EP0345272B1 - Anordnung zum einstellen eines rotors - Google Patents

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EP0345272B1
EP0345272B1 EP88901256A EP88901256A EP0345272B1 EP 0345272 B1 EP0345272 B1 EP 0345272B1 EP 88901256 A EP88901256 A EP 88901256A EP 88901256 A EP88901256 A EP 88901256A EP 0345272 B1 EP0345272 B1 EP 0345272B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
drive
setting
detent
permanent magnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP88901256A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0345272A1 (de
Inventor
Gerd Ruff
Harald KNÖRRCHEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rockwell Collins Deutschland GmbH
Original Assignee
Teldix GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19873702417 external-priority patent/DE3702417A1/de
Priority claimed from DE19873706515 external-priority patent/DE3706515A1/de
Priority claimed from DE19873731348 external-priority patent/DE3731348A1/de
Application filed by Teldix GmbH filed Critical Teldix GmbH
Publication of EP0345272A1 publication Critical patent/EP0345272A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0345272B1 publication Critical patent/EP0345272B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 an arrangement for setting a rotor in n possible positions according to the features of claim 1.
  • a movement arrangement for setting the rotor of a high-frequency switch into predetermined switching positions is known.
  • at least two electrically controllable coils and at least one permanent magnet on the rotor side are arranged in such a way that the rotor is at least approximately moved into the predetermined switching positions by driving the coils.
  • a contact-free deceleration element is provided, which brakes the rotor movement in the vicinity of the predetermined switching position.
  • a waveguide switch with in particular four rotor positions is known from EP-A3 0 147 610.
  • the rotor of this waveguide switch is rotated with a stepper motor close to a desired switching position.
  • the rotor is centered in a precise switching position predetermined by the locking element by means of permanent magnetic forces of a locking element.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for adjusting the rotor of a rotary switch into n possible positions, in which the drive coils are controlled via only a single pair of lines.
  • all drive coils are only controlled via the same pair of lines.
  • the rotor and stator-side permanent magnets of a latching arrangement are assigned an oppositely polarized permanent magnet with a smaller field strength that is offset by such an angle that in the auxiliary position after the drive system has been switched off, a torque driving in the direction of the following position rotates the rotor into the following position and turns it there is centered.
  • the axes of the adjacent drive coils form an angle of 360 ° / n or 360 ° / 2n.
  • FIG. 1 shows in FIG. 1a a drive with a stator 1 and a rotor 2 for eight switching positions, such as can be used for switching coaxial or waveguide switches, for example.
  • the stator 1 consisting of a plastic body contains a drive winding with 2n series and / or parallel connected drive coils 5, shown here symbolically as a simple conductor as a cutout in a development.
  • the winding arrangement is offset relative to the magnetic joints of the rotor 2 by approximately 5.5 ° from the latching position S 1, in order to obtain a defined torque in a specific direction at the moment when the winding is traversed by a current.
  • the rotor 2 contains eight permanent magnet pairs 3, each offset by 45 °, whose poliolge alternates, and a magnetic yoke 4.
  • Fig. 1b some of the locking arrangements (detend elements) 6,7,8 / 9,10 / 11,12 are shown.
  • the locking arrangements 6,7,8 / 9,10 / 11,12 are arranged on the rotor 2 and on the stator 1.
  • On the stator 1 there are eight permanent magnet pairs 6.7 / 9.10 / 11.12, each offset by 45 °, one of which is a permanent magnet of lower field strength 7/10/12.
  • the two radially oppositely magnetized permanent magnets 6, 7/9, 10/11, 12 of the latching arrangement 6, 7, 8/9, 10/11, 12 of the stator 1 are arranged offset from one another by approximately 13 °.
  • a magnet 6 oppositely magnetized permanent magnet 8 On the rotor 2 is a magnet 6 oppositely magnetized permanent magnet 8, which is arranged in the switching position S 1 opposite the magnet 6.
  • the detent magnets 6,8,9,11 of the detent arrangement 6,7,8 / 9,10 / 11,12 taper on the side facing each other.
  • the drive 3,4,5 and the locking arrangement 6,7,8 / 9,10 / 11,12 are on different levels.
  • Torque characteristics are shown in FIG. 2.
  • curve A shows the course of the drive torque M A in the area of the locking position S 1 to about 20 °.
  • Curve B shows the profile of the cogging torque M D in the range from approximately 0 ° to 45 °.
  • the constant pure torque M R is represented by curve C.
  • the drive torque M A is caused by the parallel and / or series-connected drive coils 5 of the stator 1 and generates a drive torque M A in the example shown, which drives the rotor 2 from the locking position S 1 to the right in the direction of the locking position S 2.
  • the locking arrangement 6,7,8 / 9,10 / 11,12 has an oppositely directed locking torque M D (curve B) which is smaller than the drive torque M A (curve A).
  • the cogging torque M D (curve B) is added to the drive torque M A (curve A) and the rotor 2 is rotated beyond 13 ° while the current is still present.
  • the current can be switched off here.
  • the cogging torque M D (curve B) acts, which is strongly determined in this area by the action of the magnets 7 and 8 and which reaches its lowest value in the area of about 22 °, but is still about five times larger than that eg friction torque M R caused by bearing friction (curve C).
  • the up to about 40 ° cogging torque M D (curve B) drives the rotor 2 in the direction of the locking position S2.
  • the cogging torque M d (curve B) decreases steeply and becomes zero at 45 °.
  • the magnets 8 and 9 of the locking arrangement 6,7,8 / 9, 10 / 11,12 are now opposite (locking position S2).
  • FIG. 3a shows a drive with a stator 1 and a rotor 2 for eight switching positions.
  • the stator 1 contains two drive windings with two eight parallel and / or successive drive coils 5 ', 5 ⁇ , here also symbolically represented as a simple conductor as a cutout in a development.
  • the 1st drive winding with the coils 5 ' is also offset from the magnetic joints of the rotor 2 by about 5.5 ° from the locking position S1, S2, S3, ... out, while the 2nd drive winding with the coils 5 ⁇ opposite the 1st drive winding has an offset of approx. 28 ° in order to obtain a drive torque of the same size and the same direction of rotation due to a time-delayed activation of the 2nd drive winding.
  • the two drive coils successively generate the same magnetic poles.
  • the rotor 2 contains eight permanent magnet pairs 3, each offset by 45 °, whose pole sequence alternates, and a magnetic yoke 4.
  • Fig. 3b a part of the locking arrangement 6,7,8 / 9,10 / 11,12 is shown.
  • the locking arrangement 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 is arranged on the rotor 2 and on the stator 1 as in exemplary embodiment 1.
  • the only difference from the first exemplary embodiment is the arrangement of the magnets with a lower field strength 7, 10, 12, which now have an offset of approximately 16 ° with respect to the permanent magnets 6, 9, 11.
  • curve D 1 shows the course of the drive torque M A 1 the first drive winding in the area of the latching position S1 to about 19 °.
  • curve D2 shows the course of the drive torque M A 2nd the wide drive winding in the range of approx. 19 ° to the stop position S2.
  • the curves E and F represent the profile of the cogging torque M D and the profile of the friction torque M R.
  • the first drive winding generates a drive torque M A by means of a current pulse 1 after curve D1, which drives the rotor from its rest position S1 towards the next rest position S2.
  • the drive torque M A 1 (Curve D1) in relation to the drive torque M A 1 (Curve D1) small oppositely directed cogging torque M D (curve E) opposite, which becomes zero at approx.
  • the first drive winding is switched off approximately here. From approx. 16 °, the drive torque is M A 1 (Curve D 1) directed moment available.
  • a drive torque M A arises from the delayed activation of the second drive winding 2nd (Curve D2), which adds up with the cogging torque M D (curve E). Both moments reach zero at 45 °.
  • the moving mass of the rotor 2 overcomes the zero point of the moments at approximately 16 °.
  • the cogging torque M D (curve E) moves the rotor from approximately 18 ° in the direction of the cogging position S2 to 22.5 ° the driving torque M A 1 (Curve D2) of the second drive winding (coils 5 ⁇ ) and together with the cogging torque M D (curve E) rotates the rotor 2 into the catch position S2 and aligns it there by the reversing moments.
  • the current through the second drive winding (coils 5 ⁇ ) can be switched off after the alignment of the rotor 2.
  • the locking magnets 9, 8 hold the rotor 2 in the locking position S 2.
  • a further rotation of the rotor 2 from the locking position S2 in the next locking position S3 takes place in the same way with a further current pulse of the same polarity on the same pair of lines.
  • Fig. 5 shows a circuit connected to only one pair of lines of a delay element required for the further embodiment of the invention with two drive windings W1 and W2.
  • a current pulse at the input of the circuit generates a voltage drop at the time t o (FIG. 6) via a resistor R 1 of a voltage divider 15 which is supplied to the gate of a field effect transistor F 1 and makes it conductive at the time t 1 (FIG. 6).
  • the drive winding W 1 is flowed through by a current which has a drive torque M A 1 after curve D1 (Fig. 4) generated.
  • the current pulse mentioned above is also connected to a capacitor C via a resistor R3 of a voltage divider 16 and charges it according to the function U F 2nd (Fig. 6).
  • FIG. 7 shows the basic structure of an integrated damping device used in the arrangement similar to FIG. 1a and in the further configuration similar to FIG. 3a in a partial development.
  • a rotor connected to a rotor element of a coaxial or waveguide switch (not shown) is designated by 2.
  • stator-side coil support element 18 which contains a different number of drive coils 5 depending on the number of switching positions required.
  • the stator-side coil support element 18 is made of an electrically highly conductive material (e.g. aluminum) in which the drive coils 5, shown here as a simple conductor, are embedded.
  • This coil support element 18 of the stator 1 is also delimited radially outward to the side facing the rotor 2 by a magnetic yoke 19 made of soft magnetic material.
  • the drive coils 5 are arranged slightly offset in the switching positions in relation to the air gaps 21 of the rotor 2 in order to immediately obtain a maximum driving torque from the switching positions at the time of switching.
  • a magnetic field driving the rotor 2 is formed together with the permanent magnets 3 of the rotor 2 and the rotor 2 is set into a rotary movement.
  • the rotary movement of the rotor 2 generates an eddy current and thus a magnetic field in the electrically highly conductive material of the coil carrier element 18, which is directed in such a way that it weakens the original magnetic field of the permanent magnets 3.
  • a braking effect is thus achieved as long as the rotor 2 is in motion.
  • a large braking effect is achieved with a fast rotor movement and a small braking effect with a slow rotor movement.
  • FIG. 8 shows a basic structure of a further embodiment of an arrangement.
  • the decisive difference to the structure of the arrangement according to FIG. 7 lies in the structure of the rotor 2.
  • the poles of the permanent magnets 3 are divided into several magnets of the same polarity and, separated from one another by narrow air gaps 21, are arranged.
  • This arrangement ensures that higher eddy currents are generated by an apparent increase in the number of poles.
  • the moment generated by the eddy current inhibits the movement of the rotor 2.
  • the apparent increase in the number of poles of the rotor 2 results in a lower rotational speed of the rotor 2 reached between the switching positions, so that the rotor 2 must be braked by a lower rotational speed before the switching positions and the standstill in the switching position is reached more quickly.

Landscapes

  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einstellen eines Rotors in n mögliche Stellungen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Es ist aus der WO 87/00 349 eine Bewegungsanordnung zum Einstellen des Rotors eines Hochfrequenzschalters in vorgegebene Schaltstellungen bekannt. Bei dieser Bewegungsanordnung sind statorzeitig wenigstens zwei elektrisch ansteuerbare Spulen und rotorseitig wenigstens ein Permanentmagnet so angeordnet, daß durch Ansteuern der Spulen der Rotor wenigstens näherungsweise in die vorgegebnen Schaltstellungen bewegt wird. Es ist ein berührungsfrei arbeitendes Verzögerungselement vorgesehen, welches die Rotorbewegung in der Nähe der vorgegebenen Schaltstellung abbremst.
  • Aus der EP-A3 0 147 610 ist ein Hohlleiterschalter mit insbesondere vier Rotorstellungen bekannt. Der Rotor dieses Hohlleiterschalters wird mit einem Schrittmotor nahe einer gewünschten Schaltstellung gedreht. Durch permanentmagnetische Kräfte eines Rastglieds wird der Rotor in eine durch das Rastglied vorgegebene exakte Schaltstellung zentriert.
  • Dis Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung sum Einstellen des Rotors eines Drehschalters in n mögliche Stellungen zu schaffen, bei der die Ansteuerung der Antriebsspulen über nur ein einziges Leitungspaar erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den beiden nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden alle Antriebsspulen nur über das gleiche Leitungspaar angesteuert. Es ist eine Hilfsstellung zwischen den einzelnen Raststellungen vorhanden, die jeweils näher bei der Ausgangsstellung als bei der folgenden Stellung liegt. Den rotor- und statorseitigen Permanentmagneten einer Rastanordnung ist ein entgegengesetzt gepolter, um einen solchen Winkel versetzter Permanentmagnet geringerer Feldstärke zugeordnet, daß in der Hilfsstellung nach dem Abschalten des Antriebssystems ein in Richtung der folgenden Stellung treibendes Moment den Rotor in die folgende stellung dreht und dieser dort zentriert wird. Die Achsen der benachbarten Antriebsspulen schließen einen Winkel von 360°/n oder 360°/2n ein.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung. Durch die im Anspruch 6 genannte Verjüngung der Rastmagnete wird eine genauere Positionierung des Rotors erreicht und durch die im Anspruch 8 genannte weitere Antriebswicklung wird insbesondere ein schnelleres Umschalten des Rotors in die nächste Schaltstellung erreicht. Durch die in den Ansprüchen 9-11 erwähnte Dämpfungseinrichtung wird erreicht, daß der Rotor in den Raststellungen ohne Überschwingen und Pendeln zur Ruhe kommt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 eine Anordnung in prinzipieller Darstellung für acht Schaltstellungen in einer Teilabwicklung,
    • Fig. 2 die Momentenkennlinien der in Fig. 1 dargestellten Abwicklung,
    • Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einer weiteren Antriebswicklung,
    • Fig. 4 die Momentenkennlinien der in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
    • Fig. 5 eine Schaltung des für die weitere Ausgestaltung der Erfindung benötigten Verzögerungsglieds mit zwei Antriebswicklungen W1 und W2,
    • Fig. 6 Spannungskennlinien für das in Fig. 5 dargestellte Verzögerungsglied,
    • Fig. 7 einen prinzipiellen Aufbau einer bei einer Anordnung ähnlich Fig. 1a sowie bei einer weiteren Ausgestaltung ähnlich Fig. 3a anwendbaren integrierten Dämpfungseinrichtung in einer Teilabwicklung,
    • Fig. 8 einen prinzipiellen Aufbau einer Weiterbildung einer bei einer Anordnung ähnlich Fig. 1a sowie bei einer weiteren Ausgestaltung ähnlich Fig. 3a anwendbaren integrierten Dämpfungseinrichtung in einer Teilabwicklung.
  • Die Anordnung gemäß Fig. 1 zeigt in Fig. 1a einen Antrieb mit einem Stator 1 und einem Rotor 2 für acht Schaltstellungen, wie sie z.B. für das Schalten von Koaxial- oder Hohlleiterschaltern verwendet werden kann. Der aus einem Kunststoffkörper bestehende Stator 1 enthält eine Antriebswicklung mit 2n hintereinander und/oder parallel geschaltete Antriebsspulen 5, hier symbolisch als einfacher Leiter als Ausschnitt in einer Abwicklung dargestellt. Die Wicklungsanordnung ist gegenüber den Magnetstoßstellen des Rotors 2 um ca. 5,5° aus der Raststellung S₁ versetzt, um in dem Moment, wenn die Wicklung von einem Strom durchflossen wird, ein definiertes Drehmoment bestimmter Richtung zu erhalten.
  • Der Rotor 2 enthält acht um jeweils 45° versetzte Permanentmagnetpaare 3, deren Poliolge abwechselt sowie einen magnetischen Rückschluß 4.
  • In Fig. 1b sind einige der Rastanordnungen (Detend-Elemente) 6,7,8/9,10/ 11,12 dargestellt. Die Rastanordnungen 6,7,8/9,10/11,12 sind auf dem Rotor 2 und auf dem Stator 1 angeordnet. Auf dem Stator 1 befinden sich acht um jeweils 45° versetzte Permanentmagnetpaare 6,7/9,10/11,12, wovon der eine ein Permanentmagnet geringerer Feldstärke 7/10/12 ist. Die beiden radial entgegengesetzt magnetisierten Permanentmagnete 6,7/9,10/11,12 der Rastanordnung 6,7,8/9,10/11,12 des Stators 1 sind um ca. 13° zueinander versetzt angeordnet.
    Auf dem Rotor 2 befindet sich ein zum Magneten 6 entgegengesetzt magnetisierter Permanentmagnet 8, der in der Schaltstellung S₁ dem Magneten 6 gegenüber angeordnet ist. Die Rastmagnete 6,8,9,11 der Rastanordnung 6,7,8/9,10/11,12 verjüngen sich auf der einander zugewandten Seite.
  • Der Antrieb 3,4,5 und die Rastanordnung 6,7,8/9,10/11,12 befinden sich in verschiedenen Ebenen.
  • In Fig. 2 sind Momentenkennlinien dargestellt. Hier zeigt die Kurve A den Verlauf des Antriebsmoments MA im Bereich der Raststellung S₁ bis ca. 20°. Die Kurve B zeigt den Verlauf des Rastmoments MD im Bereich von ca. 0° bis 45°. Das gleichbleibende Reinmoment MR wird durch die Kurve C dargestellt.
  • Das Antriebsmoment MA wird durch die parallel und/oder hintereinandergeschalteten Antriebsspulen 5 des Stators 1 hervorgerufen und erzeugt im gezeigten Beispiel ein Antriebsmoment MA, welches den Rotor 2 aus der Raststellung S₁ nach rechts in Richtung der Raststellung S₂ treibt. Bis etwa 13° ist durch die Rastanordnung 6,7,8/9,10/11,12 ein gegenüber dem Antriebsmoment MA (Kurve A) kleineres entgegengesetzt gerichtetes Rastmoment MD (Kurve B) wirksam.
  • Ab etwa 13° addiert sich das Rastmoment MD (Kurve B) zu dem antriebsmoment MA (kurve A) und der Rotor 2 wird bei noch anliegendem Strom über 13° hinaus verdreht. Hier kann der Strom abgeschaltet werden. Jetzt wirkt nur noch das Rastmoment MD (Kurve B), das in diesem Bereich stark durch die Wirkung der Magnete 7 und 8 bestimmt ist und welches im Bereich von etwa 22° seinen niedrigsten Wert erreicht, aber immer noch etwa fünfmal größer ist als das z.B. durch Lagerreibung hervorgerufene Reibmoment MR (Kurve C). Das bis etwa 40° zunehmende Rastmoment MD (Kurve B) treibt den Rotor 2 in Richtung der Raststellung S₂. ab etwa 40° nimmt das Rastmoment Md (Kurve B) steil ab und wird bei 45° zu Null. Die Magnete 8 und 9 der Rastanordnung 6,7,8/9, 10/11,12 stehen sich jetzt gegenüber (Raststellung S₂).
  • Soll der Rotor 2 in die nächste Raststellung (S₃) gedreht werden, so wird ein neuer Stromimpuls gleicher Polarität auf dem gleichen Leitungspaar benötigt.
  • Die Figuren 3 bis 6 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Die Fig. 3a zeigt einen antrieb mit einem Stator 1 und einem Rotor 2 für acht Schaltstellungen. Der Stator 1 enthält zwei Antriebswicklungen mit zweimal acht parallel und/oder hintereinander geschalteten Antriebsspulen 5′, 5˝, hier ebenfalls symbolisch als einfacher Leiter als Ausschnitt in einer Abwicklung dargestellt. Die 1. Antriebswicklung mit den Spulen 5′ ist ebenfalls gegenüber den Magnetstoßstellen des Rotors 2 um ca. 5,5° aus der Raststellung S₁, S₂, S₃, ... heraus versetzt, während die 2. Antriebswicklung mit den Spulen 5˝ gegenüber der 1. Antriebswicklung einen Versatz von ca. 28° aufweist, um durch eine zeitverzögerte Ansteuerung der 2. Antriebswicklung ein Antriebsmoment gleicher Größe und gleicher Drehrichtung zu erhalten. Die beiden Antriebsspulen erzeugen nacheinander gleiche Magnetpole.
  • Der Rotor 2 enthält acht um jeweils 45° versetzte Permanentmagnetpaare 3, deren Polfolge abwechselt, sowie einen magnetischen Rückschluß 4.
  • In Fig. 3b ist ein Teil der Rastanordnung 6,7,8/9,10/11,12 dargestellt. Die Rastanordnung 6,7,8/9,10/11,12 ist wie im Ausführungsbeispiel 1 auf dem Rotor 2 und auf dem Stator 1 angeordnet. Der einzige Unterschied zum ersten ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Magnete geringerer Feldstärke 7,10,12, die jetzt einen Versatz von ca. 16° gegenüber den Permanentmagneten 6,9,11 aufweisen.
  • In Fig. 4 sind die Momentenkennlinien des zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Hier zeigt die Kurve D₁ den Verlauf des Antriebsmoments MA1 der ersten Antriebswicklung im Bereich der Raststellung S₁ bis ca. 19°. Die Kurve D₂ zeigt den Verlauf des Antriebsmoments MA2 der sweiten Antriebswilcklung im Bereich von ca. 19° bis zur Raststellung S₂.
  • Die Kurven E und F stellen den Verlauf des Rastmoments MD und den Verlauf des Reibmoments MR dar.
  • Im Moment des Einschaltens erzeugt durch einen Stromimpuls die erste Antriebswicklung ein Antriebsmoment MA1 nach Kurve D₁, welches den Rotor aus seiner Raststellung S₁ in Richtung der nächsten Raststellung S₂ treibt. Das Antriebsmoment MA1 (Kurve D₁) ein im Verhältnis zum Antriebsmoment MA1 (Kurve D₁) kleines entgegengesetzt gerichtetes Rastmoment MD (Kurve E) gegenüber, welches bei ca. 16° zu Null wird. Etwa hier wird die erste Antriebswicklung abgeschaltet. Ab ca. 16° ist in gleicher Richtung wie das Antriebsmoment MA1 (Kurve D₁) gerichtetes Moment vorhanden. Durch zeitverzögerte Einschaltung der zweiten Antriebswicklung entsteht ein Antriebsmoment MA2 (Kurve D₂), welches sich mit dem Rastmoment MD (Kurve E) addiert. Beide Momente erreichen bei 45° den Wert Null. Durch die bewegte Masse des Rotors 2 wird der Nullpunkt der Momente bei ca. 16° überwunden. Das Rastoment MD (Kurve E) bewegt den Rotor von ca. 18° in Richtung der Raststellung S₂ bis bei 22,5° das Antriebsmoment MA1 (Kurve D₂) der zweiten Antriebswicklung (Spulen 5˝) einsetzt und zusammen mit dem Rastmoment MD (Kurve E) den Rotor 2 in die Raststellung S₂ dreht und dort durch die sich umkehrenden Momente ausrichtet. Der Strom durch die zweite Antriebswicklung (Spulen 5˝) kann nach der Ausrichtung des Rotors 2 abgeschaltet werden. Durch die Rastmagnete 9,8 wird der Rotor 2 in der Raststellung S₂ gehalten.
  • Eine weitere Drehung des Rotors 2 aus der Raststellung S₂ in die nächste Raststellung S₃ erfolgt in der gleichen Weise mit einem weiteren Stromimpuls gleicher Polarität auf dem gleichen Leitungspaar.
  • Die Fig. 5 zeigt eine mit nur einem Leitungspaar verbundene Schaltung eines für die weitere Ausgestaltung der Erfindung benötigten Verzögerungsglieds mit zwei Antriebswicklungen W₁ und W₂.
  • Ein Stromimpuls am Eingang der Schaltung erzeugt zum Zeitpunkt to (Fig. 6) über einen Widerstand R₁ eines Spannungsteilers 15 einen Spannungsabfall der dem Gate eines Feldeffekttransistors F₁ zugeführt wird und diesen zum Zeitpunkt t₁ (Fig. 6) leitend macht. Bei leitendem Feldeffekttransistor F₁ wird die Antriebswicklung W₁ von einem Strom durchflossen, welcher ein Antriebsmoment MA1 nach Kurve D₁ (Fig. 4) erzeugt. Der eingangs genannte Stromimpuls liegt über einen Widerstand R₃ eines Spannungsteilers 16 auch an einem Kondensator C an und lädt diesen nach der Funktion UF2 (Fig. 6) auf. Erreicht der Ladezustand des Kondensators C zum Zeitpunkt t₂ die Schaltschwelle S eines Feldeffekttransistors F₂, so wird der Feldeffekttransistor F₂ leitend und der durch die Antriebswicklung W₂ fließende Strom erzeugt ein Antriebsmoment MA2 nach der Kurve D₂ (Fig. 4). Über Widerstände R₄ und R₅ wird der Feldeffekttransistor F₁ sofort abgeschaltet (t₃), nachdem der Feldeffekttransistor F₂ leitend wurde. Diodenanordnungen 13 und 14 dienen zum Schutz der Feldeffekttransistoren F₁, F₂ beim schnellen Abschalten der Ströme durch die Wicklungen W₁ und W₂.
  • Die Figuren 7 und 8 zeigen den Antrieb einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. In Fig. 7 wird der prinzipielle Aufbau einer bei der Anordung ähnlich Fig. 1a sowie bei der weiteren Ausgestaltung ähnlich Fig. 3a angewendeten integrierten Dämpfungseinrichtung in einer Teilabwicklung gezeigt.
  • Die wesentlichen Merkmale einer in eine Anordnung ähnlich Fig. 1a integrierten Dämpfungseinrichtung sind die rotorseitigen, durch schmale Luftspalte 21, voneinander getrennt angeordneten Permanentmagnete 3, die statorseitig in einem Spulenträgerelement 18 aus einem elektrisch gut leitenden Material (z.B. Aluminium) angeordnete Antriebswicklung, sowie der statorseitige magnetische Rückschluß 19.
  • In Fig. 7 ist ein mit einem Rotorelement eines Koaxial- oder Hohlleiterschalters (nicht dargestellt) verbundener Rotor mit 2 bezeichnet.
  • Über die Oberfläche des Rotors 2 sind zur Bildung eines homogenen Magnetfeldes im Luftspalt 17 Permanentmagnete 3 mit unterschiedlicher Polarisierungsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Zwei durch schmale Luftspalte 21 voneinander getrennte nebeneinanderliegende Permanentmagnete unterschiedlicher Polarität bilden ein Magnetpolpaar 3. Radial zu der dem Stator 1 abgewandten Seite befindet sich ein magnetischer Rückschluß 4 aus weichmagnetischem Material zur Verkleinerung des magnetischen Widerstandes der Magnetanordnung. Der Luftspalt 17 wird radial begrenzt durch ein statorseitiges Spulenträgerelement 18, welches je nach geforderter Zahl der Schaltstellungen eine unterschiedliche Anzahl Antriebsspulen 5 enthält. Das statorseitige Spulenträgerelement 18 ist aus einem elektrisch gut leitenden Material (z.b. Aluminium) aufgebaut in dem die Antriebsspulen 5, hier als einfacher Leiter dargestellt, eingebettet sind. Dieses Spulenträgerelement 18 des Stators 1 wird radial nach außen zu der dem Rotor 2 angewandten Seite ebenfalls von einem magnetischen Rückschluß 19 aus weichmagnetischem Material begrenzt.
  • Die Antriebsspulen 5 sind in den Schaltstellungen gegenüber den Luftspalten 21 des Rotors 2 leicht versetzt angeordnet, um zum Schaltzeitpunkt aus den Schaltstellungen heraus sofort ein maximales Antriebsmoment zu erhalten.
  • Werden die Antriebsspulen 5 von einem Strom durchflossen, so bildet sich, zusammen mit den Permanentmagneten 3 des Rotors 2, ein den Rotor 2 antreibendes Magnetfeld aus und der Rotor 2 wird in eine Drehbewegung versetzt. Durch die Drehbewegung des Rotors 2 wird im elektrisch gut leitenden Material des Spulenträgerelements 18 ein Wirbelstrom und damit ein Magnetfeld erzeugt, welches so gerichtet ist, daß es das ursprüngliche Magnetfeld der Permanentmagnete 3 schwächt. Damit wird eine bremsende Wirkung solange erzielt, wie der Rotor 2 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, wie sie zur Fig. 1 schon beschrieben wurde.
  • Fig. 8 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer weiteren Ausgestaltung einer Anordung. Der entscheidende Unterschied zum Aufbau der Anordnung nach Fig. 7 liegt im Aufbau des Rotors 2.
  • Die Pole der Permanentmagnete 3 sind in mehrere Magnete gleicher Polarität unterteilt und, durch schmale Luftspalte 21 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 2. Während der Drehung des Rotors 2 der Anordnung und eines damit verbundenen Rotors eines Koaxial- oder Hohlleiterschalters (nicht dargestellt) wird durch die scheinbare Erhöhung der Polzahl des Rotors 2 eine kleinere Drehgeschwindigkeit des Rotors 2 zwischen den Schaltstellungen erreicht, so daß der Rotor 2 vor den Schaltstellungen von einer kleineren Drehgeschwindigkeit abgebremst werden muß und dadurch der Stillstand in der Schaltstellung schneller erreicht wird.

Claims (11)

1. Anordnung zum Einstellen des Rotors eines Drehschalters in n mögliche Stellungen, bei der
1. ein aus n gleichmäßig verteilten statorseitigen Antriebsspulen und n oder 2 n gleichmäßig verteilten rotorseitigen Permanentmagneten bestehendes Antriebssystem zwecks dieser Einstellung kurzzeitig angesteuert wird, das den Rotor aus seiner augenblicklichen Stellung (Ausgangsstellung) heraus in eine Hilfsstellung verdreht, bei der
2. die Antriebsspulen und die rotorseitigen Permanentmagnete des Antriebs in den einzelnen Raststellungen derart um einen kleinen Winkel gegeneinander versetzt sind, daß bei Einschalten des Antriebsstroms ein Drehmoment in nur einer bestimmten Richtung erzeugt wird, und bei der
3. in der Hilfsstellung durch Verwendung einer Rastanordnung, die statorseitig n Permanentmagnete aufweist, deren dem Rotor zugewandte Pole alle die gleiche Polarität aufweisen und rotorseitig wenigstens einen Permanentmagneten aufweist, der dem Stator zugewandt eine entgegengesetzte Polarität aufweist, ein magnetischer Rastmomentenverlauf wirksam ist, der nach Abschalten des Antriebssystems den Rotor jeweils in der folgenden Stellung zentriert,
dadurch gekennzeichnet, daß alle Antriebsspulen nur über das gleiche Leitungspaar angesteuert werden, daß die Hilfsstellung jeweils näher bei der Ausgangsstellung als bei der folgenden Stellung liegt, daß den rotor- und statorseitigen Permanentmagneten (6, 8/ 9/ 11) der Rastanordnung ein bezüglich der statorseitigen Permanentmagnete (6, 9, 11) der Rastanordnung entgegengesetzt gepolter, um einen solchen Winkel versetzter Permanentmagnet geringerer Feldstärke (7/ 10/ 12) zugeordnet ist, daß in dieser Hilfsstellung nach Abschalten des Antriebssystems ein in Richtung der folgenden Stellung treibendes Moment den Rotor (2) in die folgende Stellung dreht und dieser dort zentriert wird, wobei die Achsen benachbarter Antriebsspulen einen Winkel von 360°/n einschließen.
2. Anordnung zum Einstellen des Rotors eines Drehschalters in n mögliche Stellungen, bei der
1. ein aus 2 n gleichmäßig verteilten statorseitigen Antriebsspulen und n oder 2 n gleichmäßig verteilten rotorseitigen Permanentmagneten bestehendes Antriebssystem zwecks dieser Einstellung kurzzeitig angesteuert wird, das den Rotor aus seiner augenblicklichen Stellung (Ausgangsstellung) heraus in eine Hilfsstellung verdreht, bei der
2. die Antriebsspulen und die rotorseitigen Permanentmagnete des Antriebs in den einzelnen Raststellungen derart um einen kleinen Winkel gegeneinander versetzt sind, daß bei Einschalten des Antriebsstroms ein Drehmoment in nur einer bestimmten Richtung erzeugt wird, und bei der
3. in der Hilfsstellung durch Verwendung einer Rastanordnung, die statorseitig n Permanentmagnete aufweist, deren dem Rotor zugewandte Pole alle die gleiche Polarität aufweisen und rotorseitig wenigstens einen Permanentmagneten aufweist, der dem Stator zugewandt eine entgegengesetzte Polarität aufweist, ein magnetischer Rastmomentverlauf wirksam ist, der nach Abschalten des Antriebssystems den Rotor jeweils in der folgenden Stellung zentriert,
dadurch gekennzeichnet, daß alle Antriebsspulen nur über das gleiche Leitungspaar angesteuert werden, daß die Hilfsstellung jeweils näher bei der Ausgangsstellung als bei der folgenden Stellung liegt, daß den rotor- und statorseitigen Permanentmagneten (6, 8/ 9/ 11) der Rastanordnung ein bezüglich der statorseitigen Permanentmagnete (6, 9, 11) der Rastanordnung entgegengesetzt gepolter, um eien solchen Winkel versetzter Permanentmagnet geringerer Feldstärke (7, 10/ 12) zugeordnet ist, daß in dieser Hilfsstellung nach Abschalten des Antriebssystems ein in Richtung der folgenden Stellunh treibendes Moment den Rotor (2) in die folgende Stellung dreht und dieser dort zentriert wird, und daß durch die benachbarten Antriebsspulen entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder erzeugt werden, wobei die Achsen benachbarter Antriebsspulen einen Winkel von 360°/2n einschliessen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb rotorseitig einen magnetischen Rückschluß (4) aufweist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rotorseitigen Permanentmagnete (3) des Antriebs mit wenigstens einer ihrer Stoßstellen in der jeweiligen Raststellung (S₁, S₂, S₃,...) stehen und daß die statorseitigen Antriebsspulen (5) einen kleinen Winkelversatz bezogen auf diese Stoßstellen der Permanentmagnete (3) des Rotors (2) aufweisen.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rotorseitigen Permanentmagnete (3) des Antriebs einen kleinen Winkelversatz bezogen auf die Raststellung (S₁, S₂, S₃,...) des Rotors (2) aufweisen, während wenigstens eine Seite einer der statorseitigen Antriebsspulen (5) in der Raststellung (S₁, S₂, S₃) steht.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß sich die Rastmagnete (6, 8/ 9/ 11) auf der einander zugewandten Seite verjüngen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete geringerer Feldstärke (7, 10, 12) der Rastanordnung (6, 7, 8/9, 10/11, 12) um ca. 360°/3,5 n entgegen der Drehrichtung gegenüber den Rastmagneten (6, 8/ 9/ 11) versetzt sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Antriebsspulen (5′) gebildeten ersten Antriebswicklung eine derart versetzt angeordnete durch weitere Antriebsspulen (5˝) gebildete weitere Antriebswicklung zugeordnet ist, daß in den Raststellungen S₁, S₂, S₃,...) bei Stromfluß durch diese weitere Antriebswicklung (5˝) kein Antriebsmoment (MA1 , MA2 ,) erzeugt wird, daß die Spulen der weiteren Antriebswicklung (5˝) parallel oder hintereinander liegend an ein Verzögerungsglied angeschaltet sind, das seinerseits an das Leitungspaar angeschaltet ist und daß die Zeitverzögerung des Verzögerungsglieds derart ausgelegt ist, daß die weitere Antriebswicklung (5˝) wirksam wird, wenn der Rotor (2) in eine Stellung gelangt ist, in der durch die weitere Antriebswicklung (5˝) ein Antriebsmoment (MA2 ) in gleicher Drehrichtung wie vorher durch die erste Antriebswicklung (5′) auf den Rotor (2) ausgeübt wird, wobei die erste Antriebswicklung dann stromlos ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Wirbelstrombremse der Stator (1) des Antriebssystems an der den Permanentmagneten (3) gegenüberliegenden Seite aus elektrisch gut leitendem Material (Spulenträgerelement 18) besteht und daß die Spulen (5) in diesem Material wenigstens teilweise eingebettet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (5) in Nuten (20) eingelegt sind.
11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (3) aus mehreren Magneten gleicher Polung bestehen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4500861A (en) * 1983-02-17 1985-02-19 Nelson Victor H Sector motor having latching means for rotor in multiple positions
EP0147610B1 (de) * 1983-12-22 1991-01-16 TELDIX GmbH Hohlleiterschalter
SE452762B (sv) * 1985-06-28 1987-12-14 Borje Sellergren Anvendning av ett vattenhaltigt tvafassystem for kiral upplosning av racemiska blandningar eller for separation av diastereomerer samt ett sadant forfarande
DE3524713A1 (de) * 1985-07-11 1987-01-15 Teldix Gmbh Bewegungsanordnung
FR2585223B1 (fr) * 1985-07-24 1994-02-04 Gritti Elio Brosse a dents a balai rotatif
US4647889A (en) * 1985-11-15 1987-03-03 Tektronix, Inc. Rotary control having variable detents
DE3610228A1 (de) * 1986-03-26 1987-10-01 Teldix Gmbh Vorrichtung zum einstellen des rotors eines drehschalters

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