DE10132553A1

DE10132553A1 - Electrodynamic linear drive

Info

Publication number: DE10132553A1
Application number: DE2001132553
Authority: DE
Inventors: Karl Mascher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-23
Also published as: EP1402546A1; WO2003005389A1; EP1402546B1; DE50212362D1

Abstract

The invention relates to an electrodynamic drive (4), in particular for driving an electric switch. According to the invention, an auxiliary solenoid (7) is allocated to a solenoid (5). The auxiliary magnetic field generated by the auxiliary solenoid (7) temporarily creates a strong actuating force during a first phase of a switching operation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrodynamischen Linearantrieb, insbesondere Antrieb für einen elektrischen Schalter, bei welchem ein magnetisch aktives Teil von einem durch eine stromdurchflossene Spule erzeugten Magnetfeld bewegbar ist. The invention relates to an electrodynamic Linear drive, in particular drive for an electrical Switch, in which a magnetically active part by one a magnetic field generated by a current can be moved is.

Ein derartiger elektrodynamischer Linearantrieb ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 199 29 572 A1 bekannt. Der dortige Linearantrieb weist eine Spule auf, welche bei einem Stromfluss durch die Spulenwindungen ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld verläuft in ihrem Innern in der Axialrichtung der Spule. Ein bewegbarer Anker weist ein magnetisch aktives Teil auf. Der Anker und das magnetisch aktive Teil sind ausschließlich senkrecht zu der Axialrichtung bewegbar. In Wechselwirkung mit dem von der Spule erzeugbaren Magnetfeld ist der magnetisch aktive Teil entlang einer Bewegungsbahn von einer Endlage in eine andere Endlage überführbar. Der Anker wird impulsartig angetrieben. Unabhängig von der Startposition des magnetisch aktiven Teils wird dieses zur Spulenmitte hin beschleunigt. Such an electrodynamic linear drive is for example from the published patent application DE 199 29 572 A1 known. The linear drive there has a coil which a magnetic field when a current flows through the coil turns generated. The magnetic field runs inside it Axial direction of the coil. A movable anchor points magnetically active part. The anchor and the magnetically active Parts are only perpendicular to the axial direction movable. In interaction with what can be generated by the coil Magnetic field is the magnetically active part along one Path of movement from one end position to another end position transferable. The armature is driven in pulses. Independent of the starting position of the magnetically active part becomes this accelerated towards the center of the coil.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrodynamischen Antrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Bewegung des magnetisch aktiven Teils besser steuerbar ist. The present invention is based on the object electrodynamic drive of the type mentioned above train that the movement of the magnetically active part is more controllable.

Die Aufgabe wird bei einem Linearantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zusätzlich zu der Spule eine Hilfsspule vorgesehen ist, welche für einen begrenzten Zeitraum während einer Anfangsphase der Bewegung des magnetisch aktiven Teiles ein Hilfsmagnetfeld erzeugt. The task is the beginning of a linear drive mentioned type according to the invention solved in that in addition to the coil an auxiliary coil is provided, which for a limited period during an initial phase of the movement of the magnetically active part generates an auxiliary magnetic field.

Mit dem Einsatz einer Hilfsspule für einen begrenzten Zeitraum während einer Anfangsphase der Bewegung des magnetisch aktiven Teiles ist der Bewegungsablauf günstig steuerbar. Die von der Spule und der Hilfsspule erzeugten Magnetfelder können in günstiger Weise überlagert werden, so dass zu Beginn der Bewegung eine sehr hohe Antriebskraft zur Verfügung steht. Durch den Einsatz der Hilfsspule kann auf eine große Dimensionierung der Spule zur Erzeugung einer hohen Anfangskraft verzichtet werden. Durch die Gestaltung der Kombination von Spule und Hilfsspule sind verschiedene Schaltcharakteristiken eines derartig ausgebildeten elektrodynamischen Linearantriebes erzeugbar. Während zum Beginn der Ausschaltbewegung nunmehr eine hohe Antriebskraft, beispielsweise zum Überwinden einer auf das magnetisch aktive Teil wirkenden Haltekraft einer Haltvorrichtung zur Verfügung steht, ist zum Ende des Bewegungsvorganges des sich bereits im Bewegung befindlichen magnetisch aktiven Teiles nur ein verminderter Kraftaufwand erforderlich. Neben der Überlagerung der Magnetfelder ist es ebenfalls möglich, die von der Hilfsspule und der Spule erzeugten Magnetfelder zeitlich nacheinander wirken zu lassen. With the use of an auxiliary coil for a limited Period during an initial phase of the movement of the magnetic active part, the sequence of movements can be controlled cheaply. The magnetic fields generated by the coil and the auxiliary coil can be overlaid in a favorable way, so that at the beginning a very high driving force is available for the movement stands. Through the use of the auxiliary coil, a large Dimensioning the coil to produce a high Initial force can be waived. By designing the combination of coil and auxiliary coil are different Switching characteristics of such an electrodynamic Linear drive can be generated. During the start of the switch-off movement now a high driving force, for example Overcoming a holding force acting on the magnetically active part a holding device is available at the end of Movement process of what is already in motion magnetically active part only a reduced effort required. In addition to the superposition of the magnetic fields, it is also possible by the auxiliary coil and the coil generated magnetic fields to act sequentially in time.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Spule und die Hilfsspule Teil einer gemeinsamen Wicklung sind. Furthermore, it can advantageously be provided that the coil and the auxiliary coil are part of a common winding.

Bilden Spule und Hilfsspule einen Teil einer gemeinsamen Wicklung, so ergeben sich besonders große Vorteile hinsichtlich der Fertigung eines derartigen Linearantriebes. Die Spule kann dabei neben ihren Endanschlüssen zusätzlich eine oder mehrere Mittelanschlüsse aufweisen. Je nach den technischen Gegebenheiten ist dann einer der Mittelanschlüsse auszuwählen und so die Größe der Hilfsspule festzulegen. Sind mehrere Mittelanschlüsse vorgesehen, so ist es möglich, dieselbe Wicklung zur Ausbildung verschiedener Spulen und Hilfsspulenkombinationen zu verwenden. Gegebenenfalls kann auf die Nutzung der Hilfsspule auch verzichtet werden. Trotz verschiedener technischer Ausgestaltungsvarianten können gleichartige Spulen für verschiedene Linearantriebe eingesetzt werden. Form coil and auxiliary coil part of a common Winding, there are particularly great advantages with regard to the production of such a linear drive. The In addition to its end connections, the coil can also have one or have several center connections. Depending on the technical circumstances, one of the center connections must then be selected and so determine the size of the auxiliary coil. are several center connections are provided, so it is possible the same winding to form different coils and To use auxiliary coil combinations. If necessary, on the Use of the auxiliary coil can also be dispensed with. Despite different technical configurations identical coils are used for different linear drives become.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Hilfsspule von einer Hilfsspannungsquelle, insbesondere einem Hilfskondensator, gespeist ist. Another advantageous embodiment provides that the Auxiliary coil from an auxiliary voltage source, in particular one Auxiliary capacitor, is fed.

Ist zur Versorgung der Hilfsspule eine Hilfsspannungsquelle vorgesehen, so kann der zur Erzeugung des Hilfsmagnetfeldes notwendige Hilfsstrom unabhängig von anderen Spannungsquellen gespeist werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Hilfskondensators als Hilfsspannungsquelle. Der Hilfskondensator ist in einfacher Weise aufladbar und steht dann zur Versorgung der Hilfsspule zur Verfügung. Ein derartig aufgeladener Hilfskondensator kann der Hilfsspule nahezu unabhängig von äußeren Bedingungen, wie beispielsweise einem Störfall in einem Energieversorgungsnetz oder einer anderen herkömmlichen Spannungsquelle, die notwendige Energie zur Verfügung stellen. Is an auxiliary voltage source for supplying the auxiliary coil provided, so that to generate the auxiliary magnetic field necessary auxiliary current independent of other voltage sources be fed. The use of a is particularly advantageous Auxiliary capacitor as an auxiliary voltage source. The Auxiliary capacitor can be charged in a simple manner and is then available Auxiliary coil supply available. Such a thing charged auxiliary capacitor can almost the auxiliary coil regardless of external conditions, such as one Incident in a power supply network or another conventional voltage source, the necessary energy for Make available.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Hilfsspule eine geringere Induktivität aufweist als die Spule. It can advantageously be provided that the auxiliary coil has a lower inductance than the coil.

Weist die Hilfsspule eine geringere Induktivität auf, so ist mit einfachen Mitteln sichergestellt, dass das Hilfsmagnetfeld durch die Induktivität der Hilfsspule und die sich ergebende kleine Zeitkonstante nur während eines begrenzten Zeitintervalls erzeugt ist, welches kürzer ist als das Zeitintervall des durch die Spule erzeugten Magnetfeldes. If the auxiliary coil has a lower inductance, then ensured by simple means that the Auxiliary magnetic field due to the inductance of the auxiliary coil and the resulting small time constant only during a limited time interval is generated, which is shorter than that Time interval of the magnetic field generated by the coil.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Hilfskondensator und die Hilfsspule einen Teil eines Hilfs- Schwingkreises bilden, dessen Zeitkonstante wesentlich kleiner ist als die Zeitkonstante eines aus der Spule und einem Hauptkondensator gebildeten Hauptschwingkreises. Furthermore, it can advantageously be provided that the Auxiliary capacitor and the auxiliary coil part of an auxiliary Form resonant circuit, its time constant is essential is smaller than the time constant of one from the coil and one Main capacitor formed main resonant circuit.

Bilden die Spule und der Hauptkondensator sowie der Hilfskondensator und die Hilfsspule Schwingkreise aus, so kann der Antrieb in sehr günstiger Weise angesteuert werden. Der zwischen Hauptkondensator und Spule fließende Hauptstrom erzeugt in der Spule ein Magnetfeld. In dem Hilfsschwingkreis fließt ein Hilfsstrom, welcher in der Hilfsspule das Hilfsmagnetfeld erzeugt. Der Hilfsschwingkreis weist vorteilhaft eine kleinere Zeitkonstante auf, als der Hauptschwingkreis. Diese beiden Magnetfelder können sich vorteilhafterweise räumlich und zeitlich überlagern oder zeitlich nacheinander erzeugt werden. Durch den Hilfskondensator ist das Zeitverhalten des Hilfsschwingkreises in einfacher Weise variierbar, so dass der zeitliche Verlauf des resultierenden Magnetfeldes leicht einstellbar ist. Form the coil and the main capacitor as well as the Auxiliary capacitor and the auxiliary coil resonant circuits, so the Drive can be controlled in a very convenient way. The Main current flowing between the main capacitor and the coil is generated a magnetic field in the coil. Flows in the auxiliary resonant circuit an auxiliary current which contains the auxiliary magnetic field in the auxiliary coil generated. The auxiliary resonant circuit advantageously has one smaller time constant than the main resonant circuit. This two magnetic fields can advantageously be spatially and overlap in time or generated sequentially become. Due to the auxiliary capacitor, the time behavior of the Auxiliary resonant circuit can be varied in a simple manner, so that the course of the resulting magnetic field over time is easy is adjustable.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass parallel zur Hilfsspule eine Freilaufdiode geschaltet ist. Another advantageous embodiment provides that a freewheeling diode is connected in parallel with the auxiliary coil.

Durch die Freilaufdiode wird mit sehr einfachen Mitteln ein Stromfluss durch die Hilfsspule in nur einer Richtung zugelassen. Somit ist gewährleistet, dass das Hilfsmagnetfeld stets so gerichtet ist, dass es zu dem durch die Spule erzeugten Magnetfeld stets positiv verstärkend wirkt. Etwaige Ströme, welche ein Hilfsmagnetfeld erzeugen, dass dem durch die Spule erzeugten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist, werden so gesperrt. Derartige Ströme treten während der zweiten Halbwelle der Schwingung im Hilfsschwingkreis auf. The freewheeling diode is a very simple means Current flow through the auxiliary coil in only one direction authorized. This ensures that the auxiliary magnetic field is always directed so that it goes through the coil generated magnetic field always has a positive reinforcing effect. any Currents that generate an auxiliary magnetic field that through the magnetic field generated is directed in the opposite direction, are blocked in this way. Such currents occur during the second half wave of the oscillation in the auxiliary resonant circuit.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in Reihe zu der Parallelschaltung, von der Spule einerseits und der Hilfsspule mit in Reihe vorgeschaltetem Hilfskondensator andererseits, der Hauptkondensator geschaltet ist. It can advantageously be provided that in series with the Parallel connection, from the coil on the one hand and the Auxiliary coil with auxiliary capacitor connected in series on the other hand, the main capacitor is switched.

Eine derartige Schaltungsvariante ermöglicht es, den Hauptkondensator und die Spule als Hauptschwingkreis auszubilden und das Schwingungsverhalten des Hauptschwingkreises so zu gestalten, dass nach einer vorgegebenen Anzahl von Schwingungen, beispielsweise ein oder zwei Schwingungsvorgänge, die Schwingung des Hauptschwingkreises selbsttätig gedämpft ist. Der aus Hilfsspule und Hilfskondensator gebildete Teil des Hilfsschwingkreises verfügt über seine eigene Hilfsspannungsquelle und entlastet den Hauptkondensator von zusätzlicher Last. Weiterhin kann durch den Hilfskondensator die Zeitkonstante des Hilfsschwingkreises eingestellt werden. Such a circuit variant enables the Main capacitor and the coil form as a main resonant circuit and the vibration behavior of the main resonant circuit design that after a predetermined number of Vibrations, for example one or two vibrations, the Vibration of the main resonant circuit is damped automatically. The part of the formed from the auxiliary coil and auxiliary capacitor Auxiliary resonant circuit has its own Auxiliary voltage source and relieves the main capacitor from additional Load. Furthermore, the auxiliary capacitor Time constant of the auxiliary resonant circuit can be set.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. In the following, the invention is based on a Shown embodiment and described in more detail below.

Dabei zeigt die The shows

Fig. 1 eine Vakuumröhre in ihrer Aus-Stellung mit einem zugehörigen elektrodynamischen Linearantrieb, die Fig. 1 shows a vacuum tube in its off position with an associated electrodynamic linear drive, the

Fig. 2 eine Vakuumröhre in ihrer Ein-Stellung mit einem zugehörigen elektrodynamischen Linearantrieb, die Fig. 2 shows a vacuum tube in its on position with an associated electrodynamic linear drive, the

Fig. 3 eine elektrische Schaltung zur Ansteuerung eines elektrodynamischen Linearantriebes und die Fig. 3 shows an electrical circuit for controlling an electrodynamic linear drive and the

Fig. 4 ein Diagramm der während eines Schaltvorganges auftretenden Ströme durch Spule und Hilfsspule in Abhängigkeit der Zeit. Fig. 4 is a diagram of the currents occurring during a switching operation through the coil and auxiliary coil as a function of time.

Die Fig. 1 zeigt eine Vakuumröhre 1 eines Schalters der Mittel- oder Hochspannungstechnik, welche ein erstes feststehendes Kontaktstück 2 sowie ein zweites, mittels eines Antriebes 4 bewegbares Kontaktstück 3, aufweist. Der Antrieb 4 weist eine Spule 5 auf, welche bei einem Stromfluss durch ihre Windungen ein Magnetfeld 6 in axialer Richtung erzeugt. Weiterhin ist zur Erzeugung eines Hilfsmagnetfeldes eine zur Spule 5 koaxiale Hilfsspule 7 vorgesehen. Zur Lenkung der magnetischen Feldlinien ist die Spule 5 sowie die Hilfsspule 7 in einen Jochkörper 8 eingebettet. Der Jochkörper 8 weist einen mittleren Jochkörperzweig 8a sowie einen ersten seitlichen Jochkörperzweig 8b und einen zweiten seitlichen Jochkörperzweig 8c auf. Senkrecht zu dem Magnetfeld 6 ist ein Anker 9 bewegbar. Der nicht-magnetische Teil des Ankers 9 ist an das zweite bewegbare Kontaktstück 3 angekoppelt. Dem nichtmagnetischen Teil des Ankers 9 ist ein als magnetisch aktiver Teil wirkender Permanentmagnet 10 zugeordnet und mit diesem verbunden. Um das erzeugte Magnetfeld 6 in günstiger Weise längs des Ankers 9 räumlich günstig zu führen, erstreckt sich die Spule 5 die Hilfsspule 7 sowie der Jochkörper 8 jeweils entlang zweier Seiten des Ankers 9, so dass sich ein Luftspalt ausbildet, entlang dessen der nicht-magnetische Teil des Ankers 9 mit dem Permanentmagnet 10 bewegbar ist. Der elektro- dynamische Linearantrieb 4 ist bezüglich des Luftspaltes spiegelsymmetrisch aufgebaut. Fig. 1 shows a vacuum bulb 1 of a switch of medium or high voltage technology, having a first fixed contact piece 2 and a second, movable contact piece means of a drive 4 3. The drive 4 has a coil 5 which generates a magnetic field 6 in the axial direction when a current flows through its windings. Furthermore, an auxiliary coil 7 coaxial to the coil 5 is provided for generating an auxiliary magnetic field. To guide the magnetic field lines, the coil 5 and the auxiliary coil 7 are embedded in a yoke body 8 . The yoke body 8 has a central yoke body branch 8 a and a first side yoke body branch 8 b and a second side yoke body branch 8 c. An armature 9 is movable perpendicular to the magnetic field 6 . The non-magnetic part of the armature 9 is coupled to the second movable contact piece 3 . A permanent magnet 10, which acts as a magnetically active part, is assigned to and connected to the non-magnetic part of the armature 9 . In order to guide the generated magnetic field 6 in a favorable manner along the armature 9 , the coil 5, the auxiliary coil 7 and the yoke body 8 each extend along two sides of the armature 9 , so that an air gap forms, along which the non-magnetic Part of the armature 9 is movable with the permanent magnet 10 . The electro-dynamic linear drive 4 is constructed with mirror symmetry with respect to the air gap.

Alternativ kann sich der Antrieb 4 auch entlang einer einzigen Seite des Ankers 9 erstrecken. Darüber hinaus können auch andere Anordnungen von der Spule 5 und der Hilfsspule 7 bezüglich des Ankers 9 vorgesehen sein. Alternatively, the drive 4 can also extend along a single side of the armature 9 . In addition, other arrangements of the coil 5 and the auxiliary coil 7 with respect to the armature 9 can also be provided.

In den Endlagen des Permanentmagneten 10, welche der Ein- bzw. der Ausstellung des zweiten bewegbaren Kontaktstückes 3 entsprechen, ist der Permanentmagnet 10 aufgrund der seitlichen Jochkörperzweige 8b, 8c und der entsprechend durch den Permanentmagneten 10 erzeugten magnetischen Kräfte selbsttätig in seiner Lage gehalten. Zur Unterstützung der Haltekräfte im eingeschalteten Zustand ist eine ortsfest gelagerte Haltevorrichtung vorgesehen. Diese Haltevorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Haltemagnet 11 und einem ortsfest mit dem Anker 9 bzw. dem zweiten bewegbaren Kontaktstück 3 verbundenen Gegenjoch 12 zum Haltemagnet 11. In der Ein-Stellung (Fig. 2) der Vakuumröhre 1 befindet sich das Gegenjoch 12 im Wirkbereich des Haltemagnetes 11. Durch die von dem Haltemagnet 11 ausgehenden Magnetkräfte wird das Gegenjoch 12 von diesem angezogen und dadurch das zweite bewegbare Kontaktstück 3 zusätzlich zu der von dem Permanentmagnet 10 und dem ersten seitlichen Jochkörperzweig 8b bewirkten Selbsthaltekraft gegen das erste feststehende Kontaktstück 2 gepresst. Dies ist insbesondere bei der Anwendung in einem Vakuumschalter wichtig. In der Aus-Stellung befindet sich das Gegenjoch 12 außerhalb des von dem Haltemagnet 11 ausgehenden Magnetfeldes. Zusätzlich kann das Gegenjoch 12 so angeordnet sein, dass es als mechanischer Anschlag zum Begrenzen der Bewegungsbahn des Ankers 9 wirkt. In the end positions of the permanent magnet 10 corresponding to the input or the exhibition of the second movable contact piece 3, the permanent magnet 10 b due to the lateral Jochkörperzweige 8, 8 c and the magnetic forces correspondingly generated by the permanent magnet 10 is held automatically in its position , A stationary holding device is provided to support the holding forces when switched on. This holding device essentially consists of a holding magnet 11 and a counter yoke 12 to the holding magnet 11 which is fixedly connected to the armature 9 or the second movable contact piece 3 . In the on position ( FIG. 2) of the vacuum tube 1 , the counter yoke 12 is in the effective range of the holding magnet 11 . Due to the magnetic forces emanating from the holding magnet 11 , the counter yoke 12 is attracted by the latter and thereby the second movable contact piece 3 is pressed against the first fixed contact piece 2 in addition to the self-holding force caused by the permanent magnet 10 and the first lateral yoke body branch 8 b. This is particularly important when used in a vacuum switch. In the off position, the counter yoke 12 is outside the magnetic field emanating from the holding magnet 11 . In addition, the counter yoke 12 can be arranged such that it acts as a mechanical stop to limit the path of movement of the armature 9 .

Die in der Fig. 3 gezeigte Schaltung zeichnet sich durch einen sehr einfachen, aus wenigen Bauelementen bestehenden Aufbau aus. In einem ersten Parallelzweig 13 ist die Spule 5 angeordnet. In einem zweiten Parallelzweig 14 ist die Hilfsspule 7 angeordnet. Weiterhin ist im zweiten Parallelzweig 14 in Reihe zu der Hilfsspule 7 ein Hilfskondensator 15 vorgesehen. Parallel zu der Hilfsspule 7 ist eine Freilaufdiode 16geschaltet. In Reihe zu dem ersten Parallelzweig 13 und dem zweiten Parallelzweig 14 ist ein Hauptkondensator 17 geschaltet. Der Hauptkondensator 17 und die Spule 5 bilden einen Hauptschwingkreis aus. Die Hilfsspule 7 und der Hilfskondensator 15 sind Teil eines Hilfsschwingkreises. Mittels eines Schalters 18 sind der Hauptschwingkreis sowie der Hilfsschwingkreis schließbar und auftrennbar. Die Induktivität der Hauptspule 5 ist größer als die Induktivität der Hilfsspule 7. Aufgrund dieser elektrischen Größen ist die Zeitkonstante des Hauptschwingkreises größer als die Zeitkonstante des Hilfsschwingkreises, das heißt, bei geschlossenem Halter 18 pendelt zwischen dem Hauptkondensator 17 und der Hauptspule 5 ein Strom mit einer kleineren Frequenz als ein zwischen der Hilfsspule 7 und dem Hilfskondensator 15 pendelnder Strom. The circuit shown in FIG. 3 is characterized by a very simple structure consisting of a few components. The coil 5 is arranged in a first parallel branch 13 . The auxiliary coil 7 is arranged in a second parallel branch 14 . Furthermore, an auxiliary capacitor 15 is provided in the second parallel branch 14 in series with the auxiliary coil 7 . A freewheeling diode 16 is connected in parallel with the auxiliary coil 7 . A main capacitor 17 is connected in series with the first parallel branch 13 and the second parallel branch 14 . The main capacitor 17 and the coil 5 form a main resonant circuit. The auxiliary coil 7 and the auxiliary capacitor 15 are part of an auxiliary resonant circuit. The main resonant circuit and the auxiliary resonant circuit can be closed and disconnected by means of a switch 18 . The inductance of the main coil 5 is greater than the inductance of the auxiliary coil 7 . Because of these electrical quantities, the time constant of the main resonant circuit is greater than the time constant of the auxiliary resonant circuit, that is to say that when the holder 18 is closed, a current oscillates between the main capacitor 17 and the main coil 5 with a lower frequency than a current oscillating between the auxiliary coil 7 and the auxiliary capacitor 15 ,

Der Hauptkondensator 17 sowie der Hilfskondensator 15 sind durch eine in der Fig. 3 schematisch dargestellte Ladeeinrichtung 21 aufladbar. Wird nunmehr der Schalter 18 geschlossen, das heißt, der elektrodynamische Antrieb 4 soll in Betrieb gesetzt werden, so treibt der Hilfskondensator 15 über den nunmehr geschlossenen Stromkreis einen Strom durch die Hilfsspule 7. Das dabei erzeugte Magnetfeld bewegt den Permanentmagneten 10 und die mit ihm verbundenen Teile in Richtung der Spulenmitte. Aufgrund der relativ kleinen Zeitkonstante steigt dieser Strom sehr schnell, sehr stark an und klingt auch sehr schnell wieder ab. Gleichzeitig treibt der Hauptkondensator 17 einen Strom durch die Hauptspule 5. Aufgrund der größeren Zeitkonstante steigt dieser Strom jedoch langsamer und auf ein kleineres Maximum an als der durch die Hilfsspule 7 fließende Strom. Nach dem Abklingen des Stromes durch die Hilfsspule 7 und dem damit verbundenen Aufladen des Hilfskondensators 15 ändert sich die Polarität des nunmehr zurückfließenden Stromes. Dieser zurückfließende Strom wird über die entsprechend geschaltete Freilaufdiode 16 an der Hilfsspule 7 vorbeigeleitet und entlädt den Hilfskondensator 15. Der in dem Hauptschwingkreis fließende Strom wechselt nach seinem Abklingen ebenfalls seine Polarität und bewirkt damit eine Änderung der Polarität des durch die Spule 5 erzeugten Magnetfeldes. Zu diesem Zeitpunkt hat der Permanentmagnet 10 bereits den mittleren Jochkörperzweig 8a passiert, so dass der bisher in Richtung der Spulenmitte beschleunigte Permanentmagnet 10 aus der Spulenmitte heraus in Richtung eines der seitlichen Jochkörperzweige 8b, 8c abgestoßen wird. The main capacitor 17 and the auxiliary capacitor 15 can be charged by a charging device 21 shown schematically in FIG. 3. If the switch 18 is now closed, that is to say the electrodynamic drive 4 is to be put into operation, the auxiliary capacitor 15 drives a current through the auxiliary coil 7 via the now closed circuit. The magnetic field generated thereby moves the permanent magnet 10 and the parts connected to it in the direction of the center of the coil. Due to the relatively small time constant, this current increases very quickly, very strongly and also decays very quickly. At the same time, the main capacitor 17 drives a current through the main coil 5 . Due to the larger time constant, however, this current rises more slowly and to a smaller maximum than the current flowing through the auxiliary coil 7 . After the current has decayed through the auxiliary coil 7 and the associated charging of the auxiliary capacitor 15 , the polarity of the current now flowing back changes. This flowing back current is conducted past the auxiliary coil 7 via the correspondingly switched free-wheeling diode 16 and discharges the auxiliary capacitor 15 . The current flowing in the main resonant circuit also changes its polarity after it has decayed and thus causes a change in the polarity of the magnetic field generated by the coil 5 . At this point in time, the permanent magnet 10 has already passed the central yoke body branch 8 a, so that the permanent magnet 10 previously accelerated in the direction of the coil center is repelled out of the coil center in the direction of one of the lateral yoke body branches 8 b, 8 c.

Die Wahl der elektrischen Eigenschaften der Spule 5 sowie des Hauptkondensators 17 kann dabei so erfolgen, dass nach einer gewünschten Anzahl von Schwingungen, beispielsweise einer Schwingung von einer Periodendauer, durch die natürliche Dämpfung des Hauptschwingkreises der im Hauptschwingkreis fließende Strom nahezu auf die Stromstärke O gedämpft wird. Durch die Wahl des Hilfskondensators 15 ist der Scheitelwert bzw. die Frequenz des im Hilfsschwingkreis fließenden Stromes einstellbar. The electrical properties of the coil 5 and of the main capacitor 17 can be selected such that after a desired number of oscillations, for example one oscillation of one period, the current flowing in the main oscillating circuit is almost damped to the current intensity O by the natural damping of the main oscillating circuit , By selecting the auxiliary capacitor 15 , the peak value or the frequency of the current flowing in the auxiliary resonant circuit can be set.

In der Fig. 4 ist der zeitliche Verlauf des durch die Spule 5 fließenden Stromes 19 und des durch die Hilfsspule 7 fließenden Stromes 20 während einer Schaltbewegung dargestellt. Zwischen dem Betrag der Ströme und dem in der Spule 5 bzw. der Hilfsspule 7 erzeugten Magnetfeld besteht eine Proportionalität, so dass aus dem Diagramm direkt der Verlauf der auf das Kontaktstück wirkenden Beschleunigungskraft während eines Schaltvorganges erkennbar ist. In FIG. 4, the waveform of the current flowing through the coil 5 and 19 of the current flowing through the auxiliary coil 7 current 20 is shown during a switching movement. There is a proportionality between the magnitude of the currents and the magnetic field generated in the coil 5 or the auxiliary coil 7 , so that the course of the acceleration force acting on the contact piece during a switching operation can be seen directly from the diagram.

Claims

1. Elektrodynamischer Linearantrieb (4), insbesondere Antrieb (4) für einen elektrischen Schalter, bei welchem ein magnetisch aktiver Teil (10) von einem durch eine stromdurchflossene Spule (5) erzeugten Magnetfeld (6) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Spule (5) eine Hilfsspule (7) vorgesehen ist, welche für einen begrenzten Zeitraum während einer Anfangsphase der Bewegung des magnetisch aktiven Teiles (10) ein Hilfsmagnetfeld erzeugt. 1. Electrodynamic linear drive ( 4 ), in particular drive ( 4 ) for an electrical switch, in which a magnetically active part ( 10 ) can be moved by a magnetic field ( 6 ) generated by a current-carrying coil ( 5 ), characterized in that in addition to the coil ( 5 ) is provided with an auxiliary coil ( 7 ) which generates an auxiliary magnetic field for a limited period during an initial phase of the movement of the magnetically active part ( 10 ).

2. Linearantrieb (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) und die Hilfsspule (7) Teil einer gemeinsamen Wicklung sind. 2. Linear drive ( 4 ) according to claim 1, characterized in that the coil ( 5 ) and the auxiliary coil ( 7 ) are part of a common winding.

3. Linearantrieb (4) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspule (7) von einer Hilfsspannungsquelle, insbesondere einem Hilfskondensator (15), gespeist ist. 3. Linear drive ( 4 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the auxiliary coil ( 7 ) from an auxiliary voltage source, in particular an auxiliary capacitor ( 15 ), is fed.

4. Linearantrieb (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsspule (7) eine geringere Induktivität aufweist als die Spule (5). 4. Linear drive ( 4 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the auxiliary coil ( 7 ) has a lower inductance than the coil ( 5 ).

5. Linearantrieb (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskondensator (15) und die Hilfsspule (7) einen Teil eines Hilfs-Schwingkreises bilden, dessen Zeitkonstante wesentlich kleiner ist als die Zeitkonstante eines aus der Spule (5) und einem Hauptkondensator (17) gebildeten Hauptschwingkreises. 5. Linear drive ( 4 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the auxiliary capacitor ( 15 ) and the auxiliary coil ( 7 ) form part of an auxiliary resonant circuit, the time constant of which is substantially smaller than the time constant of one from the coil ( 5 ) and a main capacitor ( 17 ) formed main resonant circuit.

6. Linearantrieb (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Hilfsspule (7) eine Freilaufdiode (16) geschaltet ist. 6. Linear drive ( 4 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that a freewheeling diode ( 16 ) is connected in parallel to the auxiliary coil ( 7 ).

7. Linearantrieb (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu der Parallelschaltung, von der Spule (5) einerseits und der Hilfsspule (7) mit in Reihe vorgeschaltetem Hilfskondensator (15) andererseits, der Hauptkondensator (17) geschaltet ist. 7. Linear drive ( 4 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that in series with the parallel connection, of the coil ( 5 ) on the one hand and the auxiliary coil ( 7 ) with the auxiliary capacitor ( 15 ) connected in series on the other hand, the main capacitor ( 17 ) is switched.