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Title:
INDUCTIVE DRIVE FOR A DISCONNECT AND/OR GROUNDING SWITCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/050684
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an inductive drive for a disconnect and/or grounding switch whose contact elements disposed in a switching chamber housing (1) can be driven via an insulating shaft (12). Said insulating shaft (12) is directly linked with a rotor shaft (20) of a torque motor (7) whose rotor (19) is provided with a permanent magnet (21) and whose stator winding (18) is fastened to the drive housing (13) which is linked with the switching chamber housing (1).

Inventors:
WALDI WOLFGANG (DE)
HUG KUNO (DE)
BETZ THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/013002
Publication Date:
June 02, 2005
Filing Date:
November 17, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ABB TECHNOLOGY AG (CH)
WALDI WOLFGANG (DE)
HUG KUNO (DE)
BETZ THOMAS (DE)
International Classes:
H01H3/22; H01H3/26; H01H33/36; (IPC1-7): H01H3/22; H01H3/26
Foreign References:
US20030150841A12003-08-14
CH289509A1953-03-15
DE1665820A11971-03-18
Attorney, Agent or Firm:
Miller, Toivo (Wallstadter Strasse 59, Ladenburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Induktionsantrieb für einen Trennund/oder Erdungsschalter, dessen in einem Schaltkammergehäuse (1) angeordnete Kontaktierungselemente über eine Isolierwelle (12) antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierwelle (12) direkt mit einer Rotorwelle (20) eines Torquemotors (7) verbunden ist, dessen Rotor (19) mit Permanentmagneten (21) versehen ist und dessen Ständerwicklung (18) am Antriebsgehäuse (13) befestigt ist, welches mit dem Schaltkammergehäuse (1) verbunden ist.
2. Induktionsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltkammergehäuse (1) eine Lagerung (11) für die Rotorwelle (20) aufweist.
3. Induktionsantrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (13) einen Flansch (17) zur Montage am Schaltkammergehäuse (1) aufweist.
4. Induktionsantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsgehäuse (13) mit einer Abdeckung (15) versehen ist.
5. Induktionsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (20) die Abdeckung (15) durchbricht und eine Stellungsanzeige (9) betätigt.
6. Induktionsantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handantrieb (5) über ein Winkelgetriebe (10) und ein weiteres Getriebe (6) auf den Rotor (19) des Torquemotors (7) einwirkt.
7. Induktionsantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (19) einen innenverzahnten Zahnkranz zur Bildung des weiteren Getriebes (6) aufweist.
8. Induktionsantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Handantrieb (5) mit einer Überlastkupplung (8.) versehen ist.
9. Induktionsantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Torquemotor (7) Teil eines Direktantriebes (3) ist, welcher über eine Schnittstelle (14) mit einer Sekundärtechnik (4) verbunden ist.
Description:
Induktionsantrieb für einen Trenn-und/oder Erdungsschalter Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsantrieb für einen Trenn-und/oder Erdungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei kombinierten Hochspannungs-Trenn-und Erdungsschaltern verwendet werden.

Aus der DE 36 08 481 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für einen elektrischen Trenn- schalter bekannt, welche eine drehbar gelagerte Spindel besitzt, die mit dem beweg- lichen Schaltstück des Trennschalters antriebsmäßig gekuppelt ist, so daß das bewegliche Schaltstück bei Verdrehen der Spindel betätigt wird. An der Spindel ist ein Zahnrad angebracht, das mit einem mit einem elektromotorischen Antrieb gekoppelten Zahnantrieb zu ihrer Verdrehung und damit zur Betätigung des beweglichen Schalt- stückes kämmt. Die Spindel ist zusätzlich auch mit einer Handkurbel verdrehbar. Zur Vereinfachung dieses Handbetriebs und zur Sicherstellung der Kopplung des Zahnrades mit dem Zahnantrieb bei gezogener Handkurbel ist das Zahnrad zwischen zwei Stellungen auf der Spindel von der Handkurbel verschiebbar, wobei es in der ersten Stellung mit dem Zahnantrieb kämmt und in der zweiten Stellung vom Zahnantrieb frei ist. Zwischen der Handkurbel und der Spindel sind steuerbare Verriegelungselemente vorgesehen.

Aus der DE 41 42 548 C2 ist ein Antrieb für einen Trennschalter mit einer von einem Motor oder von Hand antreibbaren und auf den Schalter wirkenden Antriebswelle bekannt, wobei ein als Schneckengetriebe ausgebildetes, Kraft vom Motor auf die Antriebswelle übertragendes Zahnradgetriebe vorgesehen ist.

Aus der DE 195 34 392 AS1 ist ein Antrieb für das bewegliche Kontaktstück eines Trenn-Erdungsschalters bekannt, wobei die Kontaktstück-Antriebswelle mit einer mit 'zwei eine V-Form bildenden radialen Schiitzeh versehenen Antriebsscheibe geküppeit ist. Es sind zwei parallel zueinander und linear verschiebbare Antriebselemente vorgesehen, die jeweils in einen der Schlitze eingreifen und die Antriebsscheibe aus mittiger Stellung in die erste und zweite Stellung verschwenken. Die Antriebselemente können durch auf von je einem Motor angetriebenen Gewindespindeln geschraubte Rollenmitnehmer mit einem Bolzenvorsprung gebildet sein, welcher jeweils in den zugehörigen Schlitz eingreift.

Aus der DE 38 02 394 A1 ist ein kombinierter Trenn-und Erdungsschalter für Hochspannung bekannt, wobei eine Antriebsvorrichtung mit einer Gewindespindel, einer Wandermutter und einem Motor eine in Längsrichtung verschiebbare Schaltstange aufwärts und abwärts bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktionsantrieb für einen Trenn- und/oder Erdungsschalter in optimierter Ausführung anzugeben.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es sich beim eingesetzten Induktionsmotor um einen Standardmotor handelt, was beträchtliche Kostenvorteile hat. Da infolge Verwendung eines Torquemotors die Rotorwelle des Motors und die Isolierwelle für das Schaltgerät direkt miteinander verbunden sind, ist eine direkte und sehr genaue Positionierung möglich. Es ist kein Getriebe zwischen Antrieb und Abtrieb erforderlich, so daß sich ein hoher Wirkungsgrad und beträchtliche Kostenvorteile ergeben. Da der Torquemotor mit Permanentmagneten versehen ist, ergibt sich hierdurch auch ohne weitere Hilfsmaßnahmen eine magnetische Verriegelung der eingestellten Schaltposition. Insgesamt können die sekundärtechnischen Anforderungen direkt über die positionsgetreue Steuerung des konzentrischen Induktionsantriebes ausgegeben werden, so daß kein Sekundärtechnik- Modul im eigentlichen Sinn erforderlich ist. Lediglich die Elektronik-Komponenten werden zweckmäßig in einer Sekundärtechnik zusammengefaßt.

-Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Sicht auf einen Direktantrieb mit konzentrischem Induktionsantrieb, Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch einen Direktantrieb mit konzentrischem Induktionsantrieb.

In Fig. 1 ist eine Sicht auf einen zum Antrieb eines Schaltgerätes vorgesehenen Direktantrieb mit konzentrischem Induktionsantrieb dargestellt. Der Direktantrieb dient zum Antrieb eines Trenn-und/oder Erdungsschalters. Es ist eine komplette Antriebseinheit 2, bestehend aus einem Direktantrieb 3 und einer Sekundärtechnik 4 zu erkennen, wobei das Antriebsgehäuse des Direktantriebes und die Sekundärtechnik 4 über eine Schnittstelle 14 miteinander verbunden sind. Eine Stellungsanzeige 9 zur Anzeige der aktuellen Stellung des Trenn-und/oder Erdungsschalters kann entweder am Direktantrieb 3 oder an der Sekundärtechnik 4 vorgesehen sein. Die Sekundärtechnik 4 enthält zweckmäßig die Steuerungs-und Überwachungstechnik sowie die Leit-/Regel-/Steuerelektronik. Bedarfsweise kann eine Betätigung der Antriebseinheit 2 mit einem Handantrieb 5 erfolgen. Die Sekundärtechnik 4 weist einen Verbindungsstecker 16 für den Anschluß an eine übergeordnete Leittechnik auf.

In Fig. 2 ist ein seitlicher Schnitt durch einen Direktantrieb mit konzentrischem Induktionsantrieb dargestellt. Zentrale Baukomponente des Direktantriebes 3 ist ein Torquemotor (Drehmomentmotor) 7 ringförmiger Geometrie als konzentrischer Induktionsantrieb mit Ständerwicklung 18, Rotor 19 mit Rotorwelle 20 und am Rotor 19 befestigten Permanenentmagneten 21.

Vorteilhaft erzeugt der Torquemotor 7 große Drehmomente bei sehr kleinen Drehzahlen, so daß Getriebe-Übersetzungsglieder vollständig entfallen können. Der Torquemotor 7 weist sehr gute Regeleigenschaften auf, ist kompakt aufgebaut, robust, wartungsfrei, verschleißfrei, spielfrei, geräuscharm und preiswert. Das erzeugbare Drehmoment richtet sich nach dem Durchmesser und der Länge des Motors.

Entsprechend den Anforderungen des Schaltgerätes, wie insbesondere Hub, Drehmoment und Selbsthaltekraft, wird der geeignete Torquemotor (Standardmotor) ermittelt und eingesetzt. Über die Ansteuerung der Ständerwicklung 18 kann eine entsprechende präzise"elektronische Anpassung"der Motorwerte des konzentrischen Induktionsantriebes an diese Anforderungen des Schaltgerätes erfolgen.

Der Torquemotor 7 weist ein Antriebsgehäuse 13 auf, welches über einen Flansch 17 an der Wandung des Schaltkammergehäuses 1 des Trenn-und/öder Erdungsschalters befestigt ist. Das Antriebsgehäuse 13 ist mit einer Abdeckung 15 versehen, welche Durchbrüche für die Rotorwelle 20 zur Realisierung der Stellungsanzeige 9 und des Handantriebes 5 aufweist.

Die Rotorwelle 20 wird durch die Wandung des Schaltkammergehäuses 1 in den Innenraum des Schaltkammergehäuses 1 geführt, wobei eine Lagerung 11 die gewünschten verschleiß-und reibungsarme Drehbewegungen der Rotorwelle 20 ermöglicht. Im Innenraum des Schaltkammergehäuses 1 ist die Rotorwelle 20 mit einer Isolierwelle (Antriebswelle) 12 verbunden, welche zur Betätigung der elektrischen Kontaktierungselemente des im Schaltkammergehäuse 1 befindlichen Trenn-und/oder Erdungsschalters dient und die erforderliche Potentialtrennung realisiert. Das weitere Ende der Rotorwelle 20 durchbricht die Abdeckung 15 und betätigt die Stellungsanzeige 9.

Für die Realisierung des Handantriebes weist der Rotor 19 ein aus einem innenverzahnten Zahnkranz und einem Zahnrad bestehendes Getriebe 6 auf, wobei das Zahnrad über eine Achse mit einem ersten Kegelrad eines Winkelgetriebes 10 verbunden ist. Das zweite Kegelrad dieses Winkelgetriebes 10 ist über eine Achse und. eine Überlastkupplung 8 mit dem vorstehend erwähnten, außerhalb des Antriebsgehäuses 13 zugänglichen Handantrieb 5 verbunden.

Auch wenn im Ausführungsbeispiel der Antrieb für einen Trenn-und Erdungsschalter verwendet wird, ist es in gleicher Art und Weise möglich, den Antrieb auch für einen Trennschalter oder für einen Erdungsschalter einzusetzen.

Bezugszeichenliste : 1 Schaltkammergehäuse 2 Antriebseinheit 3 Direktantrieb 4 Sekundärtechnik 5 Handantrieb 6 Getriebe mit Zahnkranz (innenverzahnt) und Zahnrad 7 Torquemotor 8 Überlastkupplung 9 Stellungsanzeige 10 Winkelgetriebe (Abgang zu Handantrieb) 11 Lagerung 12 Isolierwelle 13 Antriebsgehäuse 14 Schnittstelle Antriebsgehäuse und Sekundärtechnik 15 Abdeckung 16 Verbindungsstecker 17 Flansch 18 Ständerwicklung 19 Rotor 20 Rotorwelle 21 Permanentmagnete