RU2324252C2

RU2324252C2 - Electromagnetic drive for switching devices

Info

Publication number: RU2324252C2
Application number: RU2005127595/09A
Authority: RU
Inventors: Петер-Клаус БУДИГ (DE); Петер-Клаус БУДИГ; Ральф ВЕРНЕР (DE); Ральф Вернер
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2008-05-10
Also published as: EP1590822A1; DE10305465B3; EP1590822B1; WO2004070760A1; RU2005127595A; CN100364027C; CN1745448A; JP2006516799A

Abstract

FIELD: electrical engineering; electrical drives.

SUBSTANCE: drive is provided with a driving unit that further includes magnetic core where, at least partially, movable armature is placed, at least one driving magnet creating constant driving magnetic field, and at least one conductor that is run, at least partially, in said driving magnetic field. To lock the armature at least in one end position a locking unit is provided that further includes at least one magnetically soft movable part that is rigidly bound with the armature and shunts air gap for the locking magnetic field in each end position of the armature. The locking magnetic field is created independently from the driving magnetic field using at least one locking magnet that has assigned a detachable coil with current circulating in it independently from the conductor to get the armour out of its end position.

EFFECT: improvement of stability of locking in end positions while keeping simple the control of driving motion.

13 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электромагнитному приводу для выключателя, в частности, в области техники среднего напряжения, с приводным блоком, который содержит магнитнитопровод, подвижно расположенный в нем по крайней мере частично якорь, по крайней мере один создающий постоянное приводное магнитное поле приводной магнит, и по крайней мере один проводник, проходящий по крайней мере частично в приводном магнитном поле, причем для блокировки якоря по крайней мере в одном конечном положении предусмотрен блокировочный блок.The invention relates to an electromagnetic drive for a circuit breaker, in particular in the field of medium voltage technology, with a drive unit that contains a magnetic circuit, an armature at least partially movable in it, at least one drive magnet creating a permanent drive magnetic field, and at least at least one conductor passing at least partially in the drive magnetic field, and to block the armature in at least one end position, a blocking block is provided.

Такой электромагнитный привод является известным, например, из DE 19815538 A1 Раскрытый там привод содержит линейный электродвигатель трехфазного тока, который составлен из нескольких модулей двигателя. Модуль двигателя содержит определенное количество неподвижных катушек двигателя, а также относящиеся к ним направляемые в продольном направлении подвижные части с постоянными магнитами. За счет возбуждения катушек двигателя возникает магнитное поле, в котором расположены постоянные магниты подвижной части. Вследствие созданной силы Лоренца возникает приводное движение подвижной части, которая связана через оперативную штангу с подвижным контактом выключателя. Для включения вакуумного выключателя подвижный контакт прижимается с помощью линейного электродвигателя трехфазного тока относительно неподвижного контакта выключателя, причем подвижная часть достигает конечного положения.Such an electromagnetic drive is known, for example, from DE 198 15538 A1. The drive disclosed therein comprises a three-phase current linear motor which is composed of several motor modules. The engine module contains a certain number of fixed motor coils, as well as moving parts with permanent magnets that are directed along the longitudinal direction and related to them. Due to the excitation of the motor coils, a magnetic field arises in which the permanent magnets of the moving part are located. Due to the created Lorentz force, a driving movement of the movable part occurs, which is connected through the operating rod to the movable contact of the switch. To turn on the vacuum circuit breaker, the movable contact is pressed using a three-phase current linear motor relative to the stationary contact of the circuit breaker, with the movable part reaching the final position.

Из WO 95/07542 известен электромагнитный привод, который содержит проходящее в виде рамы замкнутое ярмо из магнитомягкого материала, которое для избежания вихревых токов составлено из пакета пластин. Ярмо образует полое пространство, в котором между двумя конечными положениями подвижно направляется якорь, состоящий из магнитомягкого материала. В каждом конечном положении якорь одной из своих торцевых сторон контактирует ярмо из магнитомягкого материала, причем между другой, противоположной месту контакта торцевой стороной якоря и замкнуто проходящим ярмом определен воздушный зазор. В полом пространстве ярма далее закреплены две катушки, которые окружают соответственно одну из торцевых сторон якоря. Между катушками предусмотрены постоянные магниты для создания магнитного потока. Вследствие воздушного зазора якорь остается фиксированным в соответствующем конечном положении. Путем возбуждения катушки, которая охватывает торцевую сторону на стороне воздушного зазора, в воздушном зазоре создается настолько сильный магнитный поток, что для уменьшения магнитного сопротивления якорь отрывается от ярма и при закрытии воздушного зазора переводится в свое второе стабильное конечное положение, в котором он прилегает к ярму своей другой торцевой стороной, которая до этого ограничивала воздушный зазор. Ток возбуждения катушки может теперь прерываться, так как якорь в этом конечном положении также зафиксирован.An electromagnetic drive is known from WO 95/07542, which comprises a closed yoke in the form of a frame made of soft magnetic material, which is composed of a plate package to avoid eddy currents. The yoke forms a hollow space in which an anchor consisting of soft magnetic material is movably guided between two end positions. In each end position, the anchor of one of its end faces contacts the yoke of soft magnetic material, and an air gap is defined between the other, opposite the contact point with the end side of the armature and the passing yoke closed. Two coils are further fixed in the hollow space of the yoke, which surround respectively one of the end sides of the armature. Permanent magnets are provided between the coils to create magnetic flux. Due to the air gap, the anchor remains fixed in the corresponding end position. By exciting the coil, which covers the end side on the side of the air gap, a so strong magnetic flux is created in the air gap that, to reduce the magnetic resistance, the armature breaks away from the yoke and, when the air gap is closed, is transferred to its second stable end position, in which it lies against the yoke its other end side, which previously limited the air gap. The excitation current of the coil can now be interrupted, since the armature in this end position is also fixed.

Оба описанные до этого ранее известные магнитные приводы основываются на различных физических эффектах. Электромагнитный привод согласно DE 19815538 A1 использует для создания приводного действия так называемую силу Лоренца, которая возникает при движении заряженных частиц в магнитном поле. Действие электромагнитного привода согласно WO 95/07542 объясняется физическим эффектом, что магнитное поле распространяется предпочтительно в материале с высокой магнитной проницаемостью или, другими словами, в материале с малым магнитным сопротивлением. Посредством смещения якоря вся система из энергетически невыгодного состояния с высоким магнитным потенциалом переводится в энергетически более выгодное состояние, в котором воздушный зазор замкнут или шунтирован, и магнитный поток пронизывает почти исключительно материал с малым магнитным сопротивлением. Сила для перевода системы в энергетически выгодное состояние получается за счет образования градиента. Приводы, которые основываются на таком эффекте, называются также реактивными приводами.Both previously described magnetic drives described previously are based on various physical effects. According to DE 198 15 538 A1, an electromagnetic drive uses the so-called Lorentz force, which occurs when charged particles move in a magnetic field, to create a drive action. The action of the electromagnetic drive according to WO 95/07542 is explained by the physical effect that the magnetic field propagates preferably in a material with high magnetic permeability or, in other words, in a material with low magnetic resistance. By moving the armature, the entire system from an energy-disadvantageous state with a high magnetic potential is transferred to an energy-more favorable state, in which the air gap is closed or shunted, and the magnetic flux penetrates almost exclusively material with a low magnetic resistance. The force for translating the system into an energetically favorable state is obtained due to the formation of a gradient. Drives that rely on this effect are also called jet drives.

Электромагнитные приводы, которые базируются на силе Лоренца, имеют высокую динамику и, кроме того, могут управляться простым образом, а именно посредством направляемого через магнитное поле тока. Недостатком при этом, однако, является то, что эти приводы не занимают стабильные конечные положения или промежуточные положения, а должны фиксироваться в соответственно предусмотренных конечных положениях, при необходимости, за счет дополнительных средств. Для этого используют обычно пружины, защелки или тому подобное, силовое воздействие которых может устраняться только с трудом. Реактивные приводы отличаются, как правило, стабильной фиксацией конечных положений. Им присущ, однако, недостаток сильно нелинейной тяговой характеристики, на которую можно воздействовать или только с трудом или за счет удерживающей силы в конечных положениях или за счет конструктивного пространства.Electromagnetic drives, which are based on the Lorentz force, have high dynamics and, in addition, can be controlled in a simple way, namely by means of a current directed through a magnetic field. The disadvantage in this case, however, is that these drives do not occupy stable end positions or intermediate positions, but must be fixed in the correspondingly provided end positions, if necessary, at the expense of additional funds. For this, springs, latches or the like are usually used, the force of which can only be eliminated with difficulty. Reactive drives differ, as a rule, in stable fixation of the end positions. However, they are inherently lacking in a strongly non-linear traction characteristic, which can be influenced either only with difficulty or due to the holding force in the final positions or due to the structural space.

Задачей изобретения поэтому является предоставление в распоряжение электромагнитного привода названного выше вида, который может фиксироваться простым образом в своих конечных положениях, причем, однако, остается сохраненным простое управление приводным движением.The objective of the invention is therefore to make available the electromagnetic drive of the aforementioned type, which can be fixed in a simple manner in its final positions, and however, simple control of the drive movement remains.

Изобретение решает эту задачу за счет того, что блокировочный блок содержит по крайней мере одну жестко соединенную с якорем магнитомягкую подвижную часть, которая в каждом конечном положении якоря шунтирует воздушный зазор для постоянного блокировочного магнитного поля, причем блокировочное магнитное поле создано независимо от приводного магнитного поля с помощью по крайней мере одного блокировочного магнита, которому придана в соответствие обтекаемая током независимо от проводника отрывная катушка для выведения якоря из конечного положения.The invention solves this problem due to the fact that the blocking unit contains at least one magnetically soft moving part rigidly connected to the armature, which in each end position of the armature shunts the air gap for a constant blocking magnetic field, and the blocking magnetic field is created independently of the drive magnetic field with using at least one blocking magnet, which is assigned a tear-off coil, which is streamlined by current irrespective of the conductor, for removing the armature from the final position.

Соответствующий изобретению электромагнитный привод содержит приводной блок и блокировочный блок, проводники которых или, соответственно, катушки могут обтекаться током независимо друг от друга. Таким образом, соответствующий изобретению привод является управляемым как угодно и может быть приспособлен почти к любому требованию. Одновременно в распоряжение предоставлена электромагнитная блокировка по крайней мере одного конечного положения якоря приводного блока так, что можно отказаться от механического блокировочного блока, связанного с высокими затратами и требующего технического обслуживания. За счет шунтирования воздушного зазора, предусмотренного в блокировочном блоке, магнитное сопротивление для созданного блокировочным магнитом блокировочного магнитного поля снижается или сводится к минимуму так, что смещение якоря из этого конечного положения является возможным только против реактивной силы блокировочного блока. В конечном положении якоря подвижная часть лежит, например, на ограничивающих воздушный зазор областях блокировочного блока так, что эти области образуют упор, который препятствует дальнейшему движению якоря.The electromagnetic drive according to the invention comprises a drive unit and a blocking unit, the conductors of which or, respectively, the coils can flow independently of one another. Thus, the drive of the invention is controllable as desired and can be adapted to almost any requirement. At the same time, an electromagnetic blocking of at least one end position of the armature of the drive unit is provided so that it is possible to refuse a mechanical blocking unit, which is associated with high costs and requires maintenance. By shunting the air gap provided in the blocking block, the magnetic resistance for the blocking magnetic field created by the blocking magnet is reduced or minimized so that displacement of the armature from this end position is possible only against the reactive force of the blocking block. In the final position of the anchor, the movable part lies, for example, on the areas of the blocking block restricting the air gap so that these areas form a stop, which prevents further movement of the armature.

Кроме того, является возможным жестко соединять якорь - и тем самым также подвижную часть - с подвижным контактом вакуумной дугогасительной камеры. В одном контактном положении вакуумной дугогасительной камеры подвижный контакт прилегает к неподвижной контакт-детали вакуумной дугогасительной камеры. Вследствие жесткого соединения с якорем за счет встречи контактов является определенным также конечное положение якоря. Если якорь находится в таком конечном положении, то ни в коей мере не является необходимым, чтобы подвижная часть также прилегала к ограничивающим воздушный зазор магнитомягким областям блокировочного блока. Более того, подвижная часть может иметь зазор относительно областей блокировочного блока, ограничивающих воздушный зазор.In addition, it is possible to rigidly connect the armature - and thereby also the movable part - with the movable contact of the vacuum interrupter chamber. In one contact position of the vacuum interrupter chamber, the movable contact is adjacent to the stationary contact part of the vacuum interrupter chamber. Due to the rigid connection with the anchor due to the meeting of the contacts, the final position of the anchor is also determined. If the anchor is in such an end position, then it is by no means necessary that the movable part also rests on the soft-magnetic regions of the blocking block bounding the air gap. Moreover, the movable part may have a gap with respect to areas of the blocking block defining the air gap.

За счет независимого обтекания током проводника приводного блока, с одной стороны, а также отрывных катушек блокировочного блока, с другой стороны, является, например, возможным почти полностью устранить действие реактивной силы, то есть действие блокировочных магнитов при приводном движении, в то время как отрывное магнитное поле, нейтрализирующее блокировочное магнитное поле, создается посредством отрывных катушек именно тогда, когда якорь находится в области конечного положения, исходя из которого он должен сдвигаться.Due to the independent current flow around the conductor of the drive unit, on the one hand, as well as the tear-off coils of the lock unit, on the other hand, it is possible, for example, to almost completely eliminate the reaction force, that is, the action of the blocking magnets during drive movement, while the tear-off A magnetic field that neutralizes the blocking magnetic field is created by means of tear-off coils precisely when the anchor is in the region of the final position, from which it should be shifted.

Для изобретения является существенным далее, что подвижная часть состоит из материала, который имеет меньшее по сравнению с воздушным зазором магнитное сопротивление. При этом могут приниматься во внимание любые ферромагнитные материалы, как железо, муметалл, никель-железные сплавы. В качестве магнитомягких обозначаются материалы, которые теряют свои магнитные свойства после отключения магнитного поля, которое создает эти магнитные свойства. Магнитомягкие материалы поэтому имеют узкую петлю гистерезиса и тем самым малую напряженность коэрцитивного поля.For the invention, it is further significant that the movable part consists of a material that has a lower magnetic resistance compared to the air gap. In this case, any ferromagnetic materials such as iron, mumetal, nickel-iron alloys can be taken into account. Soft magnetic materials are materials that lose their magnetic properties after turning off the magnetic field that creates these magnetic properties. Soft magnetic materials therefore have a narrow hysteresis loop and thereby a low coercive field strength.

Предпочтительным образом блокировочное тело выполнено из двух частей и расположено по обе стороны подвижной части. Согласно этому предпочтительному дальнейшему развитию изобретения определены два конечных положения якоря, так как пространство движения жестко связанной с якорем подвижной части является ограниченным с двух сторон. Если якорь согласно этому дальнейшему развитию изобретения тем самым используется для привода вакуумной дугогасительной камеры, то заблокированным является как контактное положение вакуумной дугогасительной камеры, в котором возможно прохождение тока через вакуумную дугогасительную камеру, так и ремонтное положение, в котором контакты расположены на расстоянии друг от друга.Preferably, the locking body is made of two parts and is located on both sides of the movable part. According to this preferred further development of the invention, two end positions of the armature are defined, since the movement space of the movable part rigidly connected to the armature is limited on both sides. If the armature according to this further development of the invention is thereby used to drive the vacuum arcing chamber, then the contact position of the vacuum arcing chamber, in which current can flow through the vacuum arcing chamber, and the repair position, in which the contacts are spaced apart, are locked. .

Предпочтительным образом между блокировочным блоком и приводным блоком предусмотрены средства для изолирования магнитного потока. С помощью этих изолирующих средств блокировочный блок и приводной блок являются магнитно разделенными друг от друга, так как изолирующие средства препятствуют переходу приводного магнитного поля и тем самым невыгодно взаимодействие с блокировочным магнитным полем или даже с отрывным магнитным полем. В качестве средств для изолирования магнитного потока являются пригодными неферромагнитные материалы с магнитной проницаемостью в области 1 или меньше, чем 1, как, например, воздух или алюминий.Advantageously, means for isolating the magnetic flux are provided between the blocking unit and the drive unit. Using these insulating means, the interlocking unit and the drive unit are magnetically separated from each other, since the insulating means interfere with the transition of the drive magnetic field and thereby it is disadvantageous to interact with the interlocking magnetic field or even with a tear-off magnetic field. Non-ferromagnetic materials with a magnetic permeability in the region of 1 or less than 1, such as, for example, air or aluminum, are suitable as means for isolating the magnetic flux.

Согласно предпочтительной форме дальнейшего развития каждый блокировочный магнит и каждая отрывная катушка расположены на блокировочном теле. Таким образом блокировочный магнит и отрывная катушка удерживаются неподвижным при приводе блокировочным телом так, что движение этих чувствительных деталей, например, при включении вакуумной дугогасительной камеры избегается. Согласно этой предпочтительной форме дальнейшего развития поэтому снижается необходимость технического обслуживания электромагнитного привода.According to a preferred form of further development, each interlock magnet and each tear-off coil are located on the interlock body. Thus, the locking magnet and the tear-off coil are held stationary by the locking body so that the movement of these sensitive parts, for example, when turning on the vacuum interrupter, is avoided. According to this preferred form of further development, the need for maintenance of the electromagnetic drive is therefore reduced.

Целесообразно якорь имеет каркас катушки из изолирующего материала, причем проводник в виде обмотки расположен на каркасе катушки. Согласно этой форме дальнейшего развития электромагнитный привод является подъемным приводом. Каркас катушки выполнен, например, в виде патрубка или другими словами трубчатым.Advantageously, the anchor has a coil frame made of insulating material, and the conductor in the form of a winding is located on the coil frame. According to this form of further development, the electromagnetic drive is a lifting drive. The coil frame is made, for example, in the form of a pipe or in other words tubular.

Согласно другой предпочтительной форме дальнейшего развития магнитнитопровод состоит из приводного магнита, а также из магнитомягкого ярма, причем приводное магнитное поле пронизывает выемку, предусмотренную в магнитнитопроводе, в которой по крайней мере частично расположен проводник подвижной части. Согласно этой форме дальнейшего развития изобретения происходит движение катушки, тогда как более чувствительный и более тяжелый постоянный магнит расположен в магнитопроводе неподвижно. За счет избежания движения постоянного магнита, - как уже упомянуто, - повышается срок службы или, соответственно, снижается необходимость технического обслуживания. Вследствие движения катушки лежащий в основе этого привода принцип называют также принципом погружной катушки.According to another preferred form of further development, the magnetic conductor consists of a drive magnet, as well as a soft magnetic yoke, the drive magnetic field penetrating a recess provided in the magnetic conductor in which the conductor of the movable part is at least partially located. According to this form of further development of the invention, the movement of the coil occurs, while the more sensitive and heavier permanent magnet is stationary in the magnetic circuit. By avoiding the movement of the permanent magnet, as already mentioned, the service life is increased or, accordingly, the need for maintenance is reduced. Due to the movement of the coil, the principle underlying this drive is also called the immersion coil principle.

Предпочтительным образом соответствующий изобретению электромагнитный привод содержит управляющий блок для создания заданных зависящих от времени управляющих сигналов, токоусилительный исполнительный выходной каскад для питания проводника в зависимости от управляющих сигналов и по крайней мере один токоусилительный выходной каскад катушки для питания приданной в соответствие отрывной катушки в зависимости от управляющих сигналов. Использованные в этой соответствующей изобретению форме дальнейшего развития выходные каскады предусмотрены для усиления выходных сигналов управляющего блока, интенсивность сигнала которых не является достаточной для питания катушек или проводников. В управляющем блоке отложены соответствующие требованиям практики управляющие данные, по образцу которых формируют зависящие от времени управляющие сигналы. С помощью этого управления является возможной особенно простая настройка любых тяговых характеристик подъемного электромагнита электромагнитного привода.Preferably, the electromagnetic drive according to the invention comprises a control unit for generating predetermined time-dependent control signals, a current-amplifying output stage for supplying the conductor depending on the control signals, and at least one current-amplifying output stage of the coil for supplying an associated tear-off coil depending on the control signals. The output stages used in this form of further development in accordance with the invention are provided for amplifying the output signals of the control unit, the signal intensity of which is not sufficient to power the coils or conductors. In the control unit, control data corresponding to the requirements of the practice are set aside according to the model of which time-dependent control signals are generated. With this control, it is possible to especially easily configure any traction characteristics of the lifting electromagnet of the electromagnetic drive.

Изобретение относится далее к способу для управления соответствующего изобретению электромагнитного привода, при котором блокировочные катушки обтекаются током в зависимости от тока проводника. Таким образом можно почти полностью исключить взаимное влияние.The invention further relates to a method for controlling an electromagnetic drive in accordance with the invention, in which the interlocking coils are surrounded by current depending on the conductor current. In this way, mutual influence can be almost completely eliminated.

Дальнейшие целесообразные формы выполнения и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, причем соответствующие детали снабжены одинаковыми ссылочными позициями.Further suitable forms of implementation and advantages of the invention are the subject of the following description of examples of carrying out the invention with reference to the drawings, moreover, the corresponding parts are provided with the same reference position.

Фиг.1 показывает пример выполнения соответствующего изобретению электромагнитного привода в виде поперечного сечения иFigure 1 shows an example embodiment of an electromagnetic drive according to the invention in the form of a cross section and

Фиг.2 - управление электромагнитного привода согласно фиг.1.Figure 2 - control of the electromagnetic drive according to figure 1.

Фиг.1 показывает пример выполнения соответствующего изобретению электромагнитного привода 1 в представлении в сечении. Электромагнитный привод 1 содержит приводной блок 2, а также блокировочный блок 3, которые соединены друг с другом через изолирующие средства, которые выполнены здесь в виде кольцеобразного алюминиевого блока 4. Изолирующие средства предусмотрены для изолирования магнитных полей в приводном блоке 2 относительно магнитных полей в блокировочном блоке 3 и наоборот.Figure 1 shows an example embodiment of the electromagnetic drive 1 according to the invention in a sectional view. The electromagnetic drive 1 contains a drive unit 2, as well as a blocking unit 3, which are connected to each other through insulating means, which are made here in the form of an annular aluminum block 4. Insulating means are provided for isolating the magnetic fields in the drive unit 2 relative to the magnetic fields in the blocking unit 3 and vice versa.

Приводной блок 2 содержит магнитопровод, который состоит из создающего постоянное приводное магнитное поле приводного магнита 5, а также магнитомягкого ярма 6, жестко связанного с приводным магнитом 5. В магнитопроводе 5, 6 предусмотрена кольцевая выемка 7, в которую вдается часть якоря 8. При этом якорь 8 содержит имеющий форму стаканчика каркас катушки 9 из изолирующего материала, трубчатый участок которого несет обмотки проводника. Посредством этих обмоток проводника выполнены отрывные катушки 10.The drive unit 2 contains a magnetic circuit, which consists of a permanent magnet drive magnet 5 and a soft magnetic yoke 6, which is rigidly connected with the magnet 5. In the magnetic circuit 5, 6 there is an annular recess 7, into which part of the armature 8 extends. the anchor 8 contains a cup-shaped frame of the coil 9 of insulating material, the tubular portion of which carries the windings of the conductor. Through these windings of the conductor, tear-off coils 10 are made.

Якорь 8 жестко соединен через поперечные подкосы 11 каркаса катушки 9 со штангой передачи движения 12, которая удерживается подвижно в своем продольном направлении в электромагнитном приводе 1 посредством обычных подшипников.An anchor 8 is rigidly connected through the transverse struts 11 of the frame of the coil 9 to the motion transmission rod 12, which is held movably in its longitudinal direction in the electromagnetic drive 1 by means of conventional bearings.

Блокировочный блок 3 содержит выполненное из двух частей магнитомягкое блокировочное тело 14, которое расположено по обе стороны состоящей из магнитомягкого материала подвижной части 15, причем подвижная часть 15 жестко соединена со штангой передачи движения 12 и тем самым жестко соединена с якорем 8. В этом примере выполнения в качестве магнитомягкого материала как для блокировочного тела 14, так и для подвижной части 15 была использована ферромагнитная сталь. В каждом участке или части блокировочного тела 14 и тем самым по обе стороны подвижной части 15 можно видеть блокировочные магниты 16, которые создают проходящее в направлении движении якоря 8 осевое блокировочное магнитное поле. При этом блокировочные магниты 16 соответственно концентрично окружены отрывной катушкой 17. Подвижной частью 15 и блокировочным телом 14 ограничены воздушные зазоры 18, которые в основном пронизываются блокировочным магнитным полем по оси в направлении движения подвижной части 15.The blocking unit 3 comprises a magnetically soft blocking body 14 made of two parts, which is located on both sides of the magnetically soft material of the movable part 15, the movable part 15 being rigidly connected to the transmission rod 12 and thereby rigidly connected to the armature 8. In this embodiment Ferromagnetic steel was used as a soft magnetic material for both the blocking body 14 and the movable part 15. In each section or part of the blocking body 14, and thus on both sides of the movable part 15, blocking magnets 16 can be seen which create an axial blocking magnetic field extending in the direction of movement of the armature 8. In this case, the locking magnets 16 are respectively concentrically surrounded by a tear-off coil 17. The movable part 15 and the locking body 14 are limited by the air gaps 18, which are mainly pierced by the magnetic blocking field along the axis in the direction of movement of the moving part 15.

С помощью приводного блока 2 вследствие силы Лоренца создается приводное движение. Для этого созданное также в продольном направлении якоря 8 постоянное и осевое приводное магнитное поле, силовые линии которого показаны в приводном магните 5, направляется через магнитомягкое ярмо 6, причем оно пронизывает в поперечном направлении расположенные в выемке 7 магнитопровода катушки 10 якоря 8. При обтекании катушек током поэтому производится подъемное движение якоря 8, которое направляется через штангу передачи движения 12 в подвижную часть 15. Подвижная часть 15 поэтому в зависимости от направления подъемного движения движется к одному из обеих участков блокировочного тела 14, за счет чего образованный между подвижной частью 15 и блокировочным телом 14 воздушный зазор 18 уменьшается. Уменьшение этого воздушного зазора 18 вызывает снижение магнитного сопротивления для созданного одним из блокировочных магнитов 16 блокировочного магнитного поля. Этот эффект основывается на том, что блокировочное тело 14 состоит из ферромагнитного материала, то есть материала с магнитной проницаемостью значительно большей, чем 1, в противоположность этому воздушный зазор 18 заполнен воздухом, то есть веществом, которое имеет относительную проницаемость, равную 1. Если подвижная часть сталкивается с одной из частей блокировочного тела 14, то якорь 8 достигает одного из своих конечных положений, которое заблокировано реактивной силой, созданной через уменьшение воздушного зазора. Для отрыва якоря 8 из этого конечного положения возбуждают отрывную катушку 17, которая соответственно концентрично окружает тот блокировочный магнит 16, к которому прилегает подвижная часть 15. Действие этого блокировочного магнита 16 ослабляется или устраняется отрывным магнитным полем, созданным отрывной катушкой 17 так, что посредством приводного блока 2 становится возможным выведение якоря 8 из конечного положения. Теперь якорь 8 может так долго двигаться в противоположном направлении, пока он не столкнется с противоположным участком блокировочного тела 14 и не достигнет своего второго конечного положения. Магнитное сопротивление для блокировочного магнитного поля минимизировано также в этом конечном положении, так как теперь шунтирован другой, противоположный в направлении движения воздушный зазор 18.Using the drive unit 2 due to the Lorentz force creates a drive movement. For this purpose, a permanent and axial drive magnetic field, also created in the longitudinal direction of the armature 8, whose lines of force are shown in the drive magnet 5, is guided through a soft magnetic yoke 6, and it penetrates in the transverse direction located in the recess 7 of the magnetic circuit of the coil 10 of the armature 8. When flowing around the coils the current therefore produces a lifting movement of the armature 8, which is guided through the motion transmission rod 12 to the moving part 15. The moving part 15 therefore, depending on the direction of the lifting movement, moves to one of both sections of the locking body 14, whereby the air gap 18 formed between the movable part 15 and the locking body 14 is reduced. A decrease in this air gap 18 causes a decrease in magnetic resistance for the blocking magnetic field created by one of the blocking magnets 16. This effect is based on the fact that the blocking body 14 consists of a ferromagnetic material, that is, a material with a magnetic permeability significantly greater than 1, in contrast, the air gap 18 is filled with air, that is, a substance that has a relative permeability of 1. If movable If the part collides with one of the parts of the blocking body 14, then the anchor 8 reaches one of its final positions, which is blocked by the reactive force created by reducing the air gap. To tear off the armature 8 from this end position, a tear-off coil 17 is excited, which accordingly concentrically surrounds the blocking magnet 16 to which the movable part adjoins. unit 2, it becomes possible to remove the anchor 8 from the final position. Now the anchor 8 can move for so long in the opposite direction until it collides with the opposite portion of the blocking body 14 and reaches its second end position. The magnetic resistance for the blocking magnetic field is also minimized in this final position, since another air gap 18, which is opposite in the direction of movement, is now shunted.

Фиг.2 показывает в схематическом представлении управляющий блок 19 электромагнитного привода 1 согласно фиг.1. Управляющий блок 19 содержит интерфейс 20, который преобразует входящий сигнал на включение или на выключение 21 в акцептируемый управлением 22 управляющий входной сигнал. В управлении 22 заданные образцы сигнала отложены в области памяти в виде интенсивностей сигналов в зависимости от времени. В зависимости от выбранного заранее заданного образца сигнала управление 19 управляет выходными каскадами удерживающего магнита 23 зависимыми от времени значениями тока 24. После этого отрывные катушки 17 блокировочного блока 3 питаются значениями тока 24 управления 19, усиленными посредством выходных каскадов удерживающего магнита 23.Figure 2 shows in schematic representation the control unit 19 of the electromagnetic drive 1 according to figure 1. The control unit 19 comprises an interface 20 that converts the input signal to turn it on or off 21 into a control input signal accepted by control 22. In control 22, predetermined signal patterns are plotted in the memory area as signal intensities versus time. Depending on the selected predetermined signal sample, control 19 controls the output stages of the holding magnet 23 as time-dependent current values 24. After that, the tear-off coils 17 of the blocking block 3 are fed by the current values 24 of the control 19 amplified by the output stages of the holding magnet 23.

Управление 22 соединено далее с регулятором тока 25, который сравнивает принятое от управления 22 заданное значение тока 26 с истинным значением тока 27, которое снимают на выходе исполнительного выходного каскада 28. При совпадении заданного значения тока 26 с истинным значением тока 27 генерируют сигнал деблокировки 29. Действительное положение пути регистрируют не представленной на фигуре измерительной системой. За счет этого регулирования управления поэтому является возможной особенно точная настройка тяговой характеристики электромагнитного привода.The control 22 is further connected to a current regulator 25, which compares the set current value 26 received from the control 22 with the true current value 27, which is taken at the output of the executive output stage 28. When the set current value 26 matches the true current value 27, a reset signal 29 is generated. The actual position of the path is recorded by a measuring system not shown in the figure. Due to this control regulation, it is therefore possible to particularly fine-tune the traction characteristic of the electromagnetic drive.

Само собой разумеется, в рамках изобретения также можно отказаться от дополнительного регулирования и управлять исполнительным выходным каскадом 28 также непосредственно через управление 22.It goes without saying, within the framework of the invention, it is also possible to abandon additional regulation and control the executive output stage 28 also directly via control 22.

Управление 22, исполнительный выходной каскад 28 и выходной каскад удерживающего магнита 23 соединены с показанным только схематически на фиг.2 электропитанием 31, которое предоставляет в распоряжение рабочую энергию 30, необходимую для управления.The control 22, the executive output stage 28 and the output stage of the holding magnet 23 are connected to the power supply 31 shown only in diagrammatic form in FIG. 2, which provides the operating energy 30 necessary for control.

Claims

1. An electromagnetic actuator (1) for a circuit breaker, in particular in the field of medium voltage engineering, with a drive unit (2), which contains a magnetic circuit (6), at least partially anchored in it (8), at least , one creating a permanent drive magnetic field drive magnet (5) and at least one conductor (10) passing at least partially in the drive magnetic field, and a blocking block (3) is provided for locking the armature (8), at least in one final position, characterized in that b the locking unit (3) contains at least one magnetically soft movable part (15) rigidly connected to the armature (8), which in each end position of the armature (8) shunts the air gap (18) for a constant blocking magnetic field, and the blocking magnetic the field is created independently of the driving magnetic field using at least one blocking magnet (16), which is associated with a tear-off coil (17) streamlined by the current irrespective of the conductor to remove the armature (8) from its final position.

2. An electromagnetic drive (1) according to claim 1, characterized in that the blocking block (3) comprises a blocking body (14) connected to the magnetic circuit, each air gap (18) being made between the blocking body (14) and the moving part (15 )

3. The electromagnetic drive (1) according to claim 2, characterized in that the locking body (14) is made of two parts and is located on both sides of the movable part (15).

4. An electromagnetic drive (1) according to claim 2 or 3, characterized in that each blocking magnet (16) and each tear-off coil (17) are located on the blocking body (14).

5. An electromagnetic drive (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that between the blocking unit (3) and the drive unit (2) means are provided for isolating the magnetic flux.

6. An electromagnetic drive (1) according to claim 4, characterized in that between the blocking unit (3) and the drive unit (2) means are provided for isolating the magnetic flux.

7. An electromagnetic drive (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the anchor (8) has a coil frame (9) of insulating material, and the conductor is made in the form of a winding (10) located on the coil frame (9 )

8. An electromagnetic drive (1) according to claim 4, characterized in that the armature (8) has a coil frame (9) of insulating material, the conductor being made in the form of a winding (10) located on the coil frame (9).

9. An electromagnetic drive (1) according to claim 6, characterized in that the anchor (8) has a coil frame (9) of insulating material, the conductor being made in the form of a winding (10) located on the coil frame (9).

10. An electromagnetic drive (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic circuit consists of a drive magnet (5), as well as a soft magnetic yoke (b), and the drive magnetic field penetrates the recess provided in the magnetic circuit (7) in which the conductor (10) is at least partially located.

11. An electromagnetic drive (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a control unit (22) is provided for generating predetermined time-dependent control signals, a current-amplifying output output stage (28) for supplying the conductor (10) depending from control signals and at least one current output stage of the coil (23) for supplying the corresponding tear-off coil (17) depending on the control signals.

12. An electromagnetic drive (1) according to claim 9, characterized in that a control unit (22) is provided for generating predetermined time-dependent control signals, a current-amplifying output output stage (28) for supplying the conductor (10) depending on the control signals and at least one current output stage of the coil (23) for supplying the corresponding tear-off coil (17) depending on the control signals.

13. A method for controlling an electromagnetic drive (1) according to any one of claims 1-12, wherein the tear-off coils (17) are driven depending on the current of the conductor (10) so that the electromagnetic drive (1) has a predetermined traction characteristic.