DE69400263T2 - Transformatoranordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Transformatoranordnung.
• Die Anordnung linearer Differentialtransformatoren innerhalb von Kolben- und Zylindereinheiten, z.B. innerhalb der Hubeinrichtungen in hydraulischen Servosystemen, zur Erzeugung von Positionssignalen ist bekannt. Zur Vereinfachung der Herstellung der Drahtverbindungen werden die Transformatorwicklungen üblicherweise an einem stationären Teil der Kolben- und Zylindereinheit und der Anker an dem beweglichen Teil angeordnet. Der Anker weist in bekannter Weise die Form einer Stange auf, die als Innenkern innerhalb der üblicherweise ringförmigen Wicklungen bewegt wird. Dazu muß der Anker an einem langen schlanken nichtmagnetischen Träger gehalten werden.
• Bei hydraulischen Servosystemen an Flugzeugen werden üblicherweise doppelte Regelkreise verwendet, wozu doppelte lineare Differentialtransformatoren erforderlich sein können. Wenn getrennte Transformatoren nebeneinander angeordnet sind, ergibt sich das Problem, daß die Anker in exakter Ausrichtung zu den entsprechenden Wicklungen angeordnet sein müssen. Es muß daher entweder eine relative Drehung zwischen dem Kolben und dem Zylinder der Einheit, in der die Transformatoren angeordnet sind, vermieden werden, oder der Anker muß in Lagern an dem beweglichen Element angeordnet sein und es müssen Führungen vorgesehen werden, welche die Ausrichtung der Anker mit ihren Wicklungen beibehalten. Daraus resultiert eine sperrige und komplexe Anordnung.
• Als Alternative können die Transformatoren axial ausgerichtet hintereinander angeordnet sein. Es ist jedoch häufig schwierig oder unmöglich, die hintereinander angeordneten Windungen in der im stationären Element der Kolben- und Zylindereinheit verfügbaren Länge unterzubringen. Der Anker muß zusätzlich an einer relativ langen Stange gehalten werden, die sich verbiegen kann und eine ungenaue Anzeige von der Wandleranordnung liefert.
• GB 2 132 362 offenbart eine Transformatoranordnung mit zwei linearen Differentialtransformatoren. Jeder der Transformatoren enthält eine Primärwicklung und mindestens eine Sekundärwicklung, wobei die Wicklungen koaxial angeordnet sind. Die Transformatoren haben Kerne, die innerhalb der Wicklungen angeordnet sind und durch ein bewegliches Bauteil verbunden sind, dessen Position abgetastet wird. Die Transformatoren sind somit in Reihe zueinander axial ausgerichtet.
• Erfindungsgemäß ist eine Transformatoranordnung mit zwei linearen Differentialtransformatoren vorgesehen, die jeweils eine Primärwicklung und mindestens eine Sekundärwicklung umfassen, wobei die Wicklungen koaxial angeordnet sind, eine der Primärwicklungen mit einem Radialspiel von der anderen Primärwicklung umgeben ist, die oder jede Sekundärwicklung eines der Transformatoren mit einem Radialspiel von einer entsprechenden Sekundärwicklung des anderen Transformators umgeben ist, und ein Anker in dem Bereich des Radialspiels zwischen den Wicklungen axial beweglich ist.
• In einer bevorzugten Ausführung ist die Primärwicklung des oder jeder der Transformatoren axial mit dessen Sekundärwicklung ausgerichtet.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Anker rohrförmig.
• Die Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezug auf die Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch eine lineare Differentialtransformator-Anordnung gemäß einer Ausführung der Erfindung zeigt.
• Eine zylindrische Stange 10 ist auf einer kreisförmigen Endplatte 11 angeordnet und trägt eine Primärwicklung 12 sowie zwei Sekundärwicklungen 13, 14, wobei die Wicklungen 12, 13 und 14 einen Teil eines ersten linearen Differentialtransformators bilden. Eine weitere Primärwicklung 15 umgibt koaxial die Wicklung 12 mit einem konstanten Radialspiel. Sekundärwicklungen 16, 17 sind mit der Wicklung 15 axial ausgerichtet und wirken mit dieser zur Bildung eines Teils eines zweiten linearen Differentialtransformators zusammen. Die Wicklungen 15, 16 und 17 sind endseitig an der Endplatte 11 gehalten. Ein rohrförmiger Anker 18 ist in dem Bereich 19 des Radialspiels zwischen den Wandlerwicklungen axial beweglich und ist an einer nichtmagnetischen rohrförmigen Stange 20 angeordnet.
• Im Einsatz kann die Platte 11 an dem festen Teil einer Kolben- und Zylindereinheit und die Stange 20 an dem beweglichen Teil dieser Einheit angeordnet sein. Der Anker 18 arbeitet in bekannter Weise mit den Spulen 12, 13, 14 und mit den Spulen 15, 16, 17 zur Lieferung doppelter elektrischer Ausgangssignale zusammen, die der Axialstellung der Stange 20 entsprechen. Die Primärwicklungen 12, 15 werden vorzugsweise mit Erregerströmen identischer Hochfrequenz versorgt, um die Kopplung zwischen den Spulen des ersten und zweiten Transformators zu verringern und um den Überlagerungseffekt zwischen den an die Primärwicklungen angelegten unterschiedlichen aber nahe beieinanderliegenden Frequenzen zu eliminieren. Es ist beabsichtigt, daß die Kopplung zwischen den beiden Transformatoren nicht vollständig eliminiert, sondern verwendet wird, um den Betrieb der Anordnung zu überprüfen, wenn bei der Erregung der Primärwicklungen 12 Signale von den Wicklungen 13, 14 erhalten werden. Wenn die Wicklung 15 erregt wird, sollte die Höhe der Ausgangssignale von den Wicklungen 13, 14 ansteigen, wodurch eine Überprüfung der Wicklungen 13, 14, 15 erreicht wird. Die Wicklungen 12, 16, 17 können in ähnlicher Weise überprüft werden.
• Die Nullpunkte beider Transformatoren können durch Bewegung des Ankers 18 einfach identisch eingestellt werden, um einen Nullausgang von einem Transformator zu liefern und anschließend können die Axialstellungen der Wicklungen des anderen Transformators zur Lieferung eines Nullausgangs eingestellt werden.
• Wie vorstehend beschrieben, sind die Transformatorwicklungen vorzugsweise in einem relativ stationären Teil angeordnet, z.B. einer Kolben- und Zylindereinheit, wobei dieser Teil in den Zeichnungen mit 21 bezeichnet ist. Ein Dichtelement 22 kann einfach an dem Teil 21 montiert sein und in Eingriff mit der Stange 20 stehen, um die Wicklungen vor Verschmutzung zu schützen.
• Durch Verwendung eines rohrförmigen Ankers ist keine schlanke Haltespindel erforderlich, die sich über einen wesentlichen Teil der Länge des Stellelements erstreckt, um so die bekannte Kernanordnung innerhalb der Spulen zu halten.
• Die rohrförmige Ankeranordnung ist besser als die bekannten Ausführungen zur Verwendung in einer Druckfluidumgebung geeignet, da der dadurch gebildete Wandler nur einem Außendruck ausgesetzt ist. Der Aufbau des Wandlers wird vereinfacht. Die Spulen sind auf einen festen Dorn gewickelt, da kein Innendurchgang in dem Dorn für den Durchgang des Ankers erforderlich ist, wie dies bei den bekannten Ausführungen der Fall ist. Dies kann insbesondere von Vorteil in Druckumgebungen sein. Der Anker wirkt ferner nicht wie eine Pumpe innerhalb des Dornkörpers, wie dies bei den bekannten Anordnungen erfolgen kann.
• Es ist daher möglich, einen robusten Verschiebungswandler unter Verwendung der Transformatoranordnung zu schaffen.

Claims (3)

1. Transformatoranordnung mit zwei linearen Differentialtransformatoren, die jeweils eine Primärwicklung (12; 15) und mindestens eine Sekundärwicklung (13, 14; 16, 17) umfassen, wobei die Wicklungen (12, 13; 15, 16) koaxial angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Primärwicklungen (12) mit einem Radialspiel von der anderen Primärwicklung (15) umgeben ist, die oder jede Sekundärwicklung (13, 14) eines der Transformatoren mit einem Radialspiel von einer entsprechenden Sekundärwicklung (16, 17) des anderen Transformators umgeben ist, und ein Anker (18) in dem Bereich des Radialspiels zwischen den Wicklungen axial beweglich ist.

2. Transformatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (12; 15) jedes Transformators axial ausgerichtet ist mit der mindestens einen Sekundärwicklung (13, 14; 16, 17) des entsprechenden Transformators.

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18) rohrförmig ist.