DE2409043B2 - Drehübertrager - Google Patents
DrehübertragerInfo
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- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehübertrager zur berührungslosen Übertragung elektrischer Signale
zwischen einer rotierenden Welle und stationären Teilen, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit
und der gegenseitigen Lage dieser Teile, wobei die Wicklung des einen Drehübertragerteils mittels mindestens
eines nichtmagnetischen Trägers mit der Welle verbunden ist und die andere Wicklung koaxial zur
Welle still steht
Einrichtungen dieser Art werden hauptsächlich in Kombination mit mechanoelektrischen Wandlern zur
elektrischen Messung mechanischer Drehmomente in rotierenden Wellen benutzt Ferner dienen sie allgemein
zur Übertragung elektrischer Signale zwischen stationären und rotierenden Maschinenteilen.
Allgemein besteht ein Drehübertrager aus einer rotierenden Spule mit dem dazugehörenden rotierenden
Teil des ferromagnetischen Kerns und einer stehenden Spule mit dem stehenden Teil des ferromagnetischen
Kerns. Den größten Teil des magnetischen
ι ο
Widerstandes dieser Kerne bildet der nötige Luftspalt zwischen dem drehenden und dem stehenden TeiL Für
die Erreichung eines guten Wirkungsgrades der Signal- und Energieübertragung ist es erforderlich, den
Luftspalt klein zu halten, wobei dann alle sich durch Tencperaturänderungen, Zentrifugaleinwirkungen und
Lagerspieleinwirkungen ergebenden Luftspaltä.iderungen die Übertragungscharakteristik des Drehübertragers
beeinflussen und damit die Amplitude der übertragenen analogen Signale mit Fehlern belasten.
Das Ziel mehrerer bereits bekannten Lösungen war, die Luftspaltänderungen mit verschiedenen Mitteln zu
eliminieren, zu kompensieren oder, wie bei der nachfolgend näher beschriebenen bekannten Ausführung
(US-Patent 3611230, in Fig. 7 dargestellt) den rotierenden Teil des Kerns zu eliminieren.
Bei dieser Ausführung (Fig. 7) ist die rotierende Spule
15 durch eine nichtmagnetische Trägerscheibe 16 auf der Welle 1 getragen. Der in diesem Falle stationäre, die
stehende Spule 17 tragende Kern 18, 19 umschließt diese Spule größtenteils und besitzt einen geometrisch
definierten und nicht veränderlichen Luftspalt (S), durch den die nichtmagnetische, die rotierende Spule tragende
Trägersc'iieibe dringt Da diese Scheibe nichtmagnetischer
Natur ist haben die radialen und axialen Bewegungen der Scheibe keinen Einfluß auf die
magnetischen Eigenschaften des sonst geometrisch unveränderlichen Luftspaltes. Der Hauptnachteil dieser
Anordnung besteht aber darin, daß ein Kern komplizierter Form erforderlich ist der praktisch aus zwei
Ferritringschalen mit Aussparung für die rotierende Wicklung besteht Die Dimensionen solcher Kerne
können bestimmte Grenzen nicht übersteigen. Eine ähnliche Lösung mit entsprechenden Nachteilen ist auch
aus der DE-OS 19 55 697 bekannt.
Es sind auch Drehübertrager bekannt, bei welchen die Koppelung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung
bewußt lageabhängig gemacht ist (DE-AS 1104 601), um die gegenseitige Stellung der beiden
Übertragerteile aus elektrischen Ausgangssignalen ermitteln zu können. Demgegenüber liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die Spulen des Drehübertragers so anzuordnen und zu gestalten, daß eine lageunabhängige
Koppelung und trotzdem ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
Es ist zwar aus der US-PS 35 19 969 nuch bekannt, Drehübertrager mit in radialer Richtung etwas größere
Abmessung als in Axialrichtung aufweisenden Spulen eisenfrei auszuführen, aber da nur je eine Primär- und
Sekundärspule vorgesehen ist, läßt sich weder eine lageunabhängige, noch eine besonders enge, hohen
Wirkungsgrad sicherstellende Koppelung erreichen.
Entweder wird die mittlere Spule oder werden die Außenspulen durch nichtmagnetische Trägerscheiben
mit der Welle verbunden. Weiter können die zwei miteinander arbeitenden Außenspulen in Serie oder
parallel zusammengeschaltet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, den Übertrager durch Bleche gegen
fremde Felder zu schützen.
Die durch das Lagerspiel und thermische Ausdehnungen hervorgerufenen axialen Verschiebungen der
mittleren Spule gegenüber den zwei Außenspulen haben in der ersten Annäherung keinen Einfluß auf die
Übertragungscharakteristik des Übertragers. Die Verkleinerung des Abstandes der Mittelspule von einer
Außenspule wird durch Vergrößerung des Abstandes von der anderen Außenspule kompensiert Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die geringe Baulänge des Drehübertragers.
Es werden nun einige in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Ausführung mit rotierender mittlerer Spule;
Fig.3 zeigt im Schnitt eine Ausführung mit zwei
rotierenden Außenspulen und stationärer mittlerer Spule;
Fig.4 stellt ein Schaltungsschema der Ausführung
nach F i g. 1 oder 3 mit den in Serie geschalteten Außenspulen dar;
Fig.5 zeigt ein Schaltungsschema der Ausführung
nach F i g. 1 oder 3 mit den parallel geschalteten Außenspulen;
F i g. 6 zeigt die Ausführung nach F i g. 1 mit einer Abschirmung gegen fremde magnetische Felder, und
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist eine T>
ägerscheibe 3 aus nichtmagnetischem Material auf der Welle 1 angeordnet, wobei diese Welle Teil irgendeiner
Maschine sein kann. Auf dieser Trägerscheibe ist eine Spule 2 befestigt, deren Durchmesser größer ist als die
axiale Dicke. Auf beiden Seiten der Spule 2 stehen koaxial zwei weitere Spulen 4 und 5, deren Dimensionen
denjenigen der Spule 2 annähernd entsprechen, d. h., daß die Spulen 2, 4 und 5 in bezug auf axiale Dicke,
inneren und äußeren Durchmesser annähernd gleich gestaltet sind.
Die F i g. 2 zeigt, wie die Anschlüsse 7 und 8 der Spule 2 auf der Trägerscheibe angeordnet werden können,
wobei die Pfeile auf die Richtung der Wicklungen hinweisen.
Die Ausführung nach F i g. 3 zeigt eine zweite Möglichkeit, den Übertrager aufzubauen. Bei dieser
Ausführung sind zwei Trägerscheiben 10 und 12 aus nichtmagnetischem Material auf der Welle 1 angeordnet,
worauf zwei Außenspulen 9 und 11 befestigt sind. Zwischen diesen Außenspulen steht eine dritte Spule 13,
die in nicht dargestellter Weise an einem unbewegten Teil befestigt ist.
In der Ausführung nach F i g. 1 dreht sich die mittlere Spule 2 mit der Welle, während die zwei Außenspulen
durch einen nicht gezeigten Halter koaxial zur Welle unbeweglich gehalten sind. In der Ausführung nach
F i g. 3 ist es umgekehrt; die Außenspulen 9,11 rotieren
mit der Welle, während die mittlere Spule 13 still steht.
Die Fig.4 und 5 /eigen zwei Möglichkeiten, die
Außenspulen 4 und 5 (bzw. 9 und 11) zusammenzuschalten.
Die Wahl der Schaltung hängt von den Bedingungen ab.
Die Fig.6 zeigt, wie man den Übertrager mittels
dünner, ringförmiger Platten 14, beispielsweise aus Transformatorblech, gegen fremde magnetische Felder
abschirmen kann.
Nachstehend werden einige Angaben über ein besonderes Ausführungsbeispiel des Drehübertragers
gemacht
Spulen: | 59 mm |
Innendurchmesser: | 89 mm |
Außendurchmesser: | 1 mm |
Dicke (axiale Länge der Spulen): | 480 |
Windungszahl: | 0,17 mm |
Durchmesser des Drahtes: | |
Die Außenspulen sind parallel geschaltet und bilden die Primärseite des Transformators. Die mittlere Spule
bildet die Sekundärseite.
Die Experimente wurden mit einer Speisespannung von 10 V und einer Frequenz von 8 kHz durchgeführt.
!> — Lastwiderstand |
Wirkungsgrad | ohne | mung | Eingangsimpedanz | ohne |
(%) | Abschir- Abschir | 98 | (ti) | - Abschir | |
mit | mung | 86 | mit | mung | |
97 | 73 | Abschir | Γ200 | ||
w (U) | 85 | - | mung | 790 | |
72 | 2 500 | 480 | |||
1000 | - | 890 | 150 | ||
j-, 400 | 540 | ||||
0 | 150 | ||||
(kurz | |||||
geschlossen) | |||||
Versuche haben gezeigt, daß für die Erzielung eines vernünftigen Wirkungsgrades das Verhältnis radiale
Abmessung/Dicke des Spulenquerschnittes mindestens 10 betragen sollte. Es ist auch zu bemerken, daß die
Anzahl der Spulen größer als drei sein kann, daß sie aber immer ungerade sein soll, denn die Spulen der einen
Seite des Übertragers sollen immer zwischen den Spulen der anderen Seite liegen.
Claims (7)
1. Drehübertrager zur berührungslosen Übertragung elektrischer Signale zwischen einer rotierenden
Welle und stationären Teilen, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit und der
gegenseitigen Lage dieser Teile, wobei die Wicklung des einen Drehübertragerteils mittels mindestens
eines nichtmagnetischen Trägers mit der Welle verbunden ist und die andere Wicklung koaxial zur
Welle still steht, dadurch gekennzeichnet, daß er kenifrei ist und mindestens drei annähernd
gleichgestaltete Spulen (2,4,5; 9,11,13) aufweist, die
koaxial zur Welle (1) axial nebeneinander angeordnet sind, daß der Querschnitt der Spulen radiale
Abmessungen aufweist, die ein Mehrfaches der Abmessungen in axialer Richtung sind, und daß je
eine Primärspule (2,13) zwischen zwei Sekundärspulen (4, 5; 9, U) bzw. je eine Sekundärspule (2, 13)
zwischen zwei Primärspulen (4,5; 9,11) angeordnet
ist
2. Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der radialen zu
der axialen Abmessung des Spulenquerschnitts mindestens zehn beträgt
3. Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Spule (2) mit der
Welle (1) verbunden ist, während die Außenspulen (4,5) fest angeordnet sind.
4. Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die mittlere Spule (13) fest
angeordnet ist während die Außenspulen (9,11) mit der Welle (1) verbunden sind.
5. Drehübertrager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß die zwei Außenspulen
(4,5; 9,11) in Serie geschaltet sind.
6. Drehübertrager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Außenspulen
(4,5; 9,11) parallel geschaltet sind.
7. Drehübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringförmige, koaxial zur
Welle (1) angeordnete Platten (14) als Abschirmung gegen fremde Felder vorgesehen sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742409043 DE2409043C3 (de) | 1974-02-25 | 1974-02-25 | Drehübertrager |
CH104775A CH588133A5 (de) | 1974-02-25 | 1975-01-29 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742409043 DE2409043C3 (de) | 1974-02-25 | 1974-02-25 | Drehübertrager |
Publications (3)
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DE2409043B2 true DE2409043B2 (de) | 1979-01-25 |
DE2409043C3 DE2409043C3 (de) | 1979-09-20 |
Family
ID=5908429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742409043 Expired DE2409043C3 (de) | 1974-02-25 | 1974-02-25 | Drehübertrager |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH588133A5 (de) |
DE (1) | DE2409043C3 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3142543A1 (de) * | 1980-11-04 | 1982-06-24 | Fuji Photo Film Co., Ltd., Minami-Ashigara, Kanagawa | Lichtstrahl-modulations-/ablenkungssystem |
DE4330820A1 (de) * | 1993-09-13 | 1995-03-16 | Komet Stahlhalter Werkzeug | Werkzeugkopf mit externer Stromversorgung |
DE102014202719A1 (de) * | 2014-02-14 | 2015-08-20 | Bmw Ag | Induktiver Drehübertrager für einen Elektromotor für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechendes Kopplerteil |
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FR2549955B1 (fr) * | 1983-07-29 | 1985-10-04 | Renault | Capteur de deplacement angulaire, notamment pour la detection du couple dans les directions assistees |
DE3402351A1 (de) * | 1984-01-24 | 1985-07-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Einrichtung zur kontaktlosen uebertragung von wechselspannungen zwischen zwei relativ zueinander um eine achse drehbaren maschinenteilen |
DE3527226A1 (de) * | 1985-07-30 | 1987-02-12 | Voest Alpine Friedmann | Drehmelder |
-
1974
- 1974-02-25 DE DE19742409043 patent/DE2409043C3/de not_active Expired
-
1975
- 1975-01-29 CH CH104775A patent/CH588133A5/xx not_active IP Right Cessation
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH588133A5 (de) | 1977-05-31 |
DE2409043A1 (de) | 1975-09-11 |
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