CN103782360B - 用于操纵分接开关的马达驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操纵分接开关的马达驱动系统，包括驱动马达、负载传动装置和控制传动装置，其中，在该马达驱动系统的壳体中设有用于检测转矩的机构，该机构包括可无线电访问的表面波传感器、转子天线和定子天线。

Description

用于操纵分接开关的马达驱动系统
技术领域
本发明涉及一种用于操纵分接开关的马达驱动系统，具有用于检测转矩的机构。
背景技术
由公开文献DE19744465C1已知，一个很重要的关注点在于：在负载转换的整个时间间隔期间对分接开关进行监控，以由此能够保证符合要求的功能。这通常通过检测转矩曲线、对分接开关的各个当前位置进行位置检测以及将确定的值对与之前存储的值进行比较而实现。在此，所述转矩曲线在每次负载转换时借助于电流和电压的有效值通过驱动系统的有效功率来确定。
国际专利申请WO2011/029494A1公开了一种用于在变压器检查的情况下检查分接开关或分选器的检查驱动系统。该检查驱动系统具有伺服马达，该伺服马达通过传动装置作用于适配器上，该适配器在检查期间能够与分接开关或分选器的上传动级相连。
由公开文献DE10315204A1已知AOW传感器的使用。该AOW传感器在分接开关中在对分接开关进行转换期间连续检测运行状态的情况下和/或在离散检测磨损条件的情况下与在分接开关上的检查测量装置结合使用。该AOW传感器安装在分接开关内部的各个位置上。
专利文献DE19546215C1公开了一种用于电气式、机械式运行的开关设备的开关调节显示系统。这通过至少一个表面波元件(OFW元件)和与该表面波元件交替作用的高频访问装置实现。它们分别固定到该开关设备的在开关时相对于彼此移动的元件上。高频访问装置为了与控制单元通信可与天线连接，该天线定位在封装壳体内或定位在封装壳体的外侧。
公开文献DE102008019472A1公开了一种具有泵定子和泵转子的真空泵。该泵转子包括发射器，该发射器能够由泵定子的读取器读取。泵转子还包括用于确定运行数据的传感器和存储器。存储器存储所测量的运行数据的历史或使用期特征数。通过这种方式，相应转子的磨损度得以确定并存储在转子中。因此，转子包含所有与维护相关的数据。即使转子使用在不同的真空泵中，关于转子的信息仍然继续包含在其中。
通常电动马达经由负载传动装置、锥齿轮传动装置和蜗轮蜗杆传动装置驱动分接开关。这些传动装置通过轴相互连接并且具有不同的传动比和效率。这两个因素对被测量的转矩曲线均有影响。
温度对负载传动装置的效率有特别大的影响。由于所述负载传动装置构造成带式传动装置，因此在高温时导致传动带滑脱、效率下降以及转矩曲线失真。当运行温度低于0摄氏度时传动带也构成重要的误差根源。图1示出简化的、典型的、在-20摄氏度下在第一次开关过程的马达驱动系统上测得的转矩曲线。横坐标绘出时间t，而纵坐标绘出转矩M。时间点A表示开关过程的开始。从该时间点起，转矩先剧烈上升。主要与此相关的是，传动装置的传动带很冷且很粘滞并且马达首先须克服该阻力。蜗轮蜗杆传动装置和锥齿轮传动装置中的润滑剂在该温度下也形成阻力，但该阻力与传动带的阻力相比很小。在克服第一阻力后，转矩下降直至时间点B。在时间点B和C之间转矩曲线第二次上升。然而在此，所述转矩曲线达不到在开关过程开始时的值。由此与该上升相关的是，蓄能器在即将触发之前需要更多的能量来最终张紧弹簧。在蓄能器触发以及由此相关联的转换过程之后转矩曲线下降直至时间点C，该时间点为开关过程的结束。
由蓄能器引起的第二次上升反映了转换的转矩曲线的特征，而在时间点A和B之间的第一次上升始终取决于温度并且因此是不稳定的和不可计算的。这在图2中可以特别清楚地看到。这里绘出在30次连续开关之后测得的转矩曲线。可以容易地确定，在时间点D和E之间没有剧烈的明显的第一次转矩上升。主要与此相关的是，负载传动装置的传动带已达到运行温度并且由此需要较少的驱动系统功率，这又在转矩曲线中体现。也可以清楚地看到，在时间点E和F之间的曲线变化与在时间点B和C之间的曲线变化是类似的。由此可以确定，温度波动对蓄能器的影响较小。
为了能够确定功能故障(如例如轴或蓄能器中的部件的断裂)，为各个时间段分配极限值。超过该极限值被视为错误。由于在开关过程开始时的剧烈波动，必须将极限值调到很高，以使第一次开关不被归为错误的。但一旦所有部件达到运行温度，所述极限值便过高，从而低于极限值的错误无法再被检测。
现有技术的缺点也在于，所有构造在驱动单元中的传动装置对测量误差都有影响。这些测量误差通过各个效率与传动比的乘积确定并且能在温度变化时剧烈波动。这对负载传动装置的值尤其适用。
在经由驱动系统的效率确定转矩曲线时另一个误差来源在于驱动系统自身。由于该驱动系统的零部件从世界各地获得，制造商不能提供具有稳定特征值的设备。因此必须考虑到这些波动，以能够保证准确的测量结果。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有用于检测转矩的机构的马达驱动系统，其中，转矩检测机构可靠地起作用，提供准确的测量结果并考虑到温度影响，以由此消除负载传动装置的作用到测量误差上的因素。
该目的通过一种用于分接开关的马达驱动系统实现，其具有用于检测转矩的机构。
本发明的总体构思基于，更接近分接开关地设置转矩检测机构，使测量较不取决于温度并且排除负载传动装置的因素。
附图说明
接着借助附图说明本发明。在此示出：
图1在-20℃下在较长停止之后的开关过程中马达驱动系统上的典型的转矩曲线；
图2在-20℃下在30次开关之后的开关过程中马达驱动系统上的典型的转矩曲线；
图3根据本发明的马达驱动系统，具有负载传动装置、控制传动装置、驱动马达和用于检测转矩的机构。
具体实施方式
在图3中示出具有负载传动装置2、驱动马达3和控制传动装置4的马达驱动系统1。在负载传动装置2内部有被驱动马达3驱动的第一驱动轴5，所述第一驱动轴与第一驱动轮6机械地连接。此外在负载传动装置2内部同样有第二驱动轴7，所述第二驱动轴与第二驱动轮8机械地连接。第二驱动轴7还驱动控制传动装置4和在这里未示出的分接开关。驱动轴7与分接开关经由同样未示出的传动系统连接。
驱动轮6、8经由传动带9连接，从而传递由驱动马达3发出的旋转运动。未示出的、支承驱动轴5、7所需的机构(例如滚珠轴承)安装或集成在壳体10上。
在第二驱动轴7上安装有至少一个可无线电访问的表面波传感器11。该表面波传感器涉及所谓的可无线电访问的表面波传感器(SAW传感器)。可无线电访问的表面波传感器11导电地与转子天线12连接。所述转子天线相对于驱动轴7径向地构造并且机械地与驱动轴7连接。相对于转子天线12设置轴向间隔开的、盘状地径向构造的定子天线13。定子天线13固定地安设在壳体10中。电磁式地经由转子天线12和定子天线13实现能量传递和数据传递。
特别有利的是，在测量转矩曲线时排除了负载传动装置。在负载传动装置的输出端上进行测量能够实现可较不受温度影响的、准确的误差分析。附加地，排除了负载传动装置的对测量误差有影响的因素，即效率和传动比。也无需再考虑马达误差因素。附加地，不必考虑随时间变化的公差以及负载传动装置的机械部件的磨损。无触点的能量传递和数据传递与滑动接触或直接连接相比几乎是无需维护的。
附加地，还可以用可无线电访问的表面波传感器11检测驱动轴7的温度。由此通过取决于温度的因素校正转矩曲线的测量值。由此获得更为准确的值并因此在监控负载转换时实现更多可靠性。
附图标记列表
1马达驱动系统
2负载传动装置
3驱动马达
4控制传动装置
5驱动轴
6驱动轮
7驱动轴
8驱动轮
9传动带
10壳体
11可无线电访问的表面波传感器
12转子天线
13定子天线

Claims (5)

1.一种用于操纵分接开关的马达驱动系统(1)，
该马达驱动系统具有驱动马达(3)，该驱动马达驱动负载传动装置(2)和控制传动装置(4)，
负载传动装置(2)具有第一驱动轴(5)和第二驱动轴(7)，所述第一驱动轴具有与其机械连接的第一驱动轮(6)，所述第一驱动轴与驱动马达(3)连接；所述第二驱动轴具有与其连接的第二驱动轮(8)，所述第二驱动轴与分接开关经由传动系统连接并与控制传动装置(4)连接，
第一驱动轮(6)和第二驱动轮(8)经由传动带(9)相互连接，并且
负载传动装置(2)具有壳体(10)，
其特征在于，
设有用于检测转矩的机构，
所述用于检测转矩的机构包括至少一个可无线电访问的表面波传感器(11)、转子天线(12)和定子天线(13)，
所述至少一个可无线电访问的表面波传感器(11)固定在第二驱动轴(7)上，
导电地与所述至少一个可无线电访问的表面波传感器(11)连接的转子天线(12)固定在第二驱动轴(7)上，并且
轴向与转子天线(12)间隔开的定子天线(13)固定地设置在壳体(10)中，并且
所述用于检测转矩的机构由壳体(10)包围。
2.根据权利要求1所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统(1)，其特征在于，
定子天线(13)被盘状地径向构造并且相对于转子天线(12)轴向间隔开地设置。
3.根据权利要求1或2所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统(1)，其特征在于，
负载传动装置(2)构造成锥齿轮传动装置、蜗轮蜗杆传动装置或齿轮传动装置。
4.根据权利要求1或2所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统(1)，其特征在于，
电磁式地经由转子天线(12)和定子天线(13)实现能量传递和数据传递，使得该能量传递和数据传递能够无触点地耦合到所述至少一个可无线电访问的表面波传感器(11)中。
5.根据权利要求1或2所述的用于操纵分接开关的马达驱动系统(1)，其特征在于，
所述至少一个可无线电访问的表面波传感器(11)还检测第二驱动轴(7)的温度。
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