DE4035011A1 - Electric stepping switch ratchet mechanism - incorporates signal source providing signal when switch is displaced between ratchet positions - Google Patents

Electric stepping switch ratchet mechanism - incorporates signal source providing signal when switch is displaced between ratchet positions

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Abstract

The ratchet mechanism has a signal source, operated by the ratchet elements, to provide a signal when the switch is switched between ratchet positions. Pref., the ratchet elements are provided by alternating magnetic poles around a ratchet ring (2), cooperating with a soft iron ring (3) which has at least one attached Hall generator (4) detecting the magnetic field inhomogenity upon switching between ratchet positions. ADVANTAGE - Simple in-built indication of switch operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rastwerk, welches insbesondere für elektrische Stufenschalter vorgesehen ist.The invention relates to a locking mechanism, which in particular is provided for electrical tap changers.

Elektrische Stufenschalter haben üblicherweise eine große Vielzahl möglicher Schaltpositionen, welche in der Regel durch Verrastung gesichert werden. Dabei kann insbesondere bei einfacheren Stufenschaltern vorgesehen sein, daß Kontakt­ elemente des Schalters rastartig zusammenwirken, d. h. diese Kontaktelemente übernehmen neben der eigentlichen elektri­ schen Schaltfunktion auch die Aufgabe eines Rastwerkes. Bei komplizierteren Stufenschaltern, insbesondere bei Stufenschaltern mit mehreren Schalter- bzw. Kontaktebenen werden in der Regel separate Rastwerke angeordnet, wobei der Stufenschalter typischerweise einen modularen Aufbau besitzt, derart, daß neben einem Rastwerksmodul Schalter­ module entsprechend der Anzahl der Schalter- bzw. Kontakt­ ebenen angeordnet sind.Electric tap changers usually have a large one Many possible switching positions, which as a rule be secured by locking. In particular, in the case of simpler tap changers, that contact should be provided Interacting elements of the switch intermittently, d. H. these Contact elements take over in addition to the actual electrical switching function also the task of a rest mechanism. For more complicated tap changers, especially for Step switches with several switch or contact levels separate ratchets are usually arranged, whereby the tap changer typically has a modular structure has, such that in addition to a grid module switch  modules according to the number of switches or contacts levels are arranged.

Darüber hinaus ist es grundsätzlich bekannt, Stufenschalter mit einer Signalgeberanordnung zu versehen, die bei Schalter­ betätigung ein Signal erzeugen bzw. verändern.In addition, it is basically known to use tap changers to be provided with a signal generator arrangement, the switch generate or change a signal.

Bei bisherigen Stufenschaltern ist der konstruktive Aufwand für derartige Sensoranordnungen unerwünscht hoch.With previous tap changers, the design effort undesirably high for such sensor arrangements.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine besonders einfache Anzeige für die Betätigung umschaltbarer Elemente aufzuzeigen.It is therefore an object of the invention to be particularly simple Show display for the actuation of switchable elements.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Rastwerk eine von Rastwerkselementen betätigte Signalgeber­ anordnung vorgesehen ist, welche beim Umschalten zwischen zwei Raststellungen ein Signal erzeugt.This object is achieved in that on Rastwerk a signal transmitter actuated by Rastwerk elements arrangement is provided, which when switching between two rest positions generates a signal.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, daß die Relativbewegungen der Rastwerkselemente beim Umschalten zwischen zwei Rastlagen in vielfältiger Weise zur Signal­ erzeugung ausgenutzt werden können, um das Umschalten zwischen zwei Rastlagen bzw. die jeweils eingenommenen Rastlagen registrieren zu können.The invention is based on the general idea that the Relative movements of the locking mechanism elements when switching between two rest positions in various ways to signal generation can be exploited to toggle between two rest positions or the respectively occupied To be able to register rest stops.

Dabei liegt ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Rastwerkes darin, daß es sich einerseits in vorteilhafter Weise mit Stufenschaltern kombinieren läßt, um jeweils eine Schalterbetätigung bzw. die jeweilige Schalterstellung anzuzeigen. Andererseits läßt sich das Rastwerk grundsätzlich für beliebige Elemente nutzen, die in mehrere Lagen einge­ stellt und in diesen Lagen durch Verrastung gesichert werden sollen. Aufgrund der mit dem Rastwerk kombinierten Signalgeberanordnung steht dann ohne weitere Maßnahmen ein die Umschaltung bzw. Einstellung des jeweiligen Elementes wiedergebendes Signal zur Verfügung.There is a particular advantage of the invention Rastwerkes in that it is advantageous on the one hand Can be combined with step switches, one at a time Switch actuation or the respective switch position display. On the other hand, the locking mechanism can basically use for any elements that are turned into multiple layers  provides and secured in these positions by locking should be. Because of the combined with the locking mechanism The signal generator arrangement is then without further measures a the switching or setting of the respective Element reproducing signal available.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rastwerk magnetisch berührungsfrei zusammenwirkende Rast- und Gegenrast­ elemente besitzt sowie zumindest mit einem Hallgenerator versehen ist, welcher sich beim Umschalten des Rastwerkes zwischen zwei Raststellungen relativ zu einem von Rastwerk­ elementen erzeugten inhomogenen Magnetfeld bewegt.According to a particularly preferred embodiment of the The invention provides that the locking mechanism is magnetic non-contact locking and counter-locking has elements and at least with a Hall generator is provided, which is when switching the locking mechanism between two locking positions relative to one of the locking mechanism elements generated inhomogeneous magnetic field moves.

Hier ist vorteilhaft, daß einerseits die Rastkräfte und andererseits die bei Verstellung des Rastwerkes abgreifbaren Signale ohne jeglichen mechanischen Verschleiß der dazu notwendigen Elemente erzeugt werden können.It is advantageous here that the latching forces and on the other hand, those that can be tapped when the locking mechanism is adjusted Signals without any mechanical wear and tear necessary elements can be generated.

Zweckmäßigerweise sind zumindest zwei Hallgeneratoren angeordnet, und zwar derart, daß die jeweils bei Umschaltung des Rastwerkes erzeugten Signale eine Phasenverschiebung relativ zueinander besitzen. Damit läßt sich erkennen, in welcher Richtung das Rastwerk umgeschaltet wird, weil sich je nach Schaltrichtung die Reihenfolge der von den Hallgeneratoren erzeugten Signale umkehrt. Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert werden. At least two Hall generators are expedient arranged, in such a way that each time when switching signals generated by the locking mechanism a phase shift own relative to each other. It can be seen in which direction the grid is switched because depending on the switching direction, the order of the Hall generators generate reversed signals. Otherwise with regard to preferred features of the invention Claims and the following description are more preferred Embodiments referenced using the drawing are explained.  

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 einen Radialschnitt eines zur Verrastung verschiedener Drehlagen dienenden magnetischen Rastwerkes mit Hallgeneratoren und Fig. 1 shows a radial section of a magnetic locking mechanism with Hall generators and used for locking different rotational positions

Fig. 2 einen Axialschnitt entsprechend der Schnitt­ linie II-II in Fig. 1. Fig. 2 is an axial section corresponding to the section line II-II in Fig. 1st

Auf einer in nicht dargestellten Lagern drehgelagerten Achse 1 ist ein Rastermagnetring 2 mit in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinanderfolgenden magnetischen N- und S-Polen angeordnet. Diese Pole besitzen in Umfangsrichtung unter­ einander gleiche Abstände.Arranged on an axis 1 which is rotatably supported in bearings (not shown ) is a raster magnetic ring 2 with magnetic N and S poles which alternate in the circumferential direction. These poles are equally spaced from one another in the circumferential direction.

Der Rastermagnetring 2 wird berührungsfrei von einem statio­ nären Weicheisenring 3 umschlossen, welcher nach radial innen weisende Fortsätze 3′ aufweist, die in gleicher Anzahl wie die magnetischen N- und S-Pole des Rastermagnetringes mit untereinander gleichen Abständen angeordnet sind.The grid magnetic ring 2 is enclosed without contact by a statio nary soft iron ring 3 , which has radially inward-pointing extensions 3 ', which are arranged in the same number as the magnetic N and S poles of the grid magnetic ring with mutually equal distances.

Bei Drehung der Achse 1 bzw. des Rastermagnetringes 2 erfolgt dementsprechend jeweils eine magnetische Verrastung, sobald die magnetischen N- und S-Pole des Rastermagnetringes 2 den Fortsätzen 3′ des Weicheisenringes 3 radial gegenüberstehen. In allen diesen Stellungen erreichen nämlich die zwischen den magnetischen N- und S-Polen des Rastermagnetringes 2 und den Fortsätzen 3′ des Weicheisenringes 3 wirksamen magnetischen Kräfte jeweils ein Maximum.Upon rotation of the axis 1 or the raster magnetic ring 2, there is accordingly a magnetic latching as soon as the magnetic N and S poles of the raster magnetic ring 2 radially opposite the extensions 3 'of the soft iron ring 3 . In all these positions namely between the magnetic N and S poles of the magnetic ring 2 and the extensions 3 'of the soft iron ring 3 effective magnetic forces each reach a maximum.

An zumindest zwei Fortsätzen 3′ ist jeweils ein Hallgenerator 4 angeordnet, so daß jeweils ein die magnetische Feldstärke am Ort des jeweiligen Hallgenerators 4 wiedergebendes Signal zur Verfügung steht, beispielsweise in Form einer elektrischen Spannung.On at least two extensions 3 ', a Hall generator 4 is arranged, so that a magnetic field strength at the location of the respective Hall generator 4 reproducing signal is available, for example in the form of an electrical voltage.

Sobald der Rastermagnetring 2 von einer Raststellung in die andere Raststellung umgeschaltet wird, tritt an den Hallgeneratoren 4 eine starke Änderung der Magnet­ felder auf, so daß entsprechend geänderte Signale erzeugt werden.As soon as the grid magnet ring 2 is switched from a rest position to the other rest position, a strong change in the magnetic fields occurs at the Hall generators 4 , so that correspondingly changed signals are generated.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß nur einer der beiden Hallgeneratoren 4 in einer Raststellung des Rastermagnet­ ringes 2 relativ zum Weicheisenring 3 in der Ansicht der Fig. 1 dem jeweils benachbarten magnetischen N- bzw. S- Pol des Rastermagnetringes 2 exakt gegenüberliegt. Der andere Hallgenerator 4 ist dagegen in Umfangsrichtung etwas versetzt angeordnet. Auf diese Weise ändern sich die Signale der beiden Hallgeneratoren 4 bei Verstellung des Rastermagnetringes 2 mit einer gewissen Phasenver­ schiebung, wobei je nach Drehrichtung des Rastermagnet­ ringes 2 relativ zum Weicheisenring 3 eine positive oder negative Phasenverschiebung auftritt. Somit stellt die Phasenverschiebung ein die jeweilige Drehrichtung wieder­ gebendes Signal dar.Preferably, it is provided that only one of the two Hall generators 4 ring in a locking position of the scanning magnet of the respective adjacent magnetic N- or S-pole of the grid ring magnet 2 opposite to exactly 2 relative to the soft iron ring 3 in the view of FIG. 1. The other Hall generator 4 , however, is arranged somewhat offset in the circumferential direction. In this way, the signals from the two Hall generators 4 for adjustment of the scanning magnet ring 2 with a certain Phasenver shift change, said ring depending on the rotational direction of the scanning magnet 2, a positive or negative phase shift occurs relative to the soft iron ring. 3 The phase shift thus represents a signal representing the respective direction of rotation.

Im übrigen können die von den Hallgeneratoren 4 bei Verstellung des Rastermagnetringes 2 erzeugten Signal­ impulse an ein Zählwerk geleitet werden, welches in positiver oder negativer Richtung zählt, je nachdem, ob zwischen den Signalen der beiden Hallgeneratoren 4 eine positive oder negative Phasenverschiebung auftritt. Auf diese Weise kann jede Raststellung des Rastwerkes registriert werden. Otherwise, the signal generated by the Hall generators 4 when adjusting the raster magnetic ring 2 can be passed to a counter, which counts in a positive or negative direction, depending on whether a positive or negative phase shift occurs between the signals of the two Hall generators 4 . In this way, each locking position of the locking mechanism can be registered.

Gegebenenfalls kann noch ein dritter (nicht dargestellter) Hallgenerator angeordnet sein, der in einer Ausgangslage des Rastermagnetringes 2 mit einem gesonderten, nicht dar­ gestellten Magnetpol zusammenwirkt und dementsprechend jeweils ein zusätzliches Signal erzeugt, sobald wiederum die Ausgangslage eingestellt wird, wobei dann das Zählwerk zweckmäßigerweise automatisch auf Null zurückgesetzt wird. Damit sind Fehler des Zählwerkes praktisch ausgeschlossen.If necessary, a third (not shown) Hall generator can be arranged, which cooperates with a separate magnetic pole (not shown) in an initial position of the raster magnetic ring 2 and accordingly generates an additional signal as soon as the initial position is set again, the counter then expediently automatically is reset to zero. Errors in the counter are practically excluded.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können die Fortsätze 3′ des Weicheisenringes 3 gegebenenfalls eine in Richtung der Achse 1 geringere Breite als die magnetischen N- bzw. S-Pole des Rastermagnetringes 2 haben. Damit besteht die Möglichkeit, die Hallgeneratoren 4 jeweils neben einem der Fortsätze 3′ noch innerhalb des Bereiches starker magnetischer Felder der jeweiligen N- bzw. S-Pole anzuordnen.As can be seen from Fig. 2, the extensions 3 'of the soft iron ring 3 may optionally have a smaller width in the direction of the axis 1 than the magnetic N or S poles of the grid magnet ring 2 . This makes it possible to arrange the Hall generators 4 next to one of the extensions 3 'still within the range of strong magnetic fields of the respective N or S poles.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Hallgeneratoren jeweils in einem der Luftspalte zwischen den Fortsätzen 3′ und dem Rastermagnetring 2 unterzubringen. Dazu können die Fortsätze 3′ im Bereich der Hallgeneratoren 4, soweit not­ wendig, gekürzt werden.In principle, however, it is also possible to accommodate the Hall generators in one of the air gaps between the extensions 3 'and the grid magnet ring 2 . For this purpose, the extensions 3 'in the area of the Hall generators 4 , if necessary, can be shortened.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Fortsätze 3′ für eine einwandfreie Funktion des magnetischen Rastwerkes nicht unbedingt alle mit gleicher Form ausgebildet sein müssen. Darüber hinaus könnte sogar der eine oder andere der Fortsätze 3′ unter Bildung einer "Zahnlücke" ausgespart sein. Jedoch wird eine besonders ausgeprägte Rastwirkung erzielt, wenn in den Rastlagen jedem der magnetischen N- bzw. S-Pole des Rastermagnetringes 2 ein Fortsatz 3′ gegenüber­ liegt. In this context, it should be noted that the extensions 3 'do not necessarily all have to be designed with the same shape for the magnetic locking mechanism to function properly. In addition, one or the other of the extensions 3 'could be recessed to form a "tooth gap". However, a particularly pronounced locking effect is achieved if in the locking positions each of the magnetic N or S poles of the locking magnetic ring 2 is an extension 3 'opposite.

Im dargestellten Beispiel ergibt sich eine geradzahlige Anzahl von Rastlagen, weil die Gesamtzahl der abwechselnd hintereinanderliegenden magnetischen N- und S-Pole des Rastermagnetringes geradzahlig ist.In the example shown, there is an even number Number of rest stops because the total number of turns successive magnetic N and S poles of the Raster magnet ring is an even number.

Grundsätzlich kann jedoch auch ein Rastwerk mit einer ungeradzahligen Anzahl der Rastlagen verwirklicht werden.In principle, however, a rest mechanism with a odd number of rest positions can be realized.

Hierbei können dann wiederum im Rastermagnetring 2 magneti­ sche N- und S-Pole aufeinanderfolgen, wobei dann an einer Stelle zwei gleichnamige magnetische Pole nebeneinander­ liegen.Here magneti-specific N and S poles can turn on the grid magnetic ring 2 follow each other, in which case two like magnetic poles are at a location adjacent.

Im übrigen ist es auch möglich, am Außenumfang des Raster­ magnetringes nur Pole der einen magnetischen Polarität anzuordnen. In diesem Falle ist es allerdings zweckmäßig, anstelle eines Weicheisenringes 3 separate Weicheisenteile ringförmig - entsprechend den Fortsätzen 3′ - anzuordnen.Otherwise, it is also possible to arrange only poles of one magnetic polarity on the outer circumference of the raster magnetic ring. In this case, however, it is advisable to arrange 3 separate soft iron parts in a ring instead of a soft iron ring - corresponding to the extensions 3 '.

Claims (5)

1. Rastwerk, insbesondere für Stufenschalter, gekennzeichnet durch eine von Rastwerkselementen betätigte Signal­ geberanordnung, welche beim Umschalten zwischen zwei Rastlagen ein Signal erzeugt.1. Rastwerk, in particular for tap changers, characterized by a signaling arrangement actuated by latching elements, which generates a signal when switching between two latching positions. 2. Rastwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch magnetisch berührungsfrei zusammenwirkende Rast- und Gegenrastelemente (2, 3) sowie zumindest einen Hall­ generator (4), welcher sich beim Umschalten des Rastwerkes zwischen zwei Rastlagen relativ zu einem von Rastwerkselementen (2) erzeugten inhomogenen Magnetfeld bewegt.2. Latching mechanism according to claim 1, characterized by magnetically contact-free locking and counter-latching elements ( 2 , 3 ) and at least one Hall generator ( 4 ), which when switching the latching mechanism between two latching positions relative to an inhomogeneous magnetic field generated by latching mechanism elements ( 2 ) emotional. 3. Rastwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Hallgeneratoren (4) derart zueinan­ der versetzt angeordnet sind, daß bei Verstellung des Rastwerkes zueinander phasenverschobene Signale auftreten.3. Rastwerk according to claim 2, characterized in that at least two Hall generators ( 4 ) are arranged so that zueinan staggered that phase-shifted signals occur when adjusting the locking mechanism. 4. Rastwerk nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallgeneratoren (4) stationär und das inhomogene Magnetfeld erzeugende Rastwerksteile (2) beweglich angeordnet sind. 4. locking mechanism according to one of claims 2 or 3, characterized in that the Hall generators ( 4 ) are stationary and the inhomogeneous magnetic field generating locking mechanism parts ( 2 ) are movably arranged. 5. Rastwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen ein Rastermagnetring (2) drehbar angeordnet ist, welcher in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende magnetische Pole der einen und/oder anderen magnetischen Polarität besitzt, und daß diese Pole in den Rastlagen zumindest teilweise stationären weichmagnetischen Elementen (Fortsätze 3′) maximal angenähert sind.5. Locking mechanism according to one of claims 2 to 4, characterized in that for locking different rotational positions, a locking magnetic ring ( 2 ) is rotatably arranged, which has successive magnetic poles of one and / or other magnetic polarity in the circumferential direction, and that these poles in the Locking positions at least partially stationary soft magnetic elements (extensions 3 ') are approximated to the maximum.
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