DE3733376C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines koaxial feldgekoppelten Übertragers einer im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher gekennzeichneten Art.

Das Prinzip eines solchen Übertragers ist für einen besonderen Anwendungszweck in einem Aufsatz von L. van den Steen in der Zeitschrift "Underwater Technology", Vol. 12 Nr. 3/1986 auf den Seiten 3 bis 9 und 16 dargestellt und näher beschrieben. Bei dieser bekannten Ausführung sind Primär- und Sekundär­ spule koaxial zueinander angeordnet, wobei die beiden Spulen allseitig von einem magnetischen Rückschluß umgeben sind. Diese Bauweise hat den erheblichen Vorteil, daß sich durch die koaxiale Anordnung der Spulen eine gute Ver­ kettung des magnetischen Flusses ergibt. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Übertragers sehr günstig beeinflußt werden. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Rückschlusses entsprechend gut sind. Ein Nachteil der koaxial feldge­ koppelten Übertrager ist jedoch, daß die Herstellung des magnetischen Rückschlusses schwierig ist, da die Ver­ wendung von lamellierten Blechpaketen praktisch nicht möglich ist, weil dann die Eisenverluste zu hoch werden. Es wurde deshalb auch schon vorgeschlagen, als Material für den magnetischen Kreis aneinander gestapelte Ringband­ kerne oder einen homogenen Magnetwerkstoff zu verwenden.

Auch bei der Verwendung von Ringbandkernen sind die Eisenverluste noch zu hoch, während bei der Verwendung nur homogener Werkstoffe, die erforderliche Blindleistung zur Aussteuerung zu hoch wird.

Aus der DE-AS 11 43 922 ist ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Rückschlusses mit einer Rückschluß­ schale für einen Transformator bekannt. Nach dem dort angegebenen Verfahren wird die Rückschlußschale derart hergestellt, daß zunächst ein magnetisches Band über einen geteilten Ring gewickelt wird. Das so hergestellte Teil wird dann in einem Klebelack oder Kitt getränkt und gehärtet und anschließend durch einen Zirkularschnitt getrennt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 28 24 749 ein induktives Bau­ element bekannt, auf dessen elektrisch leitender Wicklung Band aus einer amorphen weichmagnetischen Legierung auf­ gewickelt wird. Vorzugsweise ist die Wicklung ringförmig ausgebildet, und das amorphe weichmagnetische Band ist toroidförmig derart auf die Wicklung aufgewickelt, daß es diese weitgehend umschließt. Die Wicklung kann hierbei auch aus mehreren elektrisch voneinandet getrennten Teilwicklungen bestehen, wobei diese beispielsweise die Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators oder Übertragers bilden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Herstellung eines Übertragers der im Ober­ begriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu entwickeln, mit dem ein Übertrager geschaffen werden kann, der uni­ versell eingesetzt werden kann, einen sehr guten Wirkungs­ grad aufweist und noch relativ einfach in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Ver­ fahrensschritte. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel im Prinzip dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen im Längsschnitt und in Seitenansicht einen rotierenden feldgekoppelten Übertrager, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Auf einer Welle 1 ist das Primärsystem I des Übertragers befestigt. Koaxial dazu ist das Sekundärsystem II ange­ ordnet. Das Primärsystem I und das Sekundärsystem II bestehen im wesentlichen aus einer Primarspule 2 bzw. einer Sekundärspule 3, die ebenfalls koaxial zueinander angeordnet und von weichmagnetischen Rückschlußteilen 4 und 5 gemeinsam allseitig umschlossen sind. Die beiden Systeme sind lediglich durch ringförmige Luftspalte 6 voneinander getrennt.

Die weichmagnetischen Rückschlußteile 4 und 5 bestehen gemäß der Erfindung aus weichmagnetischen Drähten oder solchen dünnen Bändern, vorzugsweise aus magnetostrik­ tionsfreiem amorphem Material. Vorzugsweise sind die Drähte und/oder Bänder mit einer Isolationsschicht ver­ sehen, um die Eisenverluste klein zu halten.

Die Herstellung eines solchen Übertragers geht in folgen­ der Weise vor sich:

Auf einem rohrförmigen Träger 7 aus unmagnetischem Mate­ rial, der beispielsweise aus zwei koaxial ineinander geschachtelten Rohren 8 und 9 bestehen kann, die an den Stirnseiten fest und dicht miteinander verbunden sind, ist im Inneren (Rohr 8) des Trägers 7) die Primärspule 2 befestigt, während an der Außenseite (Rohr 9) des Trägers 7 die Sekundärspule 3 befestigt ist. Hierbei kann das Rohr 9 gleichzeitig als Spulenkörper dienen, d. h. die Wicklung der Sekundärspule 3 kann - abgesehen von der erforder­ lichen Isolation - unmittelbar auf das Rohr 9 des Trägers 7 gewickelt werden. Dadurch ergibt sich ein kleinerer Außen­ durchmesser des Übertragers. Mit Hilfe einer an sich be­ kannten Ringkern-Wickelvorrichtung werden nun die beiden am rohrförmigen Träger 7 befestigten Spulen 2 und 3 gemeinsam mit einem Band und/oder Draht aus weichmagnetischem Material umwickelt, und zwar gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Anzahl der Windungen hängt von dem gewünschten Eisenquerschnitt ab, wobei bei dünneren Bändern und Drähten eine entsprechend höhere Windungszahl erforderlich ist. Das auf diese Weise herge­ stellte Verbundelement wird durch Tränken in einem geeig­ neten Harz stabilisiert und verfestigt. Anschließend wird die weichmagnetische Umwicklung an beiden Stirnseiten zirkular durchtrennt, so daß die ge­ wünschten Luftspalte 6 entstehen. Gleichzeitig damit oder in einem folgenden Schritt, werden die beiden den hohl­ zylinderförmigen Träger 7 bildenden Rohre 8 und 9 wieder voneinander getrennt, so daß nun die beiden Systeme I und II völlig frei voneinander sind.

Die Verwendung eines Trägers 7, der zumindest teilweise aus Aluminium besteht, hat den zusätzlichen Vorteil, daß er eine Flußtrennung bewirkt, wodurch der Streufluß reduziert wird. Zur Vermeidung von Wirbelströmen ist das entsprechende Aluminium-Rohr mit einem axialen Schlitz versehen.

Der erfindungsgemäß hergestellte Übertrager kann sehr vielseitig eingesetzt werden. Er kann beispielsweise derart gestaltet sein, daß die beiden Systeme I und II nur ineinander steckbar sind. Auf diese Weise ergibt sich eine kontakt- und potentialfreie Energieübertragung, was den Einsatz unter erschwerten Umgebungsbedingungen, wie z. B. unter Wasser oder in explosionsgefährdeter Atmosphäre erlaubt. In diesem Falle ist es zweckmäßig, daß die entsprechenden Teile der Systeme I und II z. B. durch Vergießen oder Tauchen in einem geeigneten Harz geschützt werden.

Durch getrennte Montage der beiden Systeme I und II jeweils an einem feststehenden Chassis, bzw. an einer gegenüber diesem Chassis rotierenden Achse, ist eine Energie- und Signalübertragung von Chassis auf diese (rotierende) Achse und umgekehrt ohne die Nachteile einer Kopplung über Schleifkontakte möglich.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines koaxial feldgekoppelten Übertragers, dessen Primär- und Sekundärsystem koaxial zueinander angeordnet und voneinander mechanisch trennbar bzw. gegeneinander verdrehbar sind, wobei die koaxial zu­ einander angeordneten Primär- und Sekundärspulen (2 und 3) allseitig von einem magnetischen Rückschluß (4, 5) umgeben sind, welcher in axialer Verlängerung der Trennstelle zwischen den koaxial angeordneten Spulen (2 und 3) ring­ förmige Luftspalte (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (2 und 3) an einem teilbaren hohlzylinderförmigen Träger (7) aus unmagnetischem Material befestigt sind, wobei die eine Spule (2) an der Innenseite und die andere Spule (3) an der Außenseite des hohlzylinderförmigen Trägers (7) anliegen, daß beide Spulen (2 und 3) gemeinsam mit einem Band oder Draht aus weichmagnetischem Material gleichmäßig nach Art einer Ringbewicklung über den Umfang verteilt umwickelt werden, daß durch Tränken, z. B. mit einem Harz, diese weichmagnetische Umwicklung (4, 5) zusammen mit den Spulen (2 und 3) stabilisiert und verfestigt wird, und daß anschließend die weichmagnetische Umwicklung (4, 5) und der rohrförmige Träger (7) an den Stirnseiten zirkular durchtrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte oder Bänder zur weichmagnetischen Umwicklung (4, 5) der beiden Spulen (2 und 3) voneinander isoliert sind und aus magnetostriktionsfreiem amorphem Material bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die weichmagnetische Umwicklung (4, 5) der beiden Spulen (2 und 3) mit Hilfe einer Ringkern- Wickelmaschine vorgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der teilbare hohlzylinderförmige Träger (7) aus zwei koaxial angeordneten Rohren (8 und 9) besteht, wobei jedes Rohr den Spulenkörper einer Spule bildet oder trägt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden koaxial angeordneten Rohre (8 und 9) vor dem Umwickeln der Spulen (2 und 3) und Tränken der weich­ magnetischen Umwicklung (4, 5) an den Stirnflächen mit­ einander fest und dicht verbunden werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der teilbare hohlzylinderförmige Träger (7) zumindest teilweise aus Aluminium besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zirkulare Durchtrennen der weichmagnetischen Umwicklung (4, 5) und gegebenenfalls des teilbaren hohlzylinderförmigen Trägers (7) mit Hilfe eines Funkenerosionsverfahrens erfolgt.