HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen rotierenden Umformer, der
in einer einen rotierenden Magnetkopf aufweisenden Einheit mit
einem Magnetkopf verwendet wird, wie etwa einem solchen, der
beispielsweise in einem VTR (Video tape Recorder =
Videorekorder) eingesetzt wird, um ein Signal zwischen einem rotierenden
Teil und einem stationären Teil des VTR ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen diesen Teilen zu übertragen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein rotierender Kern und ein stationärer Kern mit einer
am besten geeigneten oder optimalen Frequenzcharakteristik für
ein zum Aufzeichnen und Wiedergeben zu übertragendes Signal
(welches nachstehend als Aufzeichnungs-/Wiedergabesignal
bezeichnet wird), die aus einem ferrimagnetischen Material, wie
etwa Ferrit, hergestellt sind, sind einander gegenüberliegend
angeordnet, während dazwischen ein sehr kleiner Spalt von etwa
einigen zehn Mikrometer bestimmt ist. Auf einander
gegenüberliegenden Oberflächen des rotierenden Kerns bzw. des stationären
Kerns sind zur Aufnahme von Spulen dienende Nuten gebildet. Eine
Spule aus einem elektrisch leitfähigen Material mit einigen zehn
Windungen ist in der Spulennut des rotierenden Kerns angeordnet
und die Enden dieser Spule sind mit einem Magnetkopf verbunden,
der zum Aufzeichnen/Wiedergeben des Signals dient. Auf ähnliche
Weise ist eine Spule aus einem elektrisch leitfähigen Material,
deren Windungszahl gemäß einem vorgegebenen
Spannungserhöhungsverhältnis bezüglich der Spule des rotierenden Kerns festgelegt
ist, in der Spulennut des stationären Kerns angeordnet und die
Enden dieser Spule sind mit einer an dem stationären Teil
angebrachten Schaltung usw. verbunden.
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Es gibt einen neueren Trend dahingehend, daß Geräte, wie
etwa hochauflösende TV-Geräte oder ein digitaler VTR, der ein
Signal mit einer sehr hohen Frequenz aufzeichnen kann, immer
populärer werden. Zur Minimierung eines unerwünschten
Signalübertragungsverlustes ist es daher üblich, in der Nähe des
Magnetkopfes einen Signalverstärker an dem rotierenden Teil
anzubringen, um das mit dem Magnetkopf wiedergegebene Signal zu
verstärken. Als Ergebnis davon wird eine elektrische Leistung
zum Betreiben des Signalverstärkers benötigt.
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Bislang wurde ein einen Schleifring und eine Bürste
einsetzendes Kontakttypverfahren verwendet, um dem rotierenden Teil
die benötigte elektrische Leistung vom stationären Teil
zuzuführen. Der Schleifring und die Bürste, die miteinander in
Kontakt stehen, erzeugen jedoch ein impulsförmiges,
niederfrequentes Rauschen, welches als Bürstenrauschen bezeichnet wird, das
die Bildqualität in nachteilhafter Weise beeinflußt. Der
Schleifring und die Bürste unterliegen darüber hinaus einer
starken Abnutzung. Mit dem Anstieg der Rotationsgeschwindigkeit
treten die oben beschriebenen Phänomene ferner immer stärker
hervor. Daher wird in letzter Zeit ein anderer rotierender
Umformer von einem Typ ohne physikalischen Kontakt auch zum Zweck
der Übertragung eines elektrischen Leistungssignals benutzt. Das
bedeutet, daß ein rotierenden Umformer mit einem
Frequenzansprechverhalten, welches sich von dem zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden
Umformers unterscheidet, an einer speziellen Position angeordnet
wird, die sich von der Position des zuletzt genannten
rotierenden Umformers unterscheidet.
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Nachstehend wird die Funktion des wie vorstehend
erläutert aufgebauten rotierenden Umformers beschrieben.
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In der Signalaufzeichnungsbetriebsart wird an die Spule
des stationären Kerns des zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung verwendeten rotierenden Umformers ein
Aufzeichnungssignal angelegt, so daß zwischen dem stationären Kern
und dem rotierenden Kern ein Magnetflußweg gebildet wird. Als
Ergebnis davon wird aufgrund der gegenseitigen Induktion eine
Spannung in der Spule des rotierenden Kerns erzeugt und das
Signal wird vom stationären Kern zum in keinem physikalischen
Kontakt zum stationären Kern stehenden rotierenden Kern
übertragen.
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In der Signalwiedergabebetriebsart wird ein von dem
Magnetkopf hervorgebrachtes Wiedergabesignal an die Spule des
rotierenden Kerns angelegt, und zwar in einer der
Aufzeichnungsbetriebsart entgegengesetzten Relation, und in der Spule des
stationären Kerns wird ebenfalls über eine gegenseitige
Induktion eine Spannung induziert, so daß das Signal ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen dem rotierenden Teil und dem
stationären Teil zwischen diesen Teilen übertragen wird. Darüber
hinaus wird zum Zuführen einer elektrischen Leistung vom
stationären Teil zum Signalverstärker am rotierenden Teil mit Hilfe
des zum zweck der Übertragung eines elektrischen
Leistungssignals benutzten rotierenden Umformers dieses elektrische
Leistungssignal mit einem in ähnlicher Weise am rotierenden Teil
angebrachten Gleichstromwandler in einen Gleichstrom umgewandelt
und zum Betrieben des Signalverstärkers benutzt.
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Diese Anordnung nach dem Stand der Technik ist jedoch
mit verschiedenartigen Problemen behaftet, die nachstehend
herausgestellt werden.
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(1). Der zum Zweck der Übertragung eines
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignals benutzte rotierende Umformer und der zum Zweck
der Übertragung eines elektrischen Leistungssignals benutzte
rotierende Umformer müssen getrennt voneinander bereitgestellt
werden. Daher werden doppelt soviele Verbindungselemente wie
bislang erforderlich benötigt, so daß von den Kernen abgeleitete
Spulen mit der Schaltung usw. zu verbinden sind. Daher genügt
die Gesamtanordnung nicht den Anforderungen an eine
Größenverringerung und die Freiheit bei der Systemkonstruktion wird
deutlich herabgesetzt. Darüber hinaus steigen die Kosten
unvermeidbar an.
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(2). Wenn ein Aufzeichnungs-/Wiedergabesignal mit einer hohen
Frequenz und einem niedrigen Signalpegel und ein elektrisches
Leistungssignal mit einer niedrigen Frequenz und einem hohen
Signalpegel unter Verwendung gleichartiger Kerne übertragen
werden, sind die Frequenzeigenschaften der Kerne notwendigerweise
auf einen gewissen, vorgegebenen Wert begrenzt und nur die
Signale, welche etwa in diesem Frequenzbereich liegen, können
wirksam übertragen werden. Daher ist es selbst wenn die Verwendung
gleichartiger Kerne für die Übertragung einer Mehrzahl von
Signalen mit extrem unterschiedlichen Frequenzbereichen, wie
etwa dem Aufzeichnungs-/Wiedergabesignal und dem elektrischen
Leistungssignal, gewünscht wird schwierig, eines dieser Signale
wirksam zu übertragen, weil die Frequenzeigenschaften der Kerne
nicht auf diese beiden Signale optimiert sind.
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Die US-A-4837556 beschreibt Übertragungs- und
Empfangsköpfe mit einer Mehrzahl von Kernen, die zur Hervorbringung
unterschiedlicher Frequenzeigenschaften miteinander kombiniert
werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung in der
Bereitstellung eines rotierenden Umformers, mit dem eine Mehrzahl von
Signalen mit extrem unterschiedlichen Frequenzbereichen, wie
etwa ein Aufzeichnungs-/Wiedergabesignal und ein elektrisches
Leistungssignal mit Hilfe von Kernen, deren Frequenzeigenschaften
für die jeweiligen Signale optimiert sind, wirksam übertragen
werden können.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines rotierenden Umformers, in dem die Freiheit
für die Systemkonstruktion erhöht ist, um eine
Größenverringerung zusammen mit einer Kostenverringerung zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird bereitgestellt ein rotierender
Umformer mit:
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einer Mehrzahl von Kernpaaren, von denen jedes aus einem
rotierenden Kern und einem stationären Kern besteht, die koaxial und
relativ zueinander drehbar angeordnet sind, während dazwischen
ein sehr kleiner Luftspalt bestimmt ist, zur Bildung eines
Magnetkreises,
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einer Mehrzahl von Spulenpaaren, die jeweils auf einander
gegenüberliegenden Oberflächen der Kernpaare angebracht sind,
und
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einer Kombinationseinrichtung zum Kombinieren der Mehrzahl von
Kernpaaren in axialer oder radialer Richtung, wobei die
Kombinationseinrichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material
gebildet ist und mindestens eines der Kernpaare eine sich von
der Frequenzcharakteristik der anderen Kernpaare unterscheidende
Frequenzcharakteristik aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
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mindestens eines der Kernpaare aus Mn-Zn-Ferrit gebildet ist und
mindestens ein anderes der Kernpaare aus Ni-Ferrit gebildet ist.
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Aufgrund des Aufbaus des erfindungsgemäßen rotierenden
Umformers können zwei oder mehr von Signalarten mit jeweils
unterschiedlichen Frequenzbereichen unter Verwendung von Kernen
mit für die einzelnen Frequenzen optimalen Frequenzeigenschaften
übertragen werden. Daher kann die Signalübertragungswirksamkeit
verbessert werden und die gewünschte Verringerung der Größe des
Systems kann erreicht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer einen
rotierenden Magnetkopf aufweisenden Einheit, bei der die Erfindung
eingesetzt wird.
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Fig. 2 ist eine schematische Längsschnittansicht einer
ersten Ausführungsform der Erfindung, welche ein rotierender
Umformer vom Zylindertyp mit zwei Kernpaaren ist.
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Fig. 3 ist eine schematische Längsschnittansicht einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche ein rotierenden
Umformer vom Zylindertyp mit drei Kernpaaren ist.
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Fig. 4 ist eine schematische Längsschnittansicht einer
dritten Ausführungsform der Erfindung, welche ein rotierender
Umformer vom Zylindertyp mit zwei Luftspalten zum Zweck der
Signalübertragung ist.
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Fig. 5 ist eine schematische Längsschnittansicht einer
vierten Ausführungsform der Erfindung, welche ein rotierender
Umformer flachen Typs ist.
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Fig. 6 ist ein Anschlußdiagramm eines rotierenden
Umformers und der zugehörigen Schaltungen.
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Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, in der zwei
Arten des Frequenzanspruchverhaltens des rotierenden Umformers
gezeigt sind.
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Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, in der drei
Arten des Frequenzansprechverhaltens des rotierenden Umformers
gezeigt sind.
ERLÄUTERUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird eine erste Ausführungsform des
erfindungsgemäßen rotierenden Umformers unter Bezugnahme auf die Fig.
1, 2, 6 und 7 erläutert.
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Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 ist eine Welle 14 an
einem unteren Zylinder 13 befestigt. Ein oberer Zylinder 16 ist
über ein Lager 15 um die Welle 14 drehbar. Am oberen Zylinder 16
ist ein Magnetkopf 8 zum Aufzeichnen/Wiedergeben eines Signals
befestigt. Ein Motor 17 treibt den oberen Zylinder 16 zum Drehen
an. Rotierende Kerne 1a und 1b des rotierenden Umformers vom
Zylindertyp sind am oberen Zylinder 16 befestigt. Stationäre
Kerne 2a und 2b sind am unteren Zylinder 13 befestigt. Die
rotierenden Kerne 1a, 1b und die stationären Kerne 2a und 2b sind
koaxial zueinander angeordnet, während dazwischen ein sehr
kleiner Luftspalt bestimmt ist und die rotierenden Kerne 1a und 1b
können mit der Drehung des oberen Zylinders 16 relativ zu den
stationären Kernen 2a und 2b rotieren. Sowohl die rotierenden
Kerne 1a, 1b als auch die stationären Kerne 2a, 2b sind aus
einem ferrimagnetischen Material, wie etwa Ferrit hergestellt.
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Bei einem Schaltungssystem mit einem rotierenden
Umformer wird das das Verhältnis eines Ausgangssignals zu einem
Eingangssignal darstellende Frequenzansprechverhalten im
allgemeinen im wesentlichen über die Frequenzeigenschaften eines
Kerns bestimmt, wie in Fig. 6 dargestellt. Daher kann das
Frequenzansprechverhalten des rotierenden Umformers bezüglich
eines Signals mit einer speziellen Frequenz durch Optimieren der
Frequenzeigenschaften (beispielsweise der Permeabilität µ) des
Kerns optimiert werden Fig. 7 ist eine graphische Darstellung,
in der das Frequenzansprechverhalten des zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden
Umformers, bei dem die Kombination aus dem rotierenden Kern 1a
und dem stationären Kern 2a verwendet wird, gezeigt ist. Wie in
Fig. 7 dargestellt, ist das Frequenzansprechverhalten des
rotierenden Umformers in einem Hochfrequenzbereich x (f = etwa
100 bis 200 MHz) optimal und ein ein glattes
Frequenzansprechverhalten für die Frequenz im Hochfrequenzbereich x
zeigendes Material wird zur Bildung der Kerne 1a und 2b benutzt.
Wie in Fig. 7 dargestellt, ist auch das
Frequenzansprechverhalten des zum Zweck der Übertragung des elektrischen
Leistungssignals benutzten rotierenden Umformers, bei dem die Kombination
aus dem rotierenden Kern 1b und stationären Kern 2b benutzt
wird, in einem Niederfrequenzbereich z (f = 20 kHz) optimal und
ein Material (beispielsweise Mn-Zn-Ferrit), dessen µ etwa 1000
beträgt, wird zur Bildung der Kerne 1b und 2b benutzt.
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Auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der
rotierenden Kerne 1a, 1b und der stationären Kerne 2a, 2b sind
Spulennuten 11a, 11b bzw. Spulennuten 21a, 21b gebildet. In den
Spulennuten 11a und 11b der rotierenden Kerne 1a und 1b sind
Spulen 12a und 12b mit einer vorgegebenen Windungszahl, welche
aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sind,
gewickelt. Auf ähnliche Weise sind in den Spulennuten 21a und
21b der stationären Kerne 2a und 2b aus einem elektrisch
leitfähigen Material hergestellte Spulen 22a und 22b gewickelt.
Diese Spulen 22a und 22b weisen ein vorgegebenes
Windungsverhältnis bezüglich den Spulen 12a und 12b auf.
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Die rotierenden Kerne 1a und 1b sind mit einem
Kombinationselement 3 aus einem elektrisch leitfähigen Material in
axialer Richtung einstückig miteinander verbunden, um sie
gemeinsam elektrisch zu erden. Auf ähnliche Weise sind auch die
stationären Kerne 2a und 2b mit einem Kombinationselement 4 aus
einem elektrisch leitfähigen Material in axialer Richtung
miteinander verbunden, um sie gemeinsam elektrisch zu erden. An dem
rotierenden Teil ist ein Signalverstärker 5 angebracht, um ein
sehr kleines mit dem Magnetkopf 8 induziertes Wiedergabesignal
zu verstärken, und die Spule 12a des rotierenden Kerns 1a ist an
ihren Enden mit dem Signalverstärker 5 verbunden. Ein
Gleichstromwandler 6 wandelt das elektrische Leistungssignal in einen
Gleichstrom um und die Spule 12b des stationären Kerns 2b ist an
ihren Enden mit dem Wandler 6 verbunden, so daß das
Gleichstromsignal an den Signalverstärker 5 angelegt wird. Ein stationärer
Verstärker 7 ist mit den Enden der Spulen 22a und 22b der
einzelnen stationären Kerne 2a und 2b verbunden.
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Nachstehend wird die Funktion des rotierenden Umformers
mit dem oben angegebenen Aufbau erläutert.
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In der Signalaufzeichnungsbetriebsart wird an die Spule
22a des stationären Kerns 2a ein Aufzeichnungsstrom mit einer
zum Frequenzbereich x (f = 100 bis 200 MHz) gehörenden Frequenz
angelegt, so daß zwischen dem stationären Kern 2a und dem zum
Zweck der Übertragung eines Aufzeichnungs-/Wiedergabesignals
vorgesehenen rotierenden Kern 1a ein Magnetflußweg 9a gebildet
wird. Als Ergebnis davon wird durch eine gegenseitige Induktion
in der Spule 12a des rotierenden Kerns 1a eine Spannung
induziert, so daß das Signal ohne physikalischen Kontakt zwischen
dem drehenden Teil und dem stationären Teil vom stationären Teil
auf das drehende Teil übertragen wird.
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In der Signalwiedergabebetriebsart wird eine elektrische
Leistung zum Betreiben des Signalverstärkers 5 mit der zum Zweck
der Übertragung eines elektrischen Leistungssignals vorgesehenen
Kombination aus dem rotierenden Kern 1b und dem stationären Kern
2b übertragen. Wenn das zum Frequenzbereich z (f = 20 kHz)
gehörende elektrische Leistungssignal an die Spule 22b des
stationären Kerns 2b angelegt wird, wird zwischen dem
stationären Kern 2b und dem rotierenden Kern 1b ein Magnetflußweg 9b
gebildet. Als Ergebnis davon wird über eine gegenseitige Induktion
in der Spule 12b des rotierenden Kerns 1b eine Spannung
induziert, so daß das Signal ohne physikalischen Kontakt zwischen
dem rotierenden Teil und dem stationären Teil vom stationären
Teil an das rotierende Teil übertragen wird. Das an das
rotierende Teil übertragene elektrische Leistungssignal wird in
das entsprechende Gleichstromsignal umgewandelt, mit dem der
Signalverstärker 5 betrieben wird. Das mit dem Magnetkopf 8
induzierte, sehr kleine Wiedergabesignal wird mit dem
Signalverstärker 5 verstärkt und das verstärkte Signal wird an die
Spule 12a des rotierenden Kerns 1a angelegt. Als Ergebnis davon
wird über eine gegenseitige Induktion in der Spule 22a des
stationaren Kerns 2a eine Spannung induziert, so daß das Signal
ohne physikalischen Kontakt zwischen dem stationären Teil und
dem rotierenden Teil vom rotierenden Teil an das stationäre Teil
übertragen wird.
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Die durch den
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragungskanal bzw. den Kanal zur Übertragung des elektrischen
Leistungssignals übertragenen Signale weisen sich stark voneinander
unterscheidende Signalpegel auf. Daher können diese Signale
einander überlagern und daraus kann ein Übersprechen zwischen
den Kanälen resultieren. In der dargestellten Anordnung sind die
Magnetflußwege 9 jedoch vollständig voneinander getrennt, weil
die elektrisch leitfähigen Kombinationselemente 3 und 4
gemeinsam elektrisch geerdet sind. Demgemäß übt das in der
Signalübertragungsbetriebsart durch einen der Kanäle übertragene Signal
keinen nachteilhaften Einfluß auf das durch den anderen Kanal
übertragene Signal aus und zwischen den Kanälen kann kein
Übersprechen auftreten.
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Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen, rotierenden Umformers unter Bezugnahme auf die
Fig. 3, 6 und 8 erläutert. Bei dieser Ausführungsform werden zur
Bezeichnung von der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile
gleiche Bezugszeichen benutzt, so daß auf eine Wiederholung der
diesbezüglichen Beschreibung verzichtet werden kann.
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Rotierende Kerne 1a, 1b und 1c des zylindrischen,
rotierenden Umformers sind an einem oberen Zylinder 16 befestigt.
Stationäre Kerne 2a, 2b und 2c sind an einem unteren Zylinder 13
befestigt. Die rotierenden Kerne 1a, 1b, 1c und die stationären
Kerne 2a, 2b, 2c sind koaxial zueinander angeordnet, während
dazwischen jeweils ein sehr kleiner Luftspalt bestimmt ist, und
die rotierenden Kerne 1a, 1b, 1c können bezüglich den
stationären Kernen 2a, 2b, 2c rotieren. Die rotierenden Kerne 1a, 1b
und 1c und die stationären Kerne 2a, 2b, 2c sind aus einem
ferrimagnetischen Material, wie etwa Ferrit hergestellt. Das
Frequenzansprechverhalten eines zum Zweck der Übertragung eines
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignal benutzten rotierenden Umformers,
in dem die Kombination aus dem rotierenden Kern 1a und dem
stationären Kern 2a verwendet wird, ist in einem
Hochfrequenzbereich x (f = 100 bis 200 mHz) optimal, wie in Fig. 8
dargestellt. Der rotierende Kern 1a und der stationäre Kern 2a sind
aus einem ein glattes Frequenzansprechverhalten bezüglich einer
in diesen Frequenzbereich x fallenden Frequenz zeigenden
Material hergestellt (beispielsweise aus Ni-Ferrit, dessen µ etwa
50 beträgt). Das Frequenzansprechverhalten eines weiteren zum
Zweck der Übertragung eines Aufzeichnungs-/Wiedergabesignals
benutzten rotierenden Umformers, in dem die Kombination aus dem
rotierenden Kern 1c und dem stationären Kern 2c verwendet wird,
ist in einem Zwischenfrequenzbereich y (f = 1 bis 50 MHz), der
etwas niedriger liegt als der Frequenzbereich x, optimal, wie in
Fig. 8 dargestellt. Der rotierenden Kern 1c und der stationäre
Kern 2c sind aus einem ein glattes Frequenzansprechverhalten
bezüglich einer Frequenz in diesem Frequenzbereich y zeigenden
Material hergestellt (beispielsweise aus einer durch Mischen
eines Ni-Zn-Ferrits mit einem Cu-Mg-Mn-Ferrit hergestellten
Mischung, deren µ etwa 500 beträgt). Ferner ist das
Frequenzansprechverhalten eines zum Zwecke der Übertragung eines
elektrischen Leistungssignal benutzten rotierenden Umformers, bei
dem die Kombination aus dem rotierenden Kern 1b und dem
stationären Kern 2b verwendet wird, in einem Niederfrequenzbereich
z (f = etwa 20 kHz) optimal. Der rotierende Kern 1b und der
stationäre Kern 2b sind aus einem ein glattes
Frequenzansprechverhalten bezüglich einer Frequenz in diesem
Frequenzbereich z, der deutlich niedriger liegt als der Frequenzbereich
x, zeigenden Material hergestellt (beispielsweise aus
Mn-Zn-Ferrit, dessen µ etwa 1000 beträgt).
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Auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der
rotierenden Kerne 1a, 1b, 1c und der stationären Kerne 2a, 2b, 2c
sind Spulennuten 11a, 11b, 11c bzw. Spulennuten 21a, 21b, 21c
gebildet. In den Spulennuten 11a, 11b, 11c der rotierenden Kerne
1a, 1b, 1c sind aus einem elektrisch leitfähigen Material
hergestellte und eine vorgegebene Windungszahl aufweisende Spulen
12a, 12b, 12c aufgewickelt. In ähnlicher Weise sind in den
Spulennuten 21a, 21b, 21c der stationären Kerne 2a, 2b, 2c jeweils
aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellte Spulen
22a, 22b, 22c gewickelt. Diese Spulen 22a, 22b und 22c weisen
ein vorgegebenes Windungsverhältnis bezüglich den Spulen 12a,
12b bzw. 12c der rotierenden Kerne 1a, 1b und 1c auf. Die
rotierenden Kerne 1a, 1c und die rotierenden Kerne 1c, 1b sind
jeweils mit Kombinationselementen 3 aus einem elektrisch
leitfähigen Material in axialer Richtung einstückig miteinander
verbunden, um sie gemeinsam elektrisch zu erden. In ähnlicher
Weise sind die stationären Kerne 2a, 2c und die stationären
Kerne 2c, 2b jeweils mit Kombinationselementen 4 aus einem
elektrisch leitfähigen Material in axialer Richtung einstückig
miteinander verbunden, um sie ebenfalls gemeinsam elektrisch zu
erden.
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An dem rotierenden Teil ist ein Signalverstärker 5
angebracht, um ein sehr kleines, mit Magnetköpfen 8a, 8c
induziertes Wiedergabesignal zu verstärken, und die Enden der
Spulen 12a und 12c der rotierenden Kerne 1a und 1c sind mit dem
Signalverstärker 5 verbunden. Ein Gleichstromwandler 6 wandelt
das elektrische Leistungssignal in den entsprechenden
Gleichstrom um und ist mit den Enden der Spule 12b des rotierenden
Kerns 1b verbunden, um das Gleichstromsignal an den
Signalverstärker 5 anzulegen. Ein stationärer Verstärker 7 ist mit den
Enden der Spulen 22a, 22b und 22c der jeweiligen stationären
Kerne 2a, 2b und 2c verbunden.
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Nachstehend wird die Funktion des rotierenden Umformers
mit dem oben angegebenen Aufbau erläutert.
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In der Signalaufzeichnungsbetriebsart wird ein
Aufzeichnungssignal mit einer zum Frequenzbereich x (f = etwa 100 bis
200 MHz) gehörenden Frequenz an die Spule 22a des stationären
Kerns 2a angelegt und zwischen dem stationären Kern 2a und dem
rotierenden Kern 1a, welche den zum Zweck der
Aufzeichnungs/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden Umformer
bilden, wird ein Magnetflußweg 9a gebildet. Als Ergebnis davon wird
über eine gegenseitige Induktion eine Spannung in der Spule 12a
des rotierenden Kerns 1a induziert, so daß das Signal ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen dem rotierenden Teil und dem
stationären Teil vom stationären Teil an das rotierende Teil
übertragen wird.
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Auch wenn ein Aufzeichnungssignal mit einer zum
Frequenzbereich y (f = 1 bis 50 MHz) gehörenden Frequenz an die
Spule 22c des stationären Kerns 2c angelegt wird, wird zwischen
dem stationären Kern 2c und dem rotierenden Kern 1c, die einen
weiteren zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden Umformer bilden, ein Magneflußweg 9c
gebildet. Als Ergebnis davon wird in der Spule 12c des
rotierenden Kerns 1c eine Spannung induziert, so daß das Signal
ohne jeden physikalischen Kontakt zwischen dem rotierenden Teil
und dem stationären Teil vom stationären Teil an das rotierende
Teil übertragen wird.
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In der Signalwiedergabebetriebsart wird eine elektrische
Leistung zum Betreiben des Signalverstärkers 5 über die
Kombination aus dem rotierenden Kern 1b und dem stationären Kern
2b, die einen zum Zweck der Übertragung des elektrischen
Leistungssignals benutzten rotierenden Umformer bilden,
übertragen. Wenn ein elektrisches Leistungssignal mit einer zum
Frequenzbereich z (f = etwa 20 kHz) gehörenden Frequenz an die
Spule 22b des stationären Kerns 2b angelegt wird, wird zwischen
dem stationären Kern 2b und dem rotierenden Kern 1b ein
Magnetflußweg 9b gebildet. Als Ergebnis davon wird in der Spule 12b
des rotierenden Kerns 1b eine Spannung induziert, so daß das
Signal ohne jeden physikalischen Kontakt zwischen dem
stationären Teil und dem rotierenden Teil vom stationären Teil an
das rotierende Teil übertragen wird. Das an das rotierende Teil
übertragene elektrische Leistungssignal wird zum Betreiben des
Signalverstärkers 5 mit dem Gleichstromwandler 6 in den
entsprechenden Gleichstrom umgewandelt. Ein mit dem Magnetkopf 8
induziertes, sehr kleines Wiedergabesignal wird mit dem
Signalverstärker 5 verstärkt und dieses Signal (f = etwa 100 bis 200
MHz) wird an die Spule 12a des rotierenden Kerns 1a angelegt.
Als Ergebnis davon wird auch in der Spule 22a des stationären
Kerns 2a eine Spannung induziert, so daß das Signal ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen dem rotierenden Teil und dem
stationären Teil vom rotierenden Teil an das stationäre Teil
übertragen wird.
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Auf ähnliche Weise wird ein mit dem Magnetkopf 8c
induziertes, sehr kleines Wiedergabesignal mit dem Signalverstärker
verstärkt und dieses Signal (f = 1 bis 50 MHz) wird an die Spule
12c des rotierenden Kerns 1c angelegt und in der Spule 22c des
stationären Kerns 2c wird über eine gegenseitige Induktion eine
Spannung induziert, so daß das Signal ohne jeden physikalischen
Kontakt zwischen dem stationären Teil und dem rotierenden Teil
vom rotierenden Teil an das stationäre Teil übertragen wird.
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Die durch den
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragungskanal bzw. den Kanal zum Übertragen des elektrischen
Leistungssignals gleichzeitig übertragenen Signale besitzen sich
stark voneinander unterscheidende Signalpegel. Diese Signale
können einander überlagern und es kann ein Übersprechen
dazwischen auftreten. Bei der dargestellten Anordnung sind die
elektrisch leitfähigen Kombinationselemente 3 und 4 jedoch
gemeinsam geerdet, so daß die Magnetflußwege 9a, 9c vollständig
voneinander getrennt sind. Daher übt das in der
Signalübertragunsbetriebsart durch einen der Kanäle übertragene Signal
keinen nachteilhaften Einfluß auf das durch den anderen Kanal
übertragene Signal aus, so daß kein Übersprechen zwischen den
Übertragungskanälen auftreten kann.
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Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen, rotierenden Umformers unter Bezugnahme auf die
Fig. 4, 6 und 7 erläutert. Bei dieser dritten Ausführungsform
sind der ersten Ausführungsform entsprechende Teile mit den
gleichen Bezugszeichen versehen, um auf eine Wiederholung der
diesbezüglichen Beschreibung zu verzichten.
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Bezugnehmend auf Fig. 4 sind ein innerer rotierender
Kern 1d und ein äußerer rotierender Kern 1e eines rotierenden
Umformers vom Zylindertyp an einem oberen Zylinder 16 befestigt.
Ein innerer stationärer Kern 2d und ein äußerer stationärer Kern
2e sind an einem unteren Zylinder 13 befestigt. Die einstückig
angeordneten rotierenden Kerne 1d, 1e und stationären Kerne 2d,
2e sind koaxial zueinander angeordnet, während dazwischen
jeweils ein sehr kleiner Luftspalt bestimmt ist, und die
rotierenden
Kerne 1d, 1e sind bezüglich den stationären Kernen 2d, 2e
mit der Drehung des oberen Zylinders 16 drehbar. Alle diese
rotierenden Kerne 1d, 1e und stationären Kerne 2d, 2e sind aus
einem ferrimagnetischen Material, wie etwa Ferrit hergestellt.
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Die Frequenzeigenschaften eines zum Zweck der
übertragung eines Aufzeichnungs-/Wiedergabesignals benutzten
rotierenden Umformers, in dem die Kombination aus dem inneren
rotierenden Kern 1d und dem inneren stationären Kern 2d
verwendet wird, sind in einem Hochfrequenzbereich x (f = etwa
100 bis 200 MHz) optimal, wie in Fig. 7 dargestellt. Diese Kerne
1d und 2d sind aus einem glatte Frequenzeigenschaften in diesem
Frequenzbereich x zeigenden Material hergestellt (beispielsweise
aus Ni-Ferrit, dessen µ etwa 50 beträgt. Ferner sind die
Frequenzeigenschaften eines zum Zweck der Übertragung eines
elektrischen Leistungssignals benutzten rotierenden Umformers,
in dem die Kombination aus dem äußeren rotierenden Kern 1e und
dem äußeren stationären Kern 2e verwendet wird, in einem
Niederfrequenzbereich z (f = etwa 20 kHz) optimal, wie in Fig. 7
dargestellt. Diese Kerne 1e und 2e sind aus einem glatte
Frequenzeigenschaften in dem Frequenzbereich z, der deutlich
niedriger liegt als der Frequenzbereich x, zeigenden Material
hergestellt (beispielsweise aus Mn-Zn-Ferrit, dessen µ etwa 1000
beträgt).
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Auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen des
inneren rotierenden Kerns 1d und des inneren stationären Kerns 2d
sind Spulennuten 11d bzw. 11e gebildet und auf den einander
gegenüberliegenden Oberfläche des äußeren rotierenden Kerns 1e
und des äußeren stationären Kerns 2e sind Spulennuten 21d bzw.
21e gebildet. In den Spulennuten 11d und 11e der rotierenden
Kerne 1d und 1e sind Spulen 12d und 12e aus einem elektrisch
leitfähigen Material mit einer vorgegebenen Windungszahl
gewickelt. Auf ähnliche Weise sind in den Spulennuten 21d und 21e
der stationären Kerne 2d und 2e Spulen 22d bzw. 22e aus einem
elektrisch leitfähigen Material mit einem vorgegebenen
Windungsverhältnis bezüglich den Spulen 12d bzw. 12e gewickelt.
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Die rotierenden Kerne 1d und 1e sind zur gemeinsamen
Erdung mit einem Kombinationselement 3 aus einem elektrisch
leitfähigen Material in radialer Richtung einstückig miteinander
verbunden. Weil das mit dem zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden Umformer
übertragene Signal eine hohe Frequenz aufweist, ist es notwendig den
Widerstand bezogen auf eine bestimmte Windungszahl der Spulen zu
verringern, um die Resonanzfrequenz zu erhöhen. Daher besitzen
die zur Bildung des zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden Umformers
verwendeten Kerne geringere Innendurchmesser. An dem rotierenden Teil
ist ein Signalverstärker 5 angebracht, um ein mit einem
Magnetkopf 8 induziertes, sehr kleines Wiedergabesignal zu verstärken,
und der Signalverstärker 5 ist mit den Enden der Spule 12d des
inneren, rotierenden Kerns 1d verbunden. Ein Gleichstromwandler
6 wandelt das elektrische Leistungssignal in den entsprechenden
Gleichstrom um und ist mit den Enden der Spule 12e des
stationären Kerns 2e verbunden, um das Gleichstromsignal an den
Signalverstärker 5 anzulegen. Ein stationärer Verstärker 7 ist
mit den Enden der Spulen 22d und 22e der stationären Kerne 2d
bzw. 2e verbunden.
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Die Funktion des rotierenden Umformers mit dem oben
angegebenen Aufbau wird nachstehend erläutert.
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In der Signalaufzeichnungsbetriebsart wird ein
Aufzeichnungsstrom mit einer zum Frequenzbereich x (f = etwa 100
bis 200 MHz) gehörenden Frequenz an die Spule 22d des inneren
stationären Kerns 2d angelegt, so daß zwischen dem inneren
stationären Kern 2d und dem inneren rotierenden Kern 1d ein
Magnetflußweg 9d gebildet wird. Als Ergebnis davon wird in der
Spule 12d des inneren rotierenden Kerns 1d eine Spannung
induziert und das Signal wird ohne physikalischen Kontakt zwischen
dem rotierenden Teil und dem stationären Teil vom stationären
Teil an das rotierende Teil übertragen.
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In der Signalwiedergabebetriebsart wird eine elektrische
Leistung zum Betreiben des Signalverstärkers 5 mit der
Kombination
aus dem äußeren rotierenden Kern 1e und dem äußeren
stationären Kern 2e, die zum Zweck der Übertragung eines
elektrischen Leistungssignals vorgesehen sind, übertragen. Wenn das
elektrische Leistungssignal mit einer zum Frequenzbereich z (f =
etwa 20 kHz) gehörenden Frequenz an die Spule 22e des äußeren
stationären Kerns 2e angelegt wird, wird zwischen dem äußeren
stationären Kern 2e und dem äußeren rotierenden Kern 1e ein
Magnetflußweg 9e gebildet. Als Ergebnis davon wird über eine
gegenseitige Induktion in der Spule 12e des äußeren rotierenden
Kerns 1e eine Spannung induziert, so daß das Signal ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen dem rotierenden Teil und dem
stationären Teil vom stationären Teil zum rotierenden Teil
übertragen wird. Das zum rotierenden Teil übertragene elektrische
Leistungssignal wird mit dem Gleichstromsignalwandler 6 zum
Betreiben des Signalverstärkers 5 in das Gleichstromsignal
umgewandelt. Das mit dem Magnetkopf 8 induzierte, sehr kleine
Wiedergabesignal wird mit dem Signalverstärker 5 verstärkt und
dieses verstärkte Signal wird an die Spule 12d des inneren
rotierenden Kerns 1d angelegt. Als Ergebnis davon wird auch in
der Spule 22d des inneren stationären Kerns 2d über eine
gegenseitige Induktion einer Spannung induziert, so daß das Signal
ohne jeden physikalischen Kontakt zwischen dem stationären Teil
und dem rotierenden Teil vom rotierenden Teil zum stationären
Teil übertragen wird.
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Die gleichzeitig durch den
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragungskanal und den Kanal zum Übertragen des
elektrischen Leistungssignals übertragenen Signale weisen sich stark
voneinander unterscheidende Signalpegel auf. Daher können diese
Signale einander überlagern und ein Übersprechen zwischen diesen
Signalen kann das Ergebnis sein. Bei der dargestellten Anordnung
liefert das elektrisch leitfähige Kombinationselement 3 jedoch
eine gemeinsame Erdung, so daß die Magnetwege 9d, 9e vollständig
voneinander getrennt sind. Daher übt das durch einen der Kanäle
übertragene Signal zur Zeit einer Signalübertragung keinen
nachteilhaften Einfluß auf das durch den anderen Kanal
übertragene Signal aus und zwischen den Kanälen kann kein
Übersprechen auftreten.
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Die vorstehend erläuterte dritte Ausführungsform der
Erfindung bezieht sich lediglich auf den Fall, in dem die Anzahl
der Luftspalte zwischen den zur Signalübertragung verwendeten
Kernen zwei beträgt. Offensichtlich kann die Anzahl dieser
Luftspalte jedoch drei oder mehr betragen.
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Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen, rotierenden Umformers unter Bezugnahme auf die
Fig. 5, 6 und 7 erläutert. Bei dieser vierten Ausführungsform
werden zur Bezeichnung der der ersten Ausführungsform
entsprechenden Teile gleiche Bezugszeichen verwendet, um eine
Wiederholung der diesbezüglichen Beschreibung zu vermeiden.
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Rotierende Kerne 1a und 1b des rotierenden Umformers
flachen Typs sind an einem oberen Zylinder 16 befestigt.
Stationäre Kerne 2a und 2b des rotierenden Umformers sind an einem
unteren Zylinder 13 befestigt. Die rotierenden Kerne 1a, 1b und
die stationären Kerne 2a, 2b sind koaxial zueinander angeordnet,
während ein kleiner Luftspalt dazwischen bestimmt ist, und die
rotierenden Kerne 1a, 1b sind mit der Drehung des oberen
Zylinders 16 relativ zu den stationären Kernen 2a, 2b drehbar.
Diese rotierenden Kerne 1a, 1b und stationären Kerne 2a, 2b sind
aus einem ferrimagnetischen Material, wie etwa einem Ferrit
hergestellt.
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Das Frequenzansprechverhalten eines zum Zweck einer
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten rotierenden
Umformers, bei dem die Kombination aus dem rotierenden Kern 1a
und dem stationären Kern 2a verwendet wird, ist in einem
Hochfrequenzbereich x (f = 100 bis 200 MHz) optimal, wie in Fig. 7
dargestellt. Diese Kerne 1a und 2a sind aus einem ein glattes
Frequenzansprechverhalten in diesem Frequenzbereich x zeigenden
Material hergestellt (beispielsweise aus Ni-Ferrit, dessen µ
etwa 50 beträgt). Auch das Frequenzansprechverhalten eines zum
Zweck der Übertragung eines elektrischen Leistungssignals
benutzten, rotierenden Umformers, bei dem die Kombination aus dem
rotierenden Kern 1b und dem stationären Kern 2b verwendet wird,
ist in einem Niederfrequenzbereich z (f = 20 kHz) der erheblich
niedriger liegt als der Frequenzbereich x, optimal. Diese Kerne
1b und 2b sind aus einem ein glattes Frequenzansprechverhalten
in diesem Frequenzbereich z zeigenden Material hergestellt
(beispielsweise aus einem aus Mn-Zn-Ferrit, dessen µ etwa 1000
beträgt).
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Auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der
rotierenden Kerne 1a, 1b und der stationären Kerne 2a, 2b sind
Spulennuten 11a, 11b bzw. Spulennuten 21a, 21b gebildet. In den
Spulennuten 11a und 11b der rotierenden Kerne 1a und 1b sind aus
einem elektrisch leitfähigen Material hergestellte und eine
vorgegebene Windungszahl aufweisende Spulen 12a bzw. 12b
gewickelt. Auf ähnliche Weise sind in den Spulennuten 21a und 21b
der stationären Kerne 2a und 2b aus einem elektrisch leitfähigen
Material hergestellte und ein vorgegebenes Windungsverhältnis
bezüglich den Spulen 12a und 12b der rotierenden Kerne 1a und 1b
aufweisende Spulen 22a bzw. 22b gewickelt.
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Die rotierenden Kerne 1a und 1b sind zur gemeinsamen
elektrischen Erdung mit einem Kombinationselement 3 aus einem
elektrisch leitfähigen Material in radialer Richtung einstückig
miteinander verbunden. Auf ähnliche Weise sind die stationären
Kerne 2a und 2b zur gemeinsamen elektrischen Erdung mit einem
Kombinationselement 4 aus einem elektrisch leitfähigen Material
in radialer Richtung einstückig miteinander verbunden. Weil das
eine hohe Frequenz aufweisende Signal durch den zum Zweck der
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragung benutzten,
rotierenden Umformer übertragen wird, ist es erforderlich, den
Widerstand bezogen auf eine bestimmte Windungszahl der Spulen zu
verringern, um die Resonanzfrequenz zu erhöhen. Daher besitzen
die zur Bildung dieses rotierenden Umformers verwendeten Kerne
die kleineren Innendurchmesser.
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An dem rotierenden Teil ist ein Signalverstärker 5
angebracht, um ein mit einem Magnetkopf 8 induziertes, sehr
kleines Wiedergabesignal zu verstärken, und der Signalverstärker 5
ist mit den Enden der Spule 12a des rotierenden Kerns 1a
verbunden. Ein Gleichstromwandler 6 wandelt das elektrische
Leistungssignal
in den entsprechenden Gleichstrom um und ist mit
den Enden der Spule 12b des rotierenden Kerns 1b verbunden, um
das Gleichstromsignal an den Signalverstärker 5 anzulegen. Ein
stationärer Verstärker 7 ist mit den Enden der Spulen 22a und
22b der jeweiligen stationären Kerne 2a und 2b verbunden.
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Nachstehend wird die Funktion des rotierenden Umformers
mit dem oben angegebenen Aufbau erläutert.
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In der Signalaufzeichnungsbetriebsart wird ein
Aufzeichnungsstrom mit einer zum Frequenzbereich x (f = 100 bis 200 MHz)
gehörenden Frequenz an die Spule 22a des stationären Kerns 2a
angelegt, so daß zwischen dem stationären Kern 2a und dem
rotierenden Kern 1a ein Magnetflußweg 9a gebildet wird. Als
Ergebnis davon wird in der Spule 12a des rotierenden Kerns 1a
eine Spannung induziert, so daß das Signal ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen dem rotierenden Teil und dem
stationären Teil vom stationären Teil zum rotierenden Teil
übertragen wird.
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In der Signalwiedergabebetriebsart wird die elektrische
Leistung zum Betreiben des Signalverstärkers 5 mit der
Kombination aus dem rotierenden Kern 1b und dem stationären Kern
2b, die zum Zweck der elektrischen Leistungsübertragung
vorgesehen sind, übertragen. Ein elektrisches Leistungssignal mit
einer zum Frequenzbereich z (f = etwa 20 kHz) gehörenden
Frequenz wird an die Spule 22a des stationären Kerns 2a angelegt,
so daß zwischen dem stationären Kern 2b und dem rotierenden Kern
1b ein Magnetflußweg 9b gebildet wird. Als Ergebnis davon wird
in der Spule 12b des rotierenden Kerns 1b über eine gegenseitige
Induktion eine Spannung induziert, so daß das Signal ohne jeden
physikalischen Kontakt zwischen dem stationären Teil und dem
rotierenden Teil vom stationären Teil zum rotierenden Teil
übertragen wird. Das zum rotierenden Teil übertragene elektrische
Leistungssignal wird mit dem Gleichstromwandler 6 zum Betreiben
des Signalverstärkers 5 in das entsprechende Gleichstromsignal
umgewandelt. Das mit dem Magnetkopf 8 induzierte
Wiedergabesignal wird mit dem Signalverstärker 5 verstärkt, und dieses
verstärkte Signal wird an die Spule 12a des rotierenden Kerns 1a
angelegt. Als Ergebnis davon wird auch in der Spule 22a des
stationären Kerns 2a über eine gegenseitige Induktion eine Spannung
induziert, so daß das Signal ohne jeden physikalischen Kontakt
zwischen dem stationären Teil und dem rotierenden Teil vom
rotierenden Teil zum stationären Teil übertragen wird.
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Die gleichzeitig durch den
Aufzeichnungs-/Wiedergabesignalübertragungskanal und den Kanal zum Übertragen des
elektrischen Leistungssignals übertragenen Signal weisen sich stark
voneinander unterscheidende Signalpegel auf. Daher können diese
Signale sich überlagern und ein Übersprechen zwischen diesen
Kanälen kann auftreten. Bei der dargestellten Anordnung sind die
elektrisch leitfähigen Kombinationselemente 3 und 4 jedoch
gemeinsame elektrisch geerdet, so daß die Magnetflußwege 9
vollständig voneinander getrennt sind. Daher übt das z. Zt. der
Signalübertragung durch einen der Kanäle übertragene Signal
keinen nachteilhaften Einfluß auf das durch den anderen Kanal
übertragene Signal aus und zwischen den Kanälen kann kein
Übersprechen auftreten.