DE3731348A1 - Bewegungsanordnung - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine Bewegungsanordnung für lineare und kreisförmige Anwendungen insbesondere zum Einstellen des Rotors eines Hochfrequenzschal­ ters in vorgegebene Schaltstellungen mit integrierter Dämpfungseinrichtung.

Solche Hochfrequenzschalter werden beispielweise in Raumflugkörpern dazu benötigt, Reserve-Hochfrequenzeinrichtungen in ein System einzuschalten, um eine defekte Einrichtung zu ersetzen oder wenn aus übertragungstechni­ schen Gründen eine Kanal- oder Antennenumschaltung notwendig wird.

Im allgemeinen wird bei einem Hochfrequenzschalter versucht, die Über­ gangswiderstände zwischen den beweglichen und den feststehenden signal­ führenden Teilen der Hochfrequenzschalter gering zu halten und die Umschal­ tung so schnell wie möglich durchzuführen, um die hierbei auftretende Unterbrechung des übertragenen Nachrichtenflusses minimal zu halten. Es ist daher erforderlich, den Rotor schnell umzuschalten und ihn am Ende des Schaltvorganges, möglichst ohne Prell- oder Stoßeffekte, sowie ohne Überschwingen und Pendeln des Rotors sehr schnell und exakt wieder anzu­ halten.

Aus der DE-OS 35 24 713 ist eine Bewegungsanordnung zum Einstellen des Rotors eines Hochfrequenzschalters in vorgegebene Schaltstellungen bekannt. Statorseitig sind wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare Spulen und rotor­ seitig wenigstens ein Permanentmagnet derart angebracht, daß durch wechsel­ weises oder gemeinsames Ansteuern der Spulen der Rotor wenigstens näherungs­ weise in die vorgegebenen Schaltstellungen bewegt wird, wobei ein berührungs­ frei arbeitendes Verzögerungselement vorgesehen ist, welches die Rotorbe­ wegung in der Nähe der vorgegebenen Schaltstellung abbremst.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, das Verzögerungselement, welches die Rotorbewegung in der Nähe der Schaltstellungen abbremst, in der Art einer Wirbelstrombremse auszubilden. Hierzu können in vorteilhafter Weise die auf dem Rotor angeordneten Permanentmagnete genutzt werden. Diesen gegenüber sind unter Bildung eines geringen Luftspaltes elektrisch gut lei­ tende Materialien angeordnet.

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, eine Dämpfungseinrichtung des Rotors einer Bewegungsanordnung zu schaffen, mit der ohne zusätzliche Mittel eine zuverlässige wartungsfreie Dämpfung mit langer Lebensdauer erreicht wird mit der der Rotor in den Schaltstellungen ohne Überschwingen und Pendeln zur Ruhe kommt.

Diese Aufgabe wird mit einer Wirbelstrombremse dadurch gelöst, daß die dem Rotor zugewandte Statoroberfläche selbst aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff ausgebildet wird, in dem die Spulen eingebettet sind. Hierdurch wird ein großer Leiterquerschnitt für den im Bereich der Schaltstellungen ein bremsendes Moment erzeugenden Wirbelstrom bei guter elektrischer Leit­ fähigkeit bereitgestellt. Unterstützt wird die Wirbelstrombremse durch eine Rastanordnung bestehend aus Permanentmagnetanordnungen auf Stator und Rotor, z.B. nach Patentanmeldung P 37 06 515.7.

In einer Weiterbildung werden die Pole der rotorseitigen Permanentmagnete unterteilt und damit die Wirkung der Wirbelstrombremse erhöht, indem auch eine Dämpfung der Drehbewegung des Rotors zwischen den Schaltstellungen erreicht wird.

Zur Entstehung von Wirbelströmen und zur Wirkungsweise von Wirbelstrombrem­ sen wird auf die bestehende Fachliteratur verwiesen, z. B. Einführung in die theoretische Elektrotechnik, Verfasser Karl Kupfmüller, Springer-Verlag, Ausgabe 1962.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Bewegungsanordnung in einer Teilabwicklung,

Fig. 2 einen prinzipiellen Aufbau einer Weiterbildung einer Bewegungs­ anordnung in einer Teilabwicklung.

In Fig. 1 ist der mit dem Rotorelement des Hochfrequenzschalters verbundene Rotor einer neuerungsgemäßen Bewegungsanordnung mit 1 bezeichnet. Über die Oberfläche des Rotors 1 sind zur Bildung eines homogenen gleichgerichteten Magnetfeldes im Luftspalt 6 Permanentmagnete 8 mit unterschiedlicher Pola­ risierungsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Zwei durch schmale Luftspalte 9 voneinander getrennte nebeneinanderliegende Permanentmagnete unterschiedlicher Polarität bilden ein Magnetpolpaar 8. Radial zu der der Antriebswelle zugewandten Seite befindet sich ein magnetischer Rückschluß 7 aus weichmagnetischem Material zur Verkleinerung des magnetischen Wider­ standes der Magnetanordnung. Der Luftspalt 6 wird radial begrenzt durch ein statorseitiges Spulenträgerelement 4, welches je nach geforderter Zahl der Schaltstellungen eine unterschiedliche Anzahl Spulen 3 enthält. Das stator­ seitige Spulenträgerelement 4 ist aus einem elektrisch gut leitenden Mate­ rial (z.B. Aluminium) aufgebaut in dem die Spulen 3, hier als einfacher Leiter mit eingezeichneter Stromrichtung dargestellt, eingebettet sind. Dieses Spulenträgerelement 4 des Stators 2 wird radial nach außen ebenfalls von einem magnetischen Rückschluß 5 aus weichmagnetischem Material begrenzt.

Die Spulen 3 sind in den Schaltstellungen gegenüber den Luftspalten 9 des Rotors 1 leicht versetzt angeordnet, um zum Schaltzeitpunkt aus den Schalt­ stellungen heraus sofort ein maximales Antriebsmoment zu erhalten.

Werden die Spulen 3 von einem Strom durchflossen, so bildet sich zusammen mit den Permanentmagneten 8 des Rotors 1 ein den Rotor 1 antreibendes Magnet­ feld aus und der Rotor 1 wird in eine Drehbewegung versetzt. Durch die Dreh­ bewegung des Rotors 1 wird im elektrisch gut leitenden Material des Spulen­ trägerelements 4 ein Wirbelstrom und damit ein Magnetfeld erzeugt, welches so gerichtet ist, daß es das ursprüngliche Magnetfeld der Permanentmagnete 8 schwächt. Damit wird eine bremsende Wirkung solange erzielt, wie der Rotor 1 in Bewegung ist. Bei einer schnellen Rotorbewegung wird eine große bremsende Wirkung erzielt und bei einer langsamen Rotorbewegung eine kleine bremsende Wirkung.

Die Wirkung der Wirbelstrombremse wird unterstützt durch eine Rastanordnung (nicht dargestellt), bestehend aus eine Anzahl (abhängig von den Schalt­ stellungen) Permanentmagnetanordnungen auf Stator und Rotor. Die Permanent­ magnetanordnungen erzeugen ein Moment, welches immer so gerichtet ist, daß es den Rotor in die jeweiligen Schaltstellungen dreht und dort arretiert.

Fig. 2 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer Weiterbildung einer Bewegungs­ anordnung. Der entscheidende Unterschied zum Aufbau der Bewegungsanordnung nach Fig. 1 liegt im Aufbau des Rotors 1.

Die Pole der Permanentmagnete 8 sind in mehrere Magnete gleicher Polarität unterteilt und, durch einen Luftspalt 9 voneinander getrennt, angeordnet.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß durch eine scheinbare Erhöhung der Polzahl höhere Wirbelströme erzeugt werden. Das von dem Wirbelstrom erzeugte Moment hemmt die Bewegung des Rotors 1. Während der Drehung des Rotors 1 der Bewegungsanordnung und des damit verbundenen Rotors des Hoch­ frequenzschalters (nicht dargestellt) wird durch die scheinbare Erhöhung der Polzahl des Stators 2 eine kleinere Drehgeschwindigkeit des Rotors 1 zwischen den Schaltstellungen erreicht, so daß der Rotor 1 kurz vor den Schaltstellungen von einer kleinen Drehgeschwindigkeit abgebremst werden muß und dadurch der Stillstand in der Schaltstellung schneller erreicht wird.

Bezugszeichenliste

 1 Rotor
 2 Stator
 3 Spulen
 4 Spulenträgerelement
 5 Rückschluß des Stators
 6 Luftspalt
 7 Rückschluß des Rotors
 8 Permanentmagnete
 9 Luftspalt
10 Nuten

Claims (3)

1. Bewegungsanordnung insbesondere zum Einstellen des Rotors eines Hochfrequenzschalters in vorgegebene Schaltstellungen enthaltend auf dem Rotor Permanentmagnete und auf dem Stator Spulen durch deren Ansteuerung der Rotor in die verschiedenen Stellungen steuerbar ist sowie eine Wirbelstrombremse, die aus den Rotorma­ gneten und elektrisch leitfähigen Material auf dem Stator gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) an der den Rotor­ magneten (8) gegenüberliegenden Seite aus dem elektrisch gut leit­ fähigen Material (Spulenträgerelement 4) besteht und daß die Spulen (3) in diesem Material wenigstens teilweise eingebettet sind.

2. Bewegungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (3) in Nuten (10) eingelegt sind.

3. Bewegungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotormagnete (8) aus mehreren Magneten gleicher Polung bestehen.