ELEKTROMAGNETISCHER ANTRIEB FÜR SCHALTGERÄTE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Antrieb für einen Schalter, insbesondere im Bereich der Mittelspannungstechnik, mit einer Antriebseinheit, die einen Magnetkörper, einen zumindest teilweise in diesem beweglich angeordneten Anker, wenigstens einen ein permanentes Antriebsmagnetfeld erzeugenden Antriebsmagneten, und wenigstens einen sich zumindest teilweise in dem Antriebsmagnetfeld erstreckenden Leiter aufweist, wobei eine Verriegelungseinheit zur Verriegelung des Ankers in wenigstens einer Endstellung vorgesehen ist.

[0002] Ein solcher elektromagnetischer Antrieb ist beispielsweise aus der DE 198 15 538 A1 bekannt. Der dort offenbarte Antrieb weist einen Drehstromlinearmotor auf, der aus mehreren Motormodulen zusammengesetzt ist. Das Motormodul weist eine bestimmte Anzahl von feststehenden Motorspulen sowie diesbezüglich längsbeweglich geführte Bewegteile mit Permanentmagneten auf. Durch die Erregung der Motorspulen entsteht ein magnetisches Feld, in dem die Permanentmagnete des Bewegteils angeordnet sind. Aufgrund der erzeugten Lorentzkraft kommt es zu einer Antriebsbewegung des Bewegteils, das über eine Schaltstange mit dem Bewegkontakt eines Schalters verbunden ist. Zum Einschalten des Vakuumschalters wird der Bewegkontakt durch den Drehstromlinearmotor gegen einen feststehenden Kontakt des Schalters gepresst, wobei das Bewegteil eine Endlage erreicht.

[0003] Aus der Patentschrift US 3,525,963 ist ein elektromagnetischer Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für einen Schalter bekannt. Dieser Antrieb besitzt eine Antriebseinheit, die einen Magnetkörper, einen zumindest teilweise in diesem beweglich angeordneten Anker, eine ein Antriebsmagnetfeld erzeugende Spule und wenigstens einen sich zumindest teilweise in dem Antriebsmagnetfeld erstreckenden Leiter aufweist. Weiterhin ist eine Verriegelungseinheit zur Verriegelung des Ankers in wenigstens einer Endstellung vorgesehen, wobei die Verriegelungseinheit wenigstens ein fest mit dem Anker verbundenes weichmagnetisches Bewegteil aufweist, das in jeder Endstellung des Ankers einen Luftspalt für ein Verriegelungsmagnetfeld überbrückt.

[0004] Aus der WO 95/07542 ist ein elektromagnetischer Antrieb bekannt, der ein rahmenförmig geschlossen verlaufenes Joch aus weichmagnetischem Material aufweist, das zur Vermeidung von Wirbelströmen aus Lamellen stapelweise zusammengesetzt ist. Das Joch bildet einen Hohlraum aus, in dem ein aus weichmagnetischem Material bestehender Anker zwischen zwei Endlagen beweglich geführt ist. In jeder Endlage kontaktiert der Anker mit einer seiner Stirnseiten das weichmagnetische Joch, wobei zwischen der anderen, der Kontaktstelle gegenüberliegenden Stirnseite des Ankers und dem geschlossen umlaufenden Joch ein Luftspalt definiert ist. In dem Hohlraum des Joches sind ferner zwei Spulen befestigt, die jeweils eine der Stirnseiten des Ankers umgeben. Zwischen den Spulen sind Permanentmagnete zur Erzeugung eines magnetischen Flusses vorgesehen. Aufgrund des Luftspaltes bleibt der Anker in der jeweiligen Endlage fixiert. Durch die Erregung der Spule, welche die luftspaltenseitige Stirnseite umschließt, wird in dem Luftspalt ein so hoher magnetischer Fluss erzeugt, dass zur Verringerung des magnetischen Widerstandes der Anker vom Joch abgerissen und unter Schließung des Luftspaltes in seine zweite stabile Endlage überführt wird, in der er mit seiner anderen Stirnseite, die zuvor den Luftspalt begrenzte, an dem Joch anliegt. Der Erregerstrom der Spule kann nunmehr unterbrochen werden, da der Anker auch in dieser Endlage fixiert ist.

[0005] Die beiden zuvor beschriebenen vorbekannten Magnetantriebe fußen auf unterschiedlichen physikalischen Effekten. Der elektromagnetische Antrieb gemäß der DE 198 15 538 A1 nutzt zur Erzeugung der Antriebswirkung die sogenannte Lorentzkraft, die bei Bewegung geladener Teilchen in einem Magnetfeld entsteht. Die Wirkung eines elektromagnetischen Antriebes gemäß der WO 95/07542 ist auf den physikalischen Effekt zurückzuführen, dass sich ein magnetisches Feld bevorzugt in einem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität oder, mit anderen Worten, in einem Material mit einem geringen magnetischen Widerstand ausbreitet. Durch die Verschiebung des Ankers wird das Gesamtsystem von einem energetisch ungünstigen Zustand mit einem hohen magnetischen Potential in einen energetisch günstigeren Zustand überführt, in dem ein Luftspalt geschlossen oder überbrückt ist und der magnetische Fluss nahezu ausschließlich ein Material mit geringem magnetischen Widerstand durchsetzt. Die Kraft zur Überführung des Systems in den energetisch günstigen Zustand ergibt sich durch Gradientenbildung. Antriebe, die auf einem solchen Effekt basieren, werden auch Reluktanzantriebe genannt.

[0006] Elektromagnetische Antriebe, die auf der Lorentzkraft basieren, weisen eine hohe Dynamik auf und können darüber hinaus auf einfache Art und Weise, nämlich über den durch das Magnetfeld geführten Strom, gesteuert werden. Nachteilig ist jedoch, dass diese Antriebe keine stabilen Endlagen oder Zwischenstellungen einnehmen, sondern erforderlichenfalls durch zusätzliche Mittel in den jeweils vorgesehenen Endlagen fixiert werden müssen. Hierzu werden üblicherweise Federn, Klinken oder dergleichen eingesetzt, deren Kraftwirkung nur mit Aufwand aufzuheben ist. Reluktanzantriebe zeichnen sich in der Regel durch eine stabile Endlagenfixierung aus. Ihnen haftet jedoch der Nachteil einer stark unlinearen Weg-Kraft-Kennlinie an, die entweder nur schwer oder aber zu Lasten der Haltekraft in den Endlagen oder zu Lasten des Bauraumes beeinflusst werden kann.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektromagnetischen Antrieb der eingangs genannten Art bereitzustellen, der in seinen Endlagen auf einfache Art und Weise fixiert werden kann, wobei jedoch die einfache Steuerung der Antriebsbewegung erhalten bleibt.

[0008] Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass das Verriegelungsmagnetfeld unabhängig vom Antriebsmagnetfeld durch wenigstens einen Verriegelungsmagneten erzeugt ist, dem eine unabhängig von dem Leiter bestrombare Abreißspule zum Herausführen des Ankers aus einer Endstellung zugeordnet ist.

[0009] Der erfindungsgemäße elektromagnetische Antrieb umfasst eine Antriebseinheit und eine Verriegelungseinheit, deren Leiter bzw. Spulen unabhängig voneinander bestromt werden können. Auf diese Weise ist der erfindungsgemäße Antrieb beliebig steuerbar und kann an nahezu jede Anforderung angepasst werden. Gleichzeitig ist eine elektromagnetische Verriegelung wenigstens einer Endlage des Ankers der Antriebseinheit bereitgestellt, so dass auf eine kostenintensive und wartungsanfällige mechanische Verriegelungseinheit verzichtet werden kann. Durch die Überbrückung des in der Verriegelungseinheit vorgesehenen Luftspaltes wird der magnetische Widerstand für das von dem Verriegelungsmagneten erzeugte Verriegelungsmagnetfeld herabgesetzt oder minimiert, so dass ein Verschieben des Ankers aus dieser Endstellung nur entgegen einer Reluktanzkraft der Verriegelungseinheit ermöglicht ist. In der Endstellung des Ankers liegt das Bewegteil beispielsweise an den den Luftspalt begrenzenden Bereichen der Verriegelungseinheit an, so dass diese Bereiche einen Anschlag ausbilden, der eine weitere Bewegung des Ankers verhindert.

[0010] Darüber hinaus ist es auch möglich, den Anker - und damit auch das Bewegteil - fest mit dem Bewegkontakt einer Vakuumschaltröhre zu verbinden. In einer Kontaktstellung der Vakuumschaltröhre liegt der Bewegkontakt an dem ortsfesten Festkontakt der Vakuumschaltröhre an. Aufgrund der festen Verbindung mit dem Anker ist durch das Aufeinandertreffen der Kontakte ebenfalls eine Endlage des Ankers definiert. Befindet sich der Anker in einer solchen Endlage ist es keinesfalls notwendig, dass das Bewegteil ebenfalls an den den Luftspalt begrenzenden weichmagnetischen Bereichen der Verriegelungseinheit anliegt. Vielmehr kann das Bewegteil von den den Luftspalt begrenzenden Bereichen der Verriegelungseinheit beabstandet sein.

[0011] Durch das unabhängige Bestromen des Leiters der Antriebseinheit einerseits sowie der Abreißspulen der Verriegelungseinheit andererseits ist es beispielsweise möglich, die Wirkung der Reluktanzkraft, also die Wirkung der Verriegelungsmagnete bei der Antriebsbewegung nahezu vollständig aufzuheben, indem durch die Abreißspulen ein das Verriegelungsmagnetfeld neutralisierendes Abreißmagnetfeld gerade dann erzeugt wird, wenn der Anker sich im Bereich einer Endstellung befindet, aus der heraus er bewegt werden soll.

[0012] Erfindungswesentlich ist ferner, dass das Bewegteil aus einem Material besteht, das einen gegenüber dem Luftspalt geringeren magnetischen Widerstand aufweist. Hierbei kommen beliebige ferromagnetische Stoffe wie Eisen, Mumetall, Nickel-EisenLegierungen in Betracht. Als weichmagnetisch werden Materialien bezeichnet, die ihre magnetischen Eigenschaften nach dem Abschalten des Magnetfeldes verlieren, die diese magnetischen Eigenschaften erzeugen. Weichmagnetische Materialien weisen daher eine schlanke Hysteresekurve und somit eine geringe Koerzitivfeldstärke auf.

[0013] Vorteilhafterweise ist der Verriegelungskörper zweiteilig ausgebildet und beidseitig des Bewegteils angeordnet. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung sind zwei Endlagen des Ankers definiert, da der Bewegungsraum des fest mit dem Anker verbundenen Bewegteils von zwei Seiten begrenzt ist. Wird der Anker gemäß dieser Weiterentwicklung der Erfindung somit zum Antrieb einer Vakuumschaltröhre eingesetzt, ist sowohl die Kontaktstellung der Vakuumschaltröhre, in der ein Stromfluss über die Vakuumschaltröhre möglich ist, als auch die Trennstellung, in der die Kontakte voneinander beabstandet sind, verriegelt.

[0014] Vorteilhafterweise sind zwischen der Verriegelungseinheit und der Antriebseinheit Mittel zum Isolieren eines magnetischen Flusses vorgesehen. Durch diese Isolierungsmittel sind Verriegelungseinheit und Antriebseinheit magnetisch voneinander getrennt, da durch die Isolierungsmittel ein Übergreifen des Antriebsmagnetfeldes und somit eine unvorteilhafte Wechselwirkung mit dem Verriegelungsmagnetfeld oder sogar mit dem Abreißmagnetfeld verhindert ist. Als Mittel zum Isolieren eines magnetischen Flusses eignen sich nicht-ferromagnetische Stoffe mit einer Permeabilität im Bereich von oder kleiner als 1, wie z.B. Luft oder Aluminium.

[0015] Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung sind jeder Verriegelungsmagnet und jede Abreißspule an dem Verriegelungskörper angeordnet. Auf diese Weise werden Verriegelungsmagnet und Abreißspule von dem beim Antrieb unbeweglichen Verriegelungskörper gehalten, so dass eine Bewegung dieser empfindlichen Bauteile beispielsweise beim Schalten einer Vakuumröhre vermieden ist. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung wird daher die Wartungsanfälligkeit des elektromagnetischen Antriebes herabgesetzt.

[0016] Zweckmäßigerweise weist der Anker einen Spulenträger aus einem isolierenden Material auf, wobei der Leiter als Wicklung auf dem Spulenträger angeordnet ist. Gemäß dieser Weiterentwicklung ist der elektromagnetische Antrieb ein Hubantrieb. Der Spulenträger ist beispielsweise als Rohrstutzen oder mit anderen Worten rohrförmig ausgebildet.

[0017] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung besteht der Magnetkörper aus dem Antriebsmagneten sowie einem weichmagnetischen Joch, wobei das Antriebsmagnetfeld eine in dem Magnetkörper vorgesehene Ausnehmung durchsetzt, in der der Leiter des Bewegteils zumindest teilweise angeordnet ist. Gemäß dieser Weiterentwicklung der Erfindung kommt es zur Bewegung der Spule, wohingegen der empfindlichere und schwerere Permanentmagnet ortsfest in dem Magnetkörper angeordnet ist. Durch die Vermeidung der Bewegung des Permanentmagneten wird - wie bereits erläutert - die Lebensdauer erhöht bzw. die Wartungsanfälligkeit herabgesetzt. Aufgrund der Spulenbewegung wird das diesem Antrieb zugrunde liegende Prinzip auch Tauchspulenprinzip genannt.

[0018] Vorteilhafterweise weist der erfindungsgemäße elektromagnetische Antrieb eine Steuereinheit zur Erzeugung vorgegebener zeitabhängiger Steuersignale, eine stromverstärkende Aktuatorendstufe zur Speisung des Leiters in Abhängigkeit der Steuersignale und wenigstens eine stromverstärkende Spulenendstufe zur Speisung einer zugeordneten Abreißspule in Abhängigkeit der Steuersignale auf. Die bei dieser erfindungsgemäßen Weiterentwicklung eingesetzten Endstufen sind zur Verstärkung der Ausgangssignale der Steuereinheit vorgesehen, deren Signalstärke zur Speisung der Spulen oder Leiter nicht ausreichend ist. In der Steuereinheit sind den jeweiligen Erfordernissen der Praxis entsprechende Steuerdaten abgelegt, nach deren Muster die zeitabhängigen Steuersignale erzeugt werden. Mit Hilfe dieser Steuerung ist eine besonders einfache Einstellung beliebiger Kraft-Weg-Kennlinien des elektromagnetischen Antriebes ermöglicht.

[0019] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebes, bei dem die Verriegelungsspulen in Abhängigkeit des Stromes des Leiters bestromt werden. Auf diese Weise kann eine gegenseitige Beeinflussung nahezu vollständig ausgeschlossen werden.

[0020] Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnungen, wobei sich entsprechende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind und

Figur 1

ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebes in einer quer geschnittenen Ansicht und

Figur 2

eine Steuerung des elektromagnetischen Antriebes gemäß Figur 1 zeigen.

[0021] Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebes 1 in einer geschnittenen Darstellung. Der elektromagnetische Antrieb 1 weist eine Antriebseinheit 2 sowie eine Verriegelungseinheit 3 auf, die über Isolierungsmittel miteinander verbunden sind, die hier als ringförmiger Aluminium-Block 4 ausgebildet sind. Die Isolierungsmittel sind zum Isolieren der Magnetfelder in der Antriebseinheit 2 gegenüber Magnetfeldern in der Verriegelungseinheit 3 und umgekehrt vorgesehen.

[0022] Die Antriebseinheit 2 umfasst einen Magnetkörper, der aus einem ein permanentes Antriebsmagnetfeld erzeugenden Antriebsmagneten 5 sowie einem fest mit dem Antriebsmagneten 5 verbundenes weichmagnetisches Joch 6 besteht. In dem Magnetkörper 5, 6 ist eine ringförmige Ausnehmung 7 vorgesehen, in die hinein sich ein Teil eines Ankers 8 erstreckt. Dabei weist der Anker 8 einen becherförmigen Spulenträger 9 aus einem Isoliermaterial auf, dessen rohrförmiger Abschnitt Wicklungen eines Leiters trägt. Durch diese Wicklungen des Leiters sind Antriebsspulen 10 ausgebildet.

[0023] Der Anker 8 ist über Querverstrebungen 11 des Spulenträgers 9 fest mit einer Bewegungsübertragungsstange 12 verbunden, die mittels üblicher Lager in ihrer Längsrichtung beweglich in dem elektromagnetischen Antrieb 1 gehalten ist.

[0024] Die Verriegelungseinheit 3 weist einen zweiteiligen weichmagnetischen Verriegelungskörper 14 auf, der beidseitig eines aus einem weichmagnetischen Material bestehenden Bewegteils 15 angeordnet ist, wobei das Bewegteil 15 fest mit der Bewegungsübertragungsstange 12 und somit ,fest mit dem Anker 8 verbunden ist. Als weichmagnetisches Material wurde bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl für den Verriegelun-gskörper 4 als auch für das Bewegteil 15 ferromagnetischer Stahl eingesetzt. In jedem Abschnitt oder Teil des Verriegelungskörpers 14 und somit zu beiden Seiten des Bewegteils 15 sind Verriegelungsmagnete 16 erkennbar, die ein in Bewegungsrichtung des Ankers 8 verlaufendes axiales Verriegeluncsmagnetfeld erzeugen. Dabei sind die Verriegelungsmagnete 16 jeweils konzentrisch von einer Abreißspule 17 umgeben. Durch das Bewegteil 15 und den Verriegelungskörper 14 sind Luftspalte 18 begrenzt, die von dem Verriegelungsmagnetfeld in Bewegungsrichtung des Bewegteils 15 im Wesentlichen axial durchsetzt sind.

[0025] Durch die Antriebseinheit 2 wird eine Antriebsbewegung aufgrund einer Lorentzkraft erzeugt. Dazu wird das ebenfalls in Längsrichtung des Ankers 8 erzeugte permanente und axiale Antriebsmagnetfeld, dessen Feldlinien in dem Antriebsmagneten 5 angedeutet sind, über das weichmagnetische Joch 6 geführt, wobei es die in der Ausnehmung 7 des Magnetkörpers angeordneten Spulen 10 des Ankers 8 in Querrichtung durchsetzt. Bei Bestromung der Spulen wird daher eine Hubbewegung des Ankers 8 erzeugt, die über die Bewegungsübertragungsstange 12 in das Bewegteil 15 eingeleitet wird. Das Bewegteil 15 wird daher je nach Richtung der Hubbewegung auf einen der beiden Abschnitte des Verriegelungskörpers 14 zu bewegt, wodurch sich einer der zwischen dem Bewegteil 15 und dem Verriegelungskörper 14 ausgebildeten Luftspalte 18 verkleinert. Die Verkleinerung dieses Luftspaltes 18 bewirkt ein Absenken des magnetischen Widerstandes für das von einem der Verriegelungsmagnete 16 erzeugte axiale Verriegelungsmagnetfeld. Dieser Effekt beruht darauf, dass der Verriegelungskörper 14 aus einem ferromagnetischen Material, also einem Material mit einer Permeabilität wesentlich größer als 1, besteht, der Luftspalt 18 hingegen mit Luft, also einem Stoff, gefüllt ist, der eine relative Permeabilität von 1 aufweist. Stößt das Bewegteil an einen der Teile des Verriegelungskörpers 14 an, so hat der Anker 8 eine seiner Endstellungen erreicht, die durch die über Luftspaltverkleinerung erzeugte Reluktanzkraft verriegelt ist. Zum Abreißen des Ankers 8 aus dieser Endstellung wird die Abreißspule 17 erregt, die denjenigen Verriegelungsmagneten 16 konzentrisch umgibt, an dem das Bewegteil 15 anliegt. Die Wirkung dieses Verriegelungsmagneten 16 wird durch das von der Abreißspule 17 erzeugte Abreißmagnetfeld geschwächt oder aufgehoben, so dass mittels der Antriebseinheit 2 ein Herausführen des Ankers 8 aus der Endstellung ermöglicht ist. Der Anker 8 kann nunmehr solange in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden, bis er an dem gegenüberliegenden Abschnitt des Verriegelungskörpers 14 anstößt und seine zweite Endlage erreicht. Auch in dieser Endstellung ist der magnetische Widerstand für das Verriegelungsmagnetfeld minimiert, da nunmehr der andere in Bewegungsrichtung gegenüberliegende Luftspalt 18 überbrückt ist.

[0026] Figur 2 zeigt eine Steuerungseinheit 19 des elektromagnetischen Antriebes 1 gemäß Figur 1 in einer schematischen Darstellung. Die Steuerungseinheit 19 weist ein Interface 20 auf, welches ein eingehendes Ein- oder Ausschaltsignal 21 in ein von einer Steuerung 22 akzeptiertes Steuerungseingangssignal umwandelt. In der Steuerung 22 sind vorgegebene Signalmuster in Form von Signalintensitäten in Abhängigkeit der Zeit in einem Speicherbereich abgelegt. In Abhängigkeit eines ausgewählten vorgegebenen Signalmusters steuert die Steuerung 19 Haltemagnetendstufen 23 mit zeitabhängigen Stromwerten 24 an. Daraufhin werden die Abreißspulen 17 der Verriegelungseinheit 3 mit den durch die Haltemagnetendstufen 23 verstärkten Stromwerten 24 der Steuerung 19 gespeist.

[0027] Die Steuerung 22 ist weiterhin mit einem Stromregler 25 verbunden, der einen von der Steuerung 22 aufgenommenen Stromsollwert 26 mit einem Stromistwert 27 vergleicht, der am Ausgang einer Aktuatorendstufe 28 abgegriffen wird. Bei Übereinstimmung zwischen Stromsollwert 26 und Stromistwert 27 wird ein Freigabesignal 29 erzeugt. Die tatsächliche Weglage wird mit einem figürlich nicht dargestellten Messsystem erfasst. Durch diese Regelung der Steuerung ist daher eine besonders genaue Einstellung der Kraft-Weg-Kennlinie des elektremagnetischen Antriebes ermöglicht.

[0028] Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, auf eine zusätzliche Regelung zu verzichten und die Aktuatorendstufe 28 ebenfalls direkt über die Steuerung 22 anzusteuern.

[0029] Die Steuerung 22, die Aktuatorendstufe 28 und die Haltemagnetendstufe 23 sind mit einer in Figur 2 nur schematisch dargestellten Stromversorgung 31 verbunden, die eine zur Steuerung notwendige Betriebsenergie 30 bereitstellt.

Ansprüche

1. Elektromagnetischer Antrieb (1) für einen Schalter, insbesondere im Bereich der Mittelspannungstechnik, mit einer Antriebseinheit (2), die einen Magnetkörper (6), einen zumindest teilweise in diesem beweglich angeordneten Anker (8), wenigstens einen ein permanentes Antriebsmagnetfeld erzeugenden Antriebsmagneten (5) und wenigstens einen sich zumindest teilweise in dem Antriebsmagnetfeld erstreckenden Leiter (10) aufweist, wobei eine Verriegelungseinheit (3) zur Verriegelung des Ankers (8) in wenigstens einer Endstellung vorgesehen ist, und wobei
die Verriegelungseinheit (3) wenigstens ein fest mit dem Anker (8) verbundenes weichmagnetisches Bewegteil (15) aufweist, das in jeder Endstellung des Ankers (8) einen Luftspalt (18) für ein permanentes Verriegelungsmagnetfeld überbrückt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsmagnetfeld unabhängig vom Antriebsmagnetfeld durch wenigstens einen Verriegelungsmagneten (16) erzeugt ist, dem eine unabhängig von dem Leiter bestrombare Abreißspule (17) zum Herausführen des Ankers (8) aus einer Endstellung zugeordnet ist.

2. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verriegelungseinheit (3) einen mit dem Magnetkörper verbundenen Verriegelungskörper (14) aufweist, wobei jeder Luftspalt (18) zwischen dem Verriegelungskörper (14) und dem Bewegteil (15) ausgebildet ist.

3. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verriegelungskörper (14) zweiteilig ausgebildet und beidseitig des Bewegteils (15) angeordnet ist.

4. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verriegelungsmagnet (16) und jede Abreißspule (17) an dem Verriegelungskörper (14) angeordnet sind.

5. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Verriegelungseinheit (3) und der Antriebseinheit (2) Mittel zum Isolieren eines magnetischen Flusses vorgesehen sind.

6. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anker (8) einen Spulenträger (9) aus einem isolierenden Material aufweist, wobei der Leiter als auf dem Spulenträger (9) angeordnete Wicklung (10) ausgebildet ist.

7. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekenntzeichnet, dass der Magnetkörper aus dem Antriebsmagneten (5) sowie einem weichmagnetischen Joch (6) besteht, wobei das Antriebsmagnetfeld eine in dem Magnetkörper vorgesehene Ausnehmung (7) durchsetzt, in der der Leiter (10) zumindest teilweise angeordnet ist.

8. Elektromagnetischer Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Steuereinheit (22) zur Erzeugung vorgegebener zeitabhängiger Steuersignale, eine stromverstärkende Aktuatorendstufe (28) zur Speisung des Leiters (10) in Abhängigkeit der Steuersignale und wenigstens eine stromverstärkende Spulenendstufe (23) zur Speisung einer zugeordneten Abreißspule (17) in Abhängigkeit der Steuersignale.

9. Verfahren zum Steuern eines elektromagnetischen Antriebes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Abreißspulen (17) in Abhängigkeit des Stromes des Leiters (10) erregt werden, so dass der elektromagnetische Antrieb (1) eine vorbestimmte Kraft-Weg-Kennlinie aufweist.

Claims

1. Electromagnetic drive (1) for a switch, in particular in the medium-voltage sector, with a drive unit (2), which has a magnet body (6), an armature (8) which is arranged at least partially movably in said magnet body, at least one drive magnet (5), which produces a permanent drive magnetic field, and at least one conductor (10), which extends at least partially in the drive magnetic field, a locking unit being provided (3) for locking the armature (8) in at least one end position, and the locking unit (3) having at least one soft-magnetic moving part (15), which is fixedly connected to the armature (8) and, in each end position of the armature (8), bridges an air gap (18) for a permanent locking magnetic field, characterized in that the locking magnetic field is produced independently of the drive magnetic field by at least one locking magnet (16), which has an associated interruption coil (17), which can be energized independently of the conductor, for moving the armature (8) out of an end position.

2. Electromagnetic drive (1) according to Claim 1,
characterized in that the locking unit (3) has a locking body (14) connected to the magnet body, each air gap (18) being formed between the locking body (14) and the moving part (15).

3. Electromagnetic drive (1) according to Claim 2,
characterized in that the locking body (14) is formed in two parts and is arranged on both sides of the moving part (15).

4. Electromagnetic drive (1) according to Claim 2 or 3, characterized in that each locking magnet (16) and each interruption coil (17) are arranged on the locking body (14).

5. Electromagnetic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that means for insulating a magnetic flux are provided between the locking unit (3) and the drive unit (2).

6. Electromagnetic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the armature (8) has a coil former (9) made from an insulating material, the conductor being in the form of a winding (10) arranged on the coil former (9).

7. Electromagnetic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet body comprises the drive magnet (5) and a soft-magnetic yoke (6), the drive magnetic field passing through a cutout (7), which is provided in the magnet body and in which the conductor (10) is at least partially arranged.

8. Electromagnetic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized by a control unit (22) for generating predetermined time-dependent control signals, a current-amplifying actuator output stage (28) for feeding the conductor (10) as a function of the control signals and at least one current-amplifying coil output stage (23) for feeding an associated interruption coil (17) as a function of the control signals.

9. Method for controlling an electromagnetic drive (1) according to one of Claims 1 to 8, in which the interruption coils (17) are excited as a function of the current of the conductor (10), with the result that the electromagnetic drive (1) has a predetermined force/distance characteristic.

Revendications

1. Entraînement (1) électromagnétique pour un commutateur, notamment dans le domaine de la technique de la moyenne tension, comprenant une unité (2) d'entraînement, qui a une pièce (6) magnétique, une armature (8) montée mobile au moins en partie dans celle-ci, au moins un aimant (5) d'entraînement produisant un champ magnétique d'entraînement permanent et au moins un conducteur (10) s'étendant au moins en partie dans le champ magnétique d'entraînement, une unité (3) de verrouillage de l'armature (8) étant prévue en au moins une position d'extrémité, et dans lequel l'unité (3) de verrouillage a au moins une partie (15) mobile magnétiquement douce, qui est reliée rigidement à l'armature (8) et qui enjambe en chaque position d'extrémité de l'armature (8) un entrefer (18) pour un champ magnétique de verrouillage permanent, caractérisé en ce que le champ magnétique de verrouillage est produit indépendamment du champ magnétique d'entraînement par au moins un aimant (16) de verrouillage, auquel est associée une bobine (17) de rappel pouvant être parcourue par un courant indépendamment du conducteur pour sortir l'armature (8) d'une position d'extrémité.

2. Entraînement (1) électromagnétique suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que l'unité (3) de verrouillage a une pièce (14) de verrouillage qui est reliée à la pièce magnétique, chaque entrefer (18) étant formé entre la pièce (14) de verrouillage et la partie (15) mobile.

3. Entraînement (1) électromagnétique suivant la revendication 2,
caractérisé en ce que la pièce (14) de verrouillage est en deux parties et la partie (15) mobile est disposée des deux côtés.

4. Entraînement (1) électromagnétique suivant la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce que chaque aimant (16) de verrouillage et chaque bobine (17) de rappel sont montés sur la pièce (14) de verrouillage.

5. Entraînement (1) électromagnétique suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens d'isolation d'un flux magnétique entre l'unité (3) de verrouillage et l'unité (2) d'entraînement.

6. Entraînement (1) électromagnétique suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'armature (8) a un porte-bobine (9) en un matériau isolant, le conducteur étant constitué sous la forme d'un enroulement (10) disposé sur le porte-bobine (9).

7. Entraînement (1) électromagnétique suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la pièce magnétique est constituée de l'aimant (5) d'entraînement, ainsi que d'une culasse (6) magnétique douce, le champ magnétique d'entraînement traversant un évidemment (7) qui est prévu dans la pièce magnétique et dans lequel le conducteur (10) est disposé au moins en partie.

8. Entraînement (1) électromagnétique suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisé par
une unité (22) de commande pour la production de signaux de commande prescrits en fonction du temps, un étage (28) d'actionneur amplifiant le courant pour l'alimentation du conducteur (10) en fonction des signaux de commande et au moins un étage (13) d'extrémité de bobine amplifiant le courant pour l'alimentation d'une bobine (17) de rappel associée en fonction des signaux de commande.

9. Procédé de commande d'un entraînement (1) électromagnétique suivant l'une des revendications 1 à 8,dans lequel on excite les bobines (17) de rappel en fonction du courant du conducteur (10) de façon à ce que l'entraînement électromagnétique ait une caractéristique force-trajet déterminée à l'avance.

Zeichnung