KR20140131924A - 스텝 스위치용 드라이브 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스위치 콘택을 작동시키기 위한 스텝 스위치용 드라이브 유닛에 관련된다. 본 발명에 의하여 다뤄지는 문제점은, 스텝 스위치에 더 근접하게 배치되는 스텝 스위치용 드라이브 유닛을 제공하는 것이 스텝 스위치의 고속이며 안전한 작동을 보장하며 또한 콤팩트 디자인을 가진다는 것에 대한 것이다. 이 문제점은 전압을 인가함으로써 스위치 콘택을 열거나 닫으며 스위치 콘택의 직접 상부에 배치된 부상 자석(lift magnet)으로 이루어진 드라이브 유닛에 의하여 해결된다.

Description

스텝 스위치용 드라이브 유닛{DRIVE UNIT FOR A STEP SWITCH}

본 발명은 스위치 콘택을 작동시키기 위한 스텝 스위치용 드라이브 유닛에 관련된다.

DE 19816543 C2 호로부터 알려진 바와 같이 탭 절환기를 작동시키기 위하여 모터 드라이브가 흔히 사용된다. 모터 드라이브 및 탭 절환기의 상호동작에도 불구하고, 이들은 물리적으로 별개가 되도록 구현된다. 탭 절환기 자체는 위로 돌출하는 탭 절환기 헤드와 별개로 변압기 용기 내에 배치되는 반면에, 모터 드라이브는 변압기 외부에, 보통 그것의 외벽에 배치된다. 모터 드라이브 및 탭 절환기 사이의 연결은 샤프트 트레인을 통하여 영향 받는데, 이것은 개개의 샤프트, 커플링 및 조인트로 이루어진다.

추가적으로, 모터 드라이브를 사용한 탭 절환기의 작동의 일반적 원리는 DE 10119664 A1 호의 도 1 로부터 공지된다. 변압기 하우징 외부에 구현되는 모터 드라이브는 탭 절환기를 드라이브 샤프트를 사용하여 작동시킨다. 그 경우에 모터 드라이브의 제어는 전압 레귤레이터의 도움으로써 수행되는데, 이것은 변압기에서의 실제 및 타겟 전압의 지속적인 비교에 의하여 제어 커맨드를 결정한다.

진공 스위칭 튜브에 대한 대안적 작동 디바이스가 US 8040210 B2 호로부터 공지된다. 그러한 관점에서, 진공 스위칭 튜브의 스위치 콘택은 가동 코어의 돌출 단부에 연결된다. 코어의 이동의 축상 방향은 진공 스위칭 튜브의 스위치 콘택의 열림 및 닫힘 운동 방향과 일치한다. 열림 및 닫힘 도중에, 코어는 두 개의 단부 포지션 사이에서 이동하는데, 이들 각각에 전류에 의하여 작용될 수 있는 코일이 배치된다. 코일 중 하나로의 전압의 선택적 인가를 통하여 힘이 유도되고, 코어는 이동되며 진공 스위칭 튜브는 열리거나 닫힌다.

종래 기술로부터 공지된 드라이브 유닛의 경우에 있는 큰 단점은 사용되는 부하 및 제어 트랜스미션에 존재한다. 이러한 개개의 트랜스미션을 서로 연결하는 것은 복잡할 뿐만 아니라 많은 시간이 걸리고 비용이 많이 발생한다. 추가적으로, 간단한 3-상 유도 모터를 드라이브 수단으로서 사용하는 것에도 단점이 수반된다. 따라서, 일정한 키 성능 데이터를 가지는 3-상 유도 모터를 조달하는 것은 매우 어려우며, 무엇보다도 비용이 많이 든다. 3-상 유도 모터의 파라미터의 불균일성은 추가적 센서 또는 개별적으로 적응된 트랜스미션을 요구한다. 추가적으로, 드라이브 트레인은 고장의 큰 원인이다. 샤프트를 상호연결하는 역할을 하는 커플링은 시간에 따라 마모되며 안전하고 신뢰가능한 기능을 보장할 수 없다. 개개의 부품의 작은 영향(play)이 전체 드라이브 트레인에 걸쳐 누적하며 단부, 즉 탭 절환기에서는 큰 편차를 형성한다.

추가적으로, 전압에 의하여 작용될 수 있는 두 개의 코일 사이에 배치된 코어를 사용한 진공 스위칭 튜브의 작동에는 단점이 수반된다. 두 개의 코일이 가지는 공간에 대한 필요성과 별개로, 코어를 이동시키고 진공 스위칭 튜브를 작동시키기 위해서는 복잡한 제어가 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 탭 절환기에 근접하게 배치되며 탭 절환기의 신속한 및 신뢰가능 작동을 보장하고 그 경우에 콤팩트한 구조를 가지는, 탭 절환기용 드라이브 유닛을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 제 1 청구항의 특징에 따르는 탭 절환기용 드라이브 유닛에 의하여 달성된다. 개별 종속항들은 본 발명의 추가적인 바람직한 개발예들에 관련된다.

이 목적은 직접적으로 스위치 콘택에 위치하며 전압의 인가를 통하여 스위치 콘택을 열거나 닫는 스트로크 자석으로 이루어지는 탭 절환기용 드라이브 유닛에 의하여 달성된다.

본 발명은 이하 도면들을 사용하여 더 상세히 설명된다:
도 1 은 탭 절환기용 드라이브 유닛을 도시한다.
도 2 는 두 개의 코일이 있는 드라이브 유닛의 실시예의 형태를 도시한다,
도 3 은 직렬로 연결된 두 개의 드라이브 유닛을 도시한다,
도 4 는 드라이브 유닛의 특수 연결을 도시한다,
도 5 는 커플링 엘리먼트가 있는 드라이브 유닛을 도시한다,
도 6 은 가이드를 사용한 스위치 콘택의 간접적 작동이 있는 드라이브 유닛을 도시한다. 그리고
도 7 은 랙 및 캠을 사용한 스위치 콘택의 간접적 작동이 있는 드라이브 유닛을 도시한다.

하우징(2), 코일(3) 및 아마츄어(4)가 있는 탭 절환기용 드라이브 유닛(1)이 도 1 에서 묘사된다. 코일(3)은 하우징(2) 내에 고정되어 탑재되고 전압원(여기에는 미도시)과 도전적으로 연결된다. 아마츄어(4)는 적어도 부분적으로 코일(3)에 의하여 둘러싸이도록 하우징(2) 내에 설치된다. 아마츄어(4)는 자석으로서 구성되고 N 극 및 S 극을 가진다. 아마츄어(4)는 바람직하게는, 예를 들어 사마륨-코발트 합금 또는 네오디뮴-철-붕소 합금과 같은 비자성화하기 어려운 물질로 이루어진다.

아마츄어(4)는 또한 연결 부재(5)에 의하여 스위치 콘택(6)과 일단에서 기계적으로 연결된다. 스위치 콘택(6)은 연결 부재(5)에 의하여 열리고 닫힐 수 있다. 스위치 콘택(6)은, 예를 들어 진공 스위칭 튜브, 기계적 콘택 또는 유사한 것에 의하여 구현될 수 있다.

추가적으로, 여러 스위치 콘택(6)을 하나의 드라이브 유닛(1)을 사용하여 작동시키는 것이 가능하다. 이러한 목적을 위하여 연결 부재(5)는 작동될 다수의 개별적인 스위치 콘택(6)에 적응되어야 할 것이다.

코일(3)에 전압을 인가함을 통하여 방향성 전류가 이를 통하여 흐르고, 그 경우에 자기장이 발생한다. 코일 내의 이러한 자기장이 아마츄어(4) 상에 작용하고 이에 의하여 아마츄어(4)가 이동하게 된다. 아마츄어(4)의 이동의 방향은 전류 흐름의 방향에 의존하며 선형으로 대칭축(7)을 따라 발생한다. 따라서 아마츄어(4)의 이동이 스위치 콘택(6)의 열림 또는 닫힘을 유도하고, 따라서 전류의 흐름 방향에 의존한다.

도 2 는 탭 절환기용 드라이브 유닛(1)의 실시예의 하나의 가능한 형태를 도시하는데, 여기에서 아마츄어(4)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 제 1 코일(3)은 하우징(2) 내에 고정되어 배치되지 않고 적어도 부분적으로 코일(8)에 의하여 둘러싸인다. 그 경우에서 코일(3, 8)은 서로 기계적으로 연결된다. 이를 통하여 제 1 코일(3)은 아마츄어로서 사용되고 이와 유사하게 대칭축(7)을 따른 선형 이동을 실행할 수 있다. 이것은 제 1 코일(3)에 의하여 생성된 힘이 스위치 콘택(6)을 열기에 충분하지 않은 경우에 특히 필요하다.

도 3 은 본 발명의 실시예의 다른 형태를 도시하는데, 여기에서 제 1 드라이브 유닛(1.1)은 제 2 드라이브 유닛(1.2) 후면에 배치되고 이들 두 개가 스위치 콘택(6)을 작동시킨다. 두 개의 드라이브 유닛(1.1, 1.2)은 스트로크 높이 및/또는 스트로크 힘에 대하여 상이한 특징 값을 가지지만, 도 1 의 드라이브 유닛(1)과 동일한 원리에 따라 기능한다. 열림 또는 닫힘 프로세스의 상이한 페이즈들이 실시예의 이러한 바람직한 형태에 의하여 제어될 수 있다. 드라이브 유닛(1)의 다른 연결 가능성이 도 4 에서 묘사된다. 각각의 스위치 콘택(6a, 6b, 6c, 6d)은 별개의 드라이브 유닛(1a, 1b, 1c, 1d)과 연결된다. 추가적으로, 모든 드라이브 유닛(1a, 1b, 1c, 1d)은 다른 상당히 더 큰 드라이브 유닛(9)에 연결된다. 드라이브 유닛(9)은 주로 지원체(assistance)로서 사용될 것이며, 예를 들어 용접된 스위치 콘택의 경우에, 따라서 안전 엘리먼트의 형태로서 사용되게 될 것이다.

도 5 에서 묘사되는 실시예의 형태의 경우에, 커플링 엘리먼트(10)가 드라이브 유닛(1) 및 스위치 콘택(6) 사이에 배치된다. 이것은 충격 이론(impact principle)에 따라서 기능하며 끼이거나 용접된 스위치 콘택(6)을 분리하기에 특히 적합하다. 그 경우에, 드라이브 유닛(1)은 커플링 램(11), 커플링(10) 및 연결 부재(5)에 의하여 스위치 콘택(6)과 기계적으로 연결된다. 이동은 드라이브 유닛(1)이 작동될 때에 커플링 램(11)으로 전송된다. 이것이 프리휠을 가지기 때문에, 처음에는 스위치 콘택(6)의 작동이 여전히 없다. 프리휠의 단부에서, 펄스가 갑작스럽게 발생하는 저항에 기인하여 커플링(10)에 의하여 생성된다. 이러한 펄스는 스위치 콘택(6)으로 전송되고 스위치 콘택(6) 내의 용접되고 끼인 부분(places)을 분리한다. 펄스 강도는 프리휠의 개별적인 사이즈에 의존하여 변동될 수 있다.

도 6 은 본 발명의 실시예의 다른 형태를 도시한다. 이러한 경우에서, 드라이브 유닛(1) 및 스위치 콘택(6)은 가이드(12)에 의하여 간접적 기계적 연결 상태에 있다. 연결 부재(5)는 상단부에 가이드(12)의 프로파일을 스캔하고 따라서 스위치 콘택(6)을 작동시키는 캠(13)을 가진다. 추가적으로, 가이드(12)는 연결 엘리먼트(14)에 의하여 드라이브 유닛(1)과 기계적으로 연결된다. 드라이브 유닛(1)을 작동시키는 것을 통하여 가이드(12)는 연결 엘리먼트(14)에 의하여 이동된다. 스위치 콘택(6)은 가이드(12)의 프로파일 및 캠(13)을 통해 연결 부재(5)에 의하여 작동된다.

드라이브 유닛(1)이 랙(15)인 실시예의 다른 형태가 도 7 에서 묘사된다. 이러한 랙은 피니온(16)과 기계적으로 연결되고 따라서 랙(15)의 선형 운동을 회전 운동으로 변환한다. 피니온(16)은 캠(17)에 추가적으로 연결되며, 이것이 회전을 통하여 연결 부재(5)를 통해 스위치 콘택(6)을 작동시킨다.

개개의 드라이브가 서로 독립적으로 작동가능하며 이를 통하여 복잡한 스위칭 시퀀스가 구현될 수 있다는 것이 본 발명에 대해 특히 유익한 것이다. 또한 다수의 트랜스미션(transmission) 및 샤프트가 생략된다는 것 역시 긍정적이다. 단순화된 구조 및 더 이상 필요하지 않는 개개의 부분들이 생산을 단순화하며 비용을 절감한다. 추가적으로, 개개의 부분들의 마모의 효과가 드라이브 유닛을 단지 몇 개의 컴포넌트만으로 줄임에 기인하여 중요하지 않게 된다. 결함이 있거나 마모된 컴포넌트들의 교환하는 것이 더 빠르게 그리고 더 선택적으로 수행될 수 있다.

드라이브 유닛은 강자성 아마츄어의 사용을 통하여 특히 콤팩트한 디자인이 될 수 있는데, 이는 오직 하나의 코일만이 필요하고 아마츄어의 이동 방향이 인가된 전압의 극성에 의존하기 때문이다. 전압의 극성의 제어는 아주 간단하고 경제적으로 실현될 수 있다. 아마츄어가 비자성화하기 어려운 특수 물질 또는 합금으로 이루어지기 때문에, 이것은 자신의 강자성 특징을 고온에서도 유지한다. 이것이 본 발명의 사용 범위를 증가시킨다.

참조 번호

1 드라이브 유닛

1.1 제 1 드라이브 유닛

1.2 제 2 드라이브 유닛

1a, 1b, 1c, 1d 드라이브 유닛

2 하우징

3 제 1 코일

4 아마츄어

5 연결 부재

6 스위치 콘택

6a, 6b, 6c, 6d 스위치 콘택

7 대칭축

8 제 2 코일

9 드라이브 유닛

10 커플링 엘리먼트

11 커플링 램

12 가이드

13 캠

14 연결 엘리먼트

15 랙

16 피니온

17 캠

Claims (10)

1. 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛으로서,
   상기 드라이브 유닛(1)은 하우징(2), 전기 코일(3) 및 강자성 아마츄어(4)로 이루어지고,
   상기 강자성 아마츄어(4)는 적어도 부분적으로 상기 코일(3)에 의하여 둘러싸이며,
   상기 코일(3)은 상기 하우징(2)과 기계적으로 연결되고,
   상기 강자성 아마츄어(4)는 적어도 하나의 스위치 콘택(6)과 기계적으로 연결되며,
   상기 강자성 아마츄어(4)는 대칭축(7)을 따라 이동가능하도록 구현되고, 그리고
   상기 코일(3)은 적어도 하나의 스위치 콘택(6)의 작동을 위하여, 선택가능하게 상이한 극성의 전압에 의하여, 상기 강자성 아마츄어(4)의 이동의 방향이 인가된 전압의 극성에 의하여 결정가능한 방식으로 적어도 주기적으로 작용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일(3)은 제 2 코일(8)에 의하여 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 상기 코일(3)은 상기 제 2 코일(8)과 기계적으로 연결되며, 상기 코일(3)은 대칭축(7)을 따라 이동가능하도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
3. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 두 개의 드라이브 유닛(1.1, 1.2)이 상기 스위치 콘택(6)과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
4. 제 3 항에 있어서,
   수 개의 개별 드라이브 유닛(1a, 1b, 1c, 1d)이 각각 개별적인 스위치 콘택(6a, 6b, 6c, 6d)과 병렬로 연결되고, 더 큰 공통 드라이브 유닛(9)에 의하여 동시에 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 커플링 엘리먼트(10)가 드라이브 유닛(1) 및 상기 적어도 하나의 스위치 콘택(6) 사이에 구현되고, 상기 커플링 엘리먼트(10)는 충격 이론(impact principle)에 따라 기능하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 드라이브 유닛(1)은 적어도 하나의 스위치 콘택(6)을 가이드(12)를 통하여 간접적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 드라이브 유닛(1)은 피니온(16)과 기계적으로 연결되는 랙(15)을 작동시키고, 상기 피니온(16)은 캠(17)과 기계적으로 연결되며, 상기 캠(17)은 적어도 하나의 스위치 콘택(6)을 직접적으로 또는 연결 부재(5)를 통하여 작동시키는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 스위치 콘택(6)은 진공 스위칭 튜브 또는 기계적 콘택인 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
9. 제 8 항에 있어서,
   수 개의 진공 스위칭 튜브가 결합되어 단일 스위치 콘택(6)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강자성 아마츄어(4)가 비자성화하기 어려운 물질 또는 합금, 특히 사마륨-코발트 합금 또는 네오디뮴-철-붕소 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 스위치 콘택을 작동시키기 위한 탭 절환기용 드라이브 유닛.
    

Images