EP1726025B1 - Antriebseinrichtung mit einer antriebswelle und einer abtriebswelle insbesondere zum antrieb eines kontaktstückes eines elektrischen schaltgerätes - Google Patents

Antriebseinrichtung mit einer antriebswelle und einer abtriebswelle insbesondere zum antrieb eines kontaktstückes eines elektrischen schaltgerätes Download PDF

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EP1726025B1
EP1726025B1 EP05738520A EP05738520A EP1726025B1 EP 1726025 B1 EP1726025 B1 EP 1726025B1 EP 05738520 A EP05738520 A EP 05738520A EP 05738520 A EP05738520 A EP 05738520A EP 1726025 B1 EP1726025 B1 EP 1726025B1
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EP
European Patent Office
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output shaft
drive
rotation
magnetic
movement
Prior art date
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Not-in-force
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EP05738520A
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English (en)
French (fr)
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EP1726025A1 (de
Inventor
Manfred Meinherz
Jörg Tietze
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/54—Mechanisms for coupling or uncoupling operating parts, driving mechanisms, or contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/11—Tripping mechanism

Definitions

  • the invention relates to a drive device with a rotatable drive shaft and a rotatable output shaft which are interconnected by means of a magnetic coupling.
  • a drive device in which by means of a rotatable drive shaft acting as an energy storage coil springs are compressed. Upon actuation of the drive means, the energy stored in the compressed coil springs is transferred to an output shaft within a very short time interval.
  • the output shaft serves to transmit a movement to a movable contact piece of a circuit breaker for switching a circuit.
  • the tensioning of the coil springs by means of a slow-speed drive device takes place.
  • the release of energy stored in the tensioned coil springs occurs abruptly. To create this movement, a variety of waves, gears, levers and connecting rods are necessary to move. Due to the rapid movement, the individual elements of the drive device are to be large-volume to dimension and represent a difficult arrangement.
  • the rotary knob device has a magnet arrangement, by means of which a rotary knob with an anchor assembly for transmitting a rotational movement is connectable.
  • the invention has for its object to form a drive device of the type mentioned above with a simplified structure.
  • the magnetic coupling has at least two pairs of magnets and a first blocking device limits the rotation of the output shaft in a first direction of rotation and after the effectiveness of the first blocking device by magnetic forces emanating from the magnetic coupling movement of the first Output shaft in a second, the first opposite direction of rotation takes place.
  • a magnetic coupling is known for example from the publication "permanent magnetic synchronous coupling" of the company. KTR.
  • a magnetic coupling enables non-contact torque transmission.
  • Such magnetic couplings transmit a continuous rotational movement, for example, a drive motor and a pump. Due to the non-contact torque transmission, it is possible to provide a hermetic separation of the drive side and output side.
  • a so-called split pot is arranged between the coupling elements. By means of the split pot, it is possible to transmit rotational movements through walls in which the introduction of an opening for passing a rotatable shaft is not desirable.
  • the known magnetic coupling transmits the movement of the drive shaft directly to the output shaft. That is, the transmission of the drive movement is almost without slippage.
  • the magnet pairs each have a north or south pole on the surfaces facing one another, so that attractive forces are created between the magnet pairs. About these forces, the output shaft and the drive shaft are coupled together and movements can be transmitted.
  • the first blocking device By the first blocking device, the output shaft is blocked in a first direction of rotation.
  • Such a blocking device can be designed for example in the form of a stop.
  • the drive shaft is moved and is moved further in a blocking of the output shaft.
  • the transition into the second direction of rotation of the output shaft is sudden.
  • a second blocking device forces a reversal of the movement of the output shaft from the second to the first rotational direction.
  • a certain angle of rotation of the output shaft can be provided.
  • This angle of rotation can, for example 45 °, 60 °, 72 ° or 90 °. Accordingly, the location of the blocking devices with respect to the output shaft to choose.
  • Another object of the invention is to provide a suitable method for operating a magnetic coupling coupling a drive shaft and an output shaft with each other.
  • a method for operating a magnetic coupling that the drive shaft is moved, the output shaft is blocked in a first rotational direction, the drive shaft is moved further and the output shaft of the magnetic coupling mediated magnetic forces is suddenly moved in a second direction of rotation, which opposite is directed to the first direction of rotation.
  • a drive device is used with the features described above to use the movement of the output shaft for driving a movable contact piece of an electrical switching device.
  • switching devices In high voltage technology, that is in voltage levels from 10,000 volts, especially from 70,000 volts, switching devices are used, the contact pieces must be moved suddenly. Such switching devices are, for example, circuit breakers, Schnellerder or load switch. Within a very short period of time, that is within fractions of a second, the contact piece is to be moved from its switch-off position into the switch-on position or vice versa.
  • Conventional transmissions such as hydraulic transmissions or mechanical transmissions with toothed elements are subject to increased wear due to abrupt movements.
  • the use of a drive device according to the invention with magnetic coupling allows a transmission of high driving forces, with only a slight mechanical wear occurs.
  • the drive device according to the invention now allows to use relatively slowly running continuously acting drives and to generate a sudden movement form on the output shaft. This can be dispensed with costly energy storage.
  • Another advantage is that in magnetic clutches according to the invention corresponding gap pots can be used, which enforce the magnetic gap of the clutch, thereby enabling a hermetic separation of the input and output side of the drive device.
  • electrical switching devices in the high voltage range are often arranged in gas-tight encapsulation housings which are filled with an insulating gas under elevated pressure.
  • Slit pot it is now possible to transmit a drive movement through the wall of a capsule housing. This makes it possible to dispense with the complex gas-tight sealing of rotatably guided through the encapsulating housing wall waves.
  • the FIG. 1 shows a drive device with a drive shaft 1 and an output shaft 2.
  • the drive shaft 1 and the output shaft 2 are each mounted rotatably.
  • the drive shaft 1 can be set in a rotary motion.
  • a blocking lever 4 is arranged on the output shaft 2.
  • the drive shaft 1 and the output shaft 2 are arranged coaxially with each other, so that they face each other frontally.
  • a magnetic coupling 5 is arranged at their ends facing each other.
  • the magnetic coupling 5 has a drive-side coupling element 6 and a driven-side coupling element 7.
  • the drive-side coupling element 6 is arranged on the drive shaft 1.
  • the output-side coupling element 7 is arranged on the output shaft 2.
  • the drive-side coupling element 6 is designed as a hollow cylinder.
  • Radial on the circumference of the drive side Coupling element 6 are arranged a plurality of magnets. These magnets are preferably permanent magnets. The radial distribution is chosen such that on the inner circumferential surface of the hollow cylindrical drive-side coupling element 6 radially surrounding north and south poles of the magnets are arranged alternately.
  • the driven-side coupling element is cylindrical and has a diameter such that it can be moved into the hollow-cylindrical drive-side coupling element 6.
  • the driven-side coupling element 7 has on its outer circumferential surface radially distributed in each case alternately north and south poles of magnets.
  • the radial distribution of the magnets on the drive-side coupling element 6 and on the driven-side coupling element 7 is selected sector-shaped such that upon insertion of the driven-side coupling element 7 in the drive-side coupling element 6, a plurality of magnetic pairs is formed, which are uniquely associated with each other via the magnetic forces ,
  • FIG. 1 shows the magnetic coupling 5 in a decoupled state.
  • the two coupling elements 6, 7 are inserted into each other.
  • the coupling elements 6, 7 may be configured, for example, according to the magnetic coupling known from the publication of the company. KTR "permanent magnetic synchronous coupling".
  • coupling elements which are to be arranged on the front side to achieve a coupling effect, or coupling elements, which allow an arrangement of the axes of rotation of the coupling elements different from a coaxial arrangement.
  • Such arrangements are parallel axes of rotation (the magnetic poles are then each radially on the outer circumference of the coupling elements) or even angularly to each other lying axes of rotation in the manner of a bevel gear.
  • FIG. 2 shows a sectional view through the magnetic coupling 5, wherein the drive-side coupling element 6, the driven-side coupling element 7 engages around, whereby the respective magnet pairs can develop a force effect to each other.
  • a drive device 8 On the drive lever 3, the coupling of a drive device 8 is shown schematically.
  • the drive device 8 may be, for example, an electric motor drive, in particular an electromagnetic linear drive.
  • an electrical switching device 9 In the FIG. 2 symbolically represented an electrical switching device 9.
  • the electrical switching device 9 has a movable contact piece, which is shown schematically coupled to the blocking lever 4. By changing the lengths of the drive lever 3 and the lever arm on the blocking lever 4, the translation of the drive movement to the switching movement is adjustable.
  • the electrical switching device 9 may, in particular, be a grounding switch or a rapid earthing switch in the field of high-voltage electrical engineering.
  • a rotational movement of the output shaft 2 is limited in a first direction of rotation 11 by means of a first blocking device 10.
  • a second blocking device 12 By means of a second blocking device 12, the mobility of the output shaft is limited in a second direction of rotation 13.
  • the first blocking device 10 and the second blocking device 12 are designed in the form of stop bodies, against which the blocking lever 4 alternately abuts. Due to the arrangement of the blocking devices 10, 12, the possible angle of rotation of the output shaft 2 is limited.
  • the attached to the output shaft 2 blocking lever 4 is applied to the first blocking device 10. Due to the attractive force effect between the magnet pairs on the drive-side coupling element 6 and on the driven-side coupling element 7, the blocking lever 4 is pressed against the first blocking device 10.
  • the drive shaft 1 is moved by means of the drive lever 3 on. With the reaching of half the switching angle, in the present example 30 °, a tilting position of the magnetic coupling 5 is achieved. That is, the pairs of magnets are offset from each other by approximately half of the effective pole faces. If the drive lever 3 is moved further in the first direction of rotation 11, overlapping more and more pole faces of the same polarity. Magnets of the same polarity repel each other. With the achievement of a critical position, the repulsive forces are so great that the blocking lever 4 is moved with the output shaft 2 abruptly in the second direction of rotation 13. In this direction the blocking lever 4 strikes against the second blocking device 12.
  • a pressing of the blocking lever 4 against the first blocking device 10 initially occurs due to the attractive magnetic forces of the magnet pairs of unequal polarity.
  • a further phase of the movement of the drive shaft 1 takes advantage of the repulsive forces of pole faces of the same polarity.
  • a return movement of the blocking lever 4 from the second blocking device 12 to the first blocking device 10 takes place in the same manner.
  • the end positions of the blocking lever 4 are facing both the stop of the blocking lever 4 to the first blocking device 10 and the concern of the blocking lever 4 to the second blocking device 12 magnet pairs with different magnetic poles, so that independently a stable position of the output shaft due to the force of the magnetic coupling is produced.
  • the wall can be, for example, an encapsulating housing of a pressure-gas-insulated switchgear or a pressurized gas-insulated switchgear.
  • the containment shell is in this case part of the wall.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einer drehbaren Antriebswelle und einer drehbaren Abtriebswelle, welche mittels einer Magnetkupplung miteinander verbunden sind.
  • Aus dem US-Patent US 4,240,300 ist beispielsweise eine Antriebseinrichtung bekannt, bei welcher mittels einer drehbaren Antriebswelle als Energiespeicher wirkende Schraubenfedern komprimiert werden. Bei einem Betätigen der Antriebseinrichtung wird die in den komprimierten Schraubenfedern gespeicherte Energie innerhalb eines sehr kurzen Zeitintervalls auf eine Abtriebswelle übertragen. Die Abtriebswelle dient der Übertragung einer Bewegung auf ein bewegbares Kontaktstück eines Leistungsschalters zum Schalten eines Stromkreises. Dabei erfolgt das Spannen der Spiralfedern mittels einer langsam laufenden Antriebseinrichtung. Die Abgabe der in den gespannten Schraubenfedern gespeicherten Energie erfolgt jedoch schlagartig. Um diesen Bewegungsablauf zu erzeugen, sind vielfältige Wellen, Zahnräder, Hebel und Pleuel notwendig, die zu bewegen sind. Aufgrund der schnellen Bewegung sind die einzelnen Elemente der Antriebseinrichtung großvolumig zu dimensionieren und stellen eine diffizile Anordnung dar.
  • Weiter ist aus der Patentschrift DE 100 63 693 C1 eine Drehknebeleinrichtung bekannt. Die Drehknebeleinrichtung weist eine Magnetanordnung auf, mittels welcher ein Drehknebel mit einer Ankeranordnung zur Übertragung einer Drehbewegung verbindbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art mit einem vereinfachten Aufbau auszubilden.
  • Die Aufgabe wird bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Magnetkupplung zumindest zwei Magnetpaare aufweist und eine erste Blockiereinrichtung die Drehbarkeit der Abtriebswelle in einer ersten Drehrichtung begrenzt und nach einem Wirksamwerden der ersten Blockiereinrichtung durch von der Magnetkupplung ausgehende Magnetkräfte eine Bewegung der Abtriebswelle in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Drehrichtung erfolgt.
  • Eine Magnetkupplung ist beispielsweise aus der Druckschrift "Dauermagnetische Synchronkupplung" der Fa. KTR bekannt. Eine Magnetkupplung ermöglicht eine berührungslose Drehmomentübertragung. Derartige Magnetkupplungen übertragen eine kontinuierliche Drehbewegung, beispielsweise eines Antriebsmotors und auf eine Pumpe. Aufgrund der berührungslosen Drehmomentübertragung ist es möglich, eine hermetische Trennung von Antriebsseite und Abtriebsseite vorzusehen. Dazu wird ein sogenannter Spalttopf zwischen den Kupplungselementen angeordnet. Mittels des Spalttopfes ist es möglich, Drehbewegungen durch Wände hindurch zu übertragen, bei denen das Einbringen einer Öffnung zum Hindurchführen einer drehbaren Welle nicht erwünscht ist.
  • Die bekannte Magnetkupplung überträgt die Bewegung der Antriebswelle unmittelbar auf die Abtriebswelle. Das heißt, die Übertragung der Antriebsbewegung erfolgt nahezu schlupffrei. Die Magnetpaare weisen an den einander zugewandten Flächen jeweils einen Nord- bzw. Südpol auf, so dass zwischen den Magnetpaaren anziehende Kräfte entstehen. Über diese Kräfte sind die Abtriebswelle und die Antriebswelle miteinander gekuppelt und Bewegungen können übertragen werden. Durch die erste Blockiereinrichtung ist die Abtriebswelle in einer ersten Drehrichtung blockiert. Eine derartige Blockiereinrichtung kann beispielsweise in Form eines Anschlages ausgebildet sein. Durch das Anschlagen wird eine Verschiebung der einander zugeordneten Magnetpaare erzwungen. Dadurch werden die im Regelfall zueinander synchron bewegten Antriebs- und Abtriebswellen asynchron zueinander bewegt. Ist der Versatz von Antriebswelle und Abtriebswelle zueinander derart groß, dass ein Wechsel der einander zugeordneten Magnetpaarpartner aufgrund der Magnetkräfte erfolgt, wird die Abtriebswelle in eine zweite der ersten entgegengesetzte Drehrichtung bewegt. Somit ist es in einfacher Weise ermöglicht, mittels einer Magnetkupplung eine Drehrichtungsumkehr zwischen Antriebs- und Abtriebswelle zu erzeugen. Da dazu lediglich die Magnetkupplung selbst notwendig ist, kann auf die Verwendung von Umlenkgetrieben oder ähnlichen verzichtet werden. Dadurch ergibt sich eine sehr kompakte und leichte Anordnung.
  • Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Antriebswelle bewegt wird und bei einem Blockieren der Abtriebswelle weiterbewegt wird.
  • Durch ein Weiterbewegen der Antriebswelle ist die Geschwindigkeit der Drehrichtungsumkehr leicht beeinflussbar. Eine zusätzliche Beschleunigung der Antriebswelle nach dem Wirksamwerden der ersten Blockiereinrichtung bewirkt auch ein rasches Umkehren der Bewegungsrichtung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn mit dem Beginn der Drehbewegung der Antriebswelle die Abtriebswelle bereits durch die Blockiereinrichtung an einer Bewegung in die erste Drehrichtung gehindert ist. Dadurch ist es möglich, die Drehbewegungsumkehr unmittelbar einsetzen zu lassen.
  • Weiterhin kann besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Übergang in die zweite Drehrichtung der Abtriebswelle sprungartig erfolgt.
  • Durch die Ausnutzung einer sprungartigen Bewegung der Abtriebswelle in die zweite Drehrichtung ist es möglich, die Antriebseinrichtung beispielsweise für schnell schaltende Schaltgeräte zu verwenden. Zur Verhinderung des Entstehens von Schaltlichtbögen ist es bei Schaltgeräten, wie beispielsweise Erdungsschnellschaltern der Hochspannungstechnik erforderlich, diese sehr schnell zu schalten. Bisher war es deshalb vorgesehen, Energiespeicher, beispielsweise Kompressionsfedern oder Hydraulikspeicher, zu verwenden, um punktgenau eine hohe Antriebsenergie freizusetzen. Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung mit einer Magnetkupplung ist nunmehr eine sprungartige Drehbewegung der Abtriebswelle erzeugbar. Zusätzliche Energiespeicher sind nicht erforderlich, da die durch die Magnetkupplung erzeugbaren magnetischen Kräfte ausgenutzt werden. Dadurch ist es möglich, eine kontinuierliche, vergleichsweise langsame Antriebsbewegung in eine kurze schnelle Abtriebsbewegung umzuwandeln.
  • Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass eine zweite Blockiereinrichtung eine Umkehr der Bewegung der Abtriebswelle von der zweiten in die erste Drehrichtung erzwingt.
  • Durch das Vorsehen einer zweiten Blockiereinrichtung ist es nunmehr möglich, die Abtriebswelle zwischen der ersten und der zweiten Blockiereinrichtung hin und her drehen zu lassen. So kann beispielsweise ein bestimmter Drehwinkel der Abtriebswelle vorgesehen werden. Dieser Drehwinkel kann beispielsweise 45°, 60°, 72° oder 90 betragen. Entsprechend ist die Lage der Blockiereinrichtungen bezüglich der Abtriebswelle zu wählen.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein geeignetes Verfahren zum Betrieb einer Magnetkupplung, die eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle miteinander kuppelt, anzugeben.
  • Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren zum Betrieb einer Magnetkupplung vorgesehen, dass die Antriebswelle bewegt wird, die Abtriebswelle in eine erste Drehrichtung blockiert wird, die Antriebswelle weiter bewegt wird und die Abtriebswelle von über die Magnetkupplung vermittelten Magnetkräften sprunghaft in eine zweite Drehrichtung bewegt wird, welche entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung gerichtet ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, unter Nutzung einer Magnetkupplung eine kontinuierliche Drehbewegung in eine sprungartig wirkende Drehbewegung umzuwandeln. Dabei wird zunächst mittels der Antriebswelle versucht, die Abtriebswelle in einer ersten Drehrichtung zu bewegen, in welche sie blockiert wird. Bei einer Weiterbewegung der Antriebswelle wird die Abtriebswelle in eine zweite Drehrichtung gedreht, welche zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzt gerichtet ist. So ist es möglich, eine Magnetkupplung zur Umformung einer Drehbewegung einzusetzen.
  • Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Antriebseinrichtung mit den oben stehend beschriebenen Merkmalen eingesetzt wird, um die Bewegung der Abtriebswelle zum Antrieb eines bewegbaren Kontaktstückes eines elektrischen Schaltgerätes zu nutzen.
  • In der Hochspannungstechnik, das heißt in Spannungsebenen ab 10.000 Volt, insbesondere ab 70.000 Volt, sind Schaltgeräte eingesetzt, deren Kontaktstücke sprungartig bewegt werden müssen. Solche Schaltgeräte sind beispielsweise Leistungsschalter, Schnellerder oder auch Lastschalter. Innerhalb von sehr kurzen Zeiträumen, das heißt innerhalb von Bruchteilen von Sekunden, ist das Kontaktstück von seiner Ausschalt- in die Einschaltposition bzw. umgekehrt zu bewegen. Herkömmliche Getriebe wie hydraulische Getriebe oder mechanische Getriebe mit verzahnten Elementen unterliegen einem erhöhten Verschleiß aufgrund der schlagartig einsetzenden Bewegungen. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung mit Magnetkupplung gestattet eine Übertragung von hohen Antriebskräften, wobei nur ein geringer mechanischer Verschleiß auftritt. Weiterhin ist es bisher üblich, komplexe Energiespeicher, wie beispielsweise Kompressionsfedern oder Hydraulikspeicher oder Druckluftspeicher, vorzusehen, um in kurzen Zeiträumen große Energiemengen zum Bewegen der Kontaktstücke zur Verfügung zu stellen. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung gestattet nun, relativ langsam laufende kontinuierlich wirkende Antriebe zu verwenden und an der Abtriebswelle eine sprungartige Bewegungsform zu erzeugen. Damit kann auf kostenintensive Energiespeicher verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei erfindungsgemäßen Magnetkupplungen entsprechende Spalttöpfe eingesetzt werden können, welche den Magnetspalt der Kupplung durchsetzen und dadurch eine hermetische Trennung von Antriebs- und Abtriebsseite der Antriebseinrichtung ermöglichen. Zur Erzielung von hohen Spannungsfestigkeiten sind elektrische Schaltgeräte im Hochspannungsbereich oftmals in gasdichten Kapselungsgehäusen angeordnet, die mit einem unter erhöhtem Druck stehenden Isoliergas befüllt sind. Durch die Verwendung eines sogenannten Spalttopfes ist es nunmehr möglich, eine Antriebsbewegung durch die Wandung eines Kapselungsgehäuses hindurch zu übertragen. Dadurch kann man auf das aufwendige gasdichte Abdichten von drehbar durch die Kapselungsgehäusewand hindurchgeführten Wellen verzichten.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigt die
    • Figur 1
    den schematischen Aufbau einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle mit einer Magnetkupplung und die
    Figur 2
    den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Figur 1 zeigt eine Antriebseinrichtung mit einer Antriebswelle 1 sowie einer Abtriebswelle 2. Die Antriebswelle 1 sowie die Abtriebswelle 2 sind jeweils drehbeweglich gelagert. Über einen Antriebshebel 3 ist die Antriebswelle 1 in eine Drehbewegung versetzbar. An der Abtriebswelle 2 ist ein Blockierhebel 4 angeordnet. Die Antriebswelle 1 sowie die Abtriebswelle 2 sind koaxial zueinander angeordnet, so dass sie einander stirnseitig gegenüberstehen. An ihren einander zugewandten Enden ist eine Magnetkupplung 5 angeordnet. Die Magnetkupplung 5 weist ein antriebsseitiges Kuppelelement 6 sowie ein abtriebsseitiges Kuppelelement 7 auf. Das antriebsseitige Kuppelelement 6 ist an der Antriebswelle 1 angeordnet. Das abtriebsseitige Kuppelelement 7 ist an der Abtriebswelle 2 angeordnet. Das antriebsseitige Kuppelelement 6 ist hohlzylindrisch ausgestaltet. Radial am Umfang des antriebsseitigen Kuppelelementes 6 sind eine Vielzahl von Magneten angeordnet. Diese Magnete sind vorzugsweise Dauermagnete. Die radiale Verteilung ist dabei derart gewählt, dass auf der Innenmantelfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten antriebsseitigen Kuppelelementes 6 radial umlaufend Nord- und Südpole der Magnete wechselweise angeordnet sind. Das abtriebsseitige Kuppelelement ist zylindrisch ausgebildet und weist einen derartigen Durchmesser auf, dass es in das hohlzylinderförmige antriebsseitige Kuppelelement 6 einfahrbar ist. Das abtriebsseitige Kuppelelement 7 weist an seiner äußeren Mantelfläche radial verteilt jeweils wechselweise Nord- und Südpole von Magneten auf. Die radiale Verteilung der Magnete an dem antriebsseitigen Kuppelelement 6 und an dem abtriebsseitigen Kuppelelement 7 ist dabei derart sektorförmig gewählt, dass bei einem Einführen des abtriebsseitigen Kuppelelementes 7 in das antriebsseitige Kuppelelement 6 eine Vielzahl von Magnetpaaren ausgebildet ist, die über die Magnetkräfte einander eindeutig zugeordnet sind.
  • Die Figur 1 zeigt die Magnetkupplung 5 in einem entkuppelten Zustand. Zum Wirksamwerden der Magnetkupplung 5 sind die beiden Kuppelelemente 6, 7 ineinander zu stecken. Die Kuppelelemente 6, 7 können beispielsweise nach der aus der Druckschrift der Fa. KTR "Dauermagnetische Synchronkupplung" bekannten Magnetkupplung ausgestaltet sein.
  • Darüber hinaus ist es auch vorstellbar, dass weitere Ausgestaltungsvarianten von Magnetkupplungen zum Einsatz gelangen. So ist es beispielsweise möglich, Kuppelelemente zu verwenden, die stirnseitig zueinander anzuordnen sind, um eine Kuppelwirkung zu erzielen, oder auch Kuppelelemente, die eine Anordnung der Drehachsen der Kuppelelemente abweichend von einer koaxialen Anordnung ermöglichen. Derartige Anordnungen sind beispielsweise sind parallel liegende Drehachsen (die Magnetpole befinden sich dann jeweils radial am äußeren Umfang der Kuppelelemente) oder auch winklig zueinander liegende Drehachsen nach Art eines Kegelzahnradgetriebes.
  • Die Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Magnetkupplung 5, wobei das antriebsseitige Kuppelelement 6 das abtriebsseitige Kuppelelement 7 umgreift, wodurch die jeweiligen Magnetpaare eine Kraftwirkung zueinander entfalten können. An dem Antriebshebel 3 ist schematisch die Ankopplung einer Antriebseinrichtung 8 dargestellt. Die Antriebseinrichtung 8 kann beispielsweise ein elektromotorischer Antrieb, insbesondere ein elektromagnetischer Linearantrieb sein. Weiterhin ist in der Figur 2 symbolisch ein elektrisches Schaltgerät 9 dargestellt. Das elektrische Schaltgerät 9 weist ein bewegbares Kontaktstück auf, welches schematisch dargestellt an den Blockierhebel 4 angekoppelt ist. Durch eine Änderung der Längen des Antriebshebels 3 sowie des Hebelarmes an dem Blockierhebel 4 ist die Übersetzung von der Antriebsbewegung zur Schaltbewegung einstellbar. Das elektrische Schalgerät 9 kann insbesondere ein Erdungsschalter oder ein Schnellerdungsschalter auf dem Gebiet der elektrischen Hochspannungstechnik sein. Über den Blockierhebel 4 ist mittels einer ersten Blockiereinrichtung 10 eine Drehbewegung der Abtriebswelle 2 in eine erste Drehrichtung 11 begrenzt. Mittels einer zweiten Blockiereinrichtung 12 ist die Bewegbarkeit der Abtriebswelle in einer zweiten Drehrichtung 13 begrenzt. Die erste Blockiereinrichtung 10 bzw. die zweite Blockiereinrichtung 12 sind in Form von Anschlagkörpern ausgebildet, gegen welche der Blockierhebel 4 jeweils abwechselnd stößt. Durch die Anordnung der Blockiereinrichtungen 10, 12 wird der mögliche Drehwinkel der Abtriebswelle 2 begrenzt.
  • Im Interesse einer vereinfachten Darstellung wurden jeweils nur die zur Übertragung der Bewegung notwendigen Pole der Magnetpaare dargestellt. Bei den in der Figur 2 dargestellten Kuppelelementen 6, 7 wurden sechs Magnetpaare gleichmäßig radial an den Umfängen verteilt angeordnet. Dadurch ergibt sich ein Schaltwinkel von 60°. Abweichend davon sind auch vier Magnetpaare, fünf Magnetpaare oder acht Magnetpaare vewendbar, wodurch sich Schaltwinkel von 90°, 72° und 45° ergeben. Im Folgenden soll ein Bewegungsablauf der in der Figur 2 dargestellten Antriebsanordnung beschrieben werden, wobei das bewegbare Kontaktstück des elektrischen Schalters 9 schlagartig von einer Ausschaltstellung "0" in eine Einschaltstellung "1" bewegt wird. Die Antriebseinrichtung 8 bewegt den Antriebshebel 3 und damit die Antriebswelle 1 sowie das antriebsseitige Kuppelelement 6 in die erste Drehrichtung 11. Der an der Abtriebswelle 2 befestigte Blockierhebel 4 liegt an der ersten Blockiereinrichtung 10 an. Aufgrund der anziehende Kraftwirkung zwischen den Magnetpaaren an dem antriebsseitigen Kuppelelement 6 und an dem abtriebsseitigen Kuppelelement 7 wird der Blockierhebel 4 gegen die erste Blockiereinrichtung 10 gepresst. Die Antriebswelle 1 wird mittels des Antriebshebels 3 weiter bewegt. Mit dem Erreichen des halben Schaltwinkels, im vorliegenden Beispiel 30°, wird eine Kipplage der Magnetkupplung 5 erreicht. Das heißt, die Magnetpaare sind um cirka die Hälfte der wirksamen Polflächen gegeneinander versetzt angeordnet. Wird der Antriebshebel 3 weiter in der ersten Drehrichtung 11 bewegt, so überdecken sich immer stärker Polflächen gleicher Polarität. Magnete gleicher Polarität stoßen einander ab. Mit dem Erreichen einer kritischen Lage sind die abstoßenden Kräfte derartig groß, dass der Blockierhebel 4 mit der Abtriebswelle 2 sprungartig in die zweite Drehrichtung 13 bewegt wird. In dieser Drehrichtung schlägt der Blockierhebel 4 gegen die zweite Blockiereinrichtung 12.
  • Während der Bewegung erfolgt zunächst ein Anpressen des Blockierhebels 4 gegen die erste Blockiereinrichtung 10 aufgrund der anziehenden Magnetkräfte der Magnetpaare ungleicher Polarität. Während einer weiteren Phase der Bewegung der Antriebswelle 1 erfolgt eine Ausnutzung der abstoßenden Kräfte von Polflächen gleicher Polarität.
  • Eine Zurückbewegung des Blockierhebels 4 von der zweiten Blockiereinrichtung 12 zu der ersten Blockiereinrichtung 10 erfolgt in gleicher Art und Weise. In den Endlagen des Blockierhebels 4 stehen sich sowohl beim Anschlag des Blockierhebels 4 an der ersten Blockiereinrichtung 10 als auch beim Anliegen des Blockierhebels 4 an der zweiten Blockiereinrichtung 12 Magnetpaare mit unterschiedlichen Magnetpolen gegenüber, so dass selbständig eine stabile Lage der Abtriebswelle aufgrund der Kraftwirkung der Magnetkupplung erzeugt wird.
  • Bei der Verwendung eines Spalttopfes, welcher in den Spalt zwischen dem antriebsseitigen Kuppelelement 6 und dem abtriebsseitigen Kuppelelement 7 eingelegt ist, kann die Übertragung der Antriebsbewegung auch durch eine geschlossene Wand hindurch erfolgen. Die Wand kann dabei beispielsweise ein Kapselungsgehäuse einer druckgasisolierten Schaltanlage oder eines druckgasisolierten Schaltgerätes sein. Der Spalttopf ist in diesem Falle Teil der Wand.

Claims (6)

  1. Antriebseinrichtung mit einer drehbaren Artriebswelle (1) und einer drehbaren Abtriebswelle (2), welche mittels einer Magnetkupplung (5) miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Magnetkupplung (5) zumindest zwei Magnetpaare aufweist und eine erste Blockiereinrichtung (10) die Drehbarkeit der Abtriebswelle (2) in einer ersten Drehrichtung (11) begrenzt und nach einem Wirksamwerden der ersten Blockiereinrichtung (10) durch von der Magnetkupplung (5) ausgehende Magnetkräfte eine Bewegung der Abtriebswelle (2) in eine zweite, der ersten entgegengesetzte Drehrichtung (13) erfolgt.
  2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Antriebswelle (1) bewegt wird und bei einem Blockieren der Abtriebswelle (2) weiterbewegt wird.
  3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Übergang in die zweite Drehrichtung (13) der Abtriebswelle (2) sprungartig erfolgt.
  4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine zweite Blockiereinrichtung (12) eine Umkehr der Bewegung der Abtriebswelle (2) von der zweiten in die erste Drehrichtung (11) erzwingt.
  5. Verfahren zum Betrieb einer Magnetkupplung (5), die eine Antriebswelle (1) und eine Abtriebswelle (2) miteinander kuppelt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Antriebswelle (1) bewegt wird,
    - die Abtriebswelle (2) in eine erste Drehrichtung (11) blockiert wird,
    - die Antriebswelle (1) weiter bewegt wird und
    - die Abtriebswelle (2) von über die Magnetkupplung (5) vermittelten Magnetkräften sprunghaft in eine zweite Drehrichtung (13) bewegt wird, welche entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung (11) gerichtet ist.
  6. Verwendung einer Antriebseinrichtung nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bewegung der Abtriebswelle (2) zum Antrieb eines bewegbaren Kontaktstückes eines elektrischen Schaltgerätes (9) dient.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2439111B (en) * 2006-06-16 2009-10-07 Univ Sheffield Magnetic gear
DE102014203477A1 (de) 2014-02-26 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung aufweisend eine Magnetkupplung sowie Verwendung einer derartigen Anordnung
DE102015204666A1 (de) * 2015-03-16 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Schaltanordnung für eine gasisolierte Schaltungsanlage und entsprechende Schaltungsanlage
DE102015209434A1 (de) * 2015-05-22 2016-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Federspeicherantrieb
CN107346931A (zh) * 2016-05-04 2017-11-14 丁金助 磁能传动发电机

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2475232A (en) * 1945-06-04 1949-07-05 Howe & Fant Inc Telemetric system
US2481360A (en) * 1948-07-21 1949-09-06 Gen Electric Intermittent motion magnetic drive
NL84461C (nl) * 1952-03-06 1957-03-15 Philips Nv Inrichting voor het omzetten van in één richting roterende beweging in een heen en weer gaande beweging of omgekeerd
US2857538A (en) * 1954-10-08 1958-10-21 Philips Corp Arrangement for converting a tangentially oscillating movement about a shaft into a rotational movement in one direction
NL224360A (de) * 1957-03-11
US3025372A (en) * 1958-08-07 1962-03-13 Benjetsky Louis Reciprocating type actuating means
JPS5429067A (en) 1977-08-08 1979-03-03 Mitsubishi Electric Corp Control mechanism
US4163164A (en) * 1977-10-11 1979-07-31 Micropump Corporation Split magnet drive
DE8203014U1 (de) 1982-02-05 1984-08-30 Kraus, Bruno, 8900 Augsburg Vorrichtung zum beruehrungslosen umsetzen einer drehbewegung in eine hin- und hergehende bewegung
IL106200A0 (en) * 1993-06-30 1993-10-20 Naan Irrigation Systems Irrigation apparatus
US5717266A (en) * 1996-03-11 1998-02-10 The Penn State Research Foundation High power oscillatory drive
DE19929572A1 (de) * 1999-06-22 2001-01-04 Siemens Ag Magnetischer Linearantrieb
DE10061900B4 (de) 2000-12-12 2007-10-31 Sirona Dental Systems Gmbh Zahnärztliches Instrument mit einem angetriebenen Werkzeug und einer Übertragungseinrichtung mit magnetischen Kupplungselementen
DE10063693C1 (de) * 2000-12-20 2002-08-01 Bsh Bosch Siemens Hausgeraete Drehknebeleinrichtung
US20020186647A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Delta Eletronics Inc. Magnetic coupling power transmission apparatus for optical disk drive
JP2005269709A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 Maguneo Giken:Kk 磁気回転伝達装置及び密閉撹拌装置

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