(57)【要約】ロータ励磁される電気機械に用いられる回転トランス、特に自動車内の同期発電機に用いられる回転トランスが記載される。当該回転トランスは、導磁性の材料から成る一次コア（１７）と一次巻き線（１８）とを備えた一次部分（１４）と、該一次部分（１４）に対して相対的に回転可能な、導磁性の材料から成る二次コア（２０）と二次巻き線（２１）とを備えた同軸的な二次部分（１５）とを有している。小径の構造を得てかつ回転する二次コア（２０）に生じる半径方向力を抑制するために、一次部分（１４）と二次部分（１５）とが、軸方向で相並んで配置されており、一次コア（１７）と二次コア（２０）とが、互いに向かい合わされた平坦な端面（１７１，２０１）を有しており、両端面（１７１，２０１）が互いの間に軸方向の作業エアギャップ（２３）を形成している。
2004519192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ励磁される電気機械に用いられる回転トランス、特に自動車内の同期発電機に用いられる回転トランスであって、一次部分（１４）と、該一次部分（１４）に対して相対的に回転可能な、同軸的な二次部分（１５）とが設けられており、一次部分（１４）が、導磁性材料から成る一次コア（１７）を有しており、該一次コア（１７）内に一次巻き線（１８）が嵌め込まれており、二次部分（１５）が、導磁性材料から成る二次コア（２０）を有しており、該二次コア（２０）内に二次巻き線（２１）が嵌め込まれている形式のものにおいて、一次部分（１４）と二次部分（１５）とが、軸方向で相並んで配置されており、一次コア（１７）と二次コア（２０）とが、互いに向かい合わされた平坦な端面（１７１，２０１）を有しており、両端面（１７１，２０１）が互いの間に軸方向の作業エアギャップ（２３）を形成していることを特徴とする回転トランス。
【請求項２】
一次コア（１７）と二次コア（２０）とが、それぞれ平坦な端面（１７１，２０１）の側から加工成形された各１つの環状溝（１９，２２）を有しており、該環状溝（１９，２２）内に一次巻き線（１８）もしくは二次巻き線（２１）が嵌め込まれている、請求項１記載の回転トランス。
【請求項３】
一次コア（１７）と二次コア（２０）とがそれぞれ中空円筒体であり、該中空円筒体の互いに向かい合わされた平坦な端面（１７１，２０１）が円環形状を有している、請求項２記載の回転トランス。
【請求項４】
二次部分（１５）が、駆動可能な軸ジャーナル（１６）と相対回動不能に連結されており、一次部分（１４）が、回転不能でかつ軸方向移動可能に保持されており、軸方向の作業エアギャップ（２３）の最小幅を維持するための手段が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項５】
二次コア（２０）が、軸ジャーナル（１６）に半径方向と軸方向とで移動不能に固定されている、請求項４記載の回転トランス。
【請求項６】
二次部分（１５）が、二次コア（２０）を外側で取り囲んで把持するホルダ（２７）を有しており、該ホルダ（２７）が軸ジャーナル（１６）に支持されている、請求項４または５記載の回転トランス。
【請求項７】
前記ホルダ（２７）が、ポット周壁（２７１）とポット底部（２７２）とを備えたポットの形に形成されており、ポット底部（２７２）が軸ジャーナル（１６）に支持されており、ポット周壁（２７１）が二次コア（２０）を取り囲んでいる、請求項６記載の回転トランス。
【請求項８】
前記ポット周壁（２７１）の高さが、二次コア（２０）の、製作誤差を考慮した上で最大の軸方向長さよりも大きく設定されている、請求項７記載の回転トランス。
【請求項９】
二次コア（２０）が、前記ホルダ（２７）のポット周壁（２７１）に固定されている、請求項７または８記載の回転トランス。
【請求項１０】
一次部分（１４）が、一次コア（１７）を収容する軸方向移動可能に案内されたホルダ（２４）を有している、請求項４から９までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項１１】
前記ホルダ（２４）が、ポット周壁（２４１）とポット底部（２４２）とを備えたポットの形に形成されており、一次コア（１７）がポット周壁（２４１）に固定されている、請求項１０記載の回転トランス。
【請求項１２】
前記固定が、接着接合部（２６，２８，２５）を形成する接着剤および／または充填剤を用いて行われている、請求項５、９または１１記載の回転トランス。
【請求項１３】
一次部分（１４）と二次部分（１５）とが、片側で開いた室（１２）内に収容されており、該室（１２）が、円筒状の室壁（１２１）と室底部（１２２）と室開口（１２３）とを備えており、室壁（１２１）と二次部分（１５）との間に半径方向の環状ギャップ（３３）が設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項１４】
前記室（１２）がハウジング（１１）内に形成されており、室底部（１２２）が、該ハウジング（１１）の縁側に位置固定されたダイヤフラム（１３）により形成されている、請求項１３記載の回転トランス。
【請求項１５】
前記室（１２）がハウジング（１１）内に形成されており、室底部（１２２）が、剛性的なハウジング壁（１１２）により形成されている、請求項１３記載の回転トランス。
【請求項１６】
作業エアギャップ（２３）の最小幅を維持するための手段が、前記室（１２）内に空気正圧を発生させるための装置（２９）と、一次部分（１４）を二次部分（１５）へ向けられた軸方向力で負荷する戻し部材（３０）とを有している、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項１７】
空気正圧を発生させるための装置が、前記室（１２）に直接に前置された正圧室（３１）と、該正圧室（３１）内に同軸的に配置されかつ軸ジャーナル（１６）に相対回動不能に装着された羽根車（３２）とを有している、請求項１６記載の回転トランス。
【請求項１８】
前記正圧室（３１）が、ハウジング（１１）に設けられた、前記室（１２）と同軸的でかつ前記室開口（１２３）の前方に位置する円形の切欠きにより形成されている、請求項１７記載の回転トランス。
【請求項１９】
前記戻し部材（３０）がばね（３４）として形成されており、該ばね（３４）が、一次部分（１４）と前記室底部（１２２）との間に支持されている、請求項１５から１８までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項２０】
前記戻し部材（３０）が前記ダイヤフラム（１３）により形成されている、請求項１４、１６、１７または１８記載の回転トランス。
【請求項２１】
一次部分（１４）が前記室（１２）の室壁（１２１）に沿って軸方向移動可能に案内されている、請求項１３から２０までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項２２】
一次部分（１４）が前記ダイヤフラム（１３）に固く結合されていて、該ダイヤフラム（１３）によりセンタリングされており、一次部分（１４）と前記室壁（１２２）との間に広幅の環状ギャップが残っている、請求項２０記載の回転トランス。
【請求項２３】
一次コア（１７）と二次コア（２０）との互いに向かい合わされた端面（１７１，２０１）が、たとえばテフロンから成る被覆体を備えている、請求項１から２２までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項２４】
作業エアギャップ（２３）の最小幅を維持するための手段が、ストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とを有しており、該ストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とが一次部分（１４）と二次部分（１５）とに配置されており、ストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とが互いに当接したときに作業エアギャップ（２３）が最小幅をとるようにストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とが形成されている、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項２５】
ストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とが一次部分（１４）の軸線と二次部分（１５）の軸線との整合線で互いに点状に当接し合うようにストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とが形成されている、請求項２４記載の回転トランス。
【請求項２６】
ストッパ（３５）が、中空円筒状の二次コア（２０）を支持する軸ジャーナル（１６）の端面により形成されており、対応ストッパ（３６）が、中空円筒状の一次コア（１７）内に挿入されたスペーサ部材（３７）により形成されており、該スペーサ部材（３７）が、端部に一体に形成されたボールキャップ（３７１）を備えており、該ボールキャップ（３７１）が一次コア（１７）の端面（１７１）を超えて突出している、請求項２４または２５記載の回転トランス。
【請求項２７】
ストッパ（３５）と対応ストッパ（３６）とが、それぞれ中空円筒状の一次コア（１７）と二次コア（２０）とに挿入された２つのスペーサ部材（３７，４４）により形成されており、両スペーサ部材のうちの少なくとも一方のスペーサ部材（４４）が、端面側に一体成形されたボールキャップ（４４１）を備えており、該ボールキャップ（４４１）が、一次コア（１７）の端面もしくは二次コア（２０）の端面（２０１）を超えて突出している、請求項２４または２５記載の回転トランス。
【請求項２８】
前記スペーサ部材（３７′）の互いに向かい合わされた端面のうちの一方の端面が、一次コア（１７）と二次コア（２０）との互いに向かい合わされた端面のうちの一方の端面と同一平面に位置している、請求項２７記載の回転トランス。
【請求項２９】
作業エアギャップ（２３）の最小幅を維持するための手段が、前記室（１２）内に空気負圧を発生させるための装置（３８）を有している、請求項２４から２８までのいずれか１項記載の回転トランス。
【請求項３０】
空気負圧を発生させるための装置（３８）が、当該回転トランスと協働する電気機械の機械軸（１０）の、前記室（１２）内に突入しかつ軸ジャーナル（１６）を保持した軸区分（１０１）と、該軸区分（１０１）に加工成形された複数の軸方向溝（４２）とを有しており、該軸方向溝（４２）が、前記室（１２）を、電気機械に生じる負圧範囲（４３）に接続している、請求項２９記載の回転トランス。
【請求項３１】
前記室開口（１２３）が、前記軸区分（１０１）を収容する回転軸受け（４１）によってカバーされており、該回転軸受け（４１）が、電気機械の機械ハウジング（４０）に保持されている、請求項３０記載の回転トランス。
【請求項３２】
前記回転軸受け（４１）の、前記室（１２）とは反対の側にファン（３９）が設けられており、該ファン（３９）が、機械軸（１０）に相対回動不能に装着されている、請求項３１記載の回転トランス。
【請求項３３】
二次部分（１５）の、一次部分（１４）とは反対の側の端部が、突出範囲によって前記室開口（１２３）を超えて突出しており、空気負圧を発生させるための装置（３８）が、前記突出範囲で二次コア（２０）に加工成形された２つの半径方向通路（４６，４７）を有しており、該半径方向通路（４６，４７）が、軸ジャーナル（１６）に延びかつ軸ジャーナル（１６）の、作業エアギャップ（２３）に面した端面に開口した各１つのオーバフロー通路（５１）に接続されている、請求項２９記載の回転トランス。
【請求項３４】
二次コア（２０）が前記ホルダ（２７）のポット底部（２７２）に接触しており、前記半径方向通路（４６，４７）が溝として形成されており、該溝が、二次コア（２０）の、前記ポット底部（２７２）に接触した端面に加工成形されていて、端部側で前記ホルダ（２７）に設けられた各１つの開口（４８，４９）と整合している、請求項７または３３記載の回転トランス。
【請求項３５】
二次コア（２０）が前記ホルダ（２７）のポット底部（２７２）に接着層（５０）を介して固定されている、請求項３４記載の回転トランス。
【請求項３６】
軸ジャーナル（１６）が、同期発電機の機械軸（１０）に相対回動不能に結合されていて、軸方向で同期発電機の機械ハウジング（４０）から突出しており、該機械ハウジング（４０）に端面側で前記ハウジング（１１）がフランジ締結されている、請求項４から３５までのいずれか１項記載の回転トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、ロータ励磁される電気機械、特に自動車の同期発電機に用いられる回転トランス（Ｄｒｅｈｕｅｂｅｒｔｒａｇｅｒ）から出発する。
【０００２】
このような形式の回転トランスまたは回転変圧器は、ロータ励磁される電気機械、特に同期発電機において、可動子またはロータの界磁巻き線に励磁電流をスリップリングなしに引き渡すために使用されるので、摩耗を受けるスリップリングを不要にしたことにより、機械が十分にメンテナンスフリーでかつ丈夫になる。このことは、特にこのような回転トランスを自動車における同期発電機として使用するために目標とされる。回転トランスを備えた公知の同期発電機（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２１２２５２０号明細書）では、一次部分と二次部分とが互いに同心的に配置されており、この場合、一次部分が二次部分を取り囲んでいる。一次部分は電圧調整器と共に発電機ハウジングに付設されており、この場合、一次部分は可動子軸またはロータ軸の回転軸受けの外側に位置している。二次部分はセンタリングスリーブと、このセンタリングスリーブを同軸的に貫通してロータ軸の端面にねじ込まれたねじとを用いてロータに固定されている。一次部分に設けられた導磁性材料から成る一次コアと、二次部分に設けられた導磁性材料から成る二次コアとは、それぞれ中空円筒状に形成されていて、互いに向かい合わされた円筒壁に沿って環状の条溝を備えている。これらの条溝内には、それぞれ一次巻き線もしくは二次巻き線が嵌入されている。有利にはフェライトから製造された両コアの互いに向かい合わされた円筒壁は、互いの間に、環状ギャップとして形成された０．０７〜０．１３ｍｍの作業エアギャップを取り囲んでいる。
【０００３】
発明の利点
本発明による回転トランスには次のような利点がある。すなわち、本発明による回転トランスは、小径の構造を有しており、このような小径の構造は電気機械の機械ハウジングの外部にフランジ締結され得る。この場合、電気機械寄りに位置する二次部分が機械軸に簡単に結合可能となる。外側で露出して位置する二次部分に基づき、機能上重要となる一次部分と二次部分との間の作業エアギャップが不都合な干渉を受けることなしに、回転力を受け止めるための手段を付加的に設けて、問題なく取り付けることができる。これによって、二次コアの焼結されたフェライト材料に生じる強度問題を、電気機械の大きな回転数においても克服することができる。
【０００４】
請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の回転トランスの有利な改良および改善が可能となる。
【０００５】
本発明の有利な構成では、二次部分が、駆動可能な軸ジャーナルと相対回動不能に連結されており、一次部分が、回転不能でかつ軸方向移動可能に保持されており、さらに付加的に、一次コアの端面と二次コアの端面との間の最小の軸方向エアギャップを作業エアギャップとして維持する手段が設けられている。回転トランスの機能および効率にとって重要となる、一次コアと二次コアとの間の軸方向エアギャップまたは作業エアギャップは、できるだけ小さく形成されることが望ましく、典型的には０．３ｍｍよりも小さく形成されている。本発明の上記構成では、一次部分が軸方向移動可能であり、かつ作業エアギャップの最小幅を維持するための手段が設けられていることに基づき、回転トランスの作動時に、このような軸方向エアギャップまたは作業エアギャップを十分に小さく調節しかつ維持することができ、しかも一次コアの端面と二次コアの端面との接触を確実に回避することができる。それと同時に、電気機械の軸線にわたって合計される、機械コンポーネントの誤差鎖も補償される。さらに、一次部分と二次部分とが軸方向で相並んで位置しているような本発明による回転トランスの構造では、電気機械において発生する高周波数の軸方向の振動または揺動によって回転トランスの機能故障が引き起こされる危険も生じないという利点も得られる。
【０００６】
本発明の別の有利な構成では、二次コアが、軸ジャーナルに半径方向と軸方向とで移動不能に固定されている。この場合、固定は接着剤および／または充填剤を用いて行われる。この接着剤および／または充填剤は軸ジャーナルと二次コアとの間に環状の接合部として持ち込まれている。二次コアがフェライト材料から焼結法で製造されるので、二次コアは最大４０体積％の収縮プロセスを受ける。接着剤および／または充填剤を用いた固定と、製作誤差に関連して比較的大きな接着接合部を設けることに基づき、二次コアを適切な程度にまで適正に位置決めすることができるので、フェライトコアの後加工は不要となる。しかし、一次コアと二次コアとの互いに向かい合わされた円環状の端面が平坦に研削加工されていて、望ましくない軸方向接触を防止する目的で、滑り層、たとえばテフロン（テトラフルオロエチレン）で被覆されていると有利である。
【０００７】
回転トランスの一層高い回転数のために、本発明のさらに別の有利な構成では、二次部分が、二次コアを外側で取り囲んで把持するホルダを有しており、該ホルダが軸ジャーナルに相対回動不能に保持されている。この場合にも、二次コアの外周面とホルダの内面との間には、接着剤接合部および／または充填剤接合部が設けられており、これにより二次コアの製作誤差が補償される。軸方向における二次コアの製作誤差を補償できるようにするために、本発明のさらに別の有利な構成では、ホルダの軸方向長さが、二次コアの、製作誤差を考慮した上で生じる最大の軸方向長さよりも大きく設定されている。これにより、二次コアは、ハウジングに設けられた基準面に対する二次コアの平坦な端面の規定の間隔を置いて軸ジャーナルに固定され得る。
【０００８】
本発明のさらに別の有利な構成では、一次部分と二次部分とが、片側で開いた室内に収容されており、該室が、円筒状の室壁と室底部とを備えており、そして円筒状の室壁へ向かって環状ギャップが残るように二次部分が前記室内でセンタリングされている。一次部分は選択的に円筒状の室壁に沿って軸方向に案内されているか、または室底部を形成するフレキシブルなダイヤフラムによって前記室内に浮動式もしくはフローティング式に保持されている。作業エアギャップの最小幅を維持するための本発明による手段はこの場合、前記室内に空気正圧を発生させるための装置か、または前記室内に空気負圧を発生させるための装置を有している。第１の場合、つまり空気正圧を発生させるための装置が設けられている場合には、さらに付加的に一次部分を、二次部分へ向けられた軸方向力で負荷する戻し部材が設けられており、第２の場合、つまり空気負圧を発生させるための装置が設けられている場合には、一次部分と二次部分とに設けられたストッパおよびこのストッパと協働する対応ストッパは、互いに当接した際に一次部分の端面と二次部分の端面との間に封入された作業エアギャップが最小幅をとるように配置されかつ構成されている。
【０００９】
前記室内に正圧を発生させるための装置は、本発明の有利な構成では、前記室に直接に前置された正圧室と、この正圧室内に配置された、軸ジャーナルに相対回動不能に装着された羽根車とによって特に簡単に実現される。軸ジャーナルの回転時に、羽根車は二次部分と円筒状の室壁との間に存在する環状ギャップの間を通じて空気を押し込み、そして軸方向の作業エアギャップの間には、戻し部材に抗して作用する圧力クッションが形成される。羽根車の回転数が増大するにつれて圧力が増大するので、作業エアギャップの軸方向幅は速度に関連して増大してゆく。このことは、電気機械の軸方向振動も回転数と共に増大してゆく場合に有利である。作業エアギャップが増大するので、軸ジャーナルに伝達される機械の振動が増大しても、一次部分の端面と二次部分の端面との接触は（たとえ小さな接触であろうとも）決して生ぜしめられない。
【００１０】
前記室内に負圧を発生させるための装置は、本発明の有利な構成では、軸ジャーナルを駆動する電気機械の、軸ジャーナルを端面側で保持した機械軸が、前記室を部分的にカバーする回転軸受け内に収容されていて、この機械軸の端範囲が前記室内に突入するように案内されており、さらに回転軸受け範囲で機械軸に軸方向溝が加工成形されており、これらの軸方向溝が前記室を、回転軸受けの、前記室とは反対の側に生じる負圧範囲に接続することにより実現され得る。この負圧範囲は、電気機械の、通常では機械軸に装着されている通風機もしくはファンにより形成されると有利である。これにより、閉鎖された前記室内に発生した負圧によって、一次コアが二次コアへ向かって引っ張られ、その結果、ストッパと対応ストッパとが互いに当接することにより、軸方向ギャップまたは作業エアギャップの最小エアギャップ幅が達成される。駆動軸の高周波数の振動時では、一次部分の軸方向運動が所要の容積変化作業により、一次部分と二次部分との間の作業エアギャップを増減させて減衰される。
【００１１】
本発明のさらに別の有利な構成では、二次部分が、一次部分とは反対の側の端部で突出範囲によって室開口を超えて突出しており、この突出範囲で二次コアに少なくとも２つの直径方向の半径方向通路が加工成形されており、これらの半径方向通路が、軸ジャーナルに延びかつ軸ジャーナルの、作業エアギャップに面した側の端面に開口したそれぞれ１つの軸方向溝に接続されていることによっても、所望の空気負圧を実現することができる。本発明の有利な構成では、二次部分の、作業エアギャップとは反対の側の端面に設けられた半径方向の溝によって実現されている両半径方向通路が、軸ジャーナルの回転時にポンプとして働き、そして軸ジャーナルに設けられたオーバフロー通路として作用する軸方向溝を介して、作業エアギャップ内に負圧を発生させる。この作業エアギャップはストッパと対応ストッパとによって最小幅に保持される。前記室の開口を超えて二次部分が部分的に突出していることにより、空気流の分離が行われるので、半径方向通路の流出開口に形成される正圧により、再び直接に二次部分と室壁との間の環状ギャップを介して前記室内へ空気が押し戻されることが回避される。軸ジャーナルに発生する高周波数の振動、ひいてはこれによって生ぜしめられる一次部分の軸方向運動は、所要の容積変化作業によって作業エアギャップを伸縮させながら減衰される。この場合、減衰度は二次部分と円筒状の室壁との間の環状ギャップの大きさと、軸ジャーナルに設けられた軸方向溝により形成されたオーバフロー通路の横断面とに関連している。
【００１２】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１３】
実施例の説明
図１〜図８に種々の実施例につき図示した、ロータ励磁された電気機械、特に自動車に設けられた同期発電機に用いられる回転トランスは、機械ハウジング４０（図６）の外側に、機械軸１０（図１〜図７に部分的に図示する）に対して同軸的にフランジ締結されている。この回転トランスは、機械ハウジング４０における位置固定のための端面フランジ１１１を備えたハウジング１１を有している。このハウジング１１内には室１２が形成されており、この室１２は円筒状の室壁１２１と、室開口１２３と、この室開口１２３とは反対の側に位置する室底部１２２とを備えている。図１に示した実施例では、室底部１２２が、剛性的なハウジング壁１１２により形成されており、図２〜図７に示した実施例ではハウジング１１に縁部側で位置固定されたフレキシブルなダイヤフラム１３により形成されている。
【００１４】
全ての実施例において、回転トランスは一次部分１４と二次部分１５とを有している。両部分は軸方向で相並んで室１２内に配置されている。一次部分１４は室１２内に相対回動不能ではあるが、しかし軸方向摺動可能に保持されている。二次部分１５は軸ジャーナル１６に軸方向摺動不能にかつ相対回動不能に被せられて保持されている。この軸ジャーナル１６は機械軸１０に相対回動不能に結合されているか、あるいはまた機械軸１０と一体に形成されていてもよい。一次部分１４は、導磁性の材料、たとえばフェライトから成る中空円筒状の一次コア１７を有しており、この一次コア１７は平らな円環状の端面１７１を備えている。一次部分１４はさらに一次巻き線１８を有しており、この一次巻き線１８は、端面１７１の側から加工成形された同心的な環状溝１９内に嵌め込まれている。二次部分１５は、導磁性の材料、たとえばフェライトから成る中空円筒状の二次コア２０を有しており、この二次コア２０は平らな円環状の端面２０１を備えている。二次部分１５はさらに二次巻き線２１を有しており、この二次巻き線２１は、端面２０１の側から加工成形された同心的な環状溝２２内に嵌め込まれている。一次部分１４と二次部分１５とは、一次コア１７の平らな端面１７１と二次コア２０の平らな端面２０１とが互いに向かい合わされて、軸方向の作業エアギャップ２３を仕切るように配置されている。一次コア１７はポット状に形成されたホルダ２４内に収容されている。このホルダ２４はポット周壁２４１とポット底部２４２とを備えており、一次コア１７はポット周壁２４１に固定されている。一次コア１７の製作誤差を補償するためには、接着剤および／または充填材を用いて固定が行われる。この接着剤および／または充填剤は、一次コア１７の製作誤差に適合された十分に厚い接着接合部２５によって一次コア１７とポット周壁２４１との間に導入されている。二次コア２０も同じく接着接合部２６を介して軸ジャーナル１６に装着固定されている。より大きな回転力を受け止めるために、二次部分１５はさらに、ポット状のホルダ２７を有しており、このポット形のホルダ２７はポット周壁２７１とポット底部２７２とを備えている。この場合、ポット周壁２７１は二次コア２０を外側で取り囲んでおり、ポット底部２７２は軸ジャーナル１６を取り囲んでいるので、軸ジャーナル１６の回転力が吸収される。製作誤差を補償するためには、二次コア２０とポット底部２７２との間に、接着剤および／または充填剤から成る環状ギャップ形の接着接合部２８が設けられている。二次コア２０における長さ誤差を補償するために、ポット周壁２４１の軸方向の長さまたは高さは、二次コア２０の、製作誤差を考慮した上で最大の長さよりも大きく設定されているので、二次コア２０は適当な作業エアギャップ２３を調節するために適度に、正しく位置決めされ得るので、二次コア２０を後加工する必要はない。両コア１７，２０の唯一の後加工としては、互いに向かい合わされた端面１７１，２０１の研削加工が行われ、これにより利用可能な作業エアギャップ２３が得られる。図１〜図３に示した回転トランスの実施例では、端面１７１，２０１が、なお付加的に、たとえばテフロン（テトラフルオロエチレン）から成る被覆体を備えており、これにより両フェライトコアの直接的な接触が阻止されている。
【００１５】
回転トランスの申し分のない機能を得るためには、一次部分１４と二次部分１５との間に作業エアギャップ２３が存在していることが極めて重要となる。この場合、作業エアギャップ２３は、一方では高い効率を得るためにできるだけ小さく、典型的には０．３ｍｍよりも小さいかまたは０．３ｍｍに等しく形成されていることが望ましく、そして他方では一次コア１７の端面１７１と二次コア２０の端面２０１との接触を阻止しなければならない。このような軸方向の作業エアギャップ２３を保証するためには、回転トランスに、少なくとも回転トランスの運転時に作業エアギャップ２３の最小幅を維持する手段が設けられている。これらの手段は図１〜図７に示した回転トランスの種々の実施例において種々様々に形成されている。
【００１６】
図１〜図３に示した回転トランスの実施例では、作業エアギャップ２３の最小幅を維持するための手段が、室１２内に空気正圧を発生させるための装置（以降、短くして「正圧発生器２９」と呼ぶ）と、二次部分１５に向けられた軸方向力で一次部分１４を負荷する戻し部材３０とを有している。正圧発生器２９は、室１２の室開口１２３に直接に前置された正圧室３１と、この正圧室３１内に配置された羽根車３２とを有しており、この羽根車３２は軸ジャーナル１６に相対回動不能に装着されている。正圧室３１は、ハウジング１１に設けられた、室開口１２３の正面に位置する同軸的な円形の切欠きにより形成されている。この切欠きは、室直径に比べて少しだけ増大された内径を有している。機械軸１０の回転時に羽根車３２により正圧室３１内に形成された正圧は、二次部分１５と円筒状の室壁１２１との間に存在する環状ギャップ３３を介して、作業エアギャップ２３内へ導入される。これにより、一次部分１４および二次部分１５の両コア１７，２０の間には、エアクッションが形成され、このエアクッションは機械軸１０の回転数に関連して作業エアギャップ２３を調節する。この正圧に対する反力としては、戻し部材３０の軸方向力が作用する。図１に示した実施例では、戻し部材３０がばね３４として形成されている。このばね３４は、一方では室底部１２２に、他方ではホルダ２４のポット底部２４２に、それぞれ支持されている。摺動可能な一次部分１４のホルダ２４は、円筒状の室壁１２１に沿って案内されている。
【００１７】
図２に示した回転トランスの実施例では、一次部分１４のホルダ２４が、室１２の円筒状の室壁１２１に沿って案内されており、室底部１２２がダイヤフラム１３により形成されている。この実施例では、ダイヤフラム１３が戻し部材３０の機能をも引き受けて、正圧に対する軸方向の反力を発生させる。正圧は、円周流ポンプシステムとして働く正圧発生器２９により室１２内に形成される。図２および別の図面では、一次コア１７とホルダ２４のポット周壁２４１との間の接着接合部２５もしくは二次コア２０とホルダ２７のポット周壁２７１との間の接着接合部２８が図示されていない。しかし、これらの接着接合部２５，２８はこれらの実施例においても、一次コア１７および二次コア２０を固定すると同時に製作誤差を補償するために設けられている。
【００１８】
図３に示した回転トランスの実施例は、図１および図２につき説明した回転トランスに対して次の点で変えられている。すなわち、図３の実施例では、一次部分１４がホルダ２４によって室１２の円筒状の室壁２２１に沿って軸方向に摺動可能に案内されているのではなく、室１２内に浮動式もしくはフローティング式に支承されている。このためには、室底部１２２を形成するフレキシブルなダイヤフラム１３が、一次部分１４の重心の高さ（軸方向位置）でホルダ２４に固定されていて、こうして一次部分１４を室１２内にセンタリングした状態で保持している。ダイヤフラム１３は戻し部材３０を形成しており、この戻し部材３０は、正圧発生器２９により室１２内に形成された正圧に対する反力を発生させる。一次部分１４におけるダイヤフラム１３のこのような配置は、利用可能となる受圧面を増大させるので、図１および図２に示した回転トランスと比べて、より小さな圧力を用いるだけで一次部分１４の、より大きな変位が可能となる。
【００１９】
図４に示した実施例による回転トランスは、構造の点で図３に示した回転トランスにほぼ相当しているが、ただし図４に示した実施例では、作業エアギャップ２３を調節するための正圧発生器２９が不要にされている。この場合、二次コア２０が、ハウジング１１の端面フランジ１１１の端面に対して規定の間隔を置いて、軸ジャーナル１６に装着固定され、こうして作業エアギャップ２３が調節される。調節された作業エアギャップ２３の最小幅は、一次部分１４と二次部分１５とに設けられたストッパ３５と対応ストッパ３６とによって保証され、この場合、ストッパ３５と対応ストッパ３６とが互いに当接したときに、作業エアギャップ２３はその最小値に到達する。ストッパ３５と対応ストッパ３６とは、一次部分１４の軸線と二次部分１５の軸線との整合線に配置されていて、互いに点状に当接し合う。
【００２０】
図４に示した実施例では、対応ストッパ３６が、二次コア２０の平らな端面２０１と整合した、つまり二次コア２０の平らな端面２０１と同一平面に位置する軸ジャーナル１６の平らな端面により形成され、ストッパ３５はスペーサ部材３７により形成される。このスペーサ部材３７は中空円筒状の一次コア１７内に挿入されていて、接着層４５によって固定されている。スペーサ部材３７に設けられたボールキャップ３７１は一次コア１７の端面１７１を超えて突出している。端面２０１を超えて突出したボールキャップ３７の高さは、軸方向の作業エアギャップ２３の最小幅を決定する。機械軸１０の比較的高い周波数の振動が発生すると、一次部分１４の軸方向運動は、所要の容積変化作業により、作業エアギャップ２３を伸長もしくは縮小させて、つまり作業エアギャップ２３を伸縮させて減衰される。減衰度は二次部分１５のホルダ２７と室１２の円筒状の室壁１２１との間の環状ギャップ３３の大きさに関連している。ハウジング１１の縁側に固定された、ホルダ２４のポット底部２４２と共に室底部１２２を形成するダイヤフラム１３は、一次部分１４に、できるだけ一次部分１４の重心で固定されている。ダイヤフラム１３の位置決めにより、一次コア１７の長手方向誤差を付加的に補償することができる。
【００２１】
図５に示した回転トランスは構造の点で、図４に示した回転トランスにほぼ相当しているが、ただしこの場合、軸方向の作業エアギャップ２３の最小幅を調節しかつ維持するために、室１２の室開口１２３には、室１２内に空気負圧を発生させるための装置（以降、短縮して「負圧発生器３８」と呼ぶ）が前置されている。この負圧発生器３８は電気機械に設けられたファン３９により機械ハウジング４０の空気流入側に形成された負圧を利用する。負圧発生器３８を実現するために、機械軸１０は、この機械軸１０の、軸ジャーナル１６を保持した軸区分１０１が室１２内へ部分的に突入するように形成されている。室開口１２３は回転軸受け４１によりカバーされており、この回転軸受け４１は機械軸１０の軸区分１０１を収容していて、この軸区分１０１を回転支承した状態で機械ハウジング４０に支持している。軸区分１０１の、回転軸受け４１を受容した範囲には、全周にわたって分配されて配置された複数の軸方向溝４２が加工成形されている。これらの軸方向溝４２は、一方では軸区分１０１の端面で室１２に開口しており、他方ではファン３９により機械ハウジング４０内に形成された負圧範囲４３に開口している。軸区分１０１に相対回動不能に装着されたファン３９により、機械軸１０の近傍では、電気機械のロータと回転軸受け４１との間の範囲に負圧が形成される。軸区分１０１に設けられた軸方向溝４２により形成された空気通路を通じて、この負圧は回転軸受け４１により閉鎖された室１２内にも形成される。ダイヤフラム１３に固定されかつ室１２内にダイヤフラム１３によりフローティング式に保持されている一次部分１４は、この負圧によって二次部分１５に引き付けられる。一次部分１４と二次部分１５とには、図４につき説明したように、ストッパ３５と対応ストッパ３６とが設けられている。ストッパ３５と対応ストッパ３６とは、両者が互いに点状の当接したときに軸方向の最小の作業エアギャップ２３を決定する。高周波数の振動時では、一次部分１４の軸方向運動が、所要の容積変化作業により一次コア１７と二次コア２０との間の作業エアギャップ２３を伸縮させて減衰される。図４に示した回転トランスの場合と同様に、この場合にも二次コア２０は軸ジャーナル１６に、端面フランジ１１１の端面に対して規定の間隔を置いて固定されており、こうして作業エアギャップ２３の基本調節が設定されている。
【００２２】
図６に部分的に示した回転トランスの実施例は、上で図５につき説明した実施例とほぼ一致しているが、ただし一次部分１４および二次部分１５に設けられたストッパ３５と対応ストッパ３６の構成に関して変えられている。二次コア２０は軸ジャーナル１６に、ハウジング１１の端面フランジ１１１の端面に対して規定の間隔を置いて固定されており、この場合、二次コア２０の一部だけが軸ジャーナル１６に被さっている。二次部分１５に設けられた対応ストッパ３６はこの場合、スペーサピン４４により形成されており、このスペーサピン４４は二次コア２０の端面２０１に対して規定の間隔を置いて二次コア２０内に挿入されている。このスペーサピン４４を用いて、軸ジャーナル１６に結合された機械軸１０の長さ誤差を補償することができる。ストッパ３５と対応ストッパ３６との点状の当接を実現するためには、スペーサピン４４の、二次コア２０の端面２０１を超えて突出した部分がボールキャップ４４１として形成されている。ストッパ３５はスペーサ部材３７′により形成される。このスペーサ部材３７′は図５に示した実施例の場合と同様に、中空円筒状の一次コア１７内に挿入されて、接着層４５によって固定されている。スペーサ部材３７′の、二次コア２０内のスペーサピン４４に向けられた端面は平坦に形成されていて、一次コア１７の端面１７１と同一平面に位置しており、すなわち一次コア１７の端面１７１と整合している。図６に示した回転トランスの機能形式は、図５につき説明したものと同一である。
【００２３】
図７および図８に種々の断面図で示した回転トランスの実施例は、図５につき説明した回転トランスにほぼ相当しているが、ただし負圧発生器３８に関してのみ図５の実施例とは異なっている。この場合、負圧発生器３８を実現するために、二次部分１５の、一次部分１４とは反対の側の端部は突出範囲によって室１２の室開口１２３を超えて突出しており、そしてこの突出範囲内では二次コア２０に２つの半径方向通路４６，４７が直径方向で加工成形されている。両半径方向通路４６，４７は軸ジャーナル１６にまで達している。半径方向通路４６，４７はこの場合、半径方向溝により形成される。この半径方向溝は二次コア２０の、二次部分１５のホルダ２７のポット底部２７２に接触した端面に加工成形されている。これらの半径方向溝の端部側はホルダ２７に設けられた開口４８，４９と整合しているので、半径方向通路４６，４７は二次部分１５の周面に自由に開口している。二次コア２０は接着接合部２６を介して軸ジャーナル１６に固く結合されており、そして付加的に二次コア２０の端面が接着層５０によってホルダ２７のポット底部２７２に位置固定されている。半径方向通路４６，４７は軸ジャーナル１６に延びるオーバフロー通路５１を介して、一次コア１７の端面１７１と二次コア２０の端面２０１との間の軸方向の作業エアギャップ２３に接続されている。これらのオーバフロー通路５１は、軸ジャーナル１６に加工成形された各１つの軸方向溝により形成される。この軸方向溝は、一方では二次コア２０の端面２０１に開口しており、他方では中空円筒状の二次コア２０の内壁に設けられた、対応する半径方向通路４６；４７の開口の下にまで達している。機械軸１０の回転時に、半径方向通路４６，４７は遠心器として機能して、オーバフロー通路５１を介して軸方向の作業エアギャップ２３内に負圧を発生させる。これにより、ダイヤフラム１３に懸吊された一次部分１４は、回転数が増大するにつれてスペーサ部材３７を介して軸ジャーナル１６に向かって押圧されるので、ストッパ３５と対応ストッパ３６とが互いに点状に当接し合う。これによって、作業エアギャップ２３は調節されている。機械軸１０の高周波数の振動時では、一次部分１４の軸方向運動が、所要の容積変化作業により作業エアギャップ２３を伸縮させて減衰され、この場合、減衰度は二次部分１５のホルダ２７と室１２の室壁１２１との間の環状ギャップ３３の大きさと、オーバフロー通路５１の横断面とに関連している。機械軸１０の回転時に開口４８，４９に発生する出口正圧がこの個所で再び環状ギャップ３３を介して直接に室１２内へ侵入しないようにするためには、図７に示したように、開口４８，４９を傾斜させて、この開口４８，４９を部分的にポット周壁２７１とポット底部２７２とに突入させることにより、接続遮断が行われるので、空気は二次部分１５の外周面で半径方向通路４６，４７からスムーズに流出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
回転トランスの１実施例を示す軸方向断面図または縦断面図である。
【図２】
回転トランスの別の実施例を示す軸方向断面図または縦断面図である。
【図３】
回転トランスのさらに別の実施例を示す軸方向断面図または縦断面図である。
【図４】
回転トランスのさらに別の実施例を示す軸方向断面図または縦断面図である。
【図５】
回転トランスのさらに別の実施例を示す軸方向断面図または縦断面図である。
【図６】
一次部分と二次部分との間のストッパおよび対応ストッパの変化実施例を示す、図５の回転トランスの一部に相当する軸方向断面図または縦断面図である。
【図７】
回転トランスのさらに別の実施例を示す軸方向断面図または縦断面図である。
【図８】
図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004519192.tif 000004
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【国際調査報告】
2004519192.tif 000037
2004519192.tif 000038
2004519192.tif 000039
2004519192.tif 000040
2004519192.tif 000041
2004519192.tif 000042