WO2005091320A1 - 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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WO2005091320A1
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drive
output shaft
rotation
shaft
drive shaft
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Manfred Meinherz
Jörg Tietze
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Siemens Aktiengesellschaft
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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

  • Drive device with a drive shaft and an output shaft, in particular for driving a contact piece of an electrical switching device
  • the invention relates to a drive device with a rotatable drive shaft and a rotatable output shaft.
  • a drive device is known from US Pat. No. 4,240,300, for example, in which helical springs acting as energy stores are compressed by means of a rotatable drive shaft.
  • the drive device When the drive device is actuated, the energy stored in the compressed coil springs is transmitted to an output shaft within a very short time interval.
  • the output shaft is used to transmit a movement to a movable contact piece of a circuit breaker for switching a circuit.
  • the spiral springs are tensioned by means of a slowly running drive device. However, the energy stored in the tensioned coil springs is released suddenly.
  • a variety of shafts, gears, levers and connecting rods are required to be moved. Due to the fast movement, the individual elements of the drive device must be dimensioned in large volumes and represent a deficient? Arrangement.
  • the object of the invention is to design a drive device of the type mentioned at the outset with a simplified structure.
  • the object is achieved according to the invention in a drive device of the type mentioned at the outset by connecting to one another by means of a magnetic coupling having at least two magnet pairs, a first blocking device limiting the rotatability of the output shaft in a first direction of rotation and, after the first blocking device becomes effective, by the magnetic coupling outgoing magnetic forces, a movement of the output shaft takes place in a second, opposite direction of rotation.
  • a magnetic coupling is known, for example, from the publication "Permanent Magnetic Synchronous Coupling" from KTR.
  • a magnetic coupling enables contactless torque transmission.
  • Such magnetic couplings transmit a continuous rotary movement, for example of a drive motor and to a pump.
  • a so-called containment shell is arranged between the coupling elements by means of the containment shell, it is possible to transmit rotary movements through walls in which the introduction of an opening for the passage of a rotatable shaft is not desired.
  • the known magnetic coupling transmits the movement of the drive shaft directly to the output shaft. This means that the transmission of the drive movement is almost slip-free.
  • the magnet pairs each have a north or south pole on the mutually facing surfaces, so that attractive forces arise between the magnet pairs.
  • the output shaft and the drive shaft are coupled to one another via these forces and movements can be transmitted.
  • 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 striking forces the magnet pairs assigned to one another to be displaced.
  • the input and output shafts which are usually moved synchronously to one another, are moved asynchronously to one another. If the offset of the input shaft and the output shaft relative to one another is such that the magnet pair partners assigned to one another change due to the magnetic forces, the output shaft is moved in a second, opposite direction of rotation. This makes it easy to use a magnetic coupling to reverse the direction of rotation between the input and output shafts. Since only the magnetic coupling itself is necessary for this, the use of
  • Deflection gears or the like can be dispensed with. This results in a very compact and light arrangement.
  • the drive shaft is moved and moved further when the output shaft is blocked.
  • the speed of the reversal of the direction of rotation can easily be influenced by moving the drive shaft further. Additional acceleration of the drive shaft after the first blocking device takes effect also causes the direction of movement to be reversed rapidly. It is particularly advantageous if, when the drive shaft begins to rotate, the output shaft is already prevented from moving in the first direction of rotation by the blocking device. This makes it possible to immediately start the reversal of the rotational movement. Furthermore, it can be particularly advantageously provided that the transition in the second direction of rotation of the output shaft is abrupt.
  • a second blocking device forces a reversal of the movement of the output shaft from the second to the first direction of rotation.
  • the output shaft rotate back and forth between the first and the second blocking device.
  • a certain angle of rotation of the output shaft can be provided. This angle of rotation can for example 45 °, 60 °, 72 ° or 90 °.
  • the position of the blocking devices with respect to the output shaft must be selected accordingly.
  • Another object of the invention is to provide a suitable method for operating a magnetic coupling which couples an input shaft and an output shaft to one another.
  • the drive shaft is moved, the output shaft is blocked in a first direction of rotation, the drive shaft is moved further and the output shaft is suddenly moved in a second direction of rotation, which is opposite to the first direction of rotation.
  • the method according to the invention makes it possible to convert a continuous rotary movement into a sudden rotary movement using a magnetic coupling.
  • the drive shaft tries to move the output shaft in a first direction of rotation, in which it is blocked.
  • the output shaft is rotated in a second direction of rotation which is opposite to the first direction of rotation. So it is possible to use a magnetic coupling to transform a rotary motion.
  • a drive device with the features described above is used in order to use the movement of the output shaft to drive a movable contact piece of an electrical switching device.
  • switching devices are used whose contact pieces have to be moved suddenly.
  • Such switching devices are, for example, circuit breakers, fast earth switches or load switches.
  • the contact piece can be moved from its switch-off position to the switch-on position or vice versa.
  • Conventional gears such as hydraulic gears or mechanical gears with toothed elements are subject to increased wear due to the sudden movements.
  • a drive device according to the invention with a magnetic coupling allows high drive forces to be transmitted, with only slight mechanical wear occurring. Furthermore, it has hitherto been customary to provide complex energy stores, such as, for example, compression springs or hydraulic stores or compressed air stores, in order to provide large amounts of energy for moving the contact pieces in short periods of time.
  • the drive device according to the invention now allows relatively slow-running, continuously acting drives to be used and to generate a sudden movement on the output shaft. This means that cost-intensive energy storage can be dispensed with.
  • a further advantage is that appropriate containment shells can be used in magnetic clutches according to the invention, which penetrate the magnetic gap of the clutch and thereby enable a hermetic separation of the drive and driven side of the drive device.
  • Figure 1 shows the schematic structure of an input shaft and an output shaft with a magnetic coupling
  • Figure 2 shows the sequence of a method according to the invention.
  • the drive shaft 1 and the output shaft 2 are each rotatably mounted.
  • the drive shaft 1 can be rotated by a drive lever 3.
  • a blocking lever 4 is arranged on the output shaft 2.
  • the drive shaft 1 and the output shaft 2 are arranged coaxially to one another so that they face each other on the end face.
  • a magnetic coupling 5 is arranged at their mutually facing ends.
  • the magnetic coupling 5 has a coupling element 6 on the drive side and a coupling element 7 on the driven side.
  • the coupling element 6 on the drive side is arranged on the drive shaft 1.
  • the coupling element 7 on the output side is arranged on the output shaft 2.
  • the drive-side coupling element 6 is designed as a hollow cylinder.
  • a plurality of magnets are arranged. These magnets are preferably permanent magnets. The radial distribution is chosen such that the north and south poles of the magnets are arranged alternately on the inner circumferential surface of the hollow cylindrical drive-side coupling element 6.
  • the coupling element on the driven side is cylindrical and has a diameter such that it can be moved into the hollow cylindrical coupling element 6 on the drive side.
  • the coupling element 7 on the output side has radially distributed alternating north and south poles of magnets on its outer circumferential surface.
  • the radial distribution of the magnets on the drive-side coupling element 6 and on the driven-side coupling element 7 is selected in such a way that a plurality of magnet pairs is formed when the driven-side coupling element 7 is inserted into the drive-side coupling element 6, which pairs are clearly assigned to one another via the magnetic forces ,
  • FIG. 1 shows the magnetic coupling 5 in an uncoupled state.
  • the two coupling elements 6, 7 are to be plugged into one another.
  • the coupling elements 6, 7 can be designed, for example, according to the magnetic coupling known from the KTR publication “Permanent Magnetic Synchronous Coupling”.
  • magnetic couplings can be used.
  • coupling elements that are to be arranged on the end faces of one another in order to achieve a coupling effect, or coupling elements that allow the axes of rotation of the coupling elements to be arranged differently from a coaxial arrangement.
  • Such arrangements are for example parallel axes of rotation (the magnetic poles are then each radially on the outer circumference of the coupling elements) or angular axes of rotation in the manner of a bevel gear.
  • FIG. 2 shows a sectional illustration through the magnetic coupling 5, the coupling element 6 on the drive side encompassing the coupling element 7 on the output side, as a result of which the respective magnet pairs can exert a force effect on one another.
  • the coupling of a drive device 8 is shown schematically on the drive lever 3.
  • the drive device 8 can be, for example, an electromotive drive, in particular an electromagnetic linear drive.
  • an electrical switching device 9 is shown symbolically in FIG.
  • the electrical switching device 9 has a movable contact piece, which is shown schematically coupled to the blocking lever 4.
  • the electrical switching device 9 can in particular be an earthing switch or a fast earthing switch in the field of electrical high-voltage technology.
  • a rotational movement of the output shaft 2 in a first direction of rotation 11 is limited via the blocking lever 4 by means of a first blocking device 10.
  • the mobility of the output shaft in a second direction of rotation 13 is limited by means of a second blocking device 12.
  • 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 abuts alternately.
  • the possible rotation angle of the output shaft 2 is limited by the arrangement of the blocking devices 10, 12. In the interest of a simplified representation, only the poles of the magnet pairs required to transmit the movement were shown. In the case of the coupling elements 6, 7 shown in FIG.
  • the blocking lever 4 is pressed against the first blocking device 10.
  • the drive shaft 1 is moved further by means of the drive lever 3.
  • the half switching angle in the present example 30 °
  • the magnetic coupling 5 is tilted. This means that the magnet pairs are offset from one another by about half of the effective pole faces. If the drive lever 3 is moved further in the first direction of rotation 11, then pole faces of the same polarity overlap more and more. Magnets of the same polarity repel each other.
  • the repulsive forces are so great that the blocking lever 4 is suddenly moved in the second direction of rotation 13 with the output shaft 2. In this rotary device strikes the blocking lever 4 against the second blocking device 12.
  • the blocking lever 4 is first pressed against the first blocking device 10 due to the attractive magnetic forces of the magnet pairs of unequal polarity.
  • the repulsive forces of pole faces of the same polarity are used.
  • the blocking lever 4 moves back from the second blocking device 12 to the first blocking device 10 in the same way.
  • 12 pairs of magnets with different magnetic poles face each other both when the blocking lever 4 abuts the first blocking device 10 and when the blocking lever 4 bears against the second blocking device, so that a stable position of the output shaft occurs independently the force of the magnetic coupling is generated.
  • the drive movement can also be transmitted through a closed wall.
  • the wall can be, for example, an encapsulation housing of a pressure-gas-insulated switchgear or a pressure-gas-insulated switchgear.
  • the containment can is part of the wall.

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

Abstract

Eine Antriebseinrichtung weist eine drehbare Antriebs- sowie eine Abtriebswelle (1,2) auf. Die Antriebs- sowie die Abtriebswelle (1,2) sind mittels einer Magnetkupplung (5) miteinander verbunden. Die Abtriebswelle (2) ist in einer Drehrichtung derartig blockierbar, dass durch von der Magnetkupplung (5) ausgehende Magnetkräfte ein Bewegen der Abtriebswelle (2) in zur Blockierrichtung entgegengesetzter Richtung erzeugt wird. Die Bewegung der Abtriebswelle (2) erfolgt sprungartig.

Description

Beschreibung
Antriebseinrichtung mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle insbesondere zum Antrieb eines Kontaktstückes ei- nes elektrischen Schaltgerätes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung mit einer drehbaren Antriebswelle und einer drehbaren Abtriebswelle .
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 Antriebsein- richtung 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 Stromkrei- ses. 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 defizile? Anordnung dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsein- richtung der eingangs genannten Art mit einem vereinfachten Aufbau auszubilden. Die Aufgabe wird bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels einer zumindest zwei Magnetpaare aufweisenden Magnetkupplung miteinander verbunden sind, wobei 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 kontinu- ierliche 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 einan- der 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 auf- grund 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 Antriebsund Abtriebswelle zu erzeugen. Da dazu lediglich die Magnet- kupplung 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 An- triebswelle 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 beispiels- weise 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 ei- ner 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 mög- lieh, 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 bei- spielsweise 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 sprunghaft in eine zweite Drehrichtung bewegt wird, welchen entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung gerichtet ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, unter Nutzung einer Magnetkupplung eine kontinuierliche Drehbewe- gung 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 Drehrich- tung 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 An- triebseinrichtung 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 Antriebs- kräften, 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 weite- rer 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 hindurchge- führten 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 An- triebswelle 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 Ab- triebswelle 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 antriebs- seitige 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 antriebs- seitigen 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 antriebs- seitigen 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 hohlzylinderförmi- ge antriebsseitige Kuppelelement 6 einfahrbar ist. Das ab- triebsseitige 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" be- kannten Magnetkupplung ausgestaltet sein.
Darüber hinaus ist es auch vorstellbar, dass weitere Ausgestaltungsvarianten von Magnetkupplungen zum Einsatz gelangen. So ist es beispielsweise möglich, Kuppelelemente zu verwen- den, 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 ab- triebsseitige Kuppelelement 7 umgreift, wodurch die jeweiligen Magnetpaare eine Kraftwirkung zueinander entfalten kön- nen. 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 Schalt- gerät 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 Schneller- dungsschalter auf dem Gebiet der elektrischen Hochspannungstechnik sein. Über den Blockierhebel 4 ist mittels einer ersten Blockiereinrichtung 10 eine Drehbewegung der Abtriebswel- le 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 ra- dial an den Umfangen verteilt angeordnet. Dadurch ergibt sich ein Schaltwinkel von 60°. Abweichend davon sind auch vier Magnetpaare, fünf Magnetpaare oder acht Magnetpaare vewend- bar, wodurch sich Schaltwinkel von 90°, 72° und 45° ergeben. Im Folgenden soll ein Bewegungsablauf der in der Figur 2 dar- gestellten 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 an- triebsseitige 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 antriebs- seitigen Kuppelelement 6 und an dem abtriebsseitigen Kuppel- element 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 Magnetpaa- re 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 kriti- sehen 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 Drehrich- tung schlagt der Blockierhebel 4 gegen die zweite Blockiereinrichtung 12.
Wahrend der Bewegung erfolgt zunächst ein Anpressen des Blockierhebels 4 gegen die erste Blockiereinrichtung 10 aufgrund der anziehenden Magnetkräfte der Magnetpaare ungleicher Polarität. Wahrend einer weiteren Phase der Bewegung der Antriebswelle 1 erfolgt eine Ausnutzung der abstoßenden Kräfte von Polflachen gleicher Polarität.
Eine Zuruckbewegung des Blockierhebels 4 von der zweiten Blockiereinrichtung 12 zu der ersten Blockiereinrichtung 10 erfolgt in gleicher Art und Weise. In den Endlagen des Blo- ckierhebels 4 stehen sich sowohl beim Anschlag des Blockier- hebeis 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 Kapselungsgehause einer druckgasisolierten Schaltanlage oder eines druckgasisolierten Schaltgerates sein. Der Spalttopf ist in diesem Falle Teil der Wand.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinrichtung mit einer drehbaren Antriebswelle (1) und einer drehbaren Abtriebswelle (2) , welche mittels ei- ner zumindest zwei Magnetpaare aufweisenden Magnetkupplung (5) miteinander verbunden sind, wobei 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Antriebswelle (1) bewegt wird und bei einem Blockieren der Abtriebswelle (2) weiterbewegt wird.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Übergang in die zweite Drehrichtung (13) der Abtriebswelle (2) sprungartig erfolgt.
4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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) sprunghaft in eine zweite Drehrichtung (13) bewegt wird, welchen entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung (11) gerichtet ist.
Verwendung einer Antriebseinrichtung nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bewegung der Abtriebswelle (2) zum Antrieb eines bewegbaren Kontaktstückes eines elektrischen Schaltgerätes (9) dient.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203477A1 (de) 2014-02-26 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung aufweisend eine Magnetkupplung sowie Verwendung einer derartigen Anordnung
DE102015209434A1 (de) 2015-05-22 2016-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Federspeicherantrieb

Families Citing this family (3)

* 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
DE102015204666A1 (de) * 2015-03-16 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Schaltanordnung für eine gasisolierte Schaltungsanlage und entsprechende Schaltungsanlage
CN107346931A (zh) * 2016-05-04 2017-11-14 丁金助 磁能传动发电机

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020072033A1 (en) * 2000-12-12 2002-06-13 Thomas Bierbaum Dental instrument with a drive tool and a transmission device with magnetic clutch elements
DE10063693C1 (de) * 2000-12-20 2002-08-01 Bsh Bosch Siemens Hausgeraete Drehknebeleinrichtung

Family Cites Families (13)

* 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
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020072033A1 (en) * 2000-12-12 2002-06-13 Thomas Bierbaum Dental instrument with a drive tool and a transmission device with magnetic clutch elements
DE10063693C1 (de) * 2000-12-20 2002-08-01 Bsh Bosch Siemens Hausgeraete Drehknebeleinrichtung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014203477A1 (de) 2014-02-26 2015-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung aufweisend eine Magnetkupplung sowie Verwendung einer derartigen Anordnung
WO2015128146A1 (de) 2014-02-26 2015-09-03 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung aufweisend eine magnetkupplung sowie verwendung einer derartigen anordnung
DE102015209434A1 (de) 2015-05-22 2016-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Federspeicherantrieb
WO2016188700A1 (de) * 2015-05-22 2016-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Federspeicherantrieb

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