具有有载分接开关和驱动系统的开关组件的制作方法

1.本发明涉及一种开关组件，具有有载分接开关和用于有载分接开关的驱动系统。


背景技术：

2.分级变压器中的有载分接开关以不同的方式被操纵。在此，马达的使用实现了有载分接开关的简单的操纵。然而这始终需要监控这种马达，因为这种马达是高度安全相关的部件。这首先适用于切换，因为这在分级变压器运行期间进行。在极端情况下，运行中的故障可能具有严重的技术和经济后果。


技术实现要素：

3.因此本发明的任务是说明一种用于驱动有载分接开关的改进的方案，通过该方案提高运行的安全性。
4.该任务通过独立权利要求的主题来解决。另外的实施方式是从属权利要求的主题。
5.本发明提出一种开关组件，包括有载分接开关和用于有载分接开关的驱动系统，该驱动系统包括：
[0006]-带有马达轴的步进马达，其中，马达轴与有载分接开关连接；
[0007]-反馈系统，所述反馈系统被设置成用于：
[0008]-确定所述马达轴的位置的至少一个值；并且
[0009]-基于所述至少一个值产生反馈信号；以及
[0010]-控制装置，所述控制装置被设置成用于根据所述反馈信号而作用到所述开关组件的运行上。
[0011]
该改进的方案基于这样的想法，即，用于驱动有载分接开关的步进马达的马达轴配备有反馈系统，该反馈系统能够检测马达轴的位置值。在此，反馈系统能够在切换之后或期间查询马达轴的位置并且可供检查。为此产生反馈信号，该反馈信号基于马达轴的位置。
[0012]
因此，当步进马达由控制装置操纵时，反馈系统确定马达轴的实际位置并且因此确定有载分接开关的实际位置。反馈系统包括在空间上彼此分离的磁体和霍尔传感器。由此引起的是，源自有载分接开关的故障对霍尔传感器没有影响。具有磁体和霍尔传感器的反馈系统的实现是特别有利的，并且尽管如此也是非常可靠的。
[0013]
控制装置具有包括马达驱动器的控制单元。控制单元与马达驱动器连接并且向该马达驱动器传送步进马达或其马达轴应该旋转的速度和量，以便由此操纵有载分接开关。反馈系统在步进马达的操纵后借助反馈信号将马达轴的位置传送到控制单元。如果步进马达的要接近的位置或者说马达轴的位置与通过反馈系统确定的位置不一致，则开关组件停用或者移动到安全的方位中。作为停用，确定有载分接开关的完全关断。在接近或占据安全的位置/方位时进行步进马达的重新操纵并且因此进行有载分接开关的重新操纵。在此尝试在选择器中接近确定的绕组抽头。因此尤其在本发明的意义上，停用或接近或占据安全
方位被视为通过控制装置对开关组件的运行的作用。
[0014]
根据至少一个实施方式，反馈系统包括磁体和霍尔传感器，通过磁体和霍尔传感器来确定马达轴的位置的值。在此，霍尔传感器可以确定磁体以及由此马达轴已经旋转的角度；这是反馈信号。此外，通过霍尔传感器可以确定磁体或马达轴已经旋转的时间。该信息也可以是反馈信号的一部分。
[0015]
可以规定，
[0016]-所述磁体布置在所述马达轴上；
[0017]-所述霍尔传感器布置在所述磁体的紧邻附近；
[0018]-所述磁体布置在所述马达轴的第一端部上；
[0019]-所述马达轴在与所述第一端部对置的第二端部上与所述有载分接开关连接。
[0020]
霍尔传感器和磁体始终布置成使得霍尔传感器可以探测磁体的变化的位置或方位。
[0021]
此外，可以规定，
[0022]-设置具有分隔壁的壳体；
[0023]-所述分隔壁将所述壳体中的第一区域与第二区域分隔开；
[0024]-带有马达轴和磁体的步进马达布置在第一区域中，并且霍尔传感器布置在第二区域中。
[0025]
开关组件的壳体优选由电绝缘材料、例如塑料或玻璃纤维强化的塑料设计。分隔壁将区域彼此隔离。
[0026]
此外，可以规定，
[0027]-所述控制装置具有第一马达驱动器和控制单元；
[0028]-所述马达驱动器和所述控制单元被构造用于控制所述步进马达并且由此操纵所述马达轴。
[0029]
控制是这样进行的，即，控制单元向马达驱动器传送步进马达应当旋转的速度和旋转多少单位。根据设计方案，驱动轴的360
°
旋转可以分成200、400、600或800个步进。
[0030]
此外，可以规定，
[0031]-所述反馈系统与所述控制装置、尤其与所述控制单元连接。
[0032]
此外，可以规定，
[0033]-所述控制装置在作用到所述开关组件上时使所述开关组件停用或断开。
[0034]
此外，可以规定，
[0035]-所述控制装置在作用到所述开关组件上时重新操纵所述开关组件，从而所述有载分接开关占据或接近安全的位置或方位。
[0036]
此外可以规定，
[0037]-所述有载分接开关的安全的位置或方位相应于所述有载分接开关的选择器的位置或方位。
[0038]
术语“用于马达轴的位置的值”也包含测量参量的如下的值，由所述值必要时在公差范围内可以明确地确定马达轴的位置。
[0039]
通过确定用于马达轴的位置的值，控制装置可以进行位置确定的可信度或者值的比对并且由此提高安全性或者说作用到开关组件的运行上。
[0040]
根据至少一个实施方式，驱动系统用于驱动有载分接开关的轴。由此有载分接开关例如被促使执行一个或多个操作，例如在运行器件的两个绕组抽头之间的切换或该切换的部分，例如负载切换、选择器操纵或预选器操纵。
[0041]
马达轴直接或间接地、尤其是通过一个或多个传动机构与有载分接开关、尤其是有载分接开关的轴连接。
[0042]
根据至少一个实施方式，马达轴直接或间接地与磁体连接。
[0043]
根据至少一个实施方式，马达轴的位置、尤其绝对位置相应于有载分接开关的位置、尤其是相对或绝对位置。也就是说，从马达轴的位置可以必要时在公差范围内明确地推断出有载分接开关的位置。
[0044]
根据至少一个实施方式，所述作用或者说对运行的作用包括控制、调节、制动、加速或停止马达。
[0045]
根据至少一个实施方式，控制装置包括控制单元和用于受控地或受调节地对步进马达进行能量供应的马达驱动器。
[0046]
马达轴的位置可以由控制装置例如与步进马达的要接近的位置比较。在显著偏差的情况下，控制装置能够输出故障通知或作用到开关组件上。
[0047]
根据至少一个实施方式，磁体形锁合地与马达轴连接。根据至少另一实施方式，磁体附加地力锁合地或材料锁合地、例如通过粘接与马达轴连接。
[0048]
通过形锁合的和附加的材料锁合的或力锁合的连接进一步提高磁体的紧固并且最终进一步提高运行安全性。
附图说明
[0049]
在此，示出了：
[0050]
图1示出根据改进的方案的开关组件的示例性实施方式的示意图；并且
[0051]
图2示出根据改进的方案的开关组件的结构性实施方式。
具体实施方式
[0052]
图1示出根据改进的方案的开关组件1的示例性的实施方式的示意图，具有有载分接开关17和驱动系统3，所述驱动系统经由马达轴16与有载分接开关17连接。有载分接开关17可构造为具有有载切换开关、选择器、双向换向器、换向器和/或预选器的有载分接开关。有载分接开关17的有载切换开关在此可以具有机械的开关触点、真空开关管或半导体开关元件。此外，有载分接开关17可以设计为混合有载分接开关，其中，该有载分接开关不仅具有机械开关触点而且具有在有载切换开关中的半导体开关元件。混合有载分接开关的选择器在此具有机械的开关触点。
[0053]
驱动系统3包含带有马达轴16的步进马达12。驱动系统3的控制装置2包括用于步进马达12的受控或受调节的能量供应的马达驱动器11以及用于操控马达驱动器11的控制单元10。马达驱动器11能够设计为功率部件或变频器。
[0054]
驱动系统3具有发送器系统13，所述发送器系统用作反馈系统4或者是反馈系统4的一部分并且与控制单元10连接。此外，发送器系统13部分地直接或间接地与马达轴16耦联。
[0055]
发送器系统13被设置用于检测马达轴16的位置、尤其是角度位置、例如相对或绝对角度位置的值。为此，发送器系统13包括磁体14和霍尔传感器15，其中，磁体14紧固在马达轴16上，马达轴的位置结合霍尔传感器14明确地关联。
[0056]
磁体14在马达轴16上的紧固例如实施为形锁合的连接与力锁合的和/或材料锁合的连接的组合。
[0057]
此外，驱动系统3和尤其控制装置2、尤其控制单元10和/或马达驱动器11被设置用于控制和调节步进马达。在此，控制单元10向马达驱动器11传送步进马达12或其马达轴16应当运动或旋转的速度和量。这借助于步进马达内部中的有齿的软铁环实现，该软铁环具有定子的电磁体和转子的永磁体。这使得步进马达12的马达轴16能够执行相应的逐步运动。此外，步进可以通过定子绕组的合适的电子操控来划分。例如，步进马达12可以将马达轴的360
°
旋转分成200、400或800个步进。
[0058]
控制装置2且尤其是驱动系统3的控制单元10将通过反馈系统4的马达轴16的实际位置与应由步进马达12接近的位置比较。
[0059]
反馈系统4因此形成一种类型的安全器件，其检查步进马达12是否已经实际上接近正确的位置。
[0060]
如果不是这种情况，则这被识别为驱动系统的故障，有载分接开关17移动到安全的位置/方位中和/或停用。
[0061]
图2示出根据本发明的开关装置1的可能的结构设计方案或布置。开关装置1具有带有第一区域20.1和第二区域20.2的壳体20。第一区域20.1、20.2通过分隔壁21彼此分开。磁体14紧固在马达轴16的第一端部16.1上并且与步进马达12一起布置在壳体20的第一区域20.1中。霍尔传感器15在空间上通过分隔壁21分开地布置在第二区域20.2中的磁体14的紧邻附近。磁体14始终布置成使得霍尔传感器15能够确定其方位。
[0062]
此外，在壳体20的第二区域20.2中布置有控制单元10和马达驱动器11。控制单元10通过马达驱动器11与步进马达12连接。
[0063]
马达轴16的第二端部16.2与有载分接开关17机械地耦联。通过操纵步进马达12操纵有载分接开关17。
[0064]
附图标记列表
[0065]
1开关组件
[0066]
2控制装置
[0067]
3驱动系统
[0068]
4反馈系统
[0069]
10控制单元
[0070]
11马达驱动器
[0071]
12步进马达
[0072]
13发送器系统
[0073]
14磁体
[0074]
15霍尔传感器
[0075]
16马达轴
[0076]
16.1马达轴的第一端部
[0077]
16.2马达轴的第二端部
[0078]
17有载分接开关
[0079]
20壳体
[0080]
20.1第一区域
[0081]
20.2第二区域
[0082]
21分隔壁

技术特征：
1.一种开关组件(1)，所述开关组件包括有载分接开关(17)和用于有载分接开关(17)的驱动系统(3)，所述驱动系统(3)包含：-带有马达轴(16)的步进马达(12)，其中，马达轴(16)与有载分接开关(17)连接并且操纵所述有载分接开关；-反馈系统(4)，所述反馈系统被设置成用于：-确定马达轴(16)的位置的至少一个值；并且-基于所述至少一个值产生反馈信号；以及-控制装置(2)，所述控制装置被设置成用于根据反馈信号而作用到开关组件(1)的运行上。2.根据权利要求1所述的开关组件(1)，其中，-所述反馈系统(4)包括磁体(14)和霍尔传感器(15)，通过所述磁体和霍尔传感器确定马达轴(16)的位置的值。3.根据权利要求2所述的开关组件(1)，其中，-所述磁体(14)布置在马达轴(16)上；-所述霍尔传感器(15)布置在磁体(14)的紧邻附近，使得磁体(14)的方位能够通过霍尔传感器(15)来确定。4.根据前述权利要求中任一项所述的开关组件(1)，其中，-所述磁体(14)布置在马达轴(16)的第一端部(16.1)上；-所述马达轴(16)在与第一端部(16.1)对置的第二端部(16.2)上与有载分接开关(17)连接。5.根据前述权利要求中任一项所述的开关组件(1)，其中，-设置有壳体(20)，所述壳体具有分隔壁(21)；-所述分隔壁(21)将壳体(20)的第一区域(20.1)与第二区域(20.2)分隔开；-带有马达轴(16)和磁体(14)的步进马达(12)布置在第一区域(20.1)中，并且霍尔传感器(15)布置在第二区域(20.2)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的开关组件(1)，其中，-所述控制装置(2)具有马达驱动器(11)和控制单元(10)；-马达驱动器(11)和控制单元(10)被构造用于控制所述步进马达(12)并且经由马达轴(16)操纵所述有载分接开关(17)。7.根据前述权利要求中任一项所述的开关组件(1)，其中，-所述反馈系统(4)与控制装置(2)、尤其与控制单元(10)连接。8.根据前述权利要求中任一项所述的开关组件(1)，其中，-所述控制装置(2)在作用到开关组件(1)上时使开关组件停用或断开。9.根据前述权利要求中任一项所述的开关组件(1)，其中，-所述控制装置(2)在作用到开关组件(1)上时重新操纵所述开关组件，从而有载分接开关(17)占据或接近安全的位置或方位。10.根据权利要求9所述的开关组件(1)，其中，-所述有载分接开关的安全的位置或方位相应于有载分接开关的选择器的位置或方位。

技术总结
本发明涉及一种开关组件(1)，包括有载分接开关(17)和用于所述有载分接开关(17)的驱动系统(3)，所述驱动系统(3)包含-带有马达轴(16)的步进马达(12)，其中，马达轴(16)与有载分接开关(17)连接并且操纵所述有载分接开关；-反馈系统(4)，所述反馈系统被设置成用于-确定所述马达轴(16)的位置的至少一个值；并且-基于所述至少一个值产生反馈信号；以及-控制装置(2)，所述控制装置被设置成用于根据所述反馈信号而作用到所述开关组件(1)的运行上。上。上。


技术研发人员：C
受保护的技术使用者：赖茵豪森机械制造公司
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2023/10/7