DE1014209B - Inductive transmitter - Google Patents

Description

Induktiver Übertrager Die Erfindung betrifft einen induktiven Übertrager mit umlaufendem Sekundärteil für eine kontaktlose Übertragung von Wechselströmen auf umlaufende Maschinenteile, insbesondere für die Erregerstromübertragung bei elektrischen Kupplungen mit umlaufender Erregerwicklung.Inductive transmitter The invention relates to an inductive transmitter with surrounding secondary part for contactless transmission of alternating currents on rotating machine parts, especially for the transmission of excitation current electrical couplings with rotating excitation winding.

Der Erregerstrom für elektrische Kupplungen mit umlaufender Erregerspule wird diesen gewöhnlich über Schleifringe zugeführt. Schleifringe sind jedoch in manchen Fällen, z. B. in explosionsgefährdeten Betrieben, nur besonders abgedichtet verwendbar, da bei ihnen sonst immer die Gefahr einer Erregerstromunterbrechung und damit einer Funkenbildung besteht. In solchen Fällen werden induktive Übertrager verwendet, bei denen dem feststehenden Primärteil Wechselstrom zugeführt wird, der dem mit der Erregerwicklung umlaufenden Sekundärteil entnommen und dieser Erregerwicklung meist über Gleichrichter zugeführt wird.The excitation current for electrical couplings with a rotating excitation coil is usually supplied to these via slip rings. However, slip rings are in some cases, e.g. B. in potentially explosive plants, only specially sealed can be used, since otherwise there is always a risk of the excitation current being interrupted and thus there is sparking. In such cases, inductive transformers are used used, in which the fixed primary part alternating current is supplied, the taken from the secondary part rotating with the excitation winding and this excitation winding is usually fed via rectifier.

Die bisher verwendeten induktiven Übertrager für die Erregerstromübertragung bei elektrischen Kupplungen bestehen im wesentlichen aus zwei ringförmigen Körpern, in welche die ebenfalls ringförmigen Wicklungen eingelassen sind. Diese beiden ringförmigen Körper liegen entweder axial so nebeneinander, oder es wird der eine ringförmige Körper von dem anderen so umschlossen, daß beide Körper einen U-förmigen Weg für die magnetischen Kraftlinien bilden. Dieser Eisenkern besteht nicht- in der bei Übertragern üblichen Weise aus einzelnen Blechen, sondern aus vollem Gußeisen, da sich die genannten ringförmigen Körper schlecht aus in Richtung der Kraftlinien liegenden, also radial geschichteten Blechen aufbauen lassen, wobei das einzelne U-förmige Blechpaket parallel und nicht senkrecht zur Achse liegt. So angeordnete Bleche können nur durch Vergußmasse zusammengehalten werden. Infolge der geringen. Permeabilität des Gußeisens, der auftretenden Wirbelströme und der damit verbundenen Erwärmung des Eisenkerns, die noch durch den Zusammenbau der Übertrager mit dien. Kupplungen verstärkt wird, und vor allem wegen des verhältnismäßig großen Luftspaltes dieser meist scheibenförmigen. Anordnungen ist der Wirkungsgrad dieser Übertrager unverhältnismäßig schlecht. Er beträgt etwa nur 35 bis 40%. Weiter ist es bei den bekannten Übertragern von Nachteil, daß die Gleichrichter in dem freien Innenraum dieser mit der Kupplung zu einer Baueinheit verbundenen ringförmigen Körper angeordnet sind, da die wärmeempfindlichen Trockengleichrichter hier gerade der vom Übertrager und besonders der von der Kupplung entwickelten Wärme ausgesetzt sind.The inductive transformer used so far for the transmission of excitation current in the case of electrical couplings essentially consist of two ring-shaped bodies, in which the also ring-shaped windings are embedded. These two ring-shaped Bodies either lie axially next to one another, or the one becomes annular Body enclosed by the other so that both bodies have a U-shaped path for form the magnetic lines of force. This iron core does not exist in the Transmitters usually made of individual sheets, but from solid cast iron, there the said ring-shaped bodies look bad in the direction of the lines of force can build lying, so radially layered sheets, with the individual U-shaped laminated core is parallel and not perpendicular to the axis. So arranged Sheets can only be held together by potting compound. As a result of the low. Permeability of cast iron, the eddy currents that occur and the associated Heating of the iron core, which is still served by assembling the transformer with. Couplings is reinforced, and especially because of the relatively large air gap this mostly disc-shaped. Arrangements is the efficiency of these transformers disproportionately bad. It is only about 35 to 40%. It is next with the known transformers have the disadvantage that the rectifier in the free interior this is arranged with the coupling to form a structural unit connected annular body because the heat-sensitive dry rectifier is the one from the transformer and are particularly exposed to the heat generated by the clutch.

Es sind auch als Doppel-Drehtransformatoren ausgebildete Übertrager bekannt, bei denen- ein. Größentransformator und ein Phasentransformator hintereinandergeschaltet sind, um so sowohl die Größe der Spannung als auch ihre Phase stetig verändern zu können. Derartige Drehtransformatoren besitzen einen feststehenden. Ständer sowie einen ebenfalls feststehenden Rotor, der lediglich zur Änderung von Größe bzw. Phase der zugeführten Spannung drehbar ist. Ein solcher Transformator ist also für die Übertragung von Wechselströmen auf umlaufende Maschinenteile nicht verwendbar.There are also transformers designed as double rotary transformers known to whom- a. Size transformer and a phase transformer connected in series are so as to continuously change both the magnitude of the voltage and its phase can. Such rotary transformers have a fixed one. Stand as well a fixed rotor, which is only used to change the size or phase the supplied voltage is rotatable. So such a transformer is for that Transmission of alternating currents to rotating machine parts cannot be used.

Erfindungsgemäß ist nun der induktive Übertrager als Doppel-Drehtransformator mit zwei gegensinnig umlaufende Drehfelder erzeugenden Ständerwicklungen aufgebaut, wobei beispielsweise ein beiden Ständerwicklungen gemeinsamer Läufer verwendet werden kann, der eine einzige Wicklung trägt, die, ein-oder mehrphasig sein kann: Für die beiden. Ständerwieklungen können aber auch zwei auf einer gemeinsamen Welle sitzende Läufer vorgesehen sein, deren Wicklungen so hintereinandergeschaltet sind, daß sich die in ihnen induzierten Wechselspannungen addieren. Der Wirkungsgrad eines derartigen übertragers entspricht demjenigen eines normalen. Drehtransformators, was besonders bei größeren Kupplungen mit entsprechend großer Erregerleistung von Bedeutung ist. Die beiden Ständerwicklungen, werden wie gesagt, so geschaltet, daß zwei gegenläufige Drehfelder entstehen. Dadurch wird erreicht, daß in. der stehenden oder umlaufenden gemeinsamen Sekundärwicklung unabhängig von der Drehzahl resultierende ein- oder mehrphasige Wechselspannungen konstanter Größe. entstehen, die nur -von den vorgegebenen primären ein- oder mehrphasigen Wechselspannungen abhängen.According to the invention, the inductive transformer is now a double rotary transformer constructed with two stator windings that rotate in opposite directions, For example, a rotor common to both stator windings can be used can that carries a single winding that can be single or multi-phase: For the both. However, stator movements can also have two seated on a common shaft Runner can be provided, the windings of which are connected in series that add the alternating voltages induced in them. The efficiency of such a transmitter corresponds to that of a normal. Rotary transformer, what special is important for larger clutches with a correspondingly high excitation power. As I said, the two stator windings are connected in such a way that two counter-rotating Rotating fields arise. This ensures that in the standing or rotating common secondary winding regardless of the speed resulting in or polyphase alternating voltages of constant magnitude. arise only -of the given primary single or multi-phase alternating voltages depend.

In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße induktive Übertrager an einem Beispiel dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen beispielsweise bei einer elektrischen Doppelsteuerkupplung für Reversiergetriebe verwendeten induktiven Übertrager; Fig.2 zeigt in einem Diagramm den Verlauf der beiden durch die getrennten Ständerwicklungen in dem gemeinsamen Sekundärteil induziertem Spannungen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Sekundärteiles; Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ansichten einer als Einbaubeispiel gewählten Doppelsteuerkupplung, bei der die beiden erfindungsgemäßen induktiven Übertrager mit den beiden Kupplungen und dem gemeinsamen Antriebsmotor eine Baueinheit bilden.In the drawing, the inductive transformer according to the invention is on shown in an example. Fig. 1 shows a longitudinal section through one for example in an electric double control clutch for reversing gears inductive transformer used; 2 shows in a diagram the course of the both induced by the separate stator windings in the common secondary part Voltages as a function of the speed of the secondary part; Figures 3 and 4 show two views of a double control clutch selected as an installation example, in which the two inductive transducers according to the invention with the two clutches and the common drive motor form a structural unit.

In Fig. 1 treibt der Motor 10, beispielsweise ein Drehstrom-Kurzschlußläufermotor, über die Zahnräder 11, 12 und 13 die Eingangsteile der elektrisch steuerbaren Kupplungen 14 und 15 gegensinnig an. Diese gegensinnig umlaufenden Eingangskupplungsteile können wahlweise über die zugehörigen Ausgangskupplungsteile und die Zahnräder 16 mit der gemeinsamen Welle 17 gekuppelt werden. Die Erregung jeder der Kupplungen 14 und 15 erfolgt über einen induktiven Übertrager 18, der für die Kupplung 15 ausgezeichnet und für die Kupplung 14 nur angedeutet ist. Der Ständer, d. h. der feststehende oder primäre Teil dieses Übertragers 18, ist mit zwei Blechpaketen 19 und 20 versehen, die beispielsweise zwei Drehstromwicklungen 21 und 22 tragen. Diese beiden Drehstromwicklungen 21 und 22 sind so geschaltet, daß sie zwei gegensinnig umlaufende Drehfelder erzeugen. In dem ans den beiden. Blechpaketen 19 und 20 bestehenden Primärteil befindet sich der aus einem einzigen zylindrischen Blechpaket bestehende Sekundärteil 23,. der auch nur eine einzige normale Einphasen- oder Drehstromwicklung 24 trägt, deren Wicklungsenden 25 dem ein- oder dreiphasigen Gleichrichter 26 zugeführt werden. Dieser Gleichrichter 26 ist mit der Welle 27 fest verbunden. Die Gleichstromseite des Gleichrichters 26 ist durch. die beiden Leitungen 28 mit der Erregerwicklung 29 der Kupplung 15 verbunden, die hier der einfachen Darstellung wegen durch eine lange Bohrung in der Welle 27 geführt wird. In der Praxis wird die Gleichstromleitung 28 in die Nuten der Läuferwicklung 24 mit eingewickelt und nur am rechten Kugellager durch eine kurze Bohrung in der Welle 27 eingefädelt. Die Antriebswelle 30 der Kupplung 15 ist zur Führung der Gleichstromleitung 28 an ihrer Lagerstelle ebenfalls durchbohrt. Diese beiden Wellen werden durch die Kupplung 31 miteinander verbunden.In Fig. 1, the motor 10 drives, for example a three-phase squirrel cage motor, Via the gears 11, 12 and 13 the input parts of the electrically controllable clutches 14 and 15 in opposite directions. These input coupling parts rotating in opposite directions can optionally via the associated output coupling parts and the gears 16 with the common shaft 17 are coupled. The excitation of each of the clutches 14 and 15 takes place via an inductive transformer 18, which is excellent for the coupling 15 and for the clutch 14 is only indicated. The stand, d. H. the fixed one or the primary part of this transformer 18, is provided with two laminated cores 19 and 20, which carry two three-phase windings 21 and 22, for example. These two three-phase windings 21 and 22 are connected in such a way that they generate two rotating fields rotating in opposite directions. In the ans of the two. Laminated cores 19 and 20 existing primary part is located the secondary part 23, which consists of a single cylindrical laminated core. the also carries only a single normal single-phase or three-phase winding 24, their Winding ends 25 are fed to the single-phase or three-phase rectifier 26. This rectifier 26 is firmly connected to the shaft 27. The DC side of the rectifier 26 is through. the two lines 28 with the field winding 29 of the coupling 15 connected, here for the sake of simplicity by a long hole in the shaft 27 is performed. In practice, the direct current line 28 wrapped in the grooves of the rotor winding 24 and only on the right ball bearing threaded through a short hole in the shaft 27. The drive shaft 30 of the clutch 15 is also drilled through to guide the direct current line 28 at its bearing point. These two shafts are connected to one another by the coupling 31.

In Fig. 2 sind die in der Sekundärwicklung 24 des induktiven Übertragers 18 induzierten Spannungen in Abhängigkeit von der Drehzahl graphisch dargestellt. 32 und 33 sind beispielsweise die gleich großen Beträge der durch die beiden gegenläufigen Drehfelder in der Sekundärwicklung 24 induzierten Phasen- oder verketteten Spannungen bei Stillstand des Sekundärteiles. Wird nun der Sekundärteil in Drehung versetzt, so werden die Beträge: 32 und 33 der in der Wicklung 24 induzierten Spannungen verändert. Die von dem mit dem Sekundärteil umlaufenden Drehfeld induzierte Spannung 32' wird verkleinert, während die von dem gegenläufigen. Drehfeld induzierte Spannung 33' vergrößert wird. Bei einer zweipolig gewickelten Anordnung würde 32' bei der synchronen Drehzahl 3000 Umdrehungen pro Minute Null werden, während 33' bei dieser Drehzahl den doppelten Wert von. 33 erreichen würde. Der Betrag der resultierenden Spannung entspricht der Summe der beiden Einzelbeträge 32' und 33'. Er ist bei jeder Drehzahl konstant und ist durch die Gerade (32'+ 33') angedeutet. Bei getrennten Läuferausführungen, wenn also statt des oben beschriebenen gernensamen Läufers für jedes der beiden Ständerblechpakete ein getrennter Läufer verwendet wird, die beide zusammen auf einer gemeinsamen Welle sitzen, müssen die entsprechenden Phasen der getrennten Wicklungsteile so geschaltet werden; daß sich die in ihnen induzierten Spannungen addieren.In Fig. 2 are those in the secondary winding 24 of the inductive transformer 18 induced voltages are shown graphically as a function of the speed. 32 and 33 are, for example, the equal amounts of the opposing amounts caused by the two Rotating fields in the secondary winding 24 induced phase or linked voltages when the secondary part is at a standstill. If the secondary part is now set in rotation, so the amounts: 32 and 33 of the voltages induced in the winding 24 are changed. The voltage 32 'induced by the rotating field circulating with the secondary part becomes while that of the opposite. Rotating field induced voltage 33 ' is enlarged. In the case of a two-pole wound arrangement, 32 'would be used for the synchronous Speed 3000 revolutions per minute will be zero, while 33 'at this speed twice the value of. 33 would reach. The amount of the resulting stress corresponds to the sum of the two individual amounts 32 'and 33'. He is at any speed constant and is indicated by the straight line (32 '+ 33'). With separate rotor designs, if so instead of the lovable runner described above for each of the two Laminated stator cores a separate rotor is used, both together on sitting on a common shaft, the corresponding phases of the separate Winding parts are switched so; that the tensions induced in them add.

Fig. 3 und 4 zeigen als Anordnungsbeispiel eine Doppelsteuerkupplung, bei der die beiden. Kupplungen 14 und 15, der Antriebsmotor 10, die Zahnräder 11, 12, 13 und 16 sowie die beiden induktiven Überträger 18 eine Baueinheit bilden. Die Zahnräder 11, 12, 13 und 16 und die beiden Kupplungen 14 und 15 werden von dem Gehäuse 34 umgeben. Auf der Abtriebsseite ragt die Welle 17 aus dem Gehäuse 34 heraus. Auf der Antriebsseite sind der Motor 10 und die beiden induktiven Übertrager 18 mit ihren Gleichrichtern 26 an das Gehäuse 34 angeflanscht. Die Gleichrichter 26 sind dabei auf den den Kupplungen abgewandten Seiten der Übertrager 18 angeordnet, so daß sie vor der in den Kupplungen entstehenden Wärme geschützt sind. 26' in Fig. 1 deutet an, daß zwecks besserer Kühlung die Gleichrichtergehäuse mit Kühlrippen oder Ventilatorflügeln versehen werden können. Die Abstände zwischen den Übertragern 18 und dem Antriebsmotor 10 sind so groß gehalten, daß ein Wärmeübergang vom Antriebsmotor 10 zu den Übertragern 18, insbesondere den Gleichrichtern 26, durch die durch diese Zwischenräume strömende Luft weitgehend verhindert wird. Das Gehäuse 34 kann ebenfalls zur besseren Kühlung mit Kühlrippen versehen sein, die, wenn nötig, von einem besonderen Ventilator auf der Welle des Motors 10 angeblasen werden.3 and 4 show a double control clutch as an arrangement example, where the two. Clutches 14 and 15, the drive motor 10, the gears 11, 12, 13 and 16 and the two inductive transmitters 18 form a structural unit. The gears 11, 12, 13 and 16 and the two clutches 14 and 15 are of the Housing 34 surrounded. On the output side, the shaft 17 protrudes from the housing 34. The motor 10 and the two inductive transformers 18 are on the drive side with their rectifiers 26 flanged to the housing 34. The rectifiers 26 are arranged on the sides of the transformers 18 facing away from the couplings, so that they are protected from the heat generated in the clutches. 26 'in Fig. 1 indicates that the rectifier housing with cooling fins for better cooling or fan blades can be provided. The distances between the transformers 18 and the drive motor 10 are kept so large that a heat transfer from the drive motor 10 to the transformers 18, in particular the rectifiers 26, through which these Air flowing between spaces is largely prevented. The housing 34 can also be provided with cooling fins for better cooling, which, if necessary, of a special one Fan on the shaft of the motor 10 are blown.

Die Wicklungen 20, 21 und 24 werden normalerweise Drehstromwicklungen sein. Selbstverständlich können diese Wicklungen auch als andere mehrphasige Wicklungen ausgeführt sein. Nur die Läuferwicklung 24 allein kann bei kleinen Erregerleistungen auch einphasig ausgeführt sein. Weiter ist der erfindungsgemäße Übertrager nicht nur für die Erregerstromübertragung bei Kupplungen mit umlaufender Erregerwicklung, sondern überhaupt überall dort verwendbar, wo irgendwelche elektrischen Ströme ohne Schleifringe und Bürsten auf einen umlaufenden Teil übertragen werden sollen.The windings 20, 21 and 24 are normally three-phase windings be. Of course, these windings can also be used as other polyphase windings be executed. Only the rotor winding 24 alone can with small excitation powers can also be single-phase. The transformer according to the invention is not further only for the excitation current transmission in clutches with rotating excitation winding, but can be used anywhere where any electrical currents without Slip rings and brushes are to be transferred to a rotating part.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Induktiver Übertrager mit umlaufendem Sekundärteil für eine kontaktlose Übertragung von Wechselströmen auf umlaufende Maschinenteile, insbesondere für die Erregerstromübertragung bei elektrischen Kupplungen mit umlaufender Erregerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Übertrager als Doppel-Drehtransformator mit zwei gegensinnig umlaufende Drehfelder erzeugenden Ständerwicklungen aufgebaut ist. PATENT CLAIMS: 1. Inductive transformer with surrounding secondary part for a contactless transmission of alternating currents to rotating machine parts, especially for the transmission of excitation current in electrical couplings with rotating Excitation winding, characterized in that the inductive transformer is a double rotary transformer built with two stator windings that rotate in opposite directions and generate rotating fields is. 2. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beiden Ständerwicklungen gemeinsame Läufer eine einzige Wicklung trägt, die ein- oder mehrphasig sein kann. 2. Inductive transmitter according to claim 1, characterized in that the two Stator windings common rotor carries a single winding that is single or multi-phase can be. 3. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Ständerwicklungen. zwei auf einer gemeinsamen Welle sitzende Läufer vorgesehen sind, deren Wicklungen so hintereinandergeschaltet sind, daß sich die in ihnen induzierten Wechselspannungen addieren. 3. Inductive transmitter according to claim 1, characterized in that for the two stator windings. two runners sitting on a common shaft are provided, the windings are connected in series that the add the alternating voltages induced in them. 4. Induktiver Übertrager nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsenden des sekundären übertragerteiles einem mit diesem umlaufenden ein- oder mehrphasigen Trockengleichrichter zugeführt werden. 4. Inductive transmitter according to claim 2 and 3, characterized in that the winding ends of the secondary transmission part with a single or multi-phase dry rectifier rotating with this are fed. 5. Induktiver Übertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Anwendung auf eine elektrische Kupplung der Trockengleichrichter auf der der Kupplung abgewandten Seite des Übertragers angeordnet ist. 5. Inductive transmitter according to claim 4, characterized in that that when it is applied to an electrical coupling, the dry rectifier is arranged on the side of the transformer facing away from the coupling. 6. Induktiver Übertrager nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Anwendung für eine Doppelsteuerkupplung die für die Kupplungen vorgesehenen induktiven Übertrager mit den Kupplungen, dem Antriebsmotor und den dazugehörigen Getriabeteilen eine Baueinheit bilden. 6. Inductive Transmitter according to Claims 1 to 5, characterized in that when it is used for a double control coupling, the inductive transformers provided for the couplings with the clutches, the drive motor and the associated transmission parts Form unit. 7. Induktiver Übertrager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallel zueinander angeordneten Kupplungen mit dem Antriebs- und Abtriebsgetriebe von einem gemeinsamen, mit Kühlrippen versehenen Gehäuse umgeben sind, an dessen einer Stirnseite der Antriebsmotor mit einem besonderen Lüfter und die beiden induktiven Übertrager befestigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 227 992, 220 708.7. Inductive transmitter according to claim 6, characterized in that that the two mutually parallel couplings with the drive and Output gear surrounded by a common housing provided with cooling fins are, on one end of which the drive motor with a special fan and the two inductive transmitters are attached. Considered publications: German patent specifications No. 227 992, 220 708.