Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Stufenschalter zur Betätigung von Schaltkontakten.

Wie aus der DE19816543C2 bekannt ist, werden üblicherweise Motorantriebe zum Betreiben von Stufenschaltern verwendet. Trotz des Zusammenwirkens von Motorantrieb und

Stufenschalter sind diese räumlich getrennt angeordnet. Der Stufenschalter selbst ist, bis auf den oben herausragenden Stufenschalterkopf, in den Transformatorkessel versenkt, während der Motorantrieb außerhalb des Transformators, in der Regel an dessen

Außenwand, angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Motorantrieb und Stufenschalter erfolgt über einen Wellenzug, welcher aus einzelnen Wellen, Kupplungen und Gelenken besteht. Auch aus Figur 1 der DE101 19664A1 ist das allgemeine Prinzip der Betätigung des

Stufenschalters mittels eines Motorantriebs bekannt. Der außen am Transformatorgehäuse angeordnete Motorantrieb betätigt den Stufenschalter über Antriebswellen. Die Steuerung des Motorantriebs erfolgt hierbei mit Hilfe eines Spannungsreglers, der die Steuerbefehle durch ständiges Vergleichen von Ist- und Sollspannungen am Transformator ermittelt.

Aus der US8040210B2 ist eine alternative Betätigungsvorrichtung für eine

Vakuumschaltröhre bekannt. Hierbei ist ein Schaltkontakt einer Vakuumschaltröhre an dem herausragenden Ende mit einem beweglichen Kern verbunden. Die axiale

Bewegungsrichtung des Kerns entspricht der öffnungs- bzw. Schüeßbewegungsrichtung des Schaltkontaktes der Vakuumschaltröhre. Der Kern bewegt sich beim Schließen bzw. Öffnen zwischen zwei Endlagen, an denen je eine mit Strom beaufschlagbare Spule angeordnet ist. Durch gezieltes Anlegen von Spannung an eine der Spulen wird eine Kraft induziert, der Kern bewegt und die Vakuumschaltröhre geöffnet bzw. geschlossen. Ein großer Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten liegt in den verwendeten Last- und Steuergetrieben. Die Verbindung dieser einzelnen Getriebe untereinander ist komplex sowie zeit- und kostenintensiv. Auch die Verwendung einfacher Drehstrommotoren als Antriebsmittel bringt Nachteile mit sich. So ist es sehr schwierig und vor allem kostenintensiv, Drehstrommotoren mit konstanten Leistungseckdaten zu beziehen. Die Inhomogenität der Parameter der Drehstrommotoren erfordert zusätzliche Sensoren oder individuell angepasste Getriebe. Auch die Wellenzüge stellen eine große Fehlerquelle dar. Die Kupplungen, die zum Verbinden der Wellen untereinander dienen, verschleißen mit der Zeit und können keine sichere und zuverlässige Funktion garantieren. Geringes Spiel der einzelnen Teile summiert sich über den gesamten Antriebstrang und bildet am Ende, nämlich am Stufenschalter, große Abweichungen.

Auch die Betätigung der Vakuumschaltröhren mittels eines zwischen zwei, mit Spannung beaufschlagbaren, Spulen angeordneten Krens bringt Nachteile mit sich. Neben dem

Platzbedarf, den zwei Spulen aufweisen, ist eine komplexe Steuerung notwendig, um den Kern zu bewegen und die Vakuumschaltröhre zu betätigen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Antriebseinheit für einen Stufenschalter bereitzustellen, die näher am Stufenschalter angeordnet ist, eine schnelle und sichere Betätigung des Stufenschalters gewährleistet und dabei kompakt aufgebaut ist. Die Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit für Stufenschalter gemäß den Merkmalen des ersten Patenanspruchs gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Aufgabe wird durch eine Antriebseinheit für Stufenschalter gelöst, die aus einem unmittelbar am Schaltkontakt angeordneten Hubmagnet besteht, der durch Anlegen einer Spannung den Schaltkontakt öffnet oder schließt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Figuren erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Antriebseinheit für einen Stufenschalter

Fig. 2 eine Ausführungsform der Antriebseinheit mit zwei Spulen

Fig. 3 zwei in Reihe geschaltete Antriebseinheiten

Fig. 4 eine besondere Verschaltung von Antriebseinheiten

Fig. 5 eine Antriebseinheit mit einem Kupplungselement

Fig. 6 eine Antriebseinheit mit einer indirekten Betätigung eines Schaltkontakts über eine Kulisse, und

Fig. 7 eine Antriebseinheit mit einer indirekten Betätigung eines Schaltkontakts über eine Zahnstange und eine Nocke In Fig. 1 ist eine Antriebseinheit (1) für einen Stufenschalter mit einem Gehäuse (2), einer Spule (3) und einem Anker (4) abgebildet. Die Spule (3) ist fest im Gehäuse (2) angebracht und ist elektrisch leitend mit einer hier nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden. Der Anker (4) ist derart im Gehäuse (2) angeordnet, dass er von der Spule (3) zumindest teilweise umschlossen ist. Der Anker (4) ist als Magnet ausgebildet und weist einen Nord- und einen Südpol auf. Der Anker (4) besteht vorzugsweise aus einem schwer zu

entmagnetisierendem Material wie z.B. einer Samarium-Cobalt-Legierung oder einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung. Der Anker (4) ist zusätzlich an einem Ende über ein Verbindungsstück (5) mit einem

Schaltkontakt (6) mechanisch verbunden. Über das Verbindungsstück (5) kann der

Schaltkontakt (6) geschlossen bzw. geöffnet werden. Der Schaltkontakt (6) kann z.B. durch eine Vakuumschaltröhre, einen mechanischen Kontakt oder ähnliches realisiert werden. Auch die Betätigung mehrerer Schaltkontakte (6) mittels einer Antriebseinheit (1) ist möglich. Hierfür müsste das Verbindungstück (5) an die jeweilige Anzahl der zu betätigenden

Schaltkontakte (6) angepasst werden.

Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Spule (3) fließt durch diese ein gerichteter Strom; dabei entsteht ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld in der Spule übt auf den Anker (4) eine Kraft aus, mittels der der Anker (4) in Bewegung versetzt wird. Die

Bewegungsrichtung des Ankers (4) hängt von der Richtung des Stromflusses ab und erfolgt linear längs einer Symmetrieachse (7). Die Bewegung des Ankers (4) führt somit zu einem Öffnen bzw. Schließen des Schaltkontaktes (6) und ist somit von der Flussrichtung des elektrischen Stromes abhängt.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Antriebseinheit (1) für Stufenschalter, bei der die den Anker (4) zumindest teilweise umschließende erste Spule (3) nicht fest im Gehäuse (2) angeordnet ist, sondern von einer zweiten Spule (8) zumindest teilweise umschlossen ist. Dabei sind die Spulen (3, 8) mechanisch miteinander verbunden. Die erste Spule (3) kann dadurch als Anker verwendet werden und ebenfalls eine lineare Bewegung längs der Symmetrieachse (7) ausführen. Dies ist vor allem dann notwendig, wenn zum Öffnen des Schaltkontakts (6) die durch die ersten Spule (3) erzeugte Kraft nicht ausreicht.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der eine erste Antriebseinheit (1.1) hinter einer zweiten Antriebseinheit (1.2) angeordnet ist und beide einen Schaltkontakt (6) betätigen. Beide Antriebseinheiten (1.1 , 1 .2) verfügen über unterschiedliche Kennwerte hinsichtlich der Hubhöhe und/oder der Hubkraft, funktionieren jedoch nach dem selben Prinzip wie die Antriebseinheit (1) aus Fig. 1. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform können unterschiedliche Phasen eines öffnungs- bzw. Schließvorgangs gesteuert werden. In Fig. 4 ist eine weitere Verschaltungsmöglichkeit der Antriebseinheit (1) abgebildet. Jeder Schaltkontakt (6a, 6b, 6c, 6d) ist mit einer separaten Antriebseinheit (1 a, 1 b, 1 c, 1 d) verbunden. Zusätzlich stehen alle Antriebseinheiten (1 a, 1 b, 1 c, 1 d) mit einer weiteren, deutlich größeren Antriebseinheit (9) in Verbindung. Die Antriebseinheit (9) soll vor allem als Unterstützung eingesetzt werden und z.B. bei verschweißten Schaltkontakten zum Einsatz kommen; also als eine Art Sicherheitselement.

Bei der in Fig. 5 abgebildeten Ausführungsform ist ein Kupplungselement (10) zwischen der Antriebseinheit (1) und dem Schaltkontakt (6) angeordnet. Dieses funktioniert nach dem Schlagprinzip und ist besonders für das Lösen von verklebten oder verschweißten

Schaltkontakten (6) geeignet. Dabei ist die Antriebseinheit (1) über einen Kupplungsstößel (1 1), die Kupplung (10) und über das Verbindungstück (5) mit dem Schaltkontakt (6) mechanisch verbunden. Beim Betätigen der Antriebseinheit (1) wird die Bewegung auf den Kupplungsstößel (1 1) übertragen. Da dieser einen Freilauf aufweist, kommt es zunächst noch nicht zur Betätigung des Schaltkontaktes (6). Am Ende des Freilaufs wird durch den plötzlich auftretenden Widerstand ein Impuls über die Kupplung (10) erzeugt. Dieser wird auf den Schaltkontakt (6) übertragen und löst die verschweißten und verklebten Stellen im Schaltkontakt (6). Je nach Größe des Freilaufs kann die Impulsstärke variiert werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei stehen Antriebseinheit (1 ) und Schaltkontakt (6) indirekt über eine Kulisse (12) mechanisch in Verbindung. Das

Verbindungsstück (5) weist am oberen Ende eine Nocke (13) auf, welche die Kontur der Kulisse (12) abtastet und somit den Schaltkontakt (6) betätigt. Die Kulisse (12) ist außerdem über ein Verbindungselement (14) mit der Antriebseinheit (1) mechanisch verbunden. Durch Betätigen der Antriebseinheit (1) wird über das Verbindungselement (14) die Kulisse (12) bewegt. Über die Kontur der Kulisse (12) und die Nocke (13) wird der Schaltkontakt (6) durch das Verbindungsstück (5) betätigt.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform abgebildet, bei der die Antriebseinheit (1) eine Zahnstange (15) betätigt. Diese ist mechanisch mit einem Zahnrad (16) verbunden und wandelt so die lineare Bewegung der Zahnstange (15) in eine Drehbewegung um. Das Zahnrad (16) ist außerdem mit einer Nocke (17) verbunden, welche durch Drehung den Schaltkontakt (6) über das Verbindungsstück (5) betätigt.

Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die einzelnen Antriebe unabhängig von einander betätig bar und dadurch komplexe Schaltabläufe realisierbar sind. Positiv ist auch das Wegfallen der vielen Getriebe sowie der Wellen. Die vereinfachte Konstruktion und die nicht mehr benötigten Einzelteile vereinfachen die Produktion und senken die Kosten. Auch die Auswirkungen des Verschleißes einzelner Teile verlieren durch die Reduktion der Antriebseinheit auf einige wenige Bauteile an Bedeutung. Der Austausch defekter oder verschlissener Komponenten kann schneller und gezielter durchgeführt werden.

Durch die Verwendung eines ferromag netischen Ankers kann die Antriebseinheit besonders kompakt gestaltet werden, da nur eine Spule benötig wird und die Bewegungsrichtung des Ankers von der Polarität der angelegten Spannung abhängt. Die Steuerung der Polarität der Spannung kann sehr einfach und kostengünstig realisiert werden. Da der Anker aus einer besonderen, schwer zu entmagnetisierendem Material oder Legierung besteht, behält dieser auch bei hohen Temperaturen seine ferromagnetische Eigenschaft. Dies vergrößert den Einsatzbereich der Erfindung.

Bezugszeichen

1 Antriebseinheit

1.1 erste Antriebseinheit 1 .2 zweite Antriebseinheit

1 a, 1 b, 1 c, 1d Antriebseinheit

2 Gehäuse

3 Erste Spule

4 Anker

5 Verbindungsstück 6 Schaltkontakt

6a, 6b, 6c, 6d Schaltkontakt

7 Symmetrieachse 8 Zweite Spule

9 Antriebseinheit 10 Kupplungselement 11 Kupplungsstößel 12 Kulisse

13 Nocke

14 Verbindungselement 15 Zahnstange

16 Zahnrad

17 Nocke