregt. Nimmt nun die sekundäre Wicklung Strom auf, wird
dieser Zustand gestört.
Die Primärwicklung
ist gezwungen, Strom aufzunehmen, um die magnetisierende Wirkung
des sekundären Stromes
aufzuheben und das magnetische Gleichgewicht wieder herzustellen.
Wir nennen diesen Vorgang die transformatorische Rückwirkung
des sekundären
Stromes auf den primären
Strom.
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Drehtransformatoren
gemäß dem Stand
der Technik haben verteilte Wicklungen, d. h. die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung
befinden sich in voneinander getrennten Kernhälften, welche sie jeweils nicht überragen.
Es bildet sich einerseits ein relativ großes Streufeld aus, andererseits
sind die Verluste des Drehtransformators relativ hoch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehtransformator anzugeben,
der auch bei Beaufschlagung mit Hochfrequenz – beispielsweise 25 kHz – einen
relativ hohen Wirkungsgrad aufweist und ein relativ geringes Streufeld
produziert.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch
die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die bei Hochfrequenz auftretenden Stromverdrängungseffekte
sowie die auftretenden Transformatorenverluste und das auftretende
Streufeld minimiert sind. Es ergibt sich somit ein hoher Wirkungsgrad
des Drehtransformators. Der Drehtransformator ist exakt reproduzierbar,
d. h. die bei der Fertigung auftretenden Abweichungen der elektrischen
Daten sind äußerst gering. Der
zwischen den beiden Kernhälften
auszubildende Luftspalt – wichtig
für die
freie Drehbeweglichkeit beider Transformatorenhälften gegenein ander – ist mit relativ
großem
Maß wählbar und
spielt eine vernachlässigbare
Rolle hinsichtlich des produzierten Streufeldes und der produzierten
Verluste.
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Primärteil und
Sekundärteil
des Drehtransformators sind gleichzeitig als galvanisch getrennte "Kontakte" im Sinne eines Steckers
verwendbar, beispielsweise befindet sich der Primärteil am
freien Ende eines Roboterarmes, welcher mit unterschiedlichen Werkzeugarmen
bestückt
werden kann. Diese unterschiedlichen Werkzeugarme weisen jeweils
den Sekundärteil
des Drehtransformators an ihrem zur Befestigung am Roboterarm dienenden
Ende auf. Es ist ein einfacher, rascher Werkzeugwechsel, d. h. Montage
verschiedenartiger Werkzeugarme am Roboterarm möglich.
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Weitere
Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Drehtransformators mit sich parallel zur Drehachse erstreckenden
Wicklungsabschnitten im Schnitt,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Drehtransformators mit sich senkrecht zur Drehachse erstreckenden
Wicklungsabschnitten im Schnitt,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel
eines Drehtransformators mit mehreren ringförmigen Ausnehmungen in den
Kernhälften
im Schnitt,
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4, 5 Ausführungsbeispiele mit einer Zentralbohrung
im Kern in perspektivischer Darstellung,
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6 den Verlauf der magnetischen
Feldstärke über den
einzelnen Wicklungsabschnitten.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Drehtransformators mit sich parallel zur Drehachse erstreckenden
Wicklungsabschnitten dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
weisen Primärwicklung
und Sekundärwicklung
kammartig ineinandergreifende, jeweils hülsenförmige Wicklungsabschnitte auf.
Diese Ausführungsform
ist vorteilhaft bei Drehtransformatoren, bei denen die Bauhöhe groß im Verhältnis zum
Durchmesser des Kernes sein soll.
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Der
Drehtransformator 1 weist zwei im wesentlichen symmetrische
Kernhälften
auf, und zwar eine erste Kernhälfte
mit einer Basisplatte 2, einem Außenring 3 und einem
Innenzylinder 4 sowie eine zweite Kernhälfte mit einer Basisplatte 5,
einem Außenring 6 und
einem Innenzylinder 7. Zwischen beiden Kernhälften ist
ein Luftspalt 8 ausgebildet, so dass eine berührungsfreie
Drehbeweglichkeit beider Kernhälften
gegeneinander um eine gemeinsame, im Zentrum der Innenzylinder 4, 7 verlaufende
Drehachse 9 gegeben ist.
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Wie
in der Schnittdarstellung nach 1 gut zu
erkennen ist, wird durch die Außenringe 3, 6,
die Innenzylinder 4, 7 sowie die Basisplatten 2, 5 eine einzige,
zur Aufnahme von (vorzugsweise jeweils spiralförmigen) Wicklungen geeignete,
ringförmige Ausnehmung
begrenzt. Die Befestigung der einzelnen Wicklungsabschnitte von
Primärwicklung
und Sekundärwicklung
erfolgt dabei in kreisringförmigen Wicklungsträgern, welche
jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise
Kunststoff, bestehen und an den Innenseiten der Basisplatten montiert
sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen, jeweils
hülsenförmigen Wicklungsabschnitten
verlaufen innerhalb der Wicklungsträger. Jede Wicklung weist zwei
Wicklungsanschlüsse
auf, welche über
den Wicklungsträger
und entsprechende Öffnungen
in der Basisplatte nach außen geführt sind.
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Ein
der Primärwicklung
zugeordneter Wicklungsträger 10 ist
an der Basisplatte 2 der ersten Kernhälfte befestigt und fixiert
beispielhaft fünf
Wicklungsabschnitte einer Primärwicklung,
und zwar
- • einen äußere Wicklungsabschnitt 11,
- • zwei
unmittelbar benachbarte mittlere Wicklungsabschnitte 12, 13,
- • zwei
unmittelbar benachbarte innere Wicklungsabschnitte 14, 15.
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Ein
der Sekundärwicklung
zugeordneter Wicklungsträger 17 ist
an der Basisplatte 5 der zweiten Kernhälfte befestigt und fixiert
fünf Wicklungsabschnitte
einer Sekundärwicklung,
und zwar
- • zwei
unmittelbar benachbarte äußere Wicklungsabschnitte 18, 19,
- • zwei
unmittelbar benachbarte mittlere Wicklungsabschnitte 20, 21,
- • einen
innere Wicklungsabschnitt 22.
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Es
sind ein Wicklungsanschluss 16 der Primärwicklung sowie ein Wicklungsanschluss 23 der Sekundärwicklung
zu erkennen (selbstverständlich sind
pro Wicklung mindestens zwei Wicklungsanschlüsse erforderlich).
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Wie
in 1 gekennzeichnet
sind die Stromrichtungen der sich direkt unter Bildung eines Luftspaltes
gegenüberliegenden
Wicklungsabschnitte (welche abwechselnd der Primärwicklung und der Sekundärwicklung
zugeordnet sind) 11/18, 19/12, 13/20, 21/14, 15/22 jeweils
entgegengesetzt.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Drehtransformators mit sich senkrecht zur Drehachse erstreckenden
Wicklungsabschnitten dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
weisen Primärwicklung
und Sekundärwicklung
kammartig ineinandergreifende, jeweils kreisringförmige Wicklungsabschnitte
auf. Diese Ausführungsform
ist vorteilhaft bei Drehtransformatoren, bei denen der Durchmesser groß im Verhältnis zur
Bauhöhe
sein soll.
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Der
Drehtransformator 24 weist zwei unsymmetrische Kernhälften auf,
und zwar eine erste Kernhälfte
mit einer Basisplatte 25 und einem Innenzylinder 26 sowie
eine zweite Kernhälfte
mit einer Basisplatte 27 und einem Außenring 28. Zwischen
Basisplatte 27 und Innenzylinder 26 ist ein Luftspalt 29 sowie
zwischen Basisplatte 25 und Außenring 28 ein Luftspalt 30 ausgebildet,
so dass eine berührungsfreie
Drehbeweglichkeit beider Kernhälften
gegeneinander um eine gemeinsame, im Zentrum des Innenzylinders 26 verlaufende
Drehachse 31 gegeben ist.
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Wie
in der Schnittdarstellung nach 2 gut zu
erkennen ist, wird durch den Außenring 28,
den Innenzylinder 26 sowie die Basisplatten 25, 27 eine einzige,
zur Aufnahme von (vorzugsweise jeweils spiralförmigen) Wicklungen geeignete,
ringförmige Ausnehmung
begrenzt. Eine Befestigung der einzelnen Wicklungsabschnitte von
Primärwicklung
und Sekundärwicklung
erfolgt dabei in hülsenförmigen Wicklungsträgern, welche
jeweils aus einem elektrisch isolierendem Material, beispielsweise
Kunststoff, bestehen und an der Innenseite des Außenrings 28 bzw.
Außenseite
des Innenzylinders 26 montiert sind. Die elektrischen Verbindungen
zwischen den einzelnen jeweils kreisringförmigen Wicklungsabschnitten
verlaufen innerhalb der Wicklungsträger. Jede Wicklung weist zwei
Wicklungsanschlüsse
auf, welche über
den Wicklungsträger
und entsprechende Öffnungen
in der Basisplatte nach außen
geführt werden.
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Ein
der Primärwicklung
zugeordneter Wicklungsträger 32 ist
an der Außenseite
des Innenzylinders 26 der ersten Kernhälfte befestigt und fixiert
beispielhaft fünf
Wicklungsabschnitte einer Primärwicklung,
und zwar
- • einen
Wicklungsabschnitt 33,
- • zwei
unmittelbar benachbarte Wicklungsabschnitte 34, 35,
- • zwei
unmittelbar benachbarte Wicklungsabschnitte 36, 37.
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Ein
der Sekundärwicklung
zugeordneter Wicklungsträger 39 ist
an der Innenseite des Außenrings 28 der
zweiten Kernhälfte
befestigt und fixiert fünf
Wicklungsabschnitte einer Sekundärwicklung, und
zwar
- • zwei
unmittelbar benachbarte Wicklungsabschnitte 40, 41,
- • zwei
unmittelbar benachbarte mittlere Wicklungsabschnitte 42, 43,
- • einen
Wicklungsabschnitt 44.
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Es
sind ein Wicklungsanschluss 38 der Primärwicklung sowie ein Wicklungsanschluss 45 der Sekundärwicklung
zu erkennen.
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Wie
in 2 gekennzeichnet
sind die Stromrichtungen der sich direkt unter Bildung eines Luftspaltes
gegenüberliegenden
Wicklungsabschnitte (welche abwechselnd der Primärwicklung und der Sekundärwicklung
zugeordnet sind) 33/40, 41/34, 25/42, 43/36, 37/44 jeweils
entgegengesetzt.
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In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Drehtransformators mit mehreren ringförmigen Ausnehmungen in den
Kernhälften
dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
Aufnahme der Wicklungen auf. Diese Ausführungsform ist prinzipiell
sowohl für hülsenförmige Wicklungsabschnitte – siehe 1 – als auch für kreisringförmige Wicklungsabschnitte – siehe 2 – geeignet, es ist jedoch lediglich
eine Ausführungsform
in Anlehnung an 1 mit
hülsenförmigen Wicklungsabschnitten
gezeigt.
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Der
Drehtransformator 46 weist zwei im wesentlichen symmetrische
Kernhälften
auf, und zwar eine erste Kernhälfte
mit einer Basisplatte 47, einem Außenring 48, zwei Zwischenringen 49, 50 und
einem Innenzylinder 51 sowie eine zweite Kernhälfte mit
einer Basisplatte 52, einem Außenring 53, zwei Zwischenringen 54, 55 und
einem Innenzylinder 56. Zwischen beiden Kernhälften ist
ein Luftspalt 57 ausgebildet, so dass eine berührungsfreie
Drehbeweglichkeit beider Kernhälften
gegeneinander um eine gemeinsame, im Zentrum der Innenzylinder 51, 56 verlaufende
Drehachse 58 gegeben ist.
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Wie
in der Schnittdarstellung nach 3 gut zu
erkennen ist, werden durch die Außenringe 48, 53, die
Zwischenringe 49/54, 50/55,
die Innenzylinder 51/56 sowie die Basisplatten 47/52 drei
separate und konzentrisch angeordnete, zur Aufnahme von (vorzugsweise
jeweils spiralförmigen)
Wicklungen geeignete, ringförmige
Ausnehmungen begrenzt. Eine Befestigung der einzelnen Wicklungsabschnitte
von Primärwicklung
und Sekundärwicklung
erfolgt dabei in kreisringförmigen
Wicklungsträgern,
welche jeweils aus einem elektrisch isolierendem Material, beispielsweise
Kunststoff, bestehen und an den Innenseiten der Basisplatten montiert
sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen jeweils hülsenförmigen Wicklungsabschnitten
verlaufen innerhalb der Wicklungsträger. Jede Wicklung weist zwei
Wicklungsanschlüsse
auf, welche über
den Wicklungsträger
und entsprechende Öffnungen
in der Basisplatte nach außen
geführt
werden.
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Ein
der Primärwicklung
zugeordneter äußerer Wicklungsträger 59 ist
an der Basisplatte 47 der ersten Kernhälfte am Ort der äußeren ringförmigen Ausnehmung
befestigt und fixiert zwei Wicklungsabschnitte einer Primärwicklung,
und zwar
- • einen äußeren Wicklungsabschnitt 62
- • einen
inneren Wicklungsabschnitt 63.
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Ein
der Primärwicklung
zugeordneter mittlerer Wicklungsträger 60 ist an der
Basisplatte 47 der ersten Kernhälfte am Ort der mittleren ringförmigen Ausnehmung
befestigt und fixiert zwei Wicklungsabschnitte einer Primärwicklung,
und zwar
- • einen äußeren Wicklungsabschnitt 64
- • einen
inneren Wicklungsabschnitt 65.
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Ein
der Primärwicklung
zugeordneter innerer Wicklungsträger 61 ist
an der Basisplatte 47 der ersten Kernhälfte am Ort der inneren ringförmigen Ausnehmung
befestigt und fixiert zwei Wicklungsabschnitte einer Primärwicklung,
und zwar
- • einen äußeren Wicklungsabschnitt 66
- • einen
inneren Wicklungsabschnitt 67.
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Ein
der Sekundärwicklung
zugeordneter äußerer Wicklungsträger 68 ist
an der Basisplatte 52 der zweiten Kernhälfte am Ort der äußeren ringförmigen Ausnehmung
befestigt und fixiert zwei unmittelbar benachbarte Wicklungsabschnitte 71, 72 einer Sekundärwicklung.
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Ein
der Sekundärwicklung
zugeordneter mittlerer Wicklungsträger 69 ist an der
Basisplatte 52 der zweiten Kernhälfte am Ort der mittleren ringförmigen Ausnehmung
befestigt und fixiert zwei unmittelbar benachbarte Wicklungsabschnitte 73, 74 einer Sekundärwicklung.
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Ein
der Sekundärwicklung
zugeordneter innerer Wicklungsträger 70 ist
an der Basisplatte 52 der zweiten Kernhälfte am Ort der inneren ringförmigen Ausnehmung
befestigt und fixiert zwei unmittelbar benachbarte Wicklungsabschnitte 75, 76 einer Sekundärwicklung.
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Wie
in 3 gekennzeichnet
sind die Stromrichtungen der sich direkt unter Bildung eines Luftspaltes
gegenüberliegenden
Wicklungsabschnitte (welche abwechselnd der Primärwicklung und der Sekundärwicklung
zugeordnet sind) 62/71, 72/63, 64/73, 74/65, 66/75, 76/67 jeweils
entgegengesetzt.
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Zusätzliche
Vorteile dieser Ausführungsform gemäß 3:
- • Es können auch
mehrere galvanisch getrennte Primärwicklungen und Sekundärwicklungen
vorgesehen sein, d. h. es ist die induktive Kopplung von mehreren
Stromkreisen in ein und demselben Drehtransformator möglich.
- • Bezüglich des
magnetischen Flusses ergibt sich eine verkürzte Weglänge, was die Verluste herabsetzt
und somit den Wirkungsgrad steigert.
- • Es
ist insgesamt weniger Kernmaterial zur Führung des magnetischen Flusses
erforderlich.
- • Im
Vergleich zu den Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und 2 kann ein größeres Übersetzungsverhältnis primär/sekundär gewählt werden.
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In
den 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele
mit einer Zentralbohrung im Kern dargestellt, und zwar entspricht 4 im wesentlichen der Ausführungsform
nach 1 und 5 im wesentlichen der Ausführungsform
nach 2.
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In 4 ist ein Drehtransformator 77 zu
erkennen, welcher eine erste Kernhälfte 78 und eine im wesentlichen
symmetrisch hierzu ausgebildete zweite Kernhälfte 79 aufweist,
wobei ein Luftspalt 80 zwischen beiden Kernhälften ausgebildet
ist und eine Zentralbohrung 81 in den Kernhälften vorgesehen
ist. In der ringförmigen
Ausnehmung des Drehtransformators 77 befindet sich ein
Wicklungssystem 82, bestehend aus Primärwicklung und Sekundärwicklung, wobei
die Innenzylinder 4, 7 der Ausführungsform nach 1 durch Innenringe ersetzt
sind, um die gewünschte
Zentralbohrung 81 zu realisieren.
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In 5 ist ein Drehtransformator 83 zu
erkennen, welcher eine erste Kernhälfte 84 und eine zweite
Kernhälfte 85 aufweist,
wobei Luftspalte 86, 87 zwischen beiden Kernhälften ausgebildet
sind und eine Zentralbohrung 88 in den Kernhälften vorgesehen
ist. In der ringförmigen
Ausnehmung des Drehtransformators 83 befindet sich ein
Wicklungssystem 89, bestehend aus Primärwicklung und Sekundärwicklung,
wobei der Innenzylinder 26 der Ausführungsform nach 2 durch einen Innenring
ersetzt ist, um die gewünschte
Zentralbohrung 88 zu realisieren.
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Wenn
vorstehend von Wicklungsabschnitten die Rede ist, kann ein Wicklungsabschnitt
alternativ bestehen aus:
- • einer einzigen Windung oder
- • aus
mehreren (zwei, drei, vier...) Windungen.
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Das Übersetzungsverhältnis zwischen
Primärwicklung
und Sekundärwicklung
ist prinzipiell frei wählbar.
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6 zeigt den Verlauf der
magnetischen Feldstärke über den
einzelnen Wicklungsabschnitten. Betrachtet man zunächst das
Ausführungsbeispiel
gemäß 1, so steigt die magnetische
Feldstärke über dem
Wicklungsabschnitt 11 von 0 auf den Maximalwert MAX, fällt über dem
Wicklungsabschnitt 18 bzw. 19 auf 0 bzw. den Minimalwert
MIN, steigt über
dem Wicklungsabschnitt 12 bzw. 13 auf 0 bzw. MAX,
fällt über dem
Wicklungsabschnitt 20 bzw. 21 auf 0 bzw. MIN,
steigt über
dem Wicklungsabschnitt 14 bzw. 15 auf 0 bzw. MAX
und fällt über dem
Wicklungsabschnitt 22 auf 0. Ein identischer Verlauf der magnetischen
Feldstärke
ergibt sich über
den Wicklungsabschnitten 33-40-41-34-35-42-43-36-37-44 beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 2.
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Selbstverständlich ergibt
sich auch beim Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ein gleichartiger Verlauf
der magnetischen Feldstärke 0-MAX-0-MIN-0-MAX-0-MIN-0-MAX-0-MIN-0 über den
einzelnen Wicklungsabschnitten 62-71-72-63-64 -73-74-65-66-75-76-67.
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Es
ist leicht einzusehen, dass dieser bei allen Ausführungsbeispielen
auftretende zickzackförmige Verlauf
der magnetischen Feldstärke
zwischen einem Maximalwert MAX und einem Minimalwert MIN aus der
Tatsache resultiert, dass die Wicklungsabschnitte von Primärwicklung
und Sekundärwicklung kammartig
ineinander greifen, wobei der Stromfluss unmittelbar benachbarter
Wicklungsabschnitte von Primärwicklung
und Sekundärwicklung
jeweils entgegengesetzt gerichtet ist. Wenn man alle Wicklungsabschnitte
der Primärwicklung
nebeneinander anordnen würde
sowie alle Wicklungsabschnitte der Sekundärwicklung ebenfalls nebeneinander
anordnen würde
und die derart gebildete Primärwicklung
und Sekundärwicklung
gegenüberliegend
anordnen würde,
wie dies in der
EP
0 680 060 A1 vorgesehen ist, so wäre der Maximalwert der magnetischen
Feldstärke
einer derartig verteilten Wicklung um ein Vielfaches höher als
der sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung
mit kammartig ineinander greifenden Wicklungsabschnitten einstellende
Maximalwert. Folglich wären
einerseits die auftretenden Transformatorenverluste und andererseits
das auftretende Streufeld um ein Vielfaches höher. Es ergäbe sich somit ein relativ geringer
Wirkungsgrad des Drehtransformators.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen wird
beispielhaft davon ausgegangen, dass Primärwicklung und Sekundärwicklung
des Drehtransformators für
gleiche Leistung ausgeführt
sind. Abweichend hiervon sind selbstverständlich Ausführungsformen realisierbar,
bei denen die Sekundärwicklung des
Drehtransformators mit geringerer Leistungsfähigkeit als die Primärwicklung
und dementsprechend auch leichter ausgebildet ist, wenn sekundärseitig nur
relativ geringe Leistungen produziert werden sollen. Bei einer derartigen
Ausführungsform
kann die Kernhälfte
des Sekundärteiles
ganz entfallen. Diese Ausführungsform
ist insbesondere bei Einsatz des Drehtransformators bei einem Roboter
mit Werkzeugwechseleinrichtung von großem Vorteil. Eine Werkzeugwechseleinrichtung
erlaubt die Montage verschiedenartiger Werkzeugarme am Roboterarm. Die
verschiedenen Werkzeuge besitzen unterschiedliche Leistungsaufnahme.
Die Sekundärseiten
des Drehtransformators werden jeweils an den speziellen Leistungsbedarf
des Werkzeuges angepasst, während
die Primärseite
des Drehtransformators für
alle verschiedenen Werkzeuge (mit unterschiedlichem Leistungsbedarf)
die gleiche bleibt.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen wird
davon ausgegangen, dass die Kernhälften jeweils einstückig ausgebildet
sind. Abweichend hiervon ist es selbstverständlich auch möglich, die
Kernhälften
bzw. den Kern aus einzelnen Segmenten (beispielsweise in Form von "Kuchenstücken") zusammenzusetzen.
-
- 1
- Drehtransformator
- 2
- Basisplatte
der ersten Kernhälfte
- 3
- Außenring
- 4
- Innenzylinder
- 5
- Basisplatte
der zweiten Kernhälfte
- 6
- Außenring
- 7
- Innenzylinder
- 8
- Luftspalt
- 9
- Drehachse
- 10
- Wicklungsträger der
ersten Kernhälfte
- 11
- erster
Wicklungsabschnitt der Primärwicklung
- 12
- zweiter
Wicklungsabschnitt
- 13
- dritter
Wicklungsabschnitt
- 14
- vierter
Wicklungsabschnitt
- 15
- fünfter Wicklungsabschnitt
- 16
- Wicklungsanschluss
- 17
- Wicklungsträger der
zweiten Kernhälfte
- 18
- erster
Wicklungsabschnitt der Sekundärwicklung
- 19
- zweiter
Wicklungsabschnitt
- 20
- dritter
Wicklungsabschnitt
- 21
- vierter
Wicklungsabschnitt
- 22
- fünfter Wicklungsabschnitt
- 23
- Wicklungsanschluss
- 24
- Drehtransformator
- 25
- Basisplatte
der ersten Kernhälfte
- 26
- Innenzylinder
- 27
- Basisplatte
der zweiten Kernhälfte
- 28
- Außenring
- 29
- Luftspalt
- 30
- Luftspalt
- 31
- Drehachse
- 32
- Wicklungsträger der
ersten Kernhälfte
- 33
- erster
Wicklungsabschnitt der Primärwicklung
- 34
- zweiter
Wicklungsabschnitt
- 35
- dritter
Wicklungsabschnitt
- 36
- vierter
Wicklungsabschnitt
- 37
- fünfter Wicklungsabschnitt
- 38
- Wicklungsanschluss
- 39
- Wicklungsträger der
zweiten Kernhälfte
- 40
- erster
Wicklungsabschnitt der Sekundärwicklung
- 41
- zweiter
Wicklungsabschnitt
- 42
- dritter
Wicklungsabschnitt
- 43
- vierter
Wicklungsabschnitt
- 44
- fünfter Wicklungsabschnitt
- 45
- Wicklungsanschluss
- 46
- Drehtransformator
- 47
- Basisplatte
der ersten Kernhälfte
- 48
- Außenring
- 49
- Zwischenring
- 50
- Zwischenring
- 51
- Innenzylinder
- 52
- Basisplatte
der zweiten Kernhälfte
- 53
- Außenring
- 54
- Zwischenring
- 55
- Zwischenring
- 56
- Innenzylinder
- 57
- Luftspalt
- 58
- Drehachse
- 59
- Wicklungsträger der
ersten Kernhälfte
- 60
- Wicklungsträger
- 61
- Wicklungsträger
- 62
- erster
Wicklungsabschnitt der Primärwicklung
- 63
- zweiter
Wicklungsabschnitt
- 64
- dritter
Wicklungsabschnitt
- 65
- vierter
Wicklungsabschnitt
- 66
- fünfter Wicklungsabschnitt
- 67
- sechster
Wicklungsabschnitt
- 68
- Wicklungsträger der
zweiten Kernhälfte
- 69
- Wicklungsträger
- 70
- Wicklungsträger
- 71
- erster
Wicklungsabschnitt der Sekundärwicklung
- 72
- zweiter
Wicklungsabschnitt
- 73
- dritter
Wicklungsabschnitt
- 74
- vierter
Wicklungsabschnitt
- 75
- fünfter Wicklungsabschnitt
- 76
- sechster
Wicklungsabschnitt
- 77
- Drehtransformator
- 78
- erste
Kernhälfte
- 79
- zweite
Kernhälfte
- 80
- Luftspalt
- 81
- Zentralbohrung
- 82
- Wicklungssystem
- 83
- Drehtransformator
- 84
- erste
Kernhälfte
- 85
- zweite
Kernhälfte
- 86
- Luftspalt
- 87
- Luftspalt
- 88
- Zentralbohrung
- 89
- Wicklungssystem