DE102015008274A1

DE102015008274A1 - Actuator with a Notenergieversorgungseinrichtung, method for its operation and use of a Notenergieversorgungseinrichtung on an actuator

Info

Publication number: DE102015008274A1
Application number: DE102015008274.4A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Platzer
Original assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Current assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2016-12-29
Also published as: WO2016206794A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb (10) mit einem Elektromotor (20), der zur Betätigung eines Stellelements (30) ausgebildet ist, und mit einer Notenergieversorgungseinrichtung (50), die zur Versorgung einer für eine Notfahrt benötigten Komponente des Stellantriebs (10) bei einem Netzausfall eingerichtet ist. Um einen Stellantrieb (10) mit einer Notenergieversorgungseinrichtung (50) zur Verfügung zu haben, bei welchen insbesondere eine die Lebensdauer der Notenergieversorgungseinrichtung (50) fördernde, gleichmäßige Entladung gewährleistet ist, ist die Notenergieversorgungseinrichtung (50) wenigstens mit zumindest einem Nickel-Metalihydrid(NiMH-)Akkumulator (51) ausgebildet.The invention relates to an actuator (10) with an electric motor (20), which is designed for actuating an actuating element (30), and with an emergency power supply device (50) for supplying a required for an emergency drive component of the actuator (10) at a Power failure is set up. In order to have an actuator (10) with a Notenergieversorgungseinrichtung (50) available, in which in particular a life of the Notenergieversorgungseinrichtung (50) promoting, uniform discharge is ensured, the Notenergieversorgungseinrichtung (50) at least with at least one nickel metal hydride (NiMH -) accumulator (51) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, insbesondere einen Ventilbetätiger, mit einem Elektromotor, der zur Betätigung eines Stellelements ausgebildet ist, und mit einer Notenergieversorgungseinrichtung, die zur Versorgung einer für eine Notfahrt benötigten Komponente des Stellantriebs bei einem Netzausfall eingerichtet ist.The invention relates to an actuator, in particular a valve actuator, with an electric motor, which is designed for actuating an actuating element, and with an emergency power supply device, which is set up to supply a required for an emergency drive component of the actuator in a power failure.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Stellantriebs und eine Verwendung der Notenergieversorgungseinrichtung dem einem Stellantrieb.Moreover, the invention relates to a method for operating the actuator and a use of Notenergieversorgungseinrichtung the one actuator.

Derartige Stellantriebe zur Betätigung von Ventilen kennt man in unterschiedlichen Ausführungen, sie kommen verbreitet zum Einsatz haben sich bewährt. Als Antriebsmittel des Stellantriebs findet hierbei häufig ein Elektromotor Verwendung.Such actuators for operating valves are known in different versions, they are widely used have proven themselves. As a drive means of the actuator is often an electric motor use.

Bedingt durch vielerlei Gründe, etwa durch die Umgebungsbedingungen beim Betrieb des Stellantriebs, kann es zu einem Versagen der Energieversorgung des den Stellantrieb speisenden Netzes, also einem Netzausfall kommen. Um zu vermeiden, dass beispielsweise ein von dem Stellantrieb zu bewegendes Stellglied nach einem solchen Netzausfall in einer Position verbleibt, in der es eine Gefährdung darstellt oder gar Schäden verursacht, ist an dem Stellantrieb regelmäßig eine Notenergieversorgungseinrichtung vorgesehen, die zur Versorgung einer für eine Notfahrt benötigten Komponente des Stellantriebs bei einem Netzausfall eingerichtet ist.Due to many reasons, such as the environmental conditions in the operation of the actuator, it may lead to a failure of the power supply of the network feeding the actuator, ie a power failure. In order to avoid that, for example, an actuator to be moved by the actuator remains after such a power failure in a position in which it represents a threat or even causes damage, a Notenergieversorgungseinrichtung is regularly provided on the actuator, which needed to supply one for an emergency drive Component of the actuator is set in case of power failure.

Als Notenergieversorgungseinrichtungen kommen hierbei etwa Primärzellen oder wiederaufladbare Akkumulatoren zum Einsatz, die aus Nickelkadmium-Zellen aufgebaut sind. Während die erwähnten Batterien dabei häufig eine unstete Entladecharakteristik aufweisen, sind die Akkumulatoren mit Nickelkadmium(NiCd)-Zellen zum einen giftig, und daher nicht besonders umweltverträglich, zum anderen haben sie aufgrund ihrer geringen Energiedichte ein beachtliches Gewicht bei nicht zu unterschätzendem Platzbedarf.As emergency energy supply devices here are about primary cells or rechargeable batteries are used, which are composed of nickel-cadmium cells. While the mentioned batteries often have an unsteady discharge characteristic, the batteries with nickel cadmium (NiCd) cells are toxic on the one hand, and therefore not particularly environmentally friendly, on the other hand, they have a considerable weight due to their low energy density with space not to be underestimated.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb mit einer Notenergieversorgungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welchen die erwähnten Nachteile vermieden werden, bei dem insbesondere eine die Lebensdauer der Notenergieversorgungseinrichtung fördernde, gleichmäßige Entladung gewährleistet ist.It is therefore the object of the invention to provide an actuator with a Notenergieversorgungseinrichtung available, in which the mentioned disadvantages are avoided, in which in particular a life of the Notenergieversorgungseinrichtung promotional, uniform discharge is ensured.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stellantrieb der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Bei dem erfindungsgemäßen Stellantrieb ist demnach die Notenergieversorgungseinrichtung wenigstens mit zumindest einem Nickel-Metallhydrid-(NiMH-)Akkumulator ausgebildet. Ausgestattet mit einem geringen Innenwiderstand kann der betreffende Akkumulator die in ihm gespeicherte elektrische Energie über einen gewissen Zeitraum mit praktisch unveränderter Spannung abgeben. Dies kann aufgrund des geringen Innenwiderstandes auch unter Last gehalten werden. Aus der Notenergieversorgungseinrichtung kann dabei eine Komponente des Stellantriebs, also beispielsweise auch die Steuerelektronik, im Fall eines Netzausfalls versorgt werden. Hierbei ist es auch möglich, dass nur die Steuerelektronik versorgt wird, da der Elektromotor nicht betätigt werden muss. Die Steuerelektronik kann auf diese Weise beispielsweise die Stellung des Stellantriebs kontrollieren und rückmelden.This object is achieved by an actuator of the type mentioned above with the features of the characterizing part of claim 1. In the actuator according to the invention therefore the Notenergieversorgungseinrichtung is at least formed with at least one nickel-metal hydride (NiMH) accumulator. Equipped with a low internal resistance of the accumulator in question can deliver the stored electrical energy in it over a period of time with virtually unchanged voltage. This can be kept under load due to the low internal resistance. From the emergency power supply device while a component of the actuator, so for example, the control electronics, are supplied in the event of a power failure. It is also possible that only the control electronics are supplied, since the electric motor does not need to be operated. The control electronics can control in this way, for example, the position of the actuator and confirm.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des Stellantriebs kann der Elektromotor aus der Notenergieversorgungseinrichtung über einen Zwischenkreis gespeist werden, über welchen die im Falle des Netzausfalls für die zeitlich begrenzte Notfahrt benötigte Spannung kurzfristig bereit gestellt werden kann. Dabei ist es von Vorteil, wenn ein Spannungstransformator zur Transformation einer von der Notenergieversorgungseinrichtung bereitgestellten Spannung in eine Versorgungsspannung für den Elektromotor und/oder für eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors eingerichtet und an die Notenergieversorgungseinrichtung angeschlossen ist und/oder dass eine von der Notenergieversorgungseinrichtung gespeiste Zwischenkreisspannung weniger als 60 V beträgt. Die Begrenzung der Zwischenkreisspannung auf einen Wert geringer als 60 V führt dazu, dass bei dem Stellantrieb auf einen Schutz gegen Berühren vollständig verzichtet werden kann, da diese Spannungen sowohl für erwachsene Menschen, als auch für Tiere und Kinder als ungefährlich gelten. Die Alternative drückt dabei wiederum aus, dass auch der Fall denkbar ist, dass lediglich die Steuereinheit aus der Versorgungspannung versorgt wird, während der Elektromotor dann auf andere Weise die für den Betrieb erforderliche Energie bezöge.In an advantageous embodiment of the actuator, the electric motor can be fed from the emergency power supply device via an intermediate circuit, via which in the case of power failure for the temporary emergency travel required voltage can be made available at short notice. It is advantageous if a voltage transformer is arranged to transform a voltage provided by the emergency power supply voltage into a supply voltage for the electric motor and / or for a control unit for controlling the electric motor and connected to the emergency power supply device and / or that fed by the emergency power supply DC link voltage less than 60V. Limiting the intermediate circuit voltage to a value less than 60 V means that the actuator can be completely dispensed with protection against contact, since these voltages are considered to be harmless both for adult humans, as well as for animals and children. The alternative in turn expresses that the case is also conceivable that only the control unit is supplied from the supply voltage, while the electric motor then draw in another way the energy required for operation.

Zur Anpassung der von der Notenergieversorgungseinrichtung zur Verfügung gestellten Spannung an die von der Steuereinheit und dem Elektromotor benötigte Spannung kann bei einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stellantriebs die oder eine Steuereinheit zur Veränderung eines Transformationsverhältnisses des oder eines Spannungstransformators in Abhängigkeit von der oder einer von der Notenergieversorgungseinrichtung bereitgestellten Spannung eingerichtet sein. Dies kann durch entsprechende Schaltungen realisiert werden. Solche Schaltungen können beispielsweise eine durch die Notenergieversorgungseinrichtung bereitgestellte Versorgungspannung zum Betrieb eines Elektromotors aus einem Zwischenkreis hochtransformieren, während gleichzeitig die Elektronik einer Steuereinheit mit einer heruntertransformierten, niedrigeren Spannung betrieben wird.In order to adapt the voltage provided by the emergency energy supply device to the voltage required by the control unit and the electric motor, in an expedient development of the actuator according to the invention, the or one control unit can be used to change a transformation ratio of the or a voltage transformer in dependence on or one provided by the emergency energy supply device Voltage be set up. This can be realized by appropriate circuits. Such circuits may, for example, up-transform a supply voltage provided by the emergency power supply to operate an electric motor from an intermediate circuit, while at the same time Electronics of a control unit with a stepped-down, lower voltage is operated.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Stellantriebs, insbesondere eines Ventilbetätigers, wobei ein Elektromotor des Stellantriebs aus einer Notenergieversorgungseinrichtung versorgt wird. Eine vorteilhafte Variante dieses Verfahrens kann darin bestehen, eine Leistungsaufnahme des Elektromotors zu reduzieren, wenn die Notenergieversorgungseinrichtung überbeansprucht wird, insbesondere wenn eine Ausgangsspannung der Notenergieversorgungseinrichtung einen Schwellenwert unterschreitet. Auch hierdurch ist eine gleichmäßigere Entladung des Speichers der Notenergieversorgungseinrichtung gegeben. Dies resultiert in dem Fall, dass der Stellantrieb etwa einen Ventilbetätiger bildet, in einem verlangsamten Schließvorgang des Ventils, da der Motorstrom des Motors begrenzt wird.The object is also achieved by a method for controlling an actuator, in particular a valve actuator, wherein an electric motor of the actuator is supplied from a Notenergieversorgungseinrichtung. An advantageous variant of this method may be to reduce a power consumption of the electric motor when the Notenergieversorgungseinrichtung is overstressed, especially if an output voltage of the emergency power supply device falls below a threshold. This also gives a more uniform discharge of the memory of the emergency power supply device. This results in the event that the actuator forms approximately a valve actuator, in a slowed closing of the valve, since the motor current of the motor is limited.

In einer anderen vorteilhaften Variante des Verfahrens zur Ansteuerung eines Stellantriebs kann der Elektromotor aus der Notenergieversorgungseinrichtung über einen Spannungsregler, dessen Transformationsverhältnis veränderbar ist, versorgt werden. Der Spannungsregler kann dabei beispielsweise auch ein Transformator sein, muss dies aber nicht notwendiger Weise. Die Veränderung des Transformationsverhältnisses kann dabei in Abhängigkeit von einer von an der Notenergieversorgungseinrichtung, beispielsweise einem Akkumulator, bereitgestellten Spannung eingerichtet sein. Bevorzugt ist dies so eingerichtet, dass die mit dem Transformationsverhältnis oder gegebenenfalls an dem Transformator erzeugte Spannung konstant ist. Es wird somit eine konstante Zwischenkreisspannung unabhängig vom Ladezustand der Notenergieversorgungseinrichtung bereitgestellt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn bei einer weiteren Ausführung die Notenergieversorgungseinrichtung selbst überwacht wird, da die Überwachung der Zwischenkreisspannung keine Aussage mehr über den Zustand der Notenergieversorgungseinrichtung zulässt.In another advantageous variant of the method for controlling an actuator, the electric motor can be supplied from the emergency power supply device via a voltage regulator whose transformation ratio can be changed. The voltage regulator can also be a transformer, for example, but this need not necessarily. The change in the transformation ratio can be set up as a function of a voltage provided by the emergency energy supply device, for example a rechargeable battery. This is preferably set up such that the voltage generated with the transformation ratio or optionally on the transformer is constant. Thus, a constant DC link voltage is provided independently of the state of charge of the emergency power supply device. In this case, it is advantageous if, in a further embodiment, the emergency energy supply device itself is monitored, since the monitoring of the intermediate circuit voltage no longer permits any statement about the state of the emergency energy supply device.

Für die Strombelastbarkeit der Notenergieversorgungseinrichtung, also deren Fähigkeit, eine stabile Spannung bereitzustellen, die dann gleichmäßig entladen werden kann, kann ein Betrieb bei einer erhöhten Temperatur förderlich sein, weswegen eine erfindungsgemäße Verwendung einer Notenergieversorgungseinrichtung an einem Stellantrieb, der zur Durchführung einer Notfahrt bei einem Netzausfall darin bestehen kann, dass diese bei einer Betriebstemperatur von wenigstens von 70°C betrieben wird und/oder betreibbar ist. Dies kann sowohl bei NiMH-Akkumulatoren, wie auch bei solchen mit Zellen, die NiCd verwenden gegeben sein, auch andere Zusammensetzungen von Akkumulatoren sind hier denkbar und den bekannten hinsichtlich der Lebensdauer und der thermischen Stabilität eingeschränkten Superkondensatoren überlegen.For the current carrying capacity of the emergency energy supply device, ie their ability to provide a stable voltage, which can then be discharged uniformly, operation at an elevated temperature can be conducive, which is why an inventive use of a Notenergieversorgungseinrichtung to an actuator for performing an emergency drive at a power failure may consist in that it is operated at an operating temperature of at least 70 ° C and / or is operable. This can be the case both with NiMH batteries and with those using cells which use NiCd, and also other compositions of accumulators are conceivable here and superior to the known lifetime and thermal stability limited supercapacitors.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung einer Notenergieversorgungseinrichtung an einem Stellantrieb, der zur Durchführung einer Notfahrt bei einem Netzausfall eingerichtet ist, kann die Etablierung eines erhöhten Temperaturniveaus beim Betrieb der Notenergieversorgungseinrichtung dadurch fördern, dass die Notenergieversorgungseinrichtung mit wenigstens einer Heizeinrichtung zur Manipulation der Temperatur der Notenergieversorgungseinrichtung und/oder deren Umgebungstemperatur versehen ist. Dies bedeutet, dass der mit der Notenergieversorgungseinrichtung versehene Stellantrieb beispielsweise bei Umgebungstemperaturen betrieben werden kann, die deutlich unter den für den jeweiligen Akkumulator der Notenergieversorgungseinrichtung gültigen Spezifikationen liegt. Eine Heizeinrichtung hat den weiteren Vorteil, dass eine zu geringe Stromabgabe, weil beispielsweise der Innenwiderstand bei niedrigen Temperaturen zu groß ist, vermeidbar ist. Für die Erfindung ergibt sich hierdurch bei einem NiMH-Akkumulator als Notenergieversorgungseinrichtung zum Beispiel ein Einsatzbereich von –40°C bis +125°C.A further advantageous use of an emergency energy supply device on an actuator, which is set up to carry out an emergency drive in the event of a power failure, can promote the establishment of an increased temperature level during operation of the emergency energy supply device by virtue of the emergency energy supply device having at least one heating device for manipulating the temperature of the emergency energy supply device and / or whose ambient temperature is provided. This means that the actuator provided with the emergency energy supply device can be operated, for example, at ambient temperatures which is significantly below the specifications applicable to the respective accumulator of the emergency energy supply device. A heater has the further advantage that too low a current output, because, for example, the internal resistance at low temperatures is too large, can be avoided. For the invention, this results in a NiMH accumulator as Notenergieversorgungseinrichtung, for example, an application range of -40 ° C to + 125 ° C.

Um die Heizeinrichtung auf einen optimalen Betriebspunkt steuern oder regeln zu können kann bei einer vorteilhaften weiteren Verwendung der Notenergieversorgungseinrichtung ein Erfassungsmittel vorgesehen sein, mittels dessen wenigstens eine Temperatur an der Notenergieversorgungseinrichtung und/oder in deren Umgebung erfassbar ist oder erfasst wird, wobei in einer bevorzugten Weiterbildung dann die wenigstens eine erfasste Temperatur eine Steuerung oder Regelung des Heizmittels beeinflusst.In order to be able to control or regulate the heating device to an optimum operating point, in an advantageous further use of the emergency energy supply device, a detection means can be provided by means of which at least one temperature can be detected or detected at the emergency energy supply device and / or in its surroundings, wherein in a preferred development then the at least one detected temperature affects a control or regulation of the heating medium.

Zum Schutz vor die Umgebungstemperatur gegebenenfalls negativ beeinflussenden Faktoren und zur Reduktion der notwendigen Heizleistung kann bei einer vorteilhaften Variante der Verwendung die Notenergieversorgungseinrichtung zumindest bereichsweise in einem temperaturisolierenden Material aufgenommen sein. Hierbei kann die Verwendung von Materialien mit einem Anteil an Glaswolle günstig sein, weiter vorteilhaft ist auch die Verwendung von so genanntem Aerogel, bei welchem es sich um hochporöse Festkörper, beispielsweise Silikate oder Kunststoff, handelt. Einen weiteren Schutz vor Umgebungseinflüssen auf die Notenergieversorgungseinrichtung bietet die Unterbringung in einem Gehäuse in einer weiteren Variante.In order to protect against the ambient temperature, if appropriate, negative influencing factors and to reduce the necessary heat output, the emergency energy supply device can be accommodated in a temperature-insulating material at least in some regions in an advantageous variant of the use. Here, the use of materials with a proportion of glass wool may be favorable, further advantageous is the use of so-called airgel, which is highly porous solids, such as silicates or plastic. A further protection against environmental influences on the emergency energy supply device provides the housing in a housing in a further variant.

Zum Zwecke des Explosionsschutzes ist es vorteilhaft, wenn bei einer weiteren Verwendung die Notenergieversorgungseinrichtung in dem Gehäuse in einem Gießmaterial vergossen ist. Auch durch die Verwendung bestimmter Isolationsmaterialien, die den oben bereits erwähnten Glaswolle-Anteil aufweisen, können zusätzliche explosionsdruckmindernde Effekte erreicht werden.For the purpose of explosion protection, it is advantageous if, in a further use, the emergency power supply device is encapsulated in the housing in a casting material. Also by the use of certain insulation materials, the have the above-mentioned glass wool content, additional explosion pressure reducing effects can be achieved.

Zum elektrischen Anschluss der Notenergieversorgungseinrichtung ist diese mit Zuleitungen versehen, welche im Falle des Vergießens des Akkumulators durch die Vergussmasse nach außen geführt werden. Soll ein solcher Akkumulator etwa ausgebaut werden, besteht das Problem, dass er selbst spannungsführend sein könnte und so durch Kurzschlüsse an seinen Zuleitungen eine Explosion auslösen könnte.For electrical connection of the emergency energy supply device, this is provided with supply lines, which are guided in the case of potting the accumulator through the potting compound to the outside. If such an accumulator to be removed, for example, there is the problem that he himself could be live and could cause an explosion by short circuits on its leads.

Daher ist es von Vorteil in einer weiteren Verwendung an der Notenergieversorgungseinrichtung eine Schalteinrichtung vorzusehen, welche eine oder mehrere wenigstens eine Wand des Gehäuses durchtretende Zuleitungen der Notenergieversorgungseinrichtung elektrisch verbindet oder trennt.Therefore, it is advantageous in a further use of the emergency power supply device to provide a switching device which electrically connects or disconnects one or more at least one wall of the housing passing through leads of Notenergieversorgungseinrichtung.

Im Bedarfsfall kann hierdurch die Notenergieversorgungseinrichtung also elektrisch von ihren Zuleitungen getrennt werden, so dass kein Kurzschluss auftreten kann. Bevorzugt kann die betreffende Schalteinrichtung wenigstens ein berührungslos betätigbares Schaltmittel aufweisen. Dies kann etwa besonders günstig durch magnetische Wechselwirkung erreicht werden, so dass eine Weiterbildung der Verwendung darin bestehen kann, dass das Schaltmittel durch wenigstens einen Reed-Schalter gebildet ist.If necessary, this means that the emergency energy supply device can thus be electrically separated from their supply lines, so that no short circuit can occur. The relevant switching device may preferably have at least one non-contact-actuated switching means. This can be achieved particularly favorable by magnetic interaction, so that a development of the use may consist in that the switching means is formed by at least one reed switch.

Durch diese berührungslose Betätigbarkeit ist es möglich, den Akkumulator von außen, also außerhalb des Gehäuses des Stellantriebs, abzuschalten, ohne hierfür das Gehäuse durchbrechen zu müssen.Through this non-contact operability, it is possible to turn off the battery from the outside, ie outside the housing of the actuator, without having to break through the housing for this purpose.

Diese Form der Abschaltbarkeit der Zuleitungen des Akkumulators vermeidet mithin, dass ein zusätzlicher Gehäusedurchbruch vorgesehen werden müsste, der dann wiederum explosionsgeschützt auszubilden wäre.This form of shutdown of the leads of the accumulator thus avoids that an additional housing breakthrough would have to be provided, which in turn would then form explosion-proof.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise schematisierter Darstellung zeigen hierbei dieThe invention is explained below with reference to embodiments in the drawing. In partially schematized representation here show the

1 eine prinzipielle Darstellung der Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der Notenergieversorgungseinrichtung innerhalb eines erfindungsgemäßen Stellantriebs; 1 a schematic representation of the arrangement of a first embodiment of the emergency power supply device within an actuator according to the invention;

2 eine prinzipielle Darstellung der Anordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Notenergieversorgungseinrichtung mit Temperaturerfassungseinrichtung und Heizeinrichtung zusammen mit deren Steuerung; 2 a schematic representation of the arrangement of another embodiment of the emergency power supply device with temperature sensing device and heater together with their control;

3 eine geschnittene ebene Seitenansicht einer Notenergieversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung mit einer in deren Gehäuse Schalteinrichtung; 3 a sectional planar side view of an emergency power supply device according to the invention with a switching device in their housing;

4 eine geschnittene ebene Seitenansicht einer Notenergieversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung, die gemeinsam mit einer Schalteinrichtung und einem Erfassungsmittel in einem Gehäuse angeordnet sind; und die 4 a sectional planar side view of an emergency power supply device according to the invention, which are arranged together with a switching device and a detection means in a housing; and the

5 eine geschnittene ebene Seitenansicht einer Notenergieversorgungseinrichtung gemäß der 3, bei der ein Erfassungsmittel außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. 5 a sectional planar side view of an emergency power supply device according to the 3 in which a detection means is arranged outside the housing.

Die 1 ist zunächst ein Stellantrieb 10 mit einem Elektromotor 20, der zur Betätigung eines Stellelements 30 ausgebildet ist, mit dem er über ein Getriebe 40 verbunden ist. Weiter erkennt man in der 1 auch eine Notergieversorgungseinrichtung 50, die zur Versorgung von für eine Notfahrt benötigten Komponenten des Stellantriebs 10 bei einem Netzausfall eingerichtet ist.The 1 is first an actuator 10 with an electric motor 20 which is for actuating an actuating element 30 is trained with whom he has a gear 40 connected is. Next you can see in the 1 also an emergency power supply 50 which are used to supply required for an emergency drive components of the actuator 10 is set up in case of power failure.

Die Notenergieversorgungseinrichtung 50 ist hierfür sowohl mit einem Nickel-Metallhydrid-Akkumulator 51 als auch mit einem Generator 52 ausgebildet, die jeweils über einen Gleichrichter 53 mit dem Netzteil 11 des Stellantriebs 10 verbunden sind. Dieses speist wiederum sowohl einen eigenständigen Versorgungseingang 12 des Stellantriebs 10 als auch eine Steuereinheit 13. Das Netzteil 11 bildet dabei einen Spannungstransformator 110 zur Transformation einer von der Notenergieversorgungseinrichtung 50 bereitgestellten Spannung in eine Versorgungsspannung für den Elektromotor 20 und für die Steuereinheit 13 zur Ansteuerung des Elektromotors 20, sie ist ersichtlich an die Notenergieversorgungseinrichtung 50 angeschlossen.The emergency energy supply device 50 is this with both a nickel-metal hydride accumulator 51 as well as with a generator 52 formed, each via a rectifier 53 with the power supply 11 of the actuator 10 are connected. This in turn feeds both a separate supply input 12 of the actuator 10 as well as a control unit 13 , The power supply 11 forms a voltage transformer 110 for transforming one of the emergency power supply device 50 provided voltage in a supply voltage for the electric motor 20 and for the control unit 13 for controlling the electric motor 20 , It is apparent to the emergency power supply 50 connected.

Das Netzteil 11, der Versorgungseingang 12 sowie die Steuereinheit 13 des Stellantriebs 10 stellen eine Zwischenkreisspannung zur Verfügung, an welche die Notenergieversorgungseinrichtung 50 über die Gleichrichter 53 elektrisch gekoppelt ist und die Notenergieversorgungseinrichtung 50 weniger als 60 V beträgt. Die Steuereinheit 13 ist darüber hinaus zur Veränderung des Transformationsverhältnisses des durch das Netzteil 11 gebildeten Spannungstransformators 110 in Abhängigkeit von einer von der Notenergieversorgungseinrichtung 50 bereitgestellten Spannung eingerichtet.The power supply 11 , the supply entrance 12 as well as the control unit 13 of the actuator 10 provide a DC link voltage to which the emergency power supply device 50 over the rectifier 53 is electrically coupled and the emergency power supply device 50 less than 60V. The control unit 13 is also changing the transformation ratio of the power supply 11 formed voltage transformer 110 depending on one of the emergency power supply device 50 provided voltage.

Zur Verdeutlichung der Trennung von Notenergieversorgungseinrichtung 50 und Stellantrieb 10 ist in der 10 eine gestrichelte Linie zu erkennen.To clarify the separation of Notenergieversorgungseinrichtung 50 and actuator 10 is in the 10 to recognize a dashed line.

In der 2 erkennt man demgegenüber in einer prinzipiellen Übersicht die Verschaltung des Akkumulators 51 der Notenergieversorgungseinrichtung 50, die von ihrer Steuerschaltung 60 wiederum durch eine Strichlinierung getrennt gezeigt ist. In dem für den Betrachter linken Teil der Darstellung erkennt man dabei zunächst den Akkumulator 51, der aus Zellen 54 aufgebaut ist, sodann weiter nach recht blickend zunächst ein Erfassungsmittel 70 für Temperatur, das durch einen Thermosensor 71, temperaturabhängigen Widerstand, gebildet sein kann und daneben eine Heizeinrichtung 75, die durch einen Heizwiderstand 76 gebildet ist. Seitens der Steuerschaltung 60 ist die Heizeinrichtung 75 mit einer Ansteuerung 67 verbunden, durch die sie ansteuerbar ist, welche wiederum durch einen Mikrokontroller 65 kontrolliert werden kann. Dieser weist einen Eingang für das Signal einer Temperaturmessung aus, die durch den Widerstand 71 des Erfassungsmittels 70 durchgeführt wird, und dessen Wert über den Mikrokontroller 65 wiederum über die Ansteuerung 67 der Heizeinrichtung 75 auf diese wirkt. In the 2 In contrast, the interconnection of the accumulator can be seen in a general overview 51 the emergency power supply device 50 that of their control circuit 60 again shown separated by a dashed line. In the viewer's left part of the presentation, one first recognizes the accumulator 51 that made cells 54 is constructed, then further looking right looking at first a detection means 70 for temperature, by a thermosensor 71 , Temperature-dependent resistance, may be formed and next to a heating device 75 caused by a heating resistor 76 is formed. From the control circuit 60 is the heater 75 with a control 67 connected, by which it is controllable, which in turn by a microcontroller 65 can be controlled. This has an input for the signal of a temperature measurement, by the resistance 71 of the detection means 70 is performed, and its value via the microcontroller 65 again via the control 67 the heater 75 acts on these.

Der Mikrokontroller 65 kontrolliert auch eine Überwachungseinrichtung 66 der Notenergieversorgungseinrichtung 50, mittels dessen der Akkumulator 51 der Notenergieversorgungseinrichtung 50, überwacht wird, insbesondere wird dabei der Ladezustand des Akkumulators 51 überwacht. Zwischen die Überwachungseinrichtung 66 und den Akkumulator 51 der Notenergieversorgungseinrichtung 50 ist dabei ein Reed-Schalter 55 in die Zuleitung 56 eingebracht, mittels dessen die Zuleitung oder die Zuleitungen 56 des Akkumulators 51 elektrisch von seiner Umgebung getrennt werden kann Notenergieversorgungseinrichtung.The microcontroller 65 Also controls a monitoring device 66 the emergency power supply device 50 by means of which the accumulator 51 the emergency power supply device 50 is monitored, in particular while the state of charge of the accumulator 51 supervised. Between the monitoring device 66 and the accumulator 51 the emergency power supply device 50 is a reed switch 55 in the supply line 56 introduced, by means of which the supply line or the supply lines 56 of the accumulator 51 can be electrically separated from its environment emergency power supply device.

Die Notenergieversorgungseinrichtung 50 selbst wird nachfolgend in den 3 bis 5 noch eingehender beschrieben. So erkennt man in diesen Figuren den Akkumulator 51 der Notenergieversorgungseinrichtung 50 mit zwei seiner Zellen 54, die in den Darstellungen der 3 bis 5 übereinander angeordnet sind und sich in einer Aufnahme 57 des Gehäuses 58 entlang ihrer jeweiligen Längsachse zueinander benachbart entlang ihrer Längsachse erstrecken. Das Gehäuse 58 ist durch ein im Wesentlichen rechteckiges Behältnis mit einem Bodenteil 58a und einem Deckel 58b gebildet, wobei der Deckel 58b mit dem Bodenteil 58a über einen Schnappverschluss 58c verbindbar ist. In dem wannenförmigen Bodenteil 58a sind die Zellen 54 des Akkumulators 51 eingelegt und dort aufgenommen. Dabei werden sie von einem Gießmaterial 59 eingehüllt, dessen Vergussrand 59a man im Bereich des Schnappverschlusses 58c erkennt. Die Innenwand des durch das Bodenteil 58a und den Deckel 58b gebildeten Gehäuses 58 ist mit einer Isolierung 581 ausgekleidet.The emergency energy supply device 50 itself is below in the 3 to 5 described in more detail. Thus one recognizes the accumulator in these figures 51 the emergency power supply device 50 with two of his cells 54 that in the representations of the 3 to 5 are arranged one above the other and in a receptacle 57 of the housing 58 extend along their respective longitudinal axis adjacent to each other along its longitudinal axis. The housing 58 is by a substantially rectangular container with a bottom part 58a and a lid 58b formed, with the lid 58b with the bottom part 58a via a snap closure 58c is connectable. In the trough-shaped bottom part 58a are the cells 54 of the accumulator 51 inserted and recorded there. They are from a casting material 59 wrapped, whose Vergussrand 59a one in the area of the snap closure 58c recognizes. The inner wall of the through the bottom part 58a and the lid 58b formed housing 58 is with an insulation 581 lined.

In der 3 ist an der Notenergieversorgungseinrichtung 50 innerhalb des Gehäuses 58 in dessen Bodenbereich ein berührungslos betätigbarer Schalter in Form des magnetisch betätigbaren Reed-Schalters 55 angeordnet, der die nicht weiter dargestellten Zuleitungen 56 elektrisch von der Notenergieversorgungseinrichtung 50 trennt.In the 3 is at the emergency power supply 50 inside the case 58 in the bottom region of a non-contact switch in the form of the magnetically actuated reed switch 55 arranged, the not shown leads 56 electrically from the emergency energy supply device 50 separates.

Zusätzlich zu dem Reed-Schalter 55 ist in der 4 an dem Boden des Gehäuses 58 ein Thermosensor 71 eines Erfassungsmittels 70 zu erkennen, der die Temperatur im Innern des Gehäuses 58, also in unmittelbarer Umgebung des Akkumulators 51 der Notenergieversorgungseinrichtung 50 erfasst und, wie in 2 gezeigt, weitergibt.In addition to the reed switch 55 is in the 4 at the bottom of the case 58 a thermosensor 71 a detection means 70 to detect the temperature inside the case 58 , ie in the immediate vicinity of the accumulator 51 the emergency power supply device 50 captured and, as in 2 shown, passes on.

Außer dem Reed-Schalter 55, der wiederum im Innern des Gehäuses 58 angeordnet ist, ist in der 5 ein Thermosensor 71' gezeigt, der sich außerhalb des Gehäuses 58 befindet und so dessen Umgebungstemperatur erfasst.Except for the reed switch 55 in turn, inside the case 58 is arranged in the 5 a thermosensor 71 ' shown outside the case 58 is located and so its ambient temperature recorded.

Auf eine Darstellung der Zuleitungen 56 wurde in den 3 bis 5 insgesamt der Übersichtlichkeit wegen verzichtet.On a representation of the supply lines 56 was in the 3 to 5 altogether omitted for the sake of clarity.

Die vorstehend beschriebene Erfindung betrifft demnach ersichtlich einen Stellantrieb 10 mit einem Elektromotor 20, der zur Betätigung eines Stellelements 30 ausgebildet ist, und mit einer Notenergieversorgungseinrichtung 50, die zur Versorgung einer für eine Notfahrt benötigten Komponente des Stellantriebs 10 bei einem Netzausfall eingerichtet ist. Um einen Stellantrieb 10 mit einer Notenergieversorgungseinrichtung 50 zur Verfügung zu haben, bei welchen insbesondere eine die Lebensdauer der Notenergieversorgungseinrichtung 50 fördernde, gleichmäßige Entladung gewährleistet ist, ist die Notenergieversorgungseinrichtung 50 wenigstens mit zumindest einem Nickel-Metallhydrid-(NiMH-)Akkumulator 51 ausgebildet.The above-described invention accordingly relates to an actuator 10 with an electric motor 20 which is for actuating an actuating element 30 is formed, and with a Notenergieversorgungseinrichtung 50 for supplying a required for an emergency drive component of the actuator 10 is set up in case of power failure. To an actuator 10 with a Notenergieversorgungseinrichtung 50 to have available, in which in particular one the life of the emergency power supply device 50 promoting, uniform discharge is guaranteed, the Notenergieversorgungseinrichtung 50 at least with at least one nickel-metal hydride (NiMH) accumulator 51 educated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Stellantriebactuator
1111: Netzteilpower adapter
110110: Spannungstransformatorvoltage transformer
1212: Versorgungseingangsupply input
1313: Steuereinheitcontrol unit
2020: Elektromotorelectric motor
3030: Stellelementactuator
4040: Getriebetransmission
5050: Notenergieversorgungseinrichtungemergency energy
5151: Akkumulatoraccumulator
5252: Generatorgenerator
5353: Gleichrichterrectifier
5454: Zellecell
5555: Reed-SchalterReed switch
5656: Zuleitungsupply
5757: Aufnahme GehäuseRecording housing
5858: Gehäusecasing
58a58a: Bodenteil GehäuseBottom part housing
58b58b: Deckel GehäuseCover housing
58c58c: Schnappverschlusssnap lock
581581: Isolierunginsulation
5959: Gießmaterialcasting material
59a59a: VergußrandVergußrand
6060: Steuerschaltungcontrol circuit
6565: Mikrokontrollermicrocontroller
6666: Überwachungseinrichtungmonitoring device
6767: Ansteuerungcontrol
7070: Erfassungsmitteldetection means
71, 71'71, 71 ': Thermosensor als temperaturabhängiger WiderstandThermosensor as a temperature-dependent resistor
7575: Heizeinrichtungheater
7676: Heizwiderstandheating resistor

Claims

Actuator ( 10 ), in particular valve actuator, with an electric motor ( 20 ), which is used to actuate an actuating element ( 30 ) and with an emergency energy supply device ( 50 ) used to supply an actuator required for emergency travel ( 10 ) is set up in the event of a power failure, characterized in that the emergency energy supply device ( 50 ) at least with at least one nickel-metal hydride (NiMH) accumulator ( 51 ) is trained.

Actuator according to claim 1, characterized in that a voltage transformer ( 110 ) for transforming one of the emergency energy supply device ( 50 ) provided voltage in a supply voltage for the electric motor ( 20 ) and / or for a control unit ( 13 ) for controlling the electric motor ( 20 ) and to the emergency energy supply device ( 50 ) and / or that one of the emergency energy supply device ( 50 ) is less than 60 V DC link voltage.

Actuator according to one of claims 1 or 2, characterized in that the or a control unit ( 13 ) for changing a transformation ratio of the or a voltage transformer ( 110 ) depending on or one of the emergency energy supply device ( 50 ) voltage is set up.

Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that an energy storage monitoring device ( 66 ) to a reduction in power consumption of the electric motor when the emergency power supply device ( 50 ), in particular wherein the energy storage monitoring device ( 66 ) to a monitoring of an output voltage of the emergency power supply device ( 50 ) is set to fall below a threshold value.

Method for controlling an actuator ( 10 ), in particular a valve actuator, wherein an electric motor ( 20 ) of the actuator ( 10 ) from an emergency energy supply device ( 50 ) is supplied, characterized in that a power consumption of the electric motor ( 20 ) is reduced when the emergency power supply device ( 50 ) is overstressed, in particular when an output voltage of the emergency power supply device ( 50 ) falls below a threshold value.

Method for controlling an actuator ( 10 ), in particular a valve actuator, wherein an electric motor ( 20 ) of the actuator ( 10 ) from an emergency energy supply device ( 50 ), characterized in that the electric motor ( 20 ) from the emergency energy supply device ( 50 ) is supplied via a voltage regulator whose transformation ratio is changeable.

Use of an emergency energy supply device on an actuator ( 10 ), which is set up to carry out an emergency drive in the event of a power failure, in particular on an actuator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the emergency energy supply device ( 50 ) is adapted to be operated and / or operable at an operating temperature of at least 70 ° C.

Use of an emergency energy supply device ( 50 ) on an actuator ( 10 ), which is set up to carry out an emergency drive in the event of a power failure, in particular on an actuator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the emergency energy supply device ( 50 ) with at least one heating device ( 75 ) for manipulating the temperature of the emergency energy supply device ( 50 ) and / or the ambient temperature is provided.

Use according to claim 7 or 8, characterized in that a detection means ( 70 ) is provided, by means of which at least one temperature at the emergency power supply device ( 50 ) and / or in whose environment is detectable or detected.

Use according to one of claims 7 to 9, characterized in that the at least one detected temperature control or regulation of the heater ( 75 ).

Use according to one of claims 7 to 10, characterized in that the emergency energy supply device ( 50 ) at least partially in a temperature-insulating material ( 581 ) is recorded.

Use according to one of claims 7 to 11, characterized in that the emergency energy supply device ( 50 ) in a housing ( 58 ) is arranged.

Use according to one of claims 7 to 12, characterized in that the emergency energy supply device ( 50 ) in the housing ( 58 ) in a casting material ( 59 ) is shed.

Use according to one of the preceding claims, characterized in that at the emergency energy supply device ( 50 ) a switching device is provided, which one or more supply lines ( 56 ), the at least one wall of the housing ( 58 ), with the emergency energy supply device ( 50 ) electrically connects or disconnects.

Use according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device at least one non-contact actuated switching means, in particular a reed switch ( 55 ), having.