DE1787675U

DE1787675U - ELECTRODYNAMIC DRIVE ARRANGEMENT FOR TO-AND-WINDING MOVEMENT.

Info

Publication number: DE1787675U
Application number: DES19017U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1955-12-28
Filing date: 1955-12-28
Publication date: 1959-04-30

Description

Elektrodynamische Antriebsanordnung für hin- und hergehende Bewegung.Electrodynamic drive arrangement for reciprocating motion.

Bekanntlich lassen sich mit Hilfe elektrodynamischer Anordnungen, bestehend aus mindestens zwei magnetisch eng gekoppelten Leitersystemen, in einfacher Weise sehr. große Kräfte und Beschleunigungen erzielen. Bisher wurden derartige Anordnungen vornehmlich zum Öffnen oder Schließen elektrischer Schaltgeräte verwendet, wobei die Rückstellbewegung meist durch eine Federanordnung erfolgte. Für viele Zwecke ist es aber notwendig, in beiden Richtungen große Beschleunigungen zu erzeugen. Ferner kann es erforderlich sein, Schaltbewegungen in hermetisch abgeschlossenen Räumen durchzuführen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer elektrodynamischen Antriebsanordnung, die gestattet, hin-und hergehende Be, i, egunc"en mit Bewegungen nit großen Beschleunigungen auch in vollkommen abge- schlossenen Räumen zu erzeugen. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, da3 mindestens ein bewegliches Leitersystem zwischen mindestens zwei feststehenden Leitersystemen hin-und herbeweglich angeordnet und i j'eder Endstellung mit dem betreffenden feststehenden Leitersystem eng gekoppelt ist, wobei die feststehenden Leitersysteme mit Impulsströme gespeist werden. DieErfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform im Schnitt (Fig. 1) nebst zuge- hörigem Schaltschema (Fig. 2) zeigt, näher erläutert, und zwar in Anwendung auf einen elektrischen Schalter, wobei sich der Schaltvorgang in einen gasförmigen Medium unter sehr hohem Druck vollzieht. In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 die feststehenden Schaltstücke, die mit den Zuleitungen 3, 4 in leitender Verbindung stehen. 5 ist das ringförmige, bewegliche Leitersystem der elektrodynamischen Anordnung mit den beweglichen Schaltstücken 6 und 7.8 ist das untere feststehende Leitersystem in Form einer Spule. Sie ist in das Isoliergehäuse 9 eingebettet. Ihre Anschlüsse fuhren zu dem Klemmenkasten 10. 11 ist das obere Leitersystem, ebenfalls als Spule ausgebildet, die in den Deckel 12 aus Isoliermaterial eingegossen ist. 13 und 14 sind klinkenartige Federn, die in den Spalten 15 und 16, durch die die feststehenden Schaltstücks 6 und 7 beim Abheben des Deckels 12 herausgleiten können, befestigt sind. 17 ist die Einschaltfeder, herausg die einerseits am Deckel 12, andererseits am Ring 5 befestigt ist. Der Deckel 12 ist durch Schrauben 18 mit dem Isoliergehäuse 9 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 19 verbunden.As is known, electrodynamic arrangements consisting of at least two magnetically closely coupled conductor systems can be very simple. achieve great forces and accelerations. So far, such arrangements have mainly been used to open or close electrical switching devices, the restoring movement mostly being carried out by a spring arrangement. For many purposes, however, it is necessary to generate large accelerations in both directions. It may also be necessary to perform switching movements in hermetically sealed spaces. The present invention is concerned with an electrodynamic drive arrangement that allows reciprocating Be, i, egunc "en with Movements with high accelerations even in completely to create closed spaces. This arrangement is characterized in that at least one movable conductor system is arranged so that it can move back and forth between at least two fixed conductor systems and is closely coupled to the respective fixed conductor system in each end position, the fixed conductor systems being fed with pulsed currents. The invention is illustrated below with reference to the drawing, which shows a for example embodiment in section (Fig. 1) together with added Hearing circuit diagram (Fig. 2) shows, explained in more detail, in application to an electrical switch, the switching process takes place in a gaseous medium under very high pressure. In Fig. 1, 1 and 2 denote the fixed contact pieces that are in conductive connection with the leads 3, 4. 5 is the ring-shaped, movable conductor system of the electrodynamic arrangement with the movable contact pieces 6 and 7.8 is the lower fixed conductor system in the form of a coil. It is embedded in the insulating housing 9. Your connections lead to the terminal box 10. 11 is the upper conductor system, also designed as a coil, which is cast into the cover 12 made of insulating material. 13 and 14 are pawl-like springs, which are in the columns 15 and 16, through which the stationary contact pieces 6 and 7 when the cover 12 is lifted can slide out, are attached. 17 is the closing spring, published which is attached on the one hand to the cover 12 and on the other hand to the ring 5. The cover 12 is connected to the insulating housing 9 by screws 18 with the interposition of a seal 19.

Die Spulen 8 und 11 sind parallel geschaltet (s.Fig. 2). Die diesbezüglichen Verbindungen sind in einer Ebene senkrecht zur Schnittebene angeordnet. Als zusätzliche Isolation zwischen der Spule 8 und dem stromführenden System 3 ; 5 ? 4 ist noch eine Isolierplatte 20, z. B. aus Glimmer, vorgesehen.The coils 8 and 11 are connected in parallel (see Fig. 2). The related Connections are arranged in a plane perpendicular to the cutting plane. As an additional Isolation between the coil 8 and the current-carrying system 3; 5? 4 is still an insulating plate 20, e.g. B. made of mica, provided.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende : Im gezeichneten geschlossenen Zustand des Schalters werden der Ring 5 und damit die beweglichen Schaltstücke 6 und 7 durch die Feder 17 auf die feststehenden Schaltstücke 1 und 2 gepreßt. Soll nun ausgeschaltet werden,-so erhalten die Spulen 8 und 11 einen Stromimpuls. Da jedoch infolge der engen Kopplung zwischen der Spule 8 und den Ring 5 deren resultierende Induktivität viel kleiner ist als diejenige der lose gekoppelten Spule 11, nimmt die Spule 8 annähernd den vollen Strom auf, während die Spule 11 praktisch unerregt bleibt und zudem infolge der losen Kopplung nur eine sehr geringe Kraftwirkung auf den Ring 5 ausübt. Der Ring 5 wird nun unter dem Einfluß der abstoßenden Kraft gegenüber der Spule 8 nach oben geschleudert und verklinkt sich hinter den Federn 13 und 14 (gestrichelt gezeichnete Lage), womit die Ausschaltung beendet ist. Wird nun auf das gleiche System ein zweiter Impuls gegeben, so fließt der Hauptanteil des Stromes nun über die Spule 11. Der Ring 5 erhält einen Impuls in Schließrichtung des Schalters, wird aus der Verklinkung 13, 14 herausgerissen und bewegt sich so weit nach unten, bis die beweglichen Schaltstücke 6 und 7 wieder in enge Berührung mit den feststehenden Schaftstücken 1 und 2 kommen. Im allgemeinen wird man so disponieren, daß die Einschaltkraft kleiner ist als die Ausschaltkraft.The mode of operation of the arrangement is as follows: Closed in the drawn The ring 5 and thus the movable contact pieces 6 become the state of the switch and 7 pressed by the spring 17 onto the stationary contact pieces 1 and 2. Intended to now turned off - so the coils 8 and 11 receive one Current pulse. However, because of the close coupling between the coil 8 and the ring 5 whose resulting inductance is much smaller than that of the loosely coupled Coil 11, the coil 8 takes up almost the full current, while the coil 11 remains practically unexcited and, moreover, only a very small amount due to the loose coupling Exerts a force on the ring 5. The ring 5 is now under the influence of the repulsive Force thrown against the coil 8 upwards and latches behind the Springs 13 and 14 (dashed line position), which ends the disconnection is. If a second impulse is given to the same system, the main part flows of the current now through the coil 11. The ring 5 receives a pulse in the closing direction of the switch, is torn out of the latch 13, 14 and moves so far down until the movable contact pieces 6 and 7 are in close contact again come with the fixed shaft pieces 1 and 2. In general, one will dispose of that the switch-on force is smaller than the switch-off force.

Es sind nun noch eine Reihe von Abwandlungen möglich. Je nach der gegebenen Aufgabenstellung kann die Stromimapulsdauer kleiner oder auch großer als die Schaltdauer, d. h. die Zeit, die die - Schaltbrücke 5 benötigt, um von einer Endlage in die andere zu können, gewählt werden. Die Spulen 8 und 11 können von getrennten Stromquellen gespeist und so geschaltet werden, daß sie sieh hinsichtlich der Kraftwirkung auf den Ring 5 unterstützen oder entgegenwirken. Sie können zudem gleichzeitig oder nacheinander erregt werden. So ist es z. B. möglich, zunächst für das Einschalten die Spule 11 zu erregen und kurz vor Berührung der pobaltstücke aer Spule 8 einen entgegengesetzt gerichteten Impuls zu geben, damit sich die Kontakte unter kleiner Geschwindigkeit und damit weitgehend, prellfrei schließen. Beim Ein- o schalten auf Kurzschluß kann'es notwendig sein, unmittelbar nach Schließen des Schalters sofort wieder auszuschalten. Dies läßt sich ohne weiteres bewerkstelligen, wenn die Spulen 8 und 11 von getrennten Stromquellen gespeist werden. Es ist jedoch, wie Fig. 2 zeigt, auch möglich, zwar zwei Stromquellen in Form verschieden großer Kondensatoren 30 und 32 zu verwenden, jedoch die Spulen 8 und 11 nach wie vor parallel zu schalten. Zunächst sollen die Kondensatoren 30 und 32 (s. Fig. 2) auf die gleiche Spannung aufgeladen sein. Für das Einschalten bringt man nun die Funkenstrecke 31 zum Ansprechen ? wodurch, wie bereits erwähnt, vornehmlich die Spule 11, deren resultierende Induktivität in der gestrichelt gezeichneten Stellung des Ringes 5 viel kleiner ist als die der Spule 8, erregt wird. Der kleinere Kondensator 30 entlädt sich hierbei. Soll nun sofort wieder ausgeschaltet werden, so wird in Augenblick, da der Ring 5 seine untere Endstellung erreicht hat, die Funkenstrecke 33 gezündet.A number of modifications are still possible. Depending on the task at hand, the current pulse duration can be smaller or larger than the switching duration, ie the time that the switching bridge 5 needs to be able to move from one end position to the other. The coils 8 and 11 can be fed from separate power sources and switched in such a way that they support or counteract the force acting on the ring 5. They can also be excited simultaneously or one after the other. So it is B. possible to initially excite the coil 11 for switching on and shortly before touching the pobalt pieces aer coil 8 to give an oppositely directed pulse so that the contacts close at low speed and thus largely without bouncing. When entering O switch to short circuit it may be necessary immediately after Close the switch to turn it off again immediately. This leaves can be done easily if the coils 8 and 11 are fed from separate power sources. However, as FIG. 2 shows, it is also possible to use two current sources in the form of capacitors 30 and 32 of different sizes, but to connect the coils 8 and 11 in parallel as before. First of all, the capacitors 30 and 32 (see FIG. 2) should be charged to the same voltage. For switching on, do you now bring the spark gap 31 to respond? whereby, as already mentioned, primarily the coil 11, the resulting inductance of which in the position of the ring 5 shown in dashed lines is much smaller than that of the coil 8, is excited. The smaller capacitor 30 discharges here. If it is now to be switched off again immediately, the spark gap 33 is ignited at the moment when the ring 5 has reached its lower end position.

Der Entladestrom fließt nun hauptsächlich über die Spule 8.The discharge current now mainly flows via the coil 8.

Unter Umständen kommt die Funkenstrecke 31 zum Ansprechen, so daßde ! Xondensator 30 teilweise wieder mit aufgeladen wird, was jedoch ohne Bedeutung ist. Dies kann vermieden werden, wenn die Zündspannung zwischen den Elektroden der Funkenstrecke 31 wesentlich höher liegt als die höchste Ladespannung der Kondensatoren 30 und 32.The spark gap 31 may respond, see above that! X capacitor 30 is partially charged again, but this is irrelevant. This can be avoided if the ignition voltage between the electrodes of the spark gap 31 is significantly higher than the highest charging voltage of the capacitors 30 and 32.

Außer zur Betätigung elektrischer Schaltgerate kann eine doppelt wirkende elektrodynamische Anordnung nach der Erfin- dung Xr viele ndereZwecke mit Nutzen angewendet werden, bei- spielsweise als leicht transportable Stanz-oder iiieteirrichtung, da sich bekanntlich mit Ringdurchmessern von einigen Zentimetern schon Kräfte von 0,5... 1 t und Beschleunigungen b , en von 50. 000 g und mehr erzielen lassen. Etwas größere Ausfüh- 0 rungsformen wären auch geeignet zur Steuerung von reichen in Eis'bahilanlapre-n, Verriegelung Bisenbahnanlagen, Verriegelungen u. dgl. Es ist ferner denkbar, z zwei bewegliche Leitersysteme in den beiden Zwischenraumes von viel y drei feststehenden Leitersystenen anzuordnen und damit gegen- läufige Bewegungen der beweglichen Leitersysteme zu erzeugen. 2Figuren 9Ansprüche In addition to operating electrical switching devices, a double-acting electrodynamic arrangement according to the invention can be used. can be used with benefit for many other purposes, both for example as an easily transportable punching or ironing device, since it is known that it has ring diameters of several Centimeters, forces of 0.5 ... 1 t and accelerations b, en of 50,000 g and more can be achieved. Slightly larger execution 0 Forms of information would also be suitable for controlling ranges in Eis'bahilanlapre-n, latch Railway systems, locks and the like. It is also conceivable z two movable ladder systems in the two spaces in between a lot of y to arrange three fixed ladder systems and thus to to generate continuous movements of the movable ladder systems. 2 figures 9 Claims

Claims

Protection claims: 1. Electrodynamic drive arrangement for generation mechanical pulses of alternating direction, characterized in that at least a movable, electrically conductive ring between at least two stationary ones Coils is arranged to be movable back and forth and in each end position with the relevant Coil is magnetically closely coupled, with the two coils connected in parallel and are fed with impulse currents.

2. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the fixed ladder systems are connected in parallel.

3. Drive arrangement according to claim 2, characterized in that the fixed conductor systems are fed from the same power source.

4. Drive arrangement according to claim 2, characterized in that Means are available to alternate the fixed ladder systems with one to connect from at least two power sources.

5, drive arrangement according to claim 1, characterized in that the current pulse duration is shorter than the switching duration of the movable conductor system.

6. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the current pulse duration is greater than the switching duration of the movable conductor system.

7. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the current pulses in the fixed ladder systems at least partially overlap in time.

8th. Drive arrangement according to Claim 7, characterized in that the force effects the fixed ladder systems counteract each other.

9. Drive arrangement according to claim 7, characterized in that the force effects of the fixed ladder systems support each other.