JP3174822B2 - 回転変圧器 - Google Patents

回転変圧器

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JP3174822B2 JP31323991A JP31323991A JP3174822B2 JP 3174822 B2 JP3174822 B2 JP 3174822B2 JP 31323991 A JP31323991 A JP 31323991A JP 31323991 A JP31323991 A JP 31323991A JP 3174822 B2 JP3174822 B2 JP 3174822B2
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    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/04Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固定子とこれと同心で
回転する回転子とを有し、特にセンサにより回転体から
ピックアップした信号を回転子に伝送するようになった
回転変圧器に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の回転変圧器は回転体等の回転部
の測定値を伝送するのにしばしば必要とされる。その際
の技術的開発はほとんど伝送抵抗を避け又は低減するこ
とに向けられている。それ故クリストフ・ルールバッハ
「機械的変量の電気的測定ハンドブック」,1967,
VDI出版、ドュッセルドルフ、342頁に記載してあ
るように接触抵抗を避けるため液体セル、しかも特に水
銀セルを有する回転変圧器が開発されたのであり、そこ
ではセルを隔離し軸方向で離隔した接触円板が水銀中に
浸漬される。軸方向距離により制約された組立長を低減
するためドイツ特許出願明細書第34 45 045号
では固定子が中央の中空軸として実施され、その周囲を
回転する回転子が実質的に回転体の内部に挿入してそこ
で固着され、センサを坦持した回転体を含む回転変圧器
の装置全体が回転体よりさして長くならないようになっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】水銀セルを有する周知
の回転変圧器では欠点として一方でセルが結果的に数の
点で限定されたままであり、他方汚れやアマルガム形成
による水銀の変化を排除できるようにするため慎重な保
守が必要である。かかる回転変圧器では、絶対範囲内に
フレーム電圧の変動が現われることがあるので、基本的
にフレーム電位への結合は伝送が危うくなることを意味
する。供給電位なしでは電気範囲での測定値の転送がう
まく行かないであろうが、この供給電位への結合によっ
てそれ相応の障害が生じることがある。信号伝送は一般
にアナログで行われるので、それに応じて故障を受け易
い。
【0004】こうした困難を前提に本発明は、フレーム
電位への結合も供給電位への結合も存在せず、それに応
じて信号伝送が前記外乱を受けないほとんど障害のない
回転変圧器を提供することを課題とする。更に、保守費
が低下しなければならない。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題が請求項1に明
示した提案により解決され、従属請求項2〜7にはそれ
が有利な形で構成される。
【0006】
【作用及び効果】回転子と固定子との電気絶縁により、
運転条件の下で本来未制御な形で発生する妨害電圧が測
定値に影響を及ぼすことはない。むしろ測定値は装置の
回転部内で、つまり場合によっては回転する回転内及び
回転子内で合目的処理を受ける。回転子と固定子との間
に設けてある電気絶縁は本発明による測定値伝送の構成
に取って決定的である。
【0007】装置の回転子側部分内で行われる信号処理
は固定子から出発した電力供給を前提とする。本発明に
よればこの電力供給が誘導性に実施され、固定子から回
転子に電位が伝送されることはない。
【0008】特に、回転子と固定子との間にポケットコ
ア変圧器を配置し、その一次巻線が固定子側、二次巻線
が回転子側にある。変圧器の運転用に、希望する構造寸
法において所要の出力を伝送できるようにするのにその
周波数が充分な大きさである交流電圧が選定される。ポ
ットコア変圧器の2つの離間した部分を用いるとその軸
をその他の伝送に利用することが可能となる。
【0009】回転子側での測定値の処理は少なくとも、
一般に回転体内自体に配置される適宜な電荷増幅器によ
り電荷を増幅することにある。その際、転向測定ロール
の時常温圧延時可撓性帯鋼の応力分布を検出するため特
にドイツ特許明細書第2630 410号に対応した力
伝送器とした一般的な活性センサから出発する。かかる
伝送器が本発明によれば回転部に付属した少なくとも1
つの電荷増幅器に接続される。その出力は回転子内にあ
る遠隔測定送信器に印加され、該送信器を介し非接触式
に固定部分に付属した受信ユニットに光電伝送が行われ
る。
【0010】著しい利点を有して測定値伝送用にパルス
符号変調が行われる。多数の測定値はデータフロー中で
時間的間隔を置いて続くことができ、この間隔を次にさ
まざまなチャンネルに割り当てることができる。従って
例えば電圧結晶で生成した電荷がまず電荷増幅器におい
て直流電流又は直流電圧に変換される。これがマルチプ
レクサ用入力を形成し、マルチプレクサを介しフィルタ
リング、AD変換及びPCM変換後に、軸方向で既に触
れたポットコア変圧器の二次分内にある送信ダイオード
が制御される。送信値はポットコア変圧器の一次部内で
その軸線上にある受信ダイオードによりピックアップさ
れ、そこからPCMインタフェースに印加される。
【0011】かかる信号処理には、固定子側で送信器を
介しトリガされる制御系が役立つ。この目的のため別の
送信ダイオードが光電式に送信データを伝送し、該デー
タが回転子側で復号されて信号検出ユニット(電荷増幅
器)を駆動する。
【0012】本発明の更に別の構成ではポットコア変圧
器の二次部により引き受けられる電力供給は回転子内で
電圧処理が施され、正及び負の電圧限界が確定される。
【0013】この目的にとって、中央の光受信ダイオー
ドを回転側でポットコア変圧器から軸方向で距離を置い
て設けると有利であり、更に固定子側で等距離に分布し
た送信ダイオードの回転するリングを設け、これに調整
可能なディジタル制御装置により負荷可能であると有利
である。このように配置した12個の送信ダイオードに
より、1回転時光信号の有利なカバーを達成することが
できる。
【0014】リング上に配置した固定子側の送信ダイオ
ードにより本提案による駆動を行うことにより、固定子
と回転子との間の機械的角位置に拘りなくいずれにして
も精密に伝送されることになる。この伝送は角位置に依
存してはならないので、12個の送信ダイオードはそれ
ぞれ同じ信号で駆動される。この信号は単数又は複数の
電荷増幅器の増幅範囲に応じて制御される。つまりいか
なる増幅を測定信号が受けるかはダイオードリングを介
し決定される。これにより複数又は単数の電荷増幅器が
リセットを受けることができ、他方受信ダイオードによ
り捕捉される特定の信号コードに一致したさまざまな電
圧増幅範囲に調整することができる。そこから信号はな
お復号ロジックに達し、こうして装置の回転部内での配
線を介し単数又は複数の電荷増幅器に達する。信号フロ
ーは評価エレクトロニクスからダイオードリングを介し
受信ダイオードに達し、そこから再び電気的に、一緒に
回転する電極に達し、この電極がプラグを介し電荷増幅
器に通じている。これらの部分において接続はやはり電
気的なものである。
【0015】非接触式伝送路は周辺から中心に又は中心
から周辺に通じている。こうしてポットコア変圧器によ
り伝送すべき電力供給と合わせ回転子と回転子との絶縁
が実願され、この絶縁が本発明による課題を完全に解決
する。この新規な回転変圧器の適用は特にドイツ特許明
細書第26 30 410号に記載の既に触れた転向測
定ロールと合せたことにある。
【0016】
【実施例】本発明を更に具体的に説明するため1実施例
に係る図1を参考にする。図面の右側に固定子(1) が破
線で示してある。入力側にディジタル制御信号用インタ
フェース(2) 、電力伝送用の別のインタフェース(3) 、
そしてパルス符号変調用インタフェース(4) が認められ
る。受容室(5) のそこにポットコア変圧器の固定一次部
(6) が配置してあり、その中空軸内に受信ダイオード
(7) が挿入してある。インタフェース(3) からポットコ
ア変圧器の一次部(6) に属する巻線が給電され、他方受
信ダイオード(7) はパルス符号変調器(4) に接続してあ
る。
【0017】室(5) 内にやはり破線で示した回転子(9)
の円筒突起(8) が突入している。円筒形突起(8) の端面
にポットコア変圧器の回転二次部(10)が挿入してある。
固定部(6) と回転部(10)は通常対称軸を基準に同軸で整
列しており、従って各巻線が対向している。特に、中央
に挿入した送信ダイオード(11)が受信ダイオード(7)に
向けてある。この送信ダイオードを介し、符号化測定値
を含む直列データフローが伝送される。このデータフロ
ーは受信ダイオード(7) によりピックアップさされ、P
CMインタフェース(4) に送られる。
【0018】ディジタル制御信号用インタフェース(2)
は環状に等距離に配置した送信ダイオード(12)を負荷
し、該ダイオードの信号は回転子(9) の回転時回転子側
受信ダイオード(13)によってピックアプされる。これで
もって固定子と回転子との間で電荷増幅器の制御に関す
る伝送が確保される。
【0019】電力供給のため図示省略した出力発振器が
設けてある。そのことを前提にポットコア変圧器は周波
数250kHzのとき電圧30V、電流強さ1.5Aで
駆動される。誘導伝送電力はポットコア変圧器の回転部
(11)から電気的に給与電圧処理部(14)に供給され、フレ
ーム電位を基準に正及び負の電圧を設定することにより
前記処理部が例えば接続してある測定ロールの電力供給
を引き受ける。
【0020】受信ダイオード(13)により既に触れた仕方
でピックアップされた制御信号はディジタル制御信号処
理部(15)に送られ、そこから測定ロールの下で電荷増幅
器を駆動するのに利用される。
【0021】回転子(9) 内に最後になお測定値引取・処
理用モジュールが配置してある。まず入力信号が多数の
アナログ値としてマルチプレクサ(16)に印加される。デ
ータフローは次にフィルタ(17)を介しAD変換器(18)
に、そしてそこからPCM変換器(19)に送られ、後者が
送信ダイオード(11)にデータフローを負荷する。
【0022】実際には上述の図1におけるようなモジュ
ールの配置が実績をあげた。それによればモジュール(1
4)〜(19)は回転子内に受容され、回転子は望ましくは測
定ロール等の軸方向受容穴内に挿入してある。
【0023】上述の回転伝送は大量の信号量の処理を可
能とする。それは10MHzの周波数で難なく設計する
ことができ、極めて良好な精度で被側定置について断定
するの力が保証してある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す説明図
フロントページの続き (73)特許権者 591209095 ベトリープスフォルシュングスインステ ィトゥート・ファウデーエーハー・イン スティトゥート・フューア・アンゲヴァ ンテ・フォルシュング・ゲゼルシャフ ト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツ ング BETRIEBSFORSCHUNGS INSTITUT VDEH INST ITUT FUR ANGEWANDT E FORSCHUNG GESELL SCHAFT MIT BESCHRA NKTER HAFTUNG ドイツ連邦共和国、4000 デュッセルド ルフ、ゾーンシュトラーセ 65 (72)発明者 ゲアハルト・ローレンツ ドイツ連邦共和国、4150 クレフェル ト・フィッシェルン、フランツ・ヘック マン・シュトラーセ 24 (72)発明者 エルンスト・ルーン ドイツ連邦共和国、5657 ハーン、ザイ ルバーンヴェーク 26 (72)発明者 ロタール・ツェル ドイツ連邦共和国、4000 デュッセルド ルフ 31、クライアンスパット 13 (56)参考文献 特開 昭60−254400(JP,A) 特開 昭61−165199(JP,A) 特開 昭59−181837(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08C 19/00 G08C 23/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定子とこれと同心で回転する回転子と
    を有し、回転子と一体に回転する回転体に装備されたセ
    ンサでピックアップされた測定信号を回転子側から固定
    子側へ伝送する回転変圧器において、 前記回転子(9)が回転軸心と同心の円筒突起を備え、前
    記固定子(1)が前記円筒突起を非接触に受け入れて固定
    子と回転子との間の電気絶縁を形成する円筒受容室を備
    え、 前記円筒突起の先端部およびそれに間隙を介して対面す
    る前記円筒受容室の底部との間に、誘導結合により固定
    子側から回転子側へ電力を非接触伝送する給電用回転変
    圧器(6,10)と、光結合により回転子側から固定子側へ測
    定信号を非接触伝送する第1の光伝送器(7,11)とが設け
    られ、更に前記円筒受容室の開口縁の内周部とそれに対
    応する前記円筒突起の基部との間に、固定子と回転子と
    の機械的角位置に拘わりなく光結合により固定子側から
    回転子側へ制御信号を非接触伝送する第2の光伝送器(1
    2, 13)が設けられ、 固定子には回転子側の電子装置の動作を制御するための
    制御信号で前記第2の光伝送器を駆動する制御データ用
    送信器が設けられ、 回転子には前記第2の光伝送器から取り出される制御信
    号を復号するデジタル制御信号処理装置と、センサから
    の信号をシリアルデータ信号に変換して前記第1の光伝
    送器を駆動する遠隔測定送信器(16, 17, 18, 19)とが設
    けられていることを特徴とする回転変圧器。
  2. 【請求項2】 前記円筒受容室の底部に給電用回転変圧
    器の一次巻線が配置されていると共に前記円筒突起の先
    端部に前記一次巻線と間隙を介して対面するように前記
    給電用回転変圧器の二次巻線が配置され、これら一次巻
    線と二次巻線との間の誘導結合により固定子(1)側から
    回転子(9)側へ電力を伝送することを特徴とする請求項
    1に記載の回転変圧器。
  3. 【請求項3】 誘導結合による給電用回転変圧器が回転
    軸心と同心配置されたポットコア変圧器(6,10)を含み、
    該ポットコア変圧器の一次巻線が固定子側に、二次巻線
    が回転子側に互いに同心に配置され、一次巻線は固定子
    側の電力供給用インタフェース(3)を介して外部から給
    電を受け、二次巻線は回転子(9)側に配置された電圧処
    理装置に接続され、二次巻線が回転子と一緒に同心回転
    することを特徴とする請求項1または2に記載の回転変
    圧器。
  4. 【請求項4】 前記円筒受容室の底部に前記一次巻線の
    中央部内で回転軸心上に第1の受信ダイオード(7)が配
    置されていると共に、前記円筒突起の先端部に前記二次
    巻線の中央部内で回転軸心上に第1の送信ダイオード(1
    1)が前記第1の受信ダイオードに対置され、これら第1
    の受信ダイオードと第1の送信ダイオードにより前記測
    定信号を回転子側から固定子側へ伝送する第1の光伝送
    器が形成され、回転子側でセンサからの測定信号を電荷
    増幅器で増幅して前記遠隔測定送信器を介して前記第1
    の送信ダイオードを駆動することにより固定子側の受信
    ダイオード(7)に対する光電伝送を非接触式に行うよう
    にしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に
    記載の回転変圧器。
  5. 【請求項5】 回転子(9)に設けられた遠隔測定送信器
    が、センサからの測定信号を電荷増幅器を介してピック
    アップするマルチプレクサ(16)と、該マルチプレクサの
    出力をフィルタリング処理するフィルタ(17)と、該フィ
    ルタから出力される信号をディジタル信号に変換するA
    D変換器(18)と、該変換器から出力されるディジタル信
    号によるパルス符号変調シリアルデータ信号により前記
    送信ダイオード(11)を駆動するPCM変換器(19)とを含
    み、固定子(1)側には前記受信ダイオード(7)でピック
    アップしたシリアルデータ信号を受け取るPCMインタ
    フェース(4)が設けられていることを特徴とする請求項
    1〜4のいずれか1項に記載の回転変圧器。
  6. 【請求項6】 回転子(9)に給電用回転変圧器の二次巻
    線(10)からの電力により正及び負の電源電圧を制御する
    供給電圧処理装置が設けられていることを特徴とする請
    求項1〜5のいずれか1項に記載の回転変圧器。
  7. 【請求項7】 前記円筒受容室の開口縁の内周に回転軸
    心側へ向いた複数の第2の送信ダイオード(12)が全周環
    状に等間隔に配列され、前記円筒突起の周面を介して前
    記第2の送信ダイオードの各々からの光を等距離で受光
    する単一の第2の受信ダイオード(13)が前記円筒突起の
    先端部から軸方向に離れた基部の中心部に配置され、こ
    れら複数の第2の送信ダイオードと単一の第2の受信ダ
    イオードにより前記制御信号を固定子側から回転子側へ
    伝送する第2の光伝送器が形成され、固定子には前記複
    数の第2の送信ダイオードを同じ制御信号で駆動するデ
    ィジタル制御装置(2)が設けられていることを特徴とす
    る請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転変圧器。
JP31323991A 1990-10-31 1991-10-31 回転変圧器 Expired - Lifetime JP3174822B2 (ja)

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DE4034578.5 1990-10-31
DE19904034578 DE4034578C2 (de) 1990-10-31 1990-10-31 Drehübertrager

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JPH052696A JPH052696A (ja) 1993-01-08
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