DE2416440C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen

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DE2416440C3
DE2416440C3 DE19742416440 DE2416440A DE2416440C3 DE 2416440 C3 DE2416440 C3 DE 2416440C3 DE 19742416440 DE19742416440 DE 19742416440 DE 2416440 A DE2416440 A DE 2416440A DE 2416440 C3 DE2416440 C3 DE 2416440C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen, welche koaxial um einen Eisenkern bzw. Eisenkernschenkel, insbesondere eines Transformators, angeordnet werden.
Wenn die axialen elektromagnetischen Mittelebenen koaxialer Wicklungen, beispielsweise eines Transformators, nicht miteinander zusammenfallen, sind die Verteilungen der radialen Komponenten des Streuflusses der axialen Hälften einer jeden Wicklung nicht symmetrisch zur Mittelebene, was sich in einem Schub äußert, der außerhalb der Wicklung in Erbcheinung tritt und die Spulen in Richtung des Schubes drückt. Bei einem Kurzschluß kann der Schub so stark werden, daß die Gefahr der Zerstörung des Transformators besteht.
Aus der deutschen Auslegeschrift 10 24 629 ist es bekannt, zur Vermeidung dieser Schubkräfte zusätzliche parallelgeschaltete Wicklungsteile vorzugsweise an der kürzeren Wicklung vorzusehen. Auf diese Weise will man erreichen, daß die beiden in axialer Richtung wirkenden Druckkräfte gleich werden, so daß sich kein Schub mehr ergibt. Das bedeutet jedoch, daß die Druckkräfte, welche aus der unsymmetrischen Verteilung der radialen Streuflußkomponente resultieren, noch vorhanden sind.
Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift 12 12 626 zur Herabsetzung des Streuflusses an den Blechkanten der Wicklung für Transformatoren u.dgl. eine Abschirmvorrichtung bekannt, bei der an den Wicklungsenden Wicklungsteile vorgesehen sind, die eine geschlossene Schleife bilden und die nur von der radialen Komponente des Streuflusses durchsetzt sind. Es sollen dadurch unzulässige Überhif/.ungsslellen vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es im Gegensatz dazu, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen, welche koaxial angeordnet sind, zu schaffen, bei dem es sich vermeiden läßt, daß aus einer gegenüber den magnetischen Mittelebenen unsymmetrischen Verteilung der radialen Streufluß-
komponenten auf die hohlzylindrischen Wicklungen einwirkende Kräfte auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von den Wicklungen eine erste Wicklung, an die eine zweite Wicklung elektromagnetisch gekoppelt wird, erregt wird, so daß in der zweiten Wicklung entgegengesetzt gerichtete radiale magnetische Flußkomponenten erzeugt werden und daß die beiden Wicklungen relativ gegeneinander in axialer Richtung so lange verschoben werden, bis die entgegengesetzt gerichteten radialen magnetischen Flußkomponenten gleiche Beträge aufweisen.
In den beiliegenden Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben, wobei die im beiliegenden Anspruch 6 angegebene Vorrichtung geeignet ist, auch relativ geringe Abweichungen einer symmetrischen Verteilung der Streuflußkomponenten zu erfassen. Die Vorrichtung eignet sich insofern bevorzugt bei drei oder mehr koaxial zueinander angeordneten Wicklungen oder bei solcher. Wicklungsanordnungen, bei denen die äußere Wicklun/v eine relativ große Breite aufweist
Die Erfindung erweist sich insofern vorteilhaft, als durch sie axiale Verschiebungen der axialen elektromagnetischen Mittelebenen der einzelnen ineinander angeordneten Wicklungen festgestellt werden können, so daß eine Ausrichtung der Wicklungen bezüglich ihrer axialen elektromagnetischen Mittelebenen mit hoher Genauigkeit möglich ist
Ausführungsbeispiele sind zur Erläuterung der Erfindung in den beiliegenden Figuren dargestellt. Es zeigt
Fig. la eine schematische Teilansicht zweier Wicklungen, deren axiale elektromagnetische Mitteiebenen axial gegeneinander verschoben sind,
Fig. Ib und Ic schematische Verteilungskurven der radialen Komponenten der Streuflüsse, welche bei Erregung in den Wicklungen der Anordnung in der Fig. la erzeugt werden,
Fig. 2 eine ^chematische perspektivische Ansicht einer äußeren Wicklung im Zusammenhang mit einer Suchspule, welche an der äußeren Oberfläche der Wicklung befestigt ist als Ausführungsbeispiel,
F i g. 3 eine Ansicht ähnlich der in der F i g. 2, wobei zwei voneinander getrennte Suchspulen an den beiden Endteilen auf der äußeren Oberfläche der äußersten Wicklung angeordnet sind als weiteres Ausführungsbeispiel,
F i g. 4 in schematischer Teilansicht die Anordnung von Wicklungen, deren /adiale Komponente des Streuflusses dargestellt sind und einer Suchspule, welche auf der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung angeordnet ist, als Ausführungsbeispiel,
F i g. 5 eine schematische Teilansicht eines Transformators mit drei Wicklungen,
Fig. 6 in schematischer Darstellung die Verteilungskurven der radip'cn Komponenten des .Streuflusses cnclang der Linien A-A', B-B' und C-C in der F i g. 5, wenn die innerste Wicklung erregt wird.
F i g. 7 eine Ansicht ähnlich der F i g. 5 eines Transformators mil drei Wicklungen, wobei eine flilfsspule und Suchspule um den äußeren Umfang der äußersten Wicklung angeordnet sind,
Fig. 8a in ausgezogener Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Hilfsspule wie sie in F i g. 7 dargestellt ist,
F i g. 8b eine schcmatischr perspektivische Ansicht eines 7 ransformators mit drei Wicklungen, ähnlich dem in der F ι g. 5, mit einer Hilfsspule am äußeren Umfang
ίο
der äußersten Wicklung,
F i g. 9 eine weitere Ausführungsform der Hilfsspule,
Fig. 10 schematisch Verteilungskurven von radialen Komponenten des magnetischen Flusses, der bei Erregung entlang der Linie D-D'm der F i g. 7 entsteht,
F i g. 11 a eine Seitenansicht eines Verbindungsaufbaus, der zur Verbindung der Enden eines der Leiter der Hilfsspule dient und
F i g. 11 b eine weitere Ausgestaltung der Hilfsspule, bei der Leiter an ihren Enden über einen Verbindungsaufbau gemäß F i g. 11 a miteinander verbunden sind.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung soll im Zusammenhang mit der F i g. 1 erläutert werden. Wenn, wie in der F i g. 1 dargestellt, eine innere Wicklung 24, beispielsweise eines Transformators, axial nach oben gegenüber einer äußeren Wicklung 26 verschoben ist und außerdem eine Verschiebung zwischen den axialen elektromagnetischen Mittelebenen 24a und 26a der beiden Wicklungen 24 und 26 vorhanden ist, sind die Verteilungen der radialen Komponenten des Streufiusses an den beiden axialen Hälften einer jeden der Wicklungen 24 und 26 zueinander unsymmetrisch, wie das in den Fig. Ib und Ic dargestellt ist. Wenn man nun in diesem Fall bestrebt ist, die radiale Komponente des Streuflussts vollständig zu beseitigen, indem man zwei Gruppen von geschlossenen Schleifenspulen anwendet, wobei eine Gruppe an jedem Ende einer Wicklung vorgesehen ist, werden trotzdem in verringertem Umfang unsymmetrische Verteilungen der radialen Flußkomponenten, wie sie in den Fig. Ib und Ic dargestellt sind, weiterhin in den Wicklungen verbleiben. Hieraus ergeben sich Schubkräfte in den Wicklungen, die entgegengesetzte Richtungen aufweisen. Diese Schubkräfte erreichen Maxima bei Kurzschlüssen und können zum Bruch der Wicklungsaufbauten führen.
Wenn man zwischen den Größen der radialen Komponenten des Streuflusses an beiden axialen Hälften der Wicklung 24 einen Vergleich durchführt, kann man leicht beispielsweise anhand der Fig. 1 verifizieren, daß |S|2| > |ßii | und daß \PU\ > \PU \ sind, wobei Pw und Pm axiale Druckkräfte sind, die auf die axiale elektromagnetische Mittelebene 2Aa der Wicklung 24 aufgrund der magnetischen Größen Bw und Bn gerichtet sind. In gleicher Weise wird ersichl'ich, daß in der Wicklung 26 |ß2i|> \B-n\ ist, ist, wobei O2I und B11 die radialen Komponentengrößen des Streuflusses an den axialen Hälften der Wickiung 26 sind. Wenn |ß?i I > \Bn\ ist, ergibt der Vergleich zwischen den entgegengesetzten Druckkräften P2\ und P22, welche auf die axiale elektromagnetische Mitte 26a der Wicklung 26 gerichtet sind, daß \P2\ \ > j/^221 ist.
Hierbei wird eine Schubkraft in jeder Wicklung erzeugt, wobei diese Schubkraft aus dem Unterschied zwischen den entgegengesetzten Druckkräften resu!- tiert. Diese Schubkraft ist bestrebt, die gesamte Wicklung in Richtung der größeren Druckkraft zu bewegen. Da \Bw \ > |ßi2| ist, wirkt die Schubkraft Qi = P\2~ Pw aufwär'.sgerichtet auf die Wicklung 24 ein, wie das in der Fig. Ib dargestellt ist. Da |Ö2, I > IS22I ist, wirkt die Schubkraft Q1 = P21-P1] nach unten gerichtet auf die Wicklung 26 ein.
Um die Unsymmetrien der Verteilungen der radialen Komponenten des Streuflusses in den axialen Hälften einer jeden Wicklung zi heseitigen, ist es erwünscht, die axialen elektromagnetischen Mittelebenen der Wicklungen miteinander in Übereinstimmung zu bringen.
In den F i g. 2 und J besitzt eine Stichspulc 30 eine Form, welche eine geschlossene Schleifcnwindunß ist.
üiese Suchspule ist am äuUcrtn Umfang der äußeren Wicklung 26 befestigt. Die Suchspule 30 besteht aus einem ringförmigen Schleifenteil 30a, der an der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung 26 nahe dem oberen Ende derselben befestigt ist.
Ein Schleifenteil 306 ist mit seinem Ende elektrisch mit einem entsprechenden Ende des ringförmigen Schleifenteils 30a verbunden und erstreckt sich axial nach unten auf der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung 26. Ein zweiter ringförmiger Schleifentcil 30c ist mil seinem einen Ende elektrisch mit dem anderen Ende des Schleifenteils 306 verbunden und an der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung 26 am unteren Ende der Wicklung befestigt. Der zweite ringförmige Schleifenteil 30c gleicht dem ersten ringförmigen Schleifenteil 30a. Ein geradliniger SchleifcniCi! 3Cu ist ΓΓιίί Semen! einen Ende cickiiiSCii ii'iii UCiM anderen Ende des Schleifenteils 30c verbunden und erstreckt sich axial nach oben auf der äußeren Oberfläche der Wicklung 26. Ein Schleifenteil 30e ist mit seinem einen Ende elektrisch mit dem anderen Ende des ersten ringförmigen Schleifenteils 30a verbunden und erstreckt sich axial nach unten auf der äußeren Oberfläche der Wicklung 26. Ferner ist ein Voltmeter 32 vorgesehen, dessen Anschlüsse elektrisch an den verbleibenden Enden der Schleifenteile 30^μρΊ "Oe der Suchspule 30 angeschlossen sind.
Wenn demgemäß, wie in der Fig. la dargestellt, eine Verschiebung zwischen den axialen elektromagnetischen Mitten 24a und 26a der inneren und äußeren Wicklungen 24 und 26 vorhanden ist. besitzen die magnetischen Flüsse Bi\ und Bn unterschiedliche Größen und entgegengesetzte Richtungen bei Erregung. Diese Magnetflüsse durchsetzen die Siichspule 30, welche auf der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung 26, wie in Fig. 2 dargestellt, befestigt ist. Hierbei wird eine elektromotorische Kraft, welche direkt proportional dem Unterschied zwischen den Hubgröben Ö21 und Bn ist, in die Suchspule 30 induziert. Man kann dann unter Verwendung des Voltmeters 32 ermitteln, ob eine Verschiebung zwischen den elektromagnetischen Mitten der Wicklungen 24 und 26 vorhanden ist. Wenn die äußere Wicklung 26 in axialer Richtung relativ zur inneren Wicklung 24 verschoben wird, kann man die elektromotorische Kraft, welche in die Suchspule 32 induziert wird, zu Null machen. In diesem Fall stimmen dann die elektromagnetischen Mittelebenen der beiden Wicklungen miteinander überein und die a?:al aufwärts- und abwärtsgerichteten Kräfte in jeder Wicklung sind miteinander ausgeglichen. Hierbei werden dann keine äußeren unterschiedlichen Kräfte mehr erzeugt.
Die Fig.3 zeigt eine modifizierte Ausführungsform bei der Ermittlung und der Einstellung der axialen elektromagnetischen Mittelebenen der Wicklungen, welche konzentrisch um den Eisenkern der Vorrichtung gewickelt sind. Hierbei wird von einem Paar von Suchspulen 34a und 346, die der Suchspule in der F i g. 2 gleichen, Gebrauch gemacht sowie von entsprechenden Voltmetern 32a und 326. Die Suchspulen 34a, 346 besitzen einen Aufbau, wie die Suchspule in der Fi g. 2. Diese Suchspulen werden an der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung 26 an den oberen und unteren Enden angeordnet. An diesen Stellen haben die Radialkomponenten des Streuflusses Maxima.
Die elektromotorischen Kräfte, weiche in die obere und untere Suchspule 34a, 346 aufgrund der entsprechenden Radialflußkomponenten bei Erregung an den oberen und unteren Enden der Wicklung 26 induziert werden, werden von den beiden Voltmetern 32a, 326 angezeigt. Wenn demgemäß die äußere Wicklung 26 in axialer Richtung relativ zur inneren Wicklung 24 bewegt wird, bis die Summe der elektromotorischen Kräfte, welche in die beiden Suchspulen 34a und 346 induziert werden, zu Null werden, bedeutet dies, daß die elektromotorischen Mittelebenen 24j, 26a der Wirklungen 24 und 26 miteinander zusammenfallen, au; das in der Fig. 2der Fall ist.
Bei den im vorstehenden beschriebenen beiden Ausführungsbeispielen werden die Suchspuien "50 b7w. 34a, 346 beispielsweise an der äußeren Oberfläche der äußeren Wicklung 26 befestigt. Die Suchspulen können auch an den Innenflächen einer jeden Wicklung befestigt sein.
Bei licii AusfÜNiuiigsueispieieri in den F 1 g. 2 und 3 sind die Suchspulen 30 und 34a, 346 so ausgebildet, daß sie im wesentlichen die gesamte Länge und den gesamten Umfang der äußeren Oberfläche der Wicklung 26 umfassen bzw. sich über diese erstrecken. Es kann jedoch auch eint Ausführungsform gewählt werden, bei der jede Suchspule Windungsteile enthält, die sich nur über einen Teil des Umfanges einer jeden W'fklung erstrecken. Mit anderen Worten bedeutet dies, di.'v der Abstand S zwischen den axial sich erstreckenden Schleifentcilcn 306 und 3Oe bzw. 30(/der Suchspule 30 in der F i g. 2 verbreitert wird.
Bei Anordnung der Suchspuien V>.·. ;nd 346 an der inneren Wicklung 24 kann man die innere Wicklung 24 axial gegenüber der äußeren Wicklung 26 bewegen, um die elektromagnetischen Mittelebenen festzustellen. Die Verfahren, welche in Verbindung mit den F i g. 2 und 3 beschrieben worden sind, sind auch auf die Einstellung der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von drei oder mehr konzentrischen Wicklungen, welche um einen Eisenkern gewickelt sind, anwendbar.
Wenn die radiale Breite der äußeren Wicklung 26 groß ist, wie das insbesondere in der Fig. 4 dargestellt ist oder wenn drei oder mehr Wicklungen verwendet werden, wie das in der Fig. 5 dargestellt ist. ist die radiale Komponente am Außenumfang der äußeren Wicklung 26 bzw. an der äußersten Wicklung 36 an den beiden Enden relativ gering. Wenn bei der Vorrichtung in der Fig. 5 die Innenwicklung 24 erregt wird, um die axiale Verschiebung zwischen den Wicklungen 24 und 26 mittels der Suchspule 30 festzustellen, wobei diese Suchspule am äußeren Umfang der äußeren Wicklung 26 angeordnet ist, wird die Differenz, beispielsweise zwischen den Streuflüssen B\ und Si', welche die Suchspule 30 durchsetzen, erfaßt Es werden jedoch beispielsweise die Streuflüsse Bi und Βί von der Suchspule 30 nicht erfaßt. Mit anwachsender radialer Breite der Wicklung wächst auch der Betrag des magnetischen Flusses an, der die Suchspule 30 nicht durchsetzt, wie das beim Streufluß Bi und Bi der Fall ist.
Im Falle eines Transformators mit drei Wicklungen, wie er in der F i g. 5 dargestellt ist, ist die Suchspule 30 im radialen Abstand von der erregten Wicklung, beispielsweise der Wicklung 24, angeordnet. Demzufolge verringert sich die radiale Komponente des Streuflusses, der von der Suchspule erfaßt wird. Im einzelnen sind in der F i g. 5 die radialen Flußkomponenten beispielsweise entlang der Mittellinien A-A'und der Umfangslinie B-B'der Wicklung 26 und entlang der Linie C-C, wo die Suchspule 30 angeordnet ist, aufgezeichnet Die Suchspule ist hierbei am äußeren Umfang der äußersten Wicklung 36 angeordnet. Die
Wicklungen 26 und 36 bilden geöffnete Kreise. Das bedeutet, daß die oberen und unteren Beträge der entgegengesetzten radialen Flußkomponenten Bu und flu entlang der Linie A-A 'am größten sind und sich mit wachsendem Abstand von der erregten Wicklung 24 entlang der Linien B-B' und C-C abnehmen. Demgemäß wird die Verteilung der radialen Flußkomponenten entsprechend ungenauer.
Es ist jedoch auch für diesen Fall erwünscht, exakt die radiale Flußkomponente am Außenumfang der äußersten Wicklung, welche konzentrisch um den Eisenkern gewickelt ist, festzustellen.
Demgemäß wird bei einem weiteren Ausfi^rungsbeispiel eine geschlossene Hilfsspule verwendet, welche aus mehreren aufeinanderfolgenden Windungen besteht, welche um die äußere Umfangsfläche der äußersten Wicklung gewickelt sind. Weint eine Wicklung erregt wird, durchsetzt der axiale Fluß, welcher von der WirHü^f erzeugt wird, die Hilfsspule und erzeugt in dieser einen induzierten Strom. Dieser Strom erzeugt ferner einen Magnetfluß, dessen radiale Komponente die S'ichspule, welche an der äußeren Umfangsfiäche der Hilfsspule angeordnet ist, durchsetzt und induziert somit in diese eine elektromotorische Kraft. Hierdurch erhält man eine genaue Messung der relativen radialen Verschiebungen der Wicklungen.
Diese Ausführungsform soll im einzelnen anhand der Fig. 7—10 beschrieben werden. In der Fig. 7 ist eine Hilf&apule 38 an der äußeren Umfangsfläche der äußersten Wicklung 36 angeordnet. Es ist eine Anordnung von drei Wicklungen gezeigt, welche um den Schenkel 22 des Eisenkernes gewickelt sind. Ferner ist, wie in der F i g. 2, um die Hilfsspule 38 eine Suchspule 30, welche den gleichen Aufbau hat, wie die Suchspule in der F i g. 2 gewickelt
Wenn die innere Wicklung 24 erregt wird, durchsetzt die axiale Komponente des Magnetflusses, der an der Wicklung 24 erzeugt wird, die Hilfsspule 38 und induziert in dieser einen Strom. Dieser induzierte Strom erzeugt dann die radialen Komponenten eines magnetischen Flusses, der die Suchspule 30 durchsetzt und induziert in diese eine elektromotorische Kraft. Diese elektromotorische Kraft wird mittels eines nicht näher dargestellten Voltmeters, das mit der Suchspule 30 verbunden ist gemessen. Die Hilfsspule 38 wird zusammen mit der Suchspule 30 in axialer Richtung relativ zur innersten Wicklung 24 bewegt, bis die elektromotorische Kraft zu Null wird. Zu diesem Zeitpunkt hat man dann die axiale elektromagnetische Mittelebene der innersten Wicklung 24 erfaßt. In gleicher Weise kann man die axialen elektromagnetischen Mittelebenen der zweiten und dritten Wicklung 24 und 36 ermitteln.
Ein Ausführungsbeispiel für die Hilfsspule, welche bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Anwendung kommen kann, ist in der Fig.8a dargestellt Hierbei enthält ein Spulenaufbau 40 eine verbiegbare dielektrische Platte 4Z Mehrere Metallstreifen 44 aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Metallfolien 44, erstrecken sich in Längsrichtung parallel zueinander auf einer der Oberflächen der dielektrischen Platte 42. Entsprechende Verbindungsleiter 46 verbinden die beiden Enden von entsprechenden Metallstreifen 44, wobei diese Verbindungsleiter beispielsweise angelötet oder angeschweißt sind. Der Spulenaufbau 40, wie er in der F i g. 8b dargestellt ist ist wieder abnehmbar, um die äußere Umfangsfläche der äußersten Wicklung 36 herumgelegt Nach dem Umlegen werden die Verbindungsleiter 46 elektrisch miteinander verbunden, so daß die einen Enden von den Metallstreifen mit Metallstreifen, die um eine Lage verschoben sind, entgegengesetzten Enden verbunden werden können. Die verbleibenden Verbindungsleiter 46a und 46fc werden ebenfalls elektrisch miteinander verbunden, so daß man eine geschlossene gewundene Spule erhält, wobei diese Spule mehrere aufeinanderfolgende Windungen aufweist.
ίο Andererseits kann man auch einen etwas abgeänderten Spulenaufbau 40 verwenden, wie er in der F i g. 9 dargestellt ist. Dieser Spulenaufbau ist den Spulenaufbauten in den Fig.8a und 8b ähnlich außer der Ausgestaltung der Verbindungsleiter 46. Wie in der
is Fig. 8b wird der Spulenaufbau 40 auf die äußere Umfangsfläche der äußersten Windung aufgebracht.
Die einen Eiidcil uci mciäiiäirCi'Cii 44 kaliber· elektrisch
mit den anderen Enden der benachbarten Verbindungsleiter, welche um eine Lage bzw. eine Stufe versetzt sind, elektrisch verbunden werden. Die verbleibenden Enden 46a und 466 können in ähnlicher Weise miteinander verbunden werden, so daß man eine wendeiförmige Spule erhält. Eine dritte Ausführungsform bezüglich des Aufbaues der Verbindungsleiter bzw. des Verbindungsaufbaues 48 ist in der Fig. 1 la dargestellt Hierbei wird der Verbindungsaufbau, wie er in der Fig. 11a dargestellt ist, an dem Spulenaufbau 40 gemäß F i g. 1 Ib angeordnet. Der Verbindungsaufbau 48 enthält im einzelnen eine rechteckige Grundplatte 50 und mehrere Verbindungsleiter 52, welche axial und parallel zueinander auf der Grundplatte 50 angeordnet sind. Jeder Verbindungsleiter besteht aus elektrisch leitfähigem Material und enthält einen bandförmigen stufenartigen Teil, mit dem man ein Ende eines Metallstreifens mit einem gegenüberliegenden Ende eines benachbarten Streifens verbinden kann. Sobald der Spulenaufbau um die äußere Umfangsfläche der äußersten Wicklung gelegt ist, kann der Verbindungsaufbau 48 zwischen die einander gegenüberliegenden Enden der Metallstreifen 44 gelegt werden, wie das in der F i g. 11 b dargestellt ist. Die Verbindungsleiter 52 können an beiden Enden mit entsprechenden Enden von anstoßenden bzw. anliegenden Metallstreifen 40 durch Löten oder Schweißen verbunden werden, so daß eine Hilfsspule entsteht.
Natürlich kann man auch einen beliebig ausgebildeten Verbindungsaufbau verwenden, der die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Metallstreifen herstellt, so daß man in gewünschter Weise eine Hilfsspule ohne Zerstörung der Metallwindungen erhält.
Da die Hilfsspule 38 und die Suchspule 30 auf der äußersten Wicklung aufgebracht sind, ist die Hilfsspule 38 elektromagnetisch mit der Wicklung 24 gekoppelt, wenn die innerste Wicklung 24 erregt wird. Hieraus ergibt sich ein induzierter Strom, der in der Hilfsspule 38 fließt und der einen Magnetfluß erzeugt, dessen Radialkomponente die Suchspule 30 durchsetzt Hierdurch wird es ermöglicht die axialen elektromagnetischen Verschiebungen entsprechender Wicklungen relativ zu der vorbestimmten axialen Position der
£0 Hilfsspule zu bestimmen.
Wenn man die Hilfsspule verwendet, erscheint die Verteilung der radialen Komponente des Magnetflusses an der Umfangslinie D-D' in der F i g. 7, an der die Suchspuie 30 angeordnet ist größer ais in der Fig. 10 dargestellt, wenn keine Hilfsspule verwendet worden ist Hierdurch erhält man eine bedeutend genauere Ermittlung der axialen Verschiebungen der Wicklungen.
Die in der Fig. 10a dargestellte Kurve ist das
Verteilungsbild, welches man erhält, wenn die axialen elektromagnetischen Mittelebenen der innersten Wicklung 24 und der Hilfsspule 38 miteinander zusammenfallen und die oberen und unteren Werte der radialen Flußkomponenten ßii und B12, welche entgegengesetzte Richtungen haben, miteinander gleich sind. Demgemäß wird eine elektromagnetische Kraft mit einem Wert Null in die Suchspule 30 induziert, deren Windungsteile entlang der äußeren Umfangsfläche der Hilfsspule 38 nahe den beiden Enden derselben verlaufen. Die in Fig. 10b dargestellte Kurve ist ähnlich dem Kurvenverlauf, der erhalten wird, wenn die axiale elektromagnetische Mittelebene nach unten relativ gegenüber derjenigen der Hilfsspule 38 verschoben ist. Die F i g. 10c zeigt ein ähnliches Bild, wenn die axiale elektromagnetische Mittelebene der Wicklung 24 nach oben verschoben ist
relativ zu der der Hilfsspule 38. In den Fällen der Fi g. 10b und 10c besteht ein Unterschied zwischen den oberen und unteren Flußgrößen Bn und Bn und es ist eine elektromotorische Kraft in die Suchspule 30, welche vom DifferenzHuß durchsetzt wird, induziert. Demgemäß wird die Hilfsspule 38 zusammen mit der Suchspule 30 in axialer Richtung relativ zur innersten Wicklung 24 bewegt, bis die elektromotorische Kraft in der Suchspule 30 zu Null wird, wodurch die axiale elektromagnetische Mittelebene der innersten Wicklung 24 erfaßt ist. Auf diese Weise werden die Lagen der axialen elektromagnetischen Mitten der übrigen Wicklungen festgestellt, und es werden dann alle Wicklungen axial so verschoben, bis alle elektromagnetischen Mitten miteinander zusammenfallen.
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Claims (13)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen, welche koaxial um einen Eisenkern bzw. Eisenkernschenkel, insbesondere eines Transformators, angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß von den Wicklungen eine erste Wicklung, an die eine zweite Wicklung elektromagnetisch gekoppelt wird, erregt wird, so daß in der zweiten Wicklung entgegengesetzt gerichtete radiale magnetische Flußkompcnenten erzeugt werden und daß die beiden Wicklungen relativ gegeneinander in axialer Richtung so lange verschoben werden, bis die entgegengesetzt gerichteten radialen magnetischen Flußkomponenten gleiche Beträge aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial um die äußerste Wicklung der koaxial angeordneten Wicklungen eine Hilfswicklung als zweite Wicklung, welche entgegengesetzt gerichtete magnetische Flußkomponenten erzeugt, angeordnet wird und die Wicklungen mit Ausnahme der Hilfswicklung nacheinander erregt werden.
3. Verfahren nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der entgegengesetzt gerichteten radialen Flußkomponenten eine geschlossene Suchspule verwendet wird, welche von den radialen Flußkomponenten durchsetzt wird. m
4. Verfahren ..ach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rntgegc.-gesetzt gerichteten radialen Flußkomponenten im Bereich ihrer Maxima in der Nähe der beiden aralen Enden der zweiten Wicklung mittels zweier Suchspulen erfaßt }■> werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der entgegengesetzt gerichteten radialen Flußkomponenten die in den Windungen der Hilfswicklung induzierten Spanriurigen gemessen werden.
6. Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen mehrerer hohlzylindrischer Wicklungen, welche koaxial um einen Eisenkern bzw. Eisenkernschenkel, 4-, insbesondere eines Transformators, angeordnet sind zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspule (38) von mehreren auf einem hohlzylindrischen Körper (40) aus dielektrischem ;<i Material in gleichen axialen Abständen voneinander angeordneten parallelen Leiterstreifen (44), deren Enden durch Verbindungsleiter (46, 52) miteinander verbunden sind, gebildet ist und daß um die Hilfsspule (38) die Suchspule (30), welche von den r> entgegengesetzt gerichteten radialen magnetischen Flußkomponenten der Hilfsspule durchsetzt ist, angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspule (38) zusammen mit der w Suchspule (30) verschiebbar auf dem äußeren Umfang der koaxial zueinander angeordneten Wicklungen (24,26,36) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchspule (30) als einzelne ■ geschlossene Schleife ausgebildet ist. deren axiale Länge gleich der axialen Ausdehnung der Hilfsspule (38) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchspule zwei geschlossene Schleifen (34a, 34b) aufweist, die in der Nähe der axialen Enden der Hilfsspule im Bereich der Maxima der radialen magnetischen Flußkomponenten angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstreifer, (44) als Metallstreifen ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiter (46) aus elektrisch leitenden Drähten bestehen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiter durch Verlängerungen der Enden der Leiterstreifen (44) gebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiter (52) als parallele Verbindungsleiter auf einer dielektrischen Platte (50) angeordnet sind, welche zwischen die Enden der Leiterstreifen (44) eingesetzt ist.
DE19742416440 1973-04-04 1974-04-04 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln und/oder Ausrichten der axialen elektromagnetischen Mittelebenen von mehreren hohlzylindrischen Wicklungen Expired DE2416440C3 (de)

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