KR20140059816A - 웜 기어를 갖는 부하 시 탭 절환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하 시 탭 절환기의 헤드 상에 직접 배치되는 웜 기어에 관한 것으로, 이 웜 기어는 하우징, 웜, 및 웜 휠을 가지며, 하나 이상의 무선 스캐닝 가능한 표면파 센서, 로터 안테나 및 스테이터 안테나 포함하는 토크 검출을 위한 수단이 웜 기어의 내부에 제공된다.

Description

웜 기어를 갖는 부하 시 탭 절환기{ON-LOAD TAP CHANGER WITH WORM GEAR}
본 발명은 웜 트랜스미션(worm transmission)을 갖는 탭 절환기에 관한 것이며, 이 웜 트랜스미션이 탭 절환기 헤드에 배치되고, 탭 절환기를 스위칭하기 위한 드라이브의 도움으로 이용되며, 토크 검출을 위한 수단을 갖는다.
부하 전환(load changeover)의 전체 주기 동안 탭 절환기를 모니터링하여 정확하게 기능할 수 있도록 하는 것에 매우 커다란 관심이 있다는 것이 독일 공개 특허 DE 19744465C1에 이미 개시되어 있다. 이것은 대개는 토크 플로트(torque plot)의 검출, 탭 절환기의 각각의 순간적인 설정의 위치 검출, 및 확인된 값의 쌍과 이전에 저장된 값의 비교에 의해 실현된다. 토크 플로트는 그 경우에는 드라이브의 유효 파워를 통한 전류 및 전압의 유효값의 도움으로 각각의 부하 전환에서 확인된다.
대개는 전기 모터가 부하 트랜스미션(load transmission), 베벨-기어 트랜스미션(bevel-gear transmission) 및 웜 트랜스미션을 통해 탭 절환기를 구동한다. 이들 트랜스미션은 샤프트에 의해 함께 연결되고, 상이한 트랜스레이션 비율(translation ratio) 및 상이한 레벨의 효율을 갖는다. 2개의 요인이 토크의 측정치에 영향을 줄 수 있다. 벨트 트랜스미션의 경우, 예컨대, 고온에서 벨트의 슬리핑(slipping)이 발생할 수 있으며, 그 결과 효율이 감소된다. 낮은 온도도 토크 플로트에 대한 커다란 영향을 갖는다. 도 1은 -20℃에서의 최초의 스위칭 프로세스의 간략화된 플로트를 보여주고 있다. 가로 좌표에는 시간 t가 기록되고, 세로 좌표는 토크 M을 나타낸다. 여기서 시각 A는 스위칭 프로세스의 개시를 특징으로 한다. 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 토크는 초기에는 매우 강하게 상승한다. 그 원인은, 다른 것들 중에서도, 낮은 온도 인성(low-temperature toughness)을 갖는 벨트와, 웜 트랜스미션 및 베벨-기어 트랜스미션에서의 점성 윤활제(viscous lubricant)에 있다. 이들 최초의 저항을 극복한 후, 시각 B에 도달할 때까지 토크의 플로트가 감소한다. 시각 B와 C 사이의 두 번째 상승은 에너지 저장부(energy store)의 작동에 상관된다. 릴리즈(release)하기 직전에, 이것은 스프링에 스트레스를 가하기 위해 더 많은 에너지를 필요로 한다. 시각 C에서, 스위칭 프로세스가 종료된다. 에너지 저장부에 의해 야기되는 두 번째 상승이 전환의 토크 플로트를 특징으로 하는 반면, 시각 A와 B 사이의 첫 번째 상승은 항상 온도에 종속되며, 그러므로 일정하지 못하고, 계산이 가능하지 않다.
종래 기술에서는 3가지의 트랜스미션이 또한 측정 오차에 영향을 준다는 단점이 있다. 이들은 개별 효율과 트랜스레이션 비율의 곱(product)에 의해 결정되고, 부분적으로는 매우 상당할 수 있다. 이것은 특히 전체 드라이브 트레인(drive train)의 장기간의 멈춤 후의 최초의 스위칭 프로세스에 적용된다.
본 발명의 목적은, 탭 절환기에서, 가능한 한 정밀하고, 신뢰 가능하게 기능하며, 온도 영향을 고려하여, 측정 오차에 영향을 주는 전체 드라이브의 요인을 제거하는 토크 검출을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 웜 트랜스미션을 갖는 탭 절환기에 의해 달성되며, 본 발명에 따라, 웜 트랜스미션은 청구항 1의 특징을 갖는 토크 검출을 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 탭 절환기에 근접하게 토크 검출 수단을 배치하여, 그 경우에 드라이브 및 트랜스미션의 요인을 완전하게 배제하는 전반적인 발상을 기반으로 한다.
이하에서는 본 발명을 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 종래 기술로부터 알려진 -20℃에서의 스위칭 프로세스의 토크 플로트를 도시하는 도면이다.
도 2는 토크 검출을 위한 수단을 갖는 탭 절환기의 본 발명에 따른 웜 트랜스미션을 도시하는 도면이다.
도 2에는 커버로서 형성되는 상부 하우징부(2)와 하부 하우징부(3)를 포함하는 웜 트랜스미션(1)이 도시되어 있다. 내부에는 그 중에서도 나선형으로(helically) 형성된 웜(4)이 위치되어 있다. 웜은 도시되어 있지 않지만 모터 드라이브에 의한 트랜스미션 및 드라이브 트레인을 통해 구동된다. 웜(4)은 기계적 포지티브 커플링(mechanically positive coupling)에 의해 웜 휠(5)에 기계적으로 연결되고, 웜 휠을 구동한다. 웜 휠(5)은 그 다음으로 샤프트(6)에 연결되고, 이 샤프트는 탭 절환기 및 예컨대 셀렉터, 에너지 저장부 등과 같은 탭 절환기의 부분을 직접적으로 또는 간접적으로 구동한다.
무선(radio)에 의해 질의될(interrogated) 수 있는 하나 이상의 표면파 센서(surface-wave sensor, SAW 센서)(7)가 샤프트(6) 상에 탑재된다. 무선-질의 가능한 표면파 센서(7)는 로터 안테나(rotor antenna)(8)와 전도 방식으로 접속된다. 이것은 방사상 구성(radial construction)으로 이루어지며, 샤프트(6)와 기계적으로 연결된다. 방사상 구성의, 축방향으로 이격된 디스크 형상 스테이터 안테나(stator antenna)(9)가 로터리 안테나(8)에 관련하여 배치된다. 스테이터 안테나(9)는 하부 하우징부(3)에 직접 또는 마운트를 통해 확고하게 고정된다. 에너지 및 데이터 전송은 로터 안테나(8) 및 스테이터 안테나(9)에 의해 전자기적으로 수행된다.
토크 검출은 웜(4) 및 웜 휠(5)의 뒤에서 그러므로 웜 트랜스미션의 출력에서 수행되는 것이 특히 이롭다. 그러므로, 상류측에 설치된 모든 트랜스미션의 효율 및 트랜스레이션(translation)은 측정에 영향을 주지 않으며, 측정 오차가 최소화된다. 더욱이, 시간에 따라 변화하는 공차뿐만 아니라 트랜스미션의 기계적으로 부하를 받는 부분의 마모는 측정치의 평가에서 고려하지 않아도 된다. 비접촉식 에너지 및 데이터 전송은 와이핑 컨택(wiping contact) 또는 직접 접속(direct connection)에 비하여 유지 보수(maintenance)를 거의 요구하지 않는다는 추가의 실질적인 장점이 있다.
이에 부가하여, 무선-질의 가능한 표면파 센서(7)는 샤프트(6)의 온도를 측정하는 위치에 있다. 그 경우, 토크 플로트의 측정된 값을 온도에 의해 결정된 계수(factor)만큼 정정할 가능성이 생성된다.
1 : 웜 트랜스미션
2 : 상부 하우징부
3 : 하부 하우징부
4 : 웜
5 : 웜 휠
6 : 샤프트
7 : 무선-질의 가능한 표면파 센서
8 : 로터 안테나
9 : 스테이터 안테나

Claims (3)

  1. 웜 트랜스미션(1)을 가지며,
    상기 웜 트랜스미션(1)이 탭 절환기의 헤드에 직접 배치되며,
    상기 웜 트랜스미션(1)이 상부 하우징부(2) 및 하부 하우징부(3)를 가지며,
    상기 웜 트랜스미션(1)이 모터에 의해 구동되는 웜(4)을 포함하며,
    상기 웜(4)이 웜 휠(5)과 기계적으로 연결되며,
    상기 웜 휠(5)이 샤프트(6)와 연결되며,
    상기 웜(4)이 상기 웜 휠(5)을 통해 상기 샤프트(6)를 구동하며,
    상기 샤프트(6)가 상기 탭 절환기를 구동하는 탭 절환기로서,
    토크 검출을 위한 수단이 상기 웜 트랜스미션(1)에 제공되며,
    상기 토크 검출을 위한 수단이, 무선(radio)에 의해 질의될 수 있는 하나 이상의 표면파 센서(7), 로터 안테나(8) 및 스테이터 안테나(9)를 포함하며,
    무선에 의해 질의할 수 있는(interrogatable) 상기 하나 이상의 표면파 센서(7)가 상기 샤프트(6) 상에 고정되며,
    무선에 의해 질의할 수 있는 상기 하나 이상의 표면파 센서(7)와 전도 방식으로(conductively) 연결되는 상기 로터 안테나(8)가 상기 샤프트(6)에 고정되며,
    상기 로터 안테나(8)로부터 축방향으로 이격되는 상기 스테이터 안테나(9)가 상기 하부 하우징부(3)에 직접 또는 마운트를 통해 고정되게 배치되는,
    탭 절환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선에 의해 질의할 수 있는 상기 하나 이상의 표면파 센서(7)에 비접촉식으로 결합될 수 있는 방식으로, 상기 로터 안테나(8)와 상기 스테이터 안테나(9)를 통해 에너지 및 데이터 전송이 전자기적으로 발생하는, 탭 절환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무선에 의해 질의할 수 있는 상기 하나 이상의 표면파 센서(7)가 추가로 온도를 검출하는, 탭 절환기.
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