CN100524560C - 用于驱动电气开关设备的接触件的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动装置，其具有一可旋转的驱动轴(1)和一可旋转的被驱动轴(2)。该驱动轴和该被驱动轴借助于一磁性联轴器(5)相互连接。该被驱动轴(2)在转向上可如此被锁定，即借助于由磁性联轴器(5)发出的磁力，产生一与锁定方向相反方向的运动。被驱动轴(2)突发地进行运动。

Description

用于驱动电气开关设备的接触件的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种带带可旋转的驱动轴和可旋转的被驱动轴的驱动装置。

背景技术

例如从美国专利文献US4240300中已知一种驱动装置，在该驱动装置中，借助于一可旋转的驱动轴来压缩起储能器作用的螺旋弹簧。当操纵该驱动装置时，在压缩的螺旋弹簧中存储的能量在很短的时间间隔内被传递到一被驱动轴上。该被驱动轴用于将运动传递到一断路器的可运动的接触件上，用以控制一电流回路。其中螺旋弹簧的压缩是借助于一缓慢运动的驱动装置来实现的。可是释放在压缩的螺旋弹簧中所存储的能量却是突发地完成的。为了产生该运动流程，需要各种各样被动的轴，齿轮，杠杆和连杆。所述驱动装置的各个零件，基于其快速运动被按大体积确定尺寸并且是确定的布局。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，将本文开头所述类型的驱动装置设计为具有一种简化的结构。

按照本发明，上述技术问题在本文开头所述类型的驱动装置中是这样解决的，即借助于一种至少具有两对磁偶的磁性联轴器将驱动轴和被驱动轴相互连接起来，其中一个第一锁定装置限制被驱动轴沿一个第一转向的可旋转性，并且在第一个锁定装置起作用后通过由磁性联轴器所发出的磁力，将所述被驱动轴运动到一个与所述第一转向相反的第二转向上。

所述磁性联轴器，例如从KTR公司的印刷品“永磁性同步联轴器”中可以获知。该磁性联轴器可以实现非接触式的扭矩传递。这种形式的磁性联轴器将例如一驱动马达的连续旋转运动传递到一泵上。基于非接触式的扭矩传递可以在驱动侧与从动侧之间设置密封隔离。为此在联轴器元件之间设置一所谓的间隙罐(Spalttopf)。借助于该间隙罐，可以实现穿越墙壁地传递旋转运动，而在墙壁中不希望开设用于导引通过一转轴的通孔。

所述公知的磁性联轴器将驱动轴的运动直接传递到被驱动轴上。也就是说，几乎不打滑地传递所述驱动运动。

磁偶在其相互面对的侧各有一北极或南极，这样在磁偶之间将产生引力。通过该引力被驱动轴和驱动轴相互连接，以及运动得以传递。借助于一个第一锁定装置被驱动轴沿一个第一转向被锁定。这种形式的锁定装置可以被设计成例如一止挡的形式。通过碰到它迫使相互对应配置的磁偶发生偏移。由此使通常情况下相互同步运动的驱动轴和被驱动轴互相不同步地运动。一旦驱动轴和被驱动轴相互偏移到足够使相互对应配置的磁偶双方在磁力的作用下发生变换，则被驱动轴沿一个与第一个转向相反的第二转向运动。因此以简单的方式实现，借助于一磁性联轴器在驱动轴和被驱动轴之间进行转向变换。因为为此只需要磁性联轴器本身即可，所以可以取消采用换向传动装置或相似机构。由此获得一种非常紧凑和简单的结构。

在此可有利地规定，旋转所述驱动轴，并且在被驱动轴被锁定的情况下是继续运动它。

由于驱动轴的继续运动，可以很容易地影响转向变换的速度。在第一个锁定装置起作用后，驱动轴的附加加速度也会引起运动方向的快速变化。特别有利的是，当驱动轴开始转动时，通过锁定装置阻止被驱动轴运动到所述第一转向上。因此可以直接利用转动换向。

此外可以特别有利地规定，突发地实现使所述被驱动轴过渡到第二转向上。

通过对被驱动轴突变地过渡到第二转向加以利用，可以将驱动装置运用于例如快速地进行开关的开关设备。为阻止开关电弧的产生，在开关设备上必需有诸如能非常快速地进行开关的高压接地快速开关。因此迄今为止，规定要使用例如压缩弹簧或液压储能器之类的储能装置，以便能准时释放高驱动能量。通过采用按照本发明的带有磁性联轴器的驱动装置，从现在起就可以产生被驱动轴的突变式的转动。而附加的储能装置不是必需的，因为由磁性联轴器所产生的磁力可被充分利用。因此可以将一连续的、相对较慢的驱动运动转换为一短暂而快速的被驱动运动。

此外，可以有利地规定，一个第二锁定装置迫使被驱动轴从所述第二转向运动变换到所述第一个转向上。

通过设置一个第二锁定装置，从现在起可以使被驱动轴在第一和第二锁定装置之间来回旋转。那样就可以为被驱动轴例如预先设定一确定的转角。该转角可以例如为45°、60°、72°、或90°。相应地相对于被驱动轴来选择所述锁定装置的位置。

本发明要解决的另一个技术问题在于，提供一种适用于运行一个将驱动轴和被驱动轴相互连接的磁性联轴器的方法。

按照本发明，在用于运行磁性联轴器的方法中规定，转动所述驱动轴，将所述被驱动轴锁定到一个第一转向上，继续转动所述驱动轴，并且使所述被驱动轴突变地运动到一个与所述第一转向相反指向的第二转向上。

通过按照本发明所述的操作方法，可以实现，在使用一磁性联轴器的条件下将一连续的旋转运动转换为一突然作用的旋转运动。其中首先要借助于驱动轴尝试，使被驱动轴沿一个第一转向运动，被驱动轴被锁定在该转向上。当驱动轴继续运动时，被驱动轴被旋转到一个与第一转向相反指向的第二转向上。这样可以实现，采用一磁性联轴器对一旋转运动进行变化。

此外可以有利规定，采用一种具有上面所描述特征的的驱动装置，来将所述被驱动轴的运动用于驱动一电气开关设备的可运动接触件。

在高压技术领域，亦即电压水平大于10,000伏特，特别是大于70,000伏特时，要采用开关设备，其接触件必须要突变地运动。这种开关设备例如是一断路器，一快速接地装置或一负荷开关。在很短的时间间隔内，也就是一瞬间，要将接触件从断开位置运动到接通位置或者相反地运动。传统的传动机、构如液压传动机构和带啮合元件的机械传动机构，由于突然进行运动而遭受加剧的磨损。应用按照本发明所述的带磁性联轴器的驱动装置允许传递高的驱动力，其间只出现很小的机械磨损。此外当今通用的储能装置，例如压缩弹簧或液压存储器或压缩空气存储器，可用于提供在短时间内运动所述接触件所需的大能量。按照本发明的驱动装置现在允许使用相对较慢运转的、持续作用的驱动装置，并且在被驱动轴上产生一突变的运动形式。这样在资金紧张的条件下可以取消储能装置。其余的优点在于，在按照本发明的磁性联轴器上可以采用合适的间隙罐，所述间隙罐实现联轴器的磁隙，并由此实现驱动装置的驱动侧和被驱动侧的密封隔离。为达到高的电压强度，高压领域的电气开关设备常常被安装在气密的包封壳体中，在该包封壳体中填充有处于高压下的绝缘气体。通过应用一种所谓间隙罐，从现在起可以实现将驱动运动穿过包封壳体的壳壁传递出来。由此可以不用对穿过包封壳体壁导引的旋转轴进行昂贵的气密性密封。

附图说明

下面借助于附图中所示实施方式简略地表示本发明并对其作详细的说明。附图中：

图1表示带有磁性联轴器的驱动轴和被驱动轴的示意性结构。

图2表示按照本发明所述的操作方法的流程。

具体实施方式

图1表示带有一个驱动轴1以及一个被驱动轴2的驱动装置。该驱动轴1以及该被驱动轴2各自可旋转运动地支承。通过一驱动杆3，可将驱动轴1置于转动运动中。在被驱动轴2上安装了一个锁定杆4。驱动轴1以及被驱动轴2互相同轴地安置，以使它们端面相互对置。在它们相互面对的端部安装了一个磁性联轴器5。该磁性联轴器5具有一个驱动侧的联接元件6和一个在被驱动侧的联接元件7。所述驱动侧联接元件6安装在驱动轴1上。被驱动侧联接元件7安装在被驱动轴2上。驱动侧联接元件6设计成空心圆柱体形。沿径向在驱动侧联接元件6的圆周上安置多个磁铁。这些磁铁优选为永久磁铁。其中将这种径向分布选择成，在被设计成圆柱状的驱动侧联接元件6的内表面上沿径向环绕地交替地布置所述磁铁的北极和南极。被驱动侧的联接元件被设计成圆柱状，并具有一个可插入所述空心圆柱状驱动侧联接元件6中的直径。被驱动侧联接元件7在其外表面上具有沿径向分布的分别交替地布设的磁铁北极和南极。其中在驱动侧联接元件6和被驱动侧联接元件7上磁铁的径向布设按扇形地选择成，使得当被驱动侧联接元件7插入到所述驱动侧联接元件6中时构成多个磁偶，这些磁铁对在磁力的作用下，互相准确地对应配置。

图1表示所述处于非联接状态下的磁性联轴器5。为使磁性联轴器5工作，两个联接元件6，7要相互插入。联接元件6，7可以按照例如KTR公司的印刷品“永磁性同步联轴器”中已公知的磁性联轴器进行设计。

除此以外也可以设想，采用磁性联轴器的其他结构设计方案。这样的话例如可以采用端面相互对置的联接元件，以实现联接作用。或者也有可能采用可以实现其转轴的布设与一种同轴布设方式不同的联接元件。这种布设结构可以是平行的转轴(那么磁极分别沿径向地位于联接元件的外圆周上)，或者按照一锥齿轮传动装置的形式是相互成角度的转轴。

图2表示所述磁性联轴器5的截面示意图，其中，驱动侧的联接元件6环绕卡固所述被驱动侧的联接元件7，由此各磁偶都可以互相发挥磁力作用。在驱动杆3上概略地表示出了所述驱动装置8的连接情况。该驱动装置8可以例如是一电动的驱动装置，特别是一种电磁式的直线驱动装置。此外在图2中象征性地表示了一电气开关设备9。该电气开关设备9具有一可运动的接触件，简略地表示将该接触件连接到所述锁定杆4上的情况。通过改变驱动杆3的长度和锁定杆4上的杆臂长度，可以调节将驱动运动转变为开关运动。该电气开关设备9尤其可以是电气高压技术领域中的一接地开关或一快速接地开关。借助于第一个锁定装置10，被驱动轴2的转动被锁定杆4限制到一个第一转向11上。借助于一个第二锁定装置12，被驱动轴的可旋转性被限制在一个第二转向13上。第一锁定装置10及第二锁定装置12都被设计成止挡体的形式，锁定杆4分别交替地碰到该止挡体上。通过设置锁定装置10，12来限定被驱动轴2可能达到的转角。

出于简化表达的需要，分别只表示除了运动传递所必需的磁偶的磁极。在图2所示出的联接元件6、7上，六对磁偶平均地沿径向布置在圆周上。由此得出60°的开关角。与此不同，也可以应用4对磁偶，5对磁偶或8对磁偶，由此分别得出90°、72°和45°的开关角。接下来要对图2所示的驱动结构的运动过程予以说明，在该过程中电气开关设备9的可运动接触件被突然地从一断开位置“0”运动到一接通位置“1”。所述驱动装置8推动所述驱动杆3，驱动轴1以及驱动侧联接元件6因此沿第一转向11转动。固定在被驱动轴2上的锁定杆4紧贴在第一锁定装置10上。由于驱动侧联接元件6和被驱动侧联接元件7上的磁偶之间的引力作用，锁定杆4被压紧到第一锁定装置10上。驱动轴1借助于驱动杆3继续运动。当达到半个开关角(在本实施例中为30°)时，达到磁性联轴器5的翻转位置。这就是说，相互错开大约一半有效磁极面积地设置所述磁偶。如果驱动杆3继续沿第一转向11运动，则相同极性的磁极面积覆盖得越来越多。相同极性的磁铁互相排斥。当达到一临界位置时，排斥力已大到使锁定杆4与被驱动轴2一起突然地沿所述第二转向13运动。沿该转向所述锁定杆4撞击到所述第二锁定装置12上。

在运动初期，由于不同极性磁偶的磁性引力，将所述锁定杆4挤压到所述第一锁定装置10上。在驱动轴1继续运动阶段，相同极性极面之间的排斥力得到了利用。

锁定杆4以相同的方式和方法进行从第二锁定装置12到第一锁定装置10的返回运动。在锁定杆4的端部位置，不论是锁定杆4碰在第一锁定装置10上时，还是锁定杆4紧靠在第二锁定装置12上时，不同磁极的磁偶位置相对，由此基于磁性联轴器的磁力作用，单独地形成被驱动轴的一个稳定的位置。

在采用一种可插装到所述驱动侧联接元件6与被驱动侧联接元件7之间的间隙中的间隙罐时，也可以穿过一封闭的墙壁进行传递所述驱动运动。该墙壁在此例如可以是一个用压缩气体绝缘的开关设备或一个用压缩气体绝缘的的开关装置的封闭壳体。在此情况下，间隙罐是墙壁的一部分。

Claims (6)

1.一种驱动装置，其具有一可旋转的驱动轴(1)和一可旋转的被驱动轴(2)，它们借助于一种至少具有两个磁偶的磁性联轴器(5)相互联接，其中，一个第一锁定装置(10)限制所述被驱动轴(2)沿一个第一转向(11)的可旋转性，并且在该第一锁定装置(10)起作用后，借助于所述磁性联轴器(5)所发出的磁力使所述被驱动轴(2)运动到一个与所述第一转向相反的第二转向上。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，转动所述驱动轴(1)并且在所述被驱动轴(2)被锁定时继续使所述驱动轴(1)转动。

3.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，突发地实现使所述被驱动轴(2)过渡到第二转向上。

4.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，一个第二锁定装置(12)迫使所述被驱动轴(2)从所述第二转向运动变换到所述第一个转向(11)上。

5.一种用于运行一个将驱动轴(1)和被驱动轴(2)相互连接的磁性联轴器(5)的方法，其特征在于，

-转动所述驱动轴(1)，

-将所述被驱动轴(2)锁定到一个第一转向(11)上，

-继续转动所述驱动轴(1)，并且

-使所述被驱动轴(2)突变地运动到一个与所述第一转向(11)相反指向的第二转向(13)上。

6.如权利要求1所述的驱动装置的应用，其特征在于，所述被驱动轴(2)的运动用于驱动一电气开关设备(9)的可运动接触件。

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