EP0299968A1 - Vorrichtung zum einstellen des rotors eines drehschalters. - Google Patents

Vorrichtung zum einstellen des rotors eines drehschalters.

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EP0299968A1
EP0299968A1 EP87902471A EP87902471A EP0299968A1 EP 0299968 A1 EP0299968 A1 EP 0299968A1 EP 87902471 A EP87902471 A EP 87902471A EP 87902471 A EP87902471 A EP 87902471A EP 0299968 A1 EP0299968 A1 EP 0299968A1
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torque
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Rockwell Collins Deutschland GmbH
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Teldix GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
    • H01P1/12—Auxiliary devices for switching or interrupting by mechanical chopper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/02—Energy stored by the attraction or repulsion of magnetic parts

Definitions

  • the invention relates to a device with the features of claim 1.
  • Such devices are e.g. needed to set a waveguide switch or a coaxial switch.
  • the aim of the invention is to effect the setting in the three positions - seen in one direction of rotation - via a single line pair and to bring the rotor of the switch exactly into the three desired positions without mechanical locking means and to hold it there, particularly in the middle position is problematic, but is achieved by the solution according to the invention.
  • FIG. 1 of the drawing shows a basic illustration of an exemplary embodiment of a waveguide switch in its three switching positions item 1, item 2 and item 3.
  • the inputs A are connected with B and C with D
  • the switching position item 1 2 the inputs B with C and A with D and in switching position item 3, the inputs A with C and B with D.
  • the control of the waveguide switch 7 is intended to be rotated in one direction via the line pair I and in the other direction via the line pair II, separate windings being provided for the two directions of rotation.
  • the drive systems for the two directions each have two drive windings I 1 and I 2 or II 1 and II 2 .
  • the cogging torque curve 4 is from left to right first seen from a moment (4a) driving the rotor against the stop 2 (item 1), then from a course 4b which drives the rotor 1 to the right into position 3, then from a course 4c which follows the rotor 1 drives to the left into position 3 and then from a moment (4d) driving rotor 1 to the right to stop 3 (item 2).
  • the directions of the moments acting on the rotor magnet or magnets are shown by solid arrows.
  • an oppositely effective drive torque 6 corresponding to the drive torque 5 is required, which is shown in dash-dot lines.
  • the solution according to FIG. 4 has the advantage that the abutment of the rotor 1 against the stops 2 or 3 enables heat to be dissipated. If this is not necessary, the end positions (items 1 and 2) can also be determined by magnetic centering, but it will then preferably be followed by stops for safety. A corresponding torque curve is shown in FIG. 5. In the central area (4'b) of the impressed cogging torque curve 4 ', the curve corresponds to that of FIG. 4. However, the end positions (items 1 and 2) are now through the zero crossings (in items 1 and 2) of the cogging torque curve 4' in the Areas 4'a and 4'c determined.
  • the drive torque drops favorably towards the stop 3. It is understandable that the drive torque must be large enough that it can overcome the respective cogging torque.
  • the word "cogging torque curve" used above is intended to act on one or more rotor magnets 12 (see FIG. 6a), which is embossed on the stator 8 (see FIG. 6a) by designing and arranging permanent magnets 9, 10, 11 (see FIG. 6a) Designate torque curve according to Figures 4 and 5.
  • the magnetic centering corresponding to item 3 in FIG. 4 and corresponding to FIGS. 1, 2 and 3 of FIG. 5 is achieved by a specially designed permanent magnet element 9, 12 (see FIG. 6a).
  • 4 is achieved by a drive system corresponding to FIG. 6b, different windings I 1 , I 2 / II 1 , II 2 being provided for each direction of rotation, to which different permanent magnet arrangements 13, 14 are assigned on the rotor side (see FIG. 6b) are.
  • Fig. 6 a device is shown in principle in a partial development
  • Fig. 6a shows the locking arrangement
  • Fig. 6b the drive.
  • the latching arrangement (detend element) 9, 10, 11, 12 is arranged on the rotor 1 and on the stator 8.
  • the permanent magnets 10, 11 of the permanent magnet pairs are offset from one another by approximately 13 °.
  • the rotary movement of the rotor 1 is limited to an angle of 90 ° by stops 2, 3 made of strongly damping material.
  • the rotor 1 On the rotor 1 is the other part 12 of the locking element 9, 12, which is also assigned to item 3, as well as the rotor attachments 2 ', 3'.
  • Fig. 6b represents the, according to the latching arrangement.
  • 6a shows an axially offset drive of the device.
  • two permanent magnet pairs 13, 14 of different sizes are arranged offset by 180 ° and a magnetic yoke 15.
  • the stator 8 contains four windings I 1 , I 2 , II 1 , II 2 , shown here symbolically as a simple conductor with the current direction shown, of which the windings I 1 , I 2 for rotation in one direction of rotation and the windings II 1 , II 2 can be used for rotation in the other direction.

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  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
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Description

Vorrichtung zum Einstellen des Rotors eines Drehschalters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Solche Vorrichtungen werden z.B. zum Einstellen eines Hohlleiterschalters oder eines Koaxialschalters benötigt.
Es geht bei der Erfindung darum, die Einstellung in die drei Stellungen - in einer Drehrichtung gesehen - über ein einziges Leitungspaar zu bewirken und den Rotor des Schalters ohne mechanische Rastmittel exakt in die drei Sollstellungen zu bringen und dort zu halten, was insbesondere bei der Mittelstellung problematisch ist, aber durch die erfindungsgemäße Lösung erreicht wird.
Die Figur 1 der Zeichnung zeigt in prinzipieller Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Hohlleiterschalters in seinen drei Schaltstellungen Pos. 1, Pos. 2 und Pos. 3. In Schaltstellung Pos. 1 sind die Eingänge A mit B und C mit D miteinander verbunden, in Schaltstellung Pos. 2 die Eingänge B mit C und A mit D und in Schaltstellung Pos. 3, die Eingänge A mit C und B mit D.
Gemäß Figur 2 soll die Ansteuerung des Hohlleiterschalters 7 zum Verdrehen in die eine Richtung über das Leitungspaar I und in die andere Richtung über das Leitungspaar II erfolgen, wobei für die beiden Drehrichtungen getrennte Wicklungen vorgesehen sind. Die Antriebssysteme für die beiden Richtungen weisen, wie Figur 3 zeigt, je zwei Antriebswicklungen I1 und I2 bzw. II1 und II2 auf.
Gemäß Figur 4, in der die Rastmomente und die Antriebsmomente (M) über der Abwicklung des Verdrehwinkels α für den Fall der Festlegung der Endstellungen (Pos. 1 und 2) durch Anschläge 2 und 3 dargestellt sind, besteht der Rastmomentenverlauf 4 von links nach rechts gesehen zuerst aus einem den Rotor gegen den Anschlag 2 (Pos. 1) treibenden Moment (4a), danach aus einem Verlauf 4b, der den Rotor 1 nach rechts in die Position 3 treibt, danach aus einem Verlauf 4c, der den Rotor 1 nach links in die Position 3 treibt und danach aus einen den Rotor 1 nach rechts zum Anschlag 3 (Pos. 2) treibenden Moment (4d). Die Richtungen der auf den bzw. die Rotormagneten jeweils wirkenden Momente sind durch ausgezogene Pfeile eingezeichnet. Der Momentenverlauf im Bereich der Position 3 ist sehr steil, um den Rotor 1 sicher in die Stellung (= Pos. 3) zu stellen bzw. zu halten.
Durch ein auf den Rotor 1 in der Stellung Pos. 1 wirkendes Antriebsmoment, das durch einen Impuls auf dem Leitungspaar I ausgelöst wird, und das den gestrichelt dargestellten Verlauf 5 aufweist, wird der Rotor 1 in die Stellung Pos. 1' gebracht. Wegen des Verlaufs des Antriebsmoments wird er (etwa) in dieser Pos. 1' festgehalten, solange das Antriebsmoment vorhanden ist. Verschwindet das Antriebsmoment, so übernimmt das fest eingeprägte Rastmoment die Weiterdrehung des Rotors 1 in die Position 3. Erst ein erneuter Impuls auf dem Leitungspaar I und das dadurch erzeugte, nun auf den Rotor 1 wirkende Moment (5b), bringt den Rotor in die Endstellung (Pos. 2), also zum Anschlag 3, wo er wegen des Moments 4d auch nach Abschalten des Antriebsimpulses gehalten wird.
Zur Verstellung in die Gegenrichtung wird ein dem Antriebsmoment 5 entsprechendes entgegengesetzt wirksames Antriebsmoment 6 benötigt, das strichpunktiert eingezeichnet ist. Die Lösung nach Figur 4 hat den Vorteil, daß durch das Anliegen des Rotors 1 an den Anschlägen 2 oder 3 eine Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Ist dies nicht notwendig, so kann man auch die Endstellungen (Pos. 1 und 2) durch magnetische Zentrierungen festlegen, wird dann jedoch vorzugsweise trotzdem Anschläge zur Sicherheit nachschalten. Ein entsprechender Momentenverlauf ist in Figur 5 dargestellt. Im mittleren Bereich (4'b) des eingeprägten Rastmomentenverlaufs 4' entspricht der Verlauf dem der Figur 4. Jedoch sind nunmehr die Endstellungen (Pos. 1 und 2) durch die Nulldurchgänge (bei Pos. 1 und 2) des Rastmomentenverlaufs 4' in den Bereichen 4'a und 4'c bestimmt.
Das gestrichelt gezeichnete Antriebsmoment 5' für die Verdrehung in Richtung eines zunehmenden Winkels α, das weitgehend dem Momentenverlauf (5) der Figur 4 entspricht, stellt bei einem Impuls - Rotor 1 in der Ausgangsstellung (Pos. 1) vorausgesetzt - mittels des ersten Antriebssystems den Rotor 1 wieder in die Zwischenstellung (Pos. 1' von z.B. 15°), von wo er mittels des Rastmoments (4') in die Pos. 3 gebracht wird. Von dort bringt ihn ein weiterer Impuls mittels des zweiten Antriebssystems in die Endstellung (Pos. 2), wobei der Anschlag 3 verhindert, daß der Rotor 1 durch das Antriebsmoment zu weit über die Stellung Pos. 2 hinaus verdreht wird. Das Antriebsmoment fällt hier zum Anschlag 3 hin günstigerweise ab. Es ist verständlich, daß das Antriebsmoment jeweils so groß sein muß, daß es das jeweilige Rastmoment überwinden kann.
Das oben gebrauchte Wort "Rastmomentenverlauf" soll einen durch Ausbildung und Anordnung von Permanentmagneten, 9, 10, 11, (siehe Figur 6a) am Stator 8 (siehe Fig. 6a) eingeprägten auf einen oder mehrere Rotormagnete 12 (siehe Fig. 6a) wirkenden Momentenverlauf entsprechend den Figuren 4 und 5 bezeichnen. Die magnetische Zentrierung entsprechend der Pos. 3 in Fig. 4 und entsprechend den Figuren 1, 2 und 3 der Fig. 5 wird durch ein speziell ausgebildetes Permanentmagnet-Element 9, 12 (siehe Fig. 6a) erreicht. Der Antriebsmomentenverlauf nach Fig. 4 wird durch ein Äntriebssystem, entsprechend Fig. 6b erreicht, wobei pro Drehrichtung verschiedene Wicklungen I1 , I2/II1, II2 vorgesehen sind, denen rotorseitig verschiedene Permanentmagnetanordnungen 13, 14 (siehe Fig. 6b) zugeordnet sind. In Fig. 6 wird eine Vorrichtung in prinzipieller Darstellung in einer Teilabwicklung gezeigt, wobei Fig. 6a die Rastanordnung und Fig. 6b den Antrieb darstellt.
Die Rastanordnung (Detend-Element) 9, 10, 11, 12 ist auf dem Rotor 1 und auf dem Stator 8 angeordnet. Auf dem Stator 8 befinden sich zwei Permanentmagnetpaare 10, 11 die den Endstellungen Pos. 1 und Pos. 2 zugeordnet sind sowie in Pos. 3 symmetrisch in der Mitte zwischen Permanentmagneten geringerer Feldstärke 11 ein Teil 9 des Rastelements 9, 12, die auf der einander zugewandten Seite entgegengesetzt gepolte sich verjüngende Magnetpole aufweisen. Die Permanentmagnete 10, 11 der Permanentmagnetpaare sind um ca. 13º gegeneinander versetzt. Die Drehbewegung des Rotors 1 wird durch Anschläge 2, 3 aus stark dämpfendem Material auf einen Winkel von 90° begrenzt.
Auf dem Rotor 1 befindet sich das andere Teil 12 des Rastelements 9, 12, welches ebenfalls der Pos. 3 zugeordnet ist sowie die Rotoranschiäge 2', 3'.
Fig. 6b stellt den, gegenüber der Rastanordnung gem. Fig. 6a axial versetzten, Antrieb der Vorrichtung dar. Auf dem Rotor 1 sind zwei Permanentmag- netpaare 13, 14 unterschiedlicher Größe um 180° versetzt angeordnet sowie ein magnetischer Rückschluß 15.
Der Stator 8 enthält vier Wicklungen I1, I2, II1, II2, hier symbolisch als einfacher Leiter mit eingezeichneter Stromrichtung dargestellt, wovon die Wicklungen I1 , I2 für die Drehung in einer Drehrichtung und die Wicklungen II1, II2 für die Drehung in der anderen Drehrichtung verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Einstellen des Rotors eines Drehschalters in drei mögliche Schaltstellungen durch Ansteuern von Wicklungen über ein Leitungspaar, und unter Verwendung von magnetischen Rastmomenten, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen solchen magnetischen Rastmomentenverlauf (4) aufweist, daß in der mittleren der drei Stellungen (Pos. 3) durch diesen Verlauf eine magnetische Zentrierung erfolgt und daß der Rotor (1) aufgrund dieses Verlaufs ab vorgegebenen Verdrehungen (Pos. 1') in diese mittlere Stellung (Pos. 3) gebracht wird, daß ein erstes Antriebssystem vorgesehen ist, das bei Ansteuern mit einem Impuls über ein Leitungspaar (I) den Rotor (1) aus seiner einen Endstellung (Pos. 1) in die vorgegebene Verdrehungsstellung (Pos. 1') bringt und daß ein zweites Antriebssystem vorgesehen ist, das zur Verstellung des Rotors (1) aus der Mittelstellung (Pos. 3) in die zweite Endstellung (Pos. 2) bei der dafür erfolgenden Ansteuerung mit einem weiteren Impuls auf dem gleichen Leitungspaar (I) wirksam wird und den Rotor wenigstens in die Nähe der zweiten Endstellung (Pos. 2) verdreht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellungen (Pos. 1 und 2) durch Anschläge (2 und 3) bestimmt sind, in der der Rotor (1) durch Anzugsmomente gehalten wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellungen jeweils durch eine magnetische Zentrierungen bestimmt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den durch magnetische Zentrierung gegebenen Endstellungen (Pos. 1 und 2) Anschläge (2,3) nachgeschaltet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verdrehung in die Gegenrichtung eine Ansteuerung über ein weiteres Leitungspaar (II) erfolgt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstellungen 0°, 45° und 90° betragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschalter ein Hohlleiterschalter oder Koaxialschalter ist.
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