DE4035011C2

DE4035011C2 - Latching mechanism, especially for tap changers

Info

Publication number: DE4035011C2
Application number: DE19904035011
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Gessner; Stefan Janosi
Original assignee: Ebe Elektro-Bau-Elemente 70771 Leinfelden-Echterdingen De GmbH; Elektro Bauelemente GmbH
Current assignee: Elektro Bauelemente GmbH
Priority date: 1990-11-03
Filing date: 1990-11-03
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2010-11-04
Also published as: DE4035011A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rastwerk, insbesondere für Stufenschalter, mit berührungsfrei wirksamer magnetischer Verrastung und Signalgeberanordnung zur Erzeugung eines ein Umschalten zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signales.The invention relates to a locking mechanism, in particular for Step switch, with non-contact effective magnetic Locking and signaling device for generating a switching between two signals indicating rest positions.

Bei einem aus der DE 37 18 733 A1 bekannten derartigen Rastwerk ist ein gitterartiges Schieberteil quer zur Richtung eines Magnetfeldes verschiebbar zwischen dem magnetischen Nord- und Südpol eines das Magnetfeld erzeugenden Permanentmagneten angeordnet. Die beiden magnetischen Pole besitzen eine Vielzahl gegeneinander gerichteter Fortsätze, deren Abstand in Verschiebe richtung dem Querabstand der nach Art von Sprossen einer Leiter angeordneten Gitterelemente des Schieberteiles entspricht. Dementsprechend wird das aus einem weich magnetischen Material bestehende Schieberteil zwischen den Magnetpolen immer dann magnetisch verrastet, wenn die Gitterelemente eine Lage zwischen einander gegen überstehenden Fortsätzen der Magnetpole einnehmen. In one known from DE 37 18 733 A1 Rastwerk is a lattice-like slide part across Slidable direction of a magnetic field between the magnetic north and south poles of a magnetic field generating permanent magnet arranged. The two magnetic poles have a large number against each other directed projections, the distance of which shift direction the transverse distance of the type of rungs one Ladder arranged grid elements of the slide part corresponds. Accordingly, it becomes soft magnetic material existing slide part between the magnetic poles are magnetically locked whenever the lattice elements face one another between each other Take protruding extensions of the magnetic poles.

Darüber hinaus wirken die Gitterelemente mit Licht schranken zusammen, um beim Wechsel von Rastlagen Signale erzeugen zu können. Durch Anordnung zweier Lichtschranken, deren Abstand in Verschieberichtung vom entsprechenden Abstand der Gitterelemente bzw. von einem Vielfachen dieses Abstandes abweicht, lassen sich phasenverschobene Signale erzeugen, derart, daß auch die Verschieberichtung des Schieberteiles erkennbar wird.In addition, the grid elements work with light barriers together when changing from rest positions To be able to generate signals. By arranging two Light barriers, their distance in the direction of displacement from the corresponding spacing of the grid elements or from deviates a multiple of this distance generate out of phase signals such that also the direction of displacement of the slide part can be seen becomes.

Aus der DE 38 41 231 A1 ist eine Vorrichtung zur Kodierung eines Druckrades bekannt, dessen jeweilige Stellung mittels eines Hallgenerators ermittelbar ist.DE 38 41 231 A1 describes a device for Coding of a printing wheel known, its respective Position can be determined by means of a Hall generator.

Dazu besitzt das Druckrad gemäß einer ersten Ausführungs form einen weichmagnetischen Ring, dessen Innenumfang bezüglich der Radachse spiralig ausgebildet ist. Inner halb dieses Ringes ist ein stationärer Permanentmagnet angeordnet, welcher ein Magnetfeld mit zur Radachse im wesentlichen radialen Feldlinien erzeugt. An dem dem Innenumfang des Weicheisenringes näheren Pol dieses Magnetes ist der Hallgenerator angeordnet. Bei Drehung des Druckrades verändert sich die Breite des Spaltes zwischen dem letztgenannten Pol des Magnetes und dem Innenumfang des Weicheisenringes, mit der Folge, daß der Hallgenerator von entsprechend unterschiedlich starken Magnetfeldern beaufschlagt wird. Damit vermag der Hallgenerator ein zur Drehstellung des Druckrades analoges Signal zu erzeugen.For this purpose, the printing wheel has according to a first embodiment form a soft magnetic ring, the inner circumference is spirally formed with respect to the wheel axis. Inner half of this ring is a stationary permanent magnet arranged which has a magnetic field with the wheel axis generated essentially radial field lines. To the Pole closer to the inner circumference of the soft iron ring The Hall generator is arranged magnetically. When turning the width of the gap changes between the latter pole of the magnet and the Inner circumference of the soft iron ring, with the result that the Hall generator from correspondingly different strong magnetic fields is applied. So it can the Hall generator for the rotary position of the pressure wheel to generate an analog signal.

Bei einer zweiten Ausführungsform sind im nicht magnetisierbaren Druckrad weichmagnetische Körper ringförmig angeordnet, und zwar derart, daß in Umfangs richtung des Druckrades benachbarte weichmagnetische Körper einen unterschiedlichen Radialabstand von der Achse des Druckrades und damit auch vom Permanentmagneten haben. Auch hier vermag der Hallgenerator, welcher am Magneten angeordnet ist, ein im wesentlichen zur Dreh stellung des Druckrades analoges Signal zu erzeugen.In a second embodiment are not magnetizable pressure wheel soft magnetic body arranged in a ring, in such a way that in circumference direction of the print wheel adjacent soft magnetic Body a different radial distance from the Axis of the pressure wheel and thus also of the permanent magnet to have. The Hall generator, which Magnet is arranged, essentially for rotation position of the print wheel to generate an analog signal.

Das DE-U 75 37 002 sowie das DE-U 90 03 955 zeigen magnetisch verrastbare Schaltwerke, wobei an einem kreis- bzw. bogenförmigen stationären Teil sowie an einem dazu drehbaren Teil jeweils Permanentmagnete angeordnet sind, derart, daß an beiden Teilen magnetische Nord- und Südpole in Umfangsrichtung miteinander abwechseln, und zwar mit untereinander gleichen Abständen in Umfangs richtung. Auf diese Weise ist eine magnetische Verrastung immer dann gegeben, wenn sich die beiden Teile mit Magnet polen entgegengesetzter Polarität gegenüberstehen.DE-U 75 37 002 and DE-U 90 03 955 show magnetically lockable rear derailleurs, with one circular or arc-shaped stationary part as well a rotatable part of each permanent magnet are arranged such that magnetic on both parts Alternate north and south poles in the circumferential direction, namely with equal distances in circumference direction. In this way there is a magnetic latch always given when the two parts with a magnet poles of opposite polarity.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein insbesondere für elektrische Stufenschalter besonders geeignetes Rast werk zu schaffen, welches sich durch einfache Konstruk tion sowie durch die Erzeugung gut auswertbarer Signale bei einem Rastlagenwechsel auszeichnet.The object of the invention is now, in particular for electrical step switch particularly suitable rest to create work, which is characterized by simple construct tion as well as by generating easily evaluable signals distinguished at a change of rest position.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen ein Rast magnetring drehbar angeordnet ist, welcher in Umfangs richtung aufeinander folgende magnetische Pole der einen und anderen magnetischen Polarität besitzt, und daß diese Pole in den Rastlagen zumindest teilweise stationären weichmagnetischen Radialfortsätzen eines zum Rastmagnetring koaxialen weichmagnetischen Ringes maximal angenähert sind und mit zumindest einem an einem der Fortsätze angeordneten Hallgenerator zur Signalerzeugung zusammenwirken.This object is achieved in that a rest to lock different rotational positions Magnetic ring is rotatably arranged, which in circumference direction of successive magnetic poles of the has one and another magnetic polarity, and that these poles at least partially in the rest positions stationary soft magnetic radial processes of a for locking magnetic ring of coaxial soft magnetic ring are maximally approximated and with at least one one of the extensions arranged Hall generator for Interact signal generation.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Kon struktion aus, da sowohl der Rastmagnetring als auch der weichmagnetische Ring einfach herstellbare Teile sind.The invention is characterized by a simple con structure because both the locking magnet ring and the soft magnetic ring easily manufactured parts are.

Die Rastlagen werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit vergleichsweise großer Kraft gehalten, da magnetische Pole entgegengesetzter Polarität simultan rastwirksam werden und das magnetische Feld zwischen ihnen in den schmalen Luftspalten zwischen den Magnetpolen und den Fortsätzen des weichmagnetischen Ringes stark gebündelt wird.The rest positions are in the arrangement according to the invention held with a comparatively large force, since magnetic Poles of opposite polarity simultaneously effective and the magnetic field between them in the narrow air gaps between the magnetic poles and the Extensions of the soft magnetic ring strongly bundled becomes.

Der Hallgenerator bzw. die Hallgeneratoren erzeugen gut auswertbare Signale, da in den Rastlagen einerseits und in den Zwischenlagen andererseits stark unterschied liche Magnetfelder einwirken. Dementsprechend erzeugt jeder Hallgenerator beim Umschalten des Rastmagnetringes zwischen zwei Rastlagen Signale mit stark unterschiedlichen Pegeln, die gut auswertbar sind.Generate the Hall generator or the Hall generators signals that can be easily evaluated, because on the one hand in the rest positions and on the other hand, there was a great difference in the intermediate layers magnetic fields. Generated accordingly each Hall generator when switching the locking magnetic ring between two rest positions signals with very different Levels that are easy to evaluate.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung besonders vorteilhafter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert werden. Otherwise, the preferred features of the Invention on the claims and the following Description of particularly advantageous embodiments referenced, which are explained with reference to the drawing.

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 to lock 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 aufeinander folgenden 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 which are not shown is a raster magnetic ring 2 with magnetic N and S poles which alternate in the circumferential direction. These poles have equal distances 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 magnet 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 magnet 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 magnetic 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. Incidentally, the signal generated by the Hall generators 4 when the raster magnetic ring 2 is adjusted 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 again set, 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 '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 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 magnet 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.

Claims

1. Latching mechanism, in particular for tap changers, with non-contact magnetic latching and signal generator for generating a signal indicating a switchover between two latching positions, characterized in that a latching magnetic ring ( 2 ) is rotatably arranged for latching different rotational positions, which has successive magnetic poles in the circumferential direction has one and another magnetic polarity, and that these poles in the locking positions at least partially stationary soft magnetic radial extensions of a coaxial to the locking magnetic ring soft magnetic ring ( 3 ) are approximated and with at least one on one of the extensions ( 3 ') arranged Hall generator ( 4 ) Interact signal generation.

2. Rastwerk according to claim 1, 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.