DE2600403C3

DE2600403C3 - Induktive Steckkupplung, insbesondere für Nachrichtenübertragungssysteme

Info

Publication number: DE2600403C3
Application number: DE2600403A
Authority: DE
Inventors: John Anthony David St. John's Neufundland Weston (Kanada)
Original assignee: Pelcon Ltd
Current assignee: Pelcon Ltd
Priority date: 1975-01-08
Filing date: 1976-01-07
Publication date: 1980-09-25
Also published as: NL165323C; NO760016L; CA1037576A; JPS5635286B2; DE2600403A1; NO140213B; BE837398A; DE2600403B2; SE405773B; FR2297525B1; FR2297525A1; NO140213C; JPS5194575A; IT1054002B; NL7515222A; GB1501502A; US3995209A; SE7600107L; NL165323B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine induktive Steckkupplung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.

Eine derartige Kupplung ist aus der GB-PS 13 66 134 bekannt Induktive Kupplungen haben den Vorteil, daß sie auch in einem leitenden Medium, wie Wasser oder in einer explosiven Atmosphäre verwendbar sind. Sie eignen sich als Kupplungselemente in Nachrichtenübertragungssystemen oder Starkstromnetzen. Die bekannte induktive Kupplung hat den Nachteil einer mangelnden Impedanzanpassung. Dieser Nachteil ist besonders dann gravierend, wenn die Kupplung die Ausgänge eines Ubertragiingsgliedes bzw. Senders mit 20 Multiplex-Ausgangskanälen mit den Eingängen mehrerer Empfänger verbindet Bei gesteckter Kupplung wird hierbei die Ausgangsimpedanz des Senders gewöhnlich an die Eingangsimpedanz des Empfängers und die Übertragungsleitung angepaßt seih. Wenn jedoch eine oder mehrere der induktiven Kupplungen gelöst werden, entsteht sofort eine Impedanzfehlanpassung, weiche die Arbeitsweise des Systems zumindest herabsetzt Eine derartige Impedanzfehlanpassung folgt aus dem Umstand, daß sich die auf den Sender wirkende Impedanz erniedrigt, sobald die entsprechender Kupplungsteile voneinander gelöst sind. Bei der GB-PS 13 66 134 wird dieser Nachteil dadurch gemildert, daß im ersten Kupplungsteil selbsttätig verschiebbare Mittel

so zur Impedanzerhöhung vorgesehen sind. Eine genaue Impedanzanpassung bei gelöster Kupplung ist jedoch nicht vorgesehen.

Auch aus der GB-PS 3 92 052 ist bekannt, den Nachteil der Impedanzerniedrigung bei Lösen der Kupplungsteile einer induktiven Kupplung dadurch zu mildern, daß bei gelöster Kupplung dem ersten Kupplungsteil ein F.isenanker zugeordnet wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannte induktive Kupplung derart zu verbessern, daß der erste Kupplungsteil sowohl bei gelöster als auch bei gesteckter Kupplung stets mit der gleichen Impedanz belastet wird.

Diese Aufgabe wir durch das Kennzeichen des Anspruchs I gelöst.

bi Ausfilhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Darstellungen näher erläutert, in den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfiih-

rungsbetspiel;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel;

F i g, 3 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel; und

F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel.

In F i g. 1 ist eine doppelseitig gerichtete, automatisch belastete induktive Kupplung dargestellt Sie ist aus einem als Steckerteil 10 ausgebildeten zweiten Kupp- ι ο lungsteil und einem als Buchsenteil 11 ausgebildeten ersten Kupplungsteil aufgebaut Beide Kupplungsteile haben gewöhnlich zylindrische Form.

Der Steckerteil 10 besitzt ein Gehäuse 12 aus einem elektrisch isolierenden Material, in welchem eine Sekundärwicklung 13 eingekapselt bzw. angeordnet ist Die Sekundärwicklung 13 ist mit Zuleitungen 14 verbunden, die aus dem Gehäuse 12 herausgeführt sind. Im Gehäuse 12 ist ein ferromagnetischer Kern 15 befestigt Ein Ferritkern ist hierfür besonders geeignet Die Sekundärwicklung 13 ist um den Kern 15 herumgewickelt Am einen Ende des Kerns 15 befindet sich eine unmagnetische Stirnkappe 16.

Der Buchsenteil 11 weist ein Gehäuse 17 aus einem elektrisch isolierenden Material auf, in welchem eine Primärwicklung 18 eingekapselt bzw. angeordnet ist Die Primärwicklung 18 ist mit Zuleitungen 19 verbunden, die aus dem Gehäuse 17 herausgeführt sind. Innerhalb des Gehäuses 17 ist eine öffnung bzw. ein Hohlraum 20 vorgesehen. Die Primärwicklung 18 umgibt denjenigen Teil des Hohlraumes 20, der sich am eingangsseitigen Ende des Gehäuses 17 befindet.

Innerhalb des Hohlraums 20 befindet sich ein im wesentlichen zylindrischer Einsatz 21 aus elektrisch isolierendem Material, in welchem eine dritte Wicklung 22 angeordnet ist. Diese ist mit einem Widerstand 23 oder einer anderen Impedanzlast verbunden, welche ebenfalls im Einsatz 21 so angeordnet ist, daß sie als Blindlast wirkt Die dritte Wicklung 22 ist um einen ferromagnetischen Kern 24 gewickelt, der im Einsatz 21 angeordnet oder eingebettet ist. Der Einsatz 21 wird in der in F i g. 1 gezeigten Stellung durch eine Feder 25 gehalten. Der Einsatz 21 weist einen Anschlag 26 auf, der mit einem am Gehäuse 17 vorgesehenen Anschlag 27 zusammenwirkt, um den Einsatz 21 in der richtigen Stellung zu halten.

Wenn die Kupplungsteile 10 und 11 getrennt sind, wie F i g. 1 zeigt, nimmt der Einsatz 21 unter der Wirkung der Feder 25 die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. In dieser Stellung ist die Primärwicklung 18 mit der dritten Wicklung 22 induktiv gekoppelt. Der Generator bzw. Sender (nicht gezeigt), der mit den Zuleitungen 19 verbunden ist, sieht sich hierdurch einer Belastungsimpedanz gegenüber, die annähernd gleich dem Produkt aus dem Windungsverhältnis der Wicklungen 18 und 22 und dem Wert des Widerstandes 23 ist, statt sich einer induktiven Belastung von niedriger Impedanz gegenüberzusehen, wie es der Fall wäre, wenn keine Blindlast vorgesehen wäre. Durch Veränderung des Windungsverhältnisses oder des Wertes des Widerstandes 23 &o kann diese Belastungsimpedanz identisch derjenigen gemacht werden, der sich der Generator bei miteinander verbundenen Kupplungsteilen 10 und 11 gegenübersieht.

Wenn die Kupplungsteile 10 und Il miteinander verbunden werden wird durch das Einführen des Kern;. 15 und der Stirnkappe 16 der Einsatz 21 entgegen der Wirkung der Feder 25 zum hinteren Ende des Hohlraums 20 verschoben. Die Primärwicklung 18 umgibt dann den Kern 15, so daß die Primärwicklung 18 induktiv nit der Sekundärwicklung 13 über den Kern 15 gekoppelt wird.

Die Kupplung nach Fig. I ist doppelseitig gerichtet, da die Wicklungen 13 und 18 den gleichen oder etwa den gleichen Abstand vom Kern 15 haben, wenn die Kupplungsteile 10 und U verbunden sind.

Die in Fig.2 gezeigte Ausführungsform ist der in F i g. 1 dargestellten ähnlich. Hierbei sind jedoch drei Wicklungspaare 13a und 13b, 18a und 18b, 22a und 22b, zwei Kernpaare 15a und 15b, 24a und 24b, paarweise angeordnete Zuleitungen 14a und 14b, 19a und 196 und zwei Widerstände 23a und 23b vorgesehen. Ferner ist ersichtlich, daß sich die Sekundärwicklungen 13a und 13b bei zusammengesteckten Kupplungsteilen 10 und 11 zwischen den Primärwicklungen 18a und 18b und den Kernen 15a und 15b befinden. Diese Ausführungsform ist zur lösbaren Verbindung mit zwei Kanälen geeignet

Wenn das in F i g. 2 gezeigte Prinzip der Verwendung von je zwei Bauelementen entsprechend erweitert wird, gelangt man zu Ausführungsformen Tür die Versorgung von mehr als zwei Kanälen.

Hierbei ist zu erwähnen, daß in F i g. 1 und 2 keine besondere Vorrichtung dargestellt ist durch welche die beider Kupplungsteile 10 und 11 zusammengehalten werden. Es kann für diesen Zweck jede übliche Rastvorrichtung verwendet werden.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Teile dir Kupplung im Querschnitt rechteckig sind, sind an Stelle der zylindrischen Kerne 15 und 24 von F i g. 1 sogenannte Schalenkernhälften 15, 24 und 30 vorgesehen. Eine Schalenkernhälfte ist eine Scheibe aus ferromagnetischem Material, die mit einer ringförmigen Ausnehmung versehen ist, in welcher sich eine ringförmige Wicklung befindet Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist eine Schalenkernhälfte 30 auch für die Primärwicklung 18 vorgesehen. Eine enge Kopplung der Wicklungen 13 und 18 oder 22 und 18 wird mit Hilfe einer federbelasteten Kugel 50 erzielt Diese drückt bei zusammengesteckter Kupplung gegen denjenigen Teil des Gehäuses 12, der den Kern 15 enthält, hingegen bei gelöster Kupplung gegen den Einsatz 21.

Wie erwähnt, kann der Einsatz 21 durch andere Mittel als durch eine Feder selbsttätig verschiebbar gemacht werden. Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist im Einsatz 21 ein Magnet 31 eingebettet und ein anderer Magnet 32 ist im Gehäuse 12 an der angegebenen Stelle eingebettet. Die Magnete 31, 32 sind so gepolt, daß sie einander anziehen. Daher wird der Einsatz 21 automatisch zum offenen Ende des Hohlraums 20 bewegt, wenn die Kupplungsteil 10 und 11 gelöst werben. Diese Bewegung kommt zum Stillstand, wenn Anschläge 26 und 27 am Einsatz 21 und am Gehäuse 17 zur Anlage komrrwn. Hierbei wird die dril»·? Wicklung 22 mit der Primärwicklung 18 induktiv gekoppelt, da sie sich in direkter Ausfluchtung mit ihr befindet.

Ferner ist zn erwähnen, daß der Einsatz 21 nicht unbedingt dem als Buchsenteil ausgebildeten Kupplungsteil zugeordnet zu sein braucht. Er kann auch dem als Sleckerteil ausgebildeten Kupplungsteil zugeordnet werden. Es können auch Einsätze 21 für beide Kupplungsteile vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist der Einsatz 21 dem als Steckerteil ausgebildeten ersten Kupplungsteil 11 zugeordnet. Wenn die beiden Kupplungsteik voneinander getrennt werden, belastet die Feder 25 den Einsatz 21 so, daß die

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Wicklungen Π und 22 induktiv gekoppelt werden Hierbei bewegt sich der Einsat/ 21 in einer im ersten Kupplungsteil 11 vorgesehenen öffnung 40.

Obwohl bei allen beschriebenen Alisführungsformen der Erfindung ferromagnetische Kerne verwendet

worden sind, ist es dem Fachmann bekannt. d.iH * Kerne bei hohen Frequenzen nicht erforderlich sin daher in solchen Fällen weggelassen werden konii den genannten lallen können I .uftkcrne oder Kerr anderen Materialien, wie Kunststoff, verwendet ws

Hierzu 2 BLitt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche;

1. Induktive Steckkupplung, insbesondere für Nachrichtenübertragungssysteme, bestehend aus zwei lösbar ineinandersteckbaren Kupplungsteilen, wobei im ersten Kupplungsteil eine Primärwicklung angeordnet ist, die bei gelöster Kupplung mit im ersten Kupplungsteil selbsttätig verschiebbaren Mitteln zur Impedanzerhöhung, hingegen bei zusammengesteckter Kupplung mit einer im zweiten Kupplungsteil angeordneten Sekundärwicklung induktiv gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Impedanzerhöhung aus einer dritten Wicklung (22) und einer mit dieser verbundenen Impedanz (23) bestehen, die so ausgelegt sind, daß die in der Primärwicklung (18) wirksam werdende Impedanz bei gelöster Kupplung ebenso groß wie bei zusammengesteckter Kupplung ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Wicklung (22) auf einem Einsatz (2i) angeordnet ist, der im ersten Kupplungsteil (ti) derart selbsttätig verschiebbar ist, daß sich bei gelöster Kupplung die dritte Wicklung (22) in ihrer durch zusammenwirkende Anschläge (26, 27) arretierten Wirklage befindet, in der sie mit der Primärwicklung (18) koaxial angeordnet und induktiv gekoppelt ist, und daß bei zusammengesteckter Kupplung der Einsatz (21) durch den zweiten Kupplungsteil (10) derart verschoben ist, daß die Sekundärwicklung (13) mit der Primärwicklung (18) koaxial angeordnet und induktiv gekoppelt ist

3. KuppLng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur se'bsttätk-sn Verschiebung des Einsatzes (21) im ersten Kupplungsteil (11) eine Feder (25) angeordnet ist

4. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Verschiebung des Einsatzes (21) in diesem und im zweiten Kupplungsteil (10) an den Berührungsflächen zwei einander anziehende Dauermagnete (31,32) eingebettet sind (F ig. 3).

5. Kupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere Primärwicklung (18a, 18bjl eine weitere Sekundärwicklung (13a, 13öjund eine weitere dritte Wicklung (22a, 22b) sowie eine weitere Impedanz (23a, 23b) vorgesehen sind (F i g. 2).

6. Kupplung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Wicklungen (13, 18,22) mit der Verschiebungsrichtung des Einsatzes

(21) zusammenfallen (F ig. 1,2,4).

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei gelöster Kupplung die dritte Wicklung (22; 22a, 22b) koaxial innerhalb der Primärwicklung(18,18a, \Bb)angeordnet ist(Fig. I, 2).

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei zusammengesteckter Kupplung die Sekundärwicklung (13a, i3b) koaxial innerhalb der Primärwicklung (18a, 18tyangeordnet ist (F i g. 2).

9. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (18) bei gelöster Kupplung koaxial innerhalb der dritten Wicklung

(22) und bei zusammengesteckter Kupplung koaxial innerhalb der Sekundärwicklung (13) angeordnet ist (F ig. 4).

10 Kupplung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (13, 18, 22) mit

zur Verschiebungsrichtung des Einsatzes (21) senkrechter Achse angeordnet sind (F i g. 3),

U, Kupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Sekundärwicklung (13) und innerhalb der dritten Wicklung (22) je ein ferromagnetischer Kern (15, 24) angeordnet ist (Fig. 1,2).

12. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (18) in einem Garnrollenkern (15) und die Sekundärwicklung (13) sowie die dritte Wicklung (22) in je einem Topfkern (30 a, 21) angeordnet sind (F i g. 4).

13. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (13,18,22) in je einer Schalenkernhälfte angeordnet sind (F i g. 3).

14. Kupplung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (23; 23a, 23b) ein ohmscher Widerstand ist