NL8303426A - Inrichting voor het contactloos elektrisch voeden van op een roteerbare as bevestigde apparatuur. - Google Patents

Description

V . * . WR/FHJ/WP/mjh N.V. NEDERLANDSE GASUNIE Uitvinder: Peter H. Burrie te Haren 1 PN 3499

INRICHTING VOOR HET CONTACTLOOS ELEKTRISCH VOEDEN VAN öP EEN ROTEERBARE AS BEVESTIGDE APPARATUUR

De uitvinding heeft betrekking op een Inrichting voor het contactloos elektrisch voeden van op een roteerbare as bevestigde apparatuur voorzien van een voedingstransformator waarvan de primaire wikkeling is aangebracht op een vast staande kern met een spleet en 5 die meerdere secundaire wikkelingen heeft die in de vorm van platte spoelen in omtreksrichting achter elkaar zijn aangebracht op een ringvormige schijf die loodrecht op de as bevestigd is en in de spleet van de kern steekt.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de ter inzage gelegde 10 Nederlandse Octrooiaanvrage nr. 69 19 165. De bekende inrichting is voorzien van meerder vast staande kernen met primaire wikkelingen, die zodanig verdeeld langs de omtrek van de schijf zijn opgesteld, dat steeds een primaire wikkeling kan samenwerken met een secundaire wikkeling in iedere willekeurige hoekstand van de as, ook als de as 15 stil staat. Afhankelijk van de hoekstand van de as wordt daarbij door een systeem van schakelaars die primaire wikkeling ingeschakeld, die bij die bepaalde hoekstand optimaal met een secundaire wikkeling kan samenwerken.

De bekende inrichting is gecompliceerd en daardoor 20 storingsgevoelig. De uitvinding heeft tot doel een inrichting van het aangegeven type te verschaffen die dit bezwaar niet vertoont. De Inrichting volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt, dat elkaar op de schijf in omtreksrichting opvolgende secundaire wikkelingen elkaar gedeeltelijk overlappen en bij rotatie van de as beurtelings 25 samenwerken met de primaire zijde van de voedingstransformator. Daar de secundaire wikkelingen elkaar gedeeltelijk overlappen is er steeds tenminste een secundaire wikkeling die met de primaire zijde van de voedingstransformator samenwerkt, zodat volstaan kan worden met een enkele vaststaande kern met luchtspleet.

λ V Λ, « .· .«> O w t. s Ό « 2

Bij voorkeur is iedere secundaire wikkeling aangesloten op een gelijkrichter en zijn de uitgangen van de gelijkrichters parallel geschakeld. De gelijkgerichte spanning dient tot voeding van de op de as bevestigde apparatuur.

5 Een met het oog op gemakkelijke montage en demontage zeer geschikte uitvoeringsvorm verkrijgt men, als volgens de uitvinding de genoemde schijf is opgebouwd uit tenminste twee elkaar in omtreksrichting opvolgende delen met elkaar overlappende uiteinden, welke uiteinden delen van secundaire wikkelingen bevatten die in gemonteerde toestand 10 van de schijf elkaar overlappen.

De inrichting volgens de uitvinding kan toegepast worden voor het voeden van iedere gewenste soort op de as bevestigde elektrische apparatuur. Een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is zo ingericht dat de secundaire wikkelingen zijn ver-15 bonden met aan de as bevestigde apparatuur die bestaat uit een signaalopwekkend deel en een signaalzender. Bij voorkeur is de signaalzender op de schijf bevestigd; hij kan echter ook afzonderlijk aan de as bevestigd zijn.

Volgens de uitvinding kan de signaalzender met voordeel als 20 optische signaalzender zijn uitgevoerd. Zeer geschikt is gebleken een optische signaalzender die bestaat uit een aantal in omtreksrichting op ongeveer gelijke afstand van elkaar op de schijf geplaatste bronnen van optische straling, bij voorkeur infrarode straling, die een uit impulsen of impulsreeksen bestaand optisch signaal kunnen uitzenden.

25 Het gebruik van infrarode straling heeft het voordeel dat de signaaltransmissie minder gevoelig is voor zich op de apparatuur afzettend vet en vuil en een grotere afstand kan overbruggen dan bij gebruik van straling in het zichtbare gebied. Geschikte stralingsbronnen zijn met name infrarood-LED's (Licht Emitterende Diodes). Het uit 30 impulsen of impulsreeksen bestaande signaal kan zowel analoog (bij voorbeeld frequentie-proportioneel) als digitaal zijn.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding öZ ƒ) " ƒ. V r‘i 0 ^ (i -t /.

3 schematisch is weergegeven bij wijze van niet-beperkend voorbeeld. De afzonderlijke figuren stellen het volgende voor:

Fig. 1: een vereenvoudigd perspektisch overzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2: een aanzicht van een segment van een op een as te bevestigen schijf met secundaire wikkelingen, die samenwerkt met een vast staande kern met een primaire wikkeling, zoals die in de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding toegepast wordt;

Fig. 3: doorsnede van een dergelijk segment volgens III-III in fig. 2; Fig. 4: een principeschema van het elektrische deel van een inrichting volgens de uitvinding.

In fig· 1 is met 1 een roteerbare as aangegeven, waarop een meetscha-keling 2 bevestigd is. Het bij de meetschakeling 2 behorende meetele-ment 3 kan ieder gewenst meetelement zijn, bij voorbeeld een rekstrookjesbrug voor het meten van het askoppel, een verplaat-singsopnemer voor het meten van onderlinge verplaatsing van twee met de as draaiende onderdelen, een thermokoppel, etc.

Op de as 1 is verder een schijf 4 bevestigd, die bij voorbeeld is vervaardigd van met glasvezel versterkte kunststof. Zoals hieronder aan de hand van fig. 2 nog nader toegelicht zal worden is de schijf 4 opgebouwd uit twee delen en is in de schijf 4 een aantal platte spoelen ingebed, die elkaar in omtreksrichting overlappen. Deze platte spoelen vormen een reeks secundaire transformatorwikkelingen die bij het draaien van de as 1 beurtelings samenwerken met een primaire wikkeling 5 op een vast staande ferrietkem 6 die een luchtspleet heeft waar de schijf 4 in draait. De primaire wikkeling 5 wordt gevoed met een voedingsapparaat 7, dat een wisselspanning opwekt van bij voorbeeld ca 80 kHz. Een dergelijke hoge frequentie heeft, zoals bekend, het voordeel dat het vereiste aantal windingen per volt van de primaire en secundaire wikkelingen kleiner is dan bij lagere frequentie. Door het ontbreken van schakelaars kan de inrichting, mits het maximale vermogen van het voedingsapparaat 7 beperkt gehouden wordt, voor gebruik in gasgevaarlijke ruimtes explosieveilig uitgevoerd worden.

- . -> j Λ . \

o V

4

Op de schijf 4 is een krans van infrarood-LED’s 8 aangebracht, die het door de meetschakeling 2 opgewekte signaal optisch uitzenden en bij het draaien van de as 1 beurtelings samenwerken met een infrarood-ontvanger 9.

5 In fig. 2 en 3 is een van de segmenten waaruit de schijf 4 is opgebouwd nader weergegeven. In dit voorbeeld is de schijf 4 opgebouwd uit twee van zulke segmenten; het aantal kan ook groter dan twee tijn.

Het weergegeven segment 10 is in dit voorbeeld vervaardigd 10 van met glasvezel versterkte kunststof, waarin platte spoelen 11, 12, 13 en 14 ingegoten zijn. Opeenvolgende spoelen overlappen elkaar; voor de duidelijkheid is de buitenomtrek van de spoelen 11 en 13 in korte streeplijnen en die van de spoelen 12 en 14 in lange streeplijnen aangegeven. Het segment 10 is voorzien van lippen 15 en 16 die bij de 15 gemonteerde schijf overeenkomstige lippen van het aansluitende segment overlappen. De spoelen 11 en 14 strekken zich tot in de lippen 15 en 16 uit, zodat eveneens deze spoelen de overeenkomstige spoelen in het aansluitende segment gedeeltelijk overlappen.

Op het segment 10 is voorts een aantal infrarood-LED’s 8 20 'bevestigd voor de optische signaaltransmissie.

De afzonderlijke segmenten 10 van een schijf 4 kunnen met alle geëigende bevestigingsmiddelen, zoals schroeven, bevesti-gingsstrips, klembanden etc· aan elkaar en op de as 1 bevestigd worden.

25 De spoelen 11-14 zijn in fig. 2 en 3 aangegeven als platte gewikkelde spoelen, zoals in fig. 3 in doorsnede te zien is. Eventueel kan men ook gebruik maken van spoelen die als vlakke spiraal op een printplaat geprint zijn, eventueel aan weerskanten van de plaat. De printplaat of -platen kan (kunnen) op dezelfde wijze als gewikkelde 30 platte spoelen in het kunststofsegment 10 ingebed zijn; ook kan het segment 10 zelf als dikke printplaat uitgevoerd zijn, waarbij de elkaar overlappende spiraalspoelen om en om aan weerskanten van het segment geprint zijn.

—, «, r—r r ,—* 5

In fig. 4 is het elektrische deel van de inrichting schematisch weergegeven. Het hierin aangegeven voedingsapparaat 7 en de daardoor met een 80 kHz wisselspanning gevoede primaire wikkeling 5 zijn reeds genoemd bij de bespreking van fig. 1; het voedingsapparaat 5 7 wordt zelf, bij voorbeeld, gevoed uit het elektrisch net. De secun daire wikkelingen 11 t/m 14 zijn reeds genoemd bij de bespreking van fig. 2 en 3; 11’ t/m 14’ zijn de overeenkomstige secundaire wikkelingen, die zijn ingegoten in een tweede segment, dat tesamen met het afgeheelde segment 10 de volledige schijf 4 vormt. De secundaire 10 wikkelingen 11 t/m 14 en 11' t/m 14' zijn aangesloten op gelijkrichters 18, waarvan de uitgangen parallel geschakeld zijn en via een plusgeleider 19 en een mingeleider 20 de meetschakeling 2 voeden. De door de afzonderlijke secundaire wikkelingen met bijbehorende gelijkrichters gevormde spanningsbronnen kunnen alleen 15 energie afgeven en niet van elkaar opnemen.

De meetschakeling 2 bestaat uit een aantal onderdelen 21-24. Het deel 21 is een brugversterkerschakeling, die een rekstrookjesbrug 3 voor meting van het askoppel voedt en daarvan het brugsignaal ontvangt. De brugversterker zet het brugsignaal om in een blokspanning 20 met een met het brugsignaal evenredige frequentie van bij voorbeeld 0-140 Hz. Deze blokspanning wordt toegevoerd aan een ingang van een EN-poort 23, waarvan de andere ingang verbonden is met een hoogfrequent impulsgenerator 22, die een impulsspanning met een frequentie van bijvoorbeeld 42 kHz opwekt. De afzonderlijke blokken van de door 25 de brugversterker 21 opgewekte blokspanning worden aldus omgezet in impulsreeksen, die, versterkt door versterker 24, worden toegevoerd aan de infrarood-LED’s 8. De LED’s 8 zijn volgens fig· 4 in een aantal groepen geschakeld. De LED’s van iedere groep kunnen zodanig over de schijf 4 verdeeld geplaatst zijn, dat bij het uitvallen van een enkele 30 groep de signaaltransmissie intact blijft.

De infrarood-ontvanger 9 is afgestemd op de frequentie (42 kHz) van impulsgenerator 22 en Is daardoor ongevoelig voor statische warmtestraling en omgevingslicht. Na demodulatie krijgt men het door brugversterker 21 opgewekte blokspanningssignaal terug (0-140 Hz), dat 35 via frequentie-spannings conversie geschikt is voor, bijvoorbeeld, registratie op een schrijvende meter.

Claims (11)

1. Inrichting voor het contactloos elektrisch voeden van op een roteerbare as bevestigde apparatuur voorzien van een voedingstransformator waarvan de primaire wikkeling is aangebracht op een vast staande kern met een spleet en die meerdere secundaire 5 wikkelingen heeft die in de vorm van platte spoelen in omtreksrichting achter elkaar zijn aangebracht op een ringvormige schijf die loodrecht op de as bevestigd is en in de spleet van de kern steekt, met het kenmerk dat elkaar op de schijf in omtreksrichting opvolgende secundaire wikkelingen elkaar gedeelte- 10 lijk overlappen en bij rotatie van de as beurtelings samenwerken met de primaire zijde van de voedingstransformator.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat iedere secundaire wikkeling is aangesloten op een gelijkrichter en de uitgangen van de gelijkrichters parallel geschakeld zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de schijf is opgebouwd uit tenminste twee elkaar In de omtrekrichting opvolgende delen met elkaar overlappende uiteinden, welke uiteinden delen van secundaire wikkelingen bevatten die In gemonteerde toestand van de schijf elkaar overlappen.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1-3 met het kenmerk dat de secundaire wikkelingen zijn verbonden met aan de as bevestigde apparatuur die bestaat uit een signaalopwekkend deel en een signaalzender.

5. Inrichting volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de 25 signaalzender op de schijf is bevestigd.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5 met het kenmerk dat de signaalzender een optische signaalzender is.

7. Inrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat de optische signaalzender bestaat uit een aantal in omtreksrichting op 30 ongeveer gelijke afstand van elkaar op de schijf geplaatste bron nen van optische straling.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7 met het kenmerk dat de signaalzender infrarode straling kan uitzenden. 8303426

9. Inrichting volgens conclusies 7 en 8 met het kenmerk dat de bronnen van optische straling infrarood-LED’s zijn.

10. Inrichting volgens een van de conclusies 6-9 met het kenmerk dat de optische signaalzender een uit impulsen of impulsreeksen 5 bestaand optisch signaal kan uitzenden.

11. Inrichting voor het contactloos elektrisch voeden van op een roteerbare as bevestigde apparatuur zoals beschreven en toegelicht aan de hand van de tekening. WR/FHJ c «*· '