Rotationstransformator

Ein Rotationstransformator, im speziellen bei magnetischen Aufzeichnungsgeräten auch als Kopftrommel bezeichnet, ist in der Elektrotechnik eine spezielle Bauform von einem Transformator bei welchem die Primärseite gegenüber der Sekundärseite mechanisch frei rotieren kann. Die Anwendung liegt primär im Bereich bei magnetischen Datenaufzeichnungen zur Datenübertragung mittels Schrägspuraufzeichnung wie bei Videorekordern oder dem Digital Data Storage, wo der als Kopftrommel bezeichnete Rotationstransformator dazu dient die Signale auf den rotierenden Schreib- und Lesekopf zu bringen. Weitere Anwendungen liegen im Bereich von Raumsonden, wo Rotationstransformatoren der Energie- und Signalübertragung zwischen zueinander rotierenden Teilen dienen.^[1]

Die Alternative zu Rotionstransformatoren sind Schleifringe, welche im Gegensatz zu Rotationstransformatoren auch Gleichspannung übertragen können, allerdings unterliegen Schleifringe einem höheren Verschleiss und weisen damit verbunden eine geringere Standzeit auf.

Aufbau

Aufbau eines Rotationstransformators

Ein Rotationstransformator besteht aus zwei Hälften: Einen fix stehenden Stator mit der ersten Wicklung (in der Farbe blau) und einem dazu auf einer Achse rotierenden Rotor mit der zweiten Wicklung (in der Farbe rot), wie in nebenstehender Abbildung skizziert. Zur Führung des magnetischen Flusses Φ zwischen den beiden Wicklungen dient, wie bei einem herkömmlichen Transformator, ein entsprechend mechanisch ausgestalteter Kern der die Wicklungen umgibt und welcher in zwei Hälften (Stator und Rotor) geteilt ist. Durch diese Unterteilung und den dadurch vorhandenen Luftspalt zwischen fest stehender und rotierender Kernhälfte weisen diese Transformatoren einen vergleichsweise hohen magnetischen Streufluss auf.

Rotationstransformatoren dienen, im Gegensatz zu Elektromotoren welche auch über einen Stator und Rotor verfügen, nicht dazu mechanische Kräfte zufolge des magnetischen Feldes zu erzeugen oder zu übertragen. Ein eventueller Antrieb, um den Rotor in eine mechanische Drehbewegung zu versetzen, ist unabhängig von dem Transformator. In bestimmten Fällen, wie Kopftrommeln bei Videorekordern, wird der Antrieb als fester Bestandteil mit in die Kopftrommel integriert.

Rotationstransformatoren können sowohl zur Energieübertragung von Wechselspannung, also auch zur Daten- bzw. Signalübertragung eingesetzt werden. Bei den Kopftrommeln in magnetischen Aufzeichnungsgeräten mit Schrägspuraufzeichnung sind dafür meist mehrere, voneinander getrennte Übertragungspfade vorgesehen. Üblich sind zwei bis sechs parallele Übertragungspfade, welche zu den einzelnen Leseköpfen zum Aussenrand der Kopftrommel führen. Die verschiedenen Wicklungen werden dabei im Rotationstransformator konzentrischen Kreisen um die Achse angeordnet, um sich gegenseitig möglichst wenig zu beeinflussen.

• Kopftrommel eines Videorekorders
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  Kopftrommel mit den im Rotor liegenden Wicklungen und konzentrisch angeordneten Wicklungspaaren.

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  Stator einer Kopftrommel in einem Videorekorder mit den spiegelbildlich liegenden fixen Wicklungen.

Einzelnachweise

1. ↑ S.H. Marx, R.W. Bounds: A Kilowatt Rotary Power Transformer. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 1971, ISSN 0018-9251, doi:10.1109/TAES.1971.31021 (Online).

Literatur

• Ulrich Schmidt: Professionelle Videotechnik: Analoge Und Digitale Grundlagen, Filmtechnik, Fernsehtechnik, HDTV,Kameras, Displays, Videorecorder,Produktion Und Studiotechnik. 4. Auflage. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-24206-2.