KR20080016519A - 에너지 저장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하시 탭 절환장치에 관한 것으로, 길이방향으로 이동 가능한 풀업 캐리지, 및 상기 풀업 캐리지가 작동된 후에 그 이동을 따르고 길이방향으로 이동 가능하며 그 길이방향 운동이 상기 부하시 탭 절환장치를 동작시키는 출력 샤프트의 회전 운동으로 변환되는 점프 캐리지를 구비한다. 이를 위해, 특별한 기하학적 형상으로 구성된 가이드 내에서 가이드되는 2개의 롤러가 점프 캐리지 상에 배치된다. 점프 캐리지의 각각의 운동의 제1 부분 동안에는 2개의 롤러 중 하나의 롤러만이 가이드 레일 내에서 확실하게 가이드되고 다른 롤러는 자유롭게 움직일 수 있다. 점프 캐리지의 각각의 운동의 제2 부분 동안에는 자유롭게 움직이던 제2 롤러가 확실하게 가이드되며 그동안 가이드되고 있었던 롤러는 자유롭게 움직일 수 있다. 점프 캐리지의 각각의 운동의 제3 부분 동안에는 가이드되고 있던 롤러가 다시 자유롭게 움직인다.

부하시 탭 절환장치, 힘 저장장치, 캐리지, 롤러, 구동 샤프트, 플라이휠

Description

에너지 저장장치 {ENERGY STORE}

본 발명은 부하시 탭 절환장치(on-load tap changer)에 관한 것이다.

부하시 탭 절환장치는 부하시에 탭 변압기의 상이한 권선 탭 사이의 연속적인 절환 기능을 한다. 이러한 절환은 급격하게 일어나기 때문에 부하시 탭 절환장치는 일반적으로 힘 저장장치를 갖는다.

이러한 힘 저장장치는 DE-PS 19 56 369 및 DE-PS 28 06 282에 공지되어 있다. 부하시 탭 절환장치의 각 동작 개시에서, 힘 저장장치는 탭 절환장치의 구동 샤프트에 의해 압박을 받는다. 공지된 힘 저장장치는 실질적으로 풀업 캐리지(pull-up carriage) 및 점프 캐리지(jump carriage)로 구성되며 이들 사이에는 에너지 저장장치로서 힘 저장 스프링이 배치된다.

공지된 힘 저장장치에는 가이드 로드가 제공되고, 이 가이드 로드에 상기 풀업 캐리지 및 점프 캐리지가 길이방향으로 서로 독립적으로 이동 가능하게 장착된다. 동시에, 상기 가이드 로드는 각각의 경우에 힘 저장 스프링이 각각의 가이드 로드를 둘러싸도록 힘 저장 스프링을 위한 가이드를 형성한다.

풀업 캐리지는 구동 샤프트와 편심으로 연결됨으로써 점프 캐리지에 대하여 선형으로 점프 캐리지를 향해 이동되고, 이에 따라 그 사이에 배치된 힘 저장 스프 링은 압박을 받는다. 풀업 캐리지가 새로운 종료 위치에 도달되는 경우, 점프 캐리지의 잠금이 해제된다. 이것은 압박된 힘 저장 스프링의 힘을 받기 때문에 급격하게 일어나서 풀업 캐리지의 선행하는 선형 이동과 유사한 선형 방식으로 따르게 된다. 서두에 언급한 DE-PS 19 56 369 및 DE-PS 28 06 282에는 이러한 점프 캐리지의 급격한 운동을, 그루브와 결합하는 롤러에 의해 구동 샤프트의 회전 운동으로 변환하는 것이 공지되어 있다. 회전 롤러 또는 슬라이드 블록에 의해 길이방향 운동을 회전 운동으로 변환하는 공지된 형태는, 각각의 운동 개시에서 비교적 작은 힘이 가용되며, 예를 들어 각각의 운동의 중간에서 힘이 최대로 되고 운동의 말미로 가면서 다시 감소되는 단점을 갖는다. 이러한 토크 추이는 각각의 동작에서 복수의 접점이 소정의 동작 순서대로 연속적으로 동작되어야 하는 특정의 절환 프로세스에 적절하지 못하다. 또한, 절환 프로세스의 말미에서 작은 토크만이 가용하기 때문에 부하시 탭 절환장치가 신뢰적으로 그 종료 위치에 도달되지 않을 위험이 있다.

WO 02/31847에는 치차가 구동 샤프트와 결합되어 있는 기어장치에 의해 점프 캐리지의 길이방향 운동을 회전 운동으로 변환하는 것이 공지되어 있다. 이러한 형태의 운동 변환에서는 일정한 힘이 발생되며, 이것은 특정의 절환 시퀀스에 대하여 마찬가지로 바람직하지 못하다. 또한, 일정한 토크 추이는 변화될 수 없다.

본 발명의 목적은, 전술한 종류의 힘 저장장치로서, 점프 캐리지의 길이방향 운동을 회전 운동으로 변환한 후에 구동 샤프트에서의 토크 추이를 간단한 방식으로 변화시킬 수 있는 힘 저장장치를 제공하는 것이다. 특히, 상기 목적은 이동 속 도가 변화될 수 있으며 절환의 말미에 높은 토크가 가용한 간단한 기술적 수단에 의해 달성되어, 모든 환경에서 종료 위치에 확실하게 도달되고 힘 저장장치가 다시 장전되도록 하는 것이 가능하다.

상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징에 따른 힘 저장장치에 의해 만족된다. 종속청구항은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 관한 것이다.

본 발명에 따른 힘 저장장치는, 2개의 롤러가 상호 작용하도록 배치되고, 이들 롤러는 롤러가 가이드 되도록 구성된 게이트 가이드를 구비하며, 이들 롤러는 플랭크(flank)에 의해, 구동 샤프트의 점프 캐리지의 급격한 직선 운동으로부터 파생되는 회전 운동의 특정 시간 및 토크 추이가 넓은 범위에서 다양한 절환 프로세스 및 동작 시퀀스로 최적화될 수 있도록 교대로 결합된다. 힘 저장장치의 이동 속도, 토크 및 속도는 2개의 롤러를 이격 배치함으로써 간단한 방식으로 변화될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에 의해, 부하시 탭 절환장치의 절환이 거의 완료되었을 때 점프 캐리지 및 구동 샤프트의 운동 말미에 보다 높은 레벨의 토크가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 힘 저장장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 힘 저장장치의 또 다른 사시도이다.

도 3은 본 발명의 힘 저장장치의 롤러 배치를 나타내는 평면도이다.

도 4는 도 3의 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 힘 저장장치를 나타내며, 모든 개별 부품이 상세히 도시되지 않았기 때문에 모든 참조부호 또한 표시되지 않았다. 또한, 도 1에서는 도면을 명확하게 하기 위해 힘 저장 스프링이 생략되었다.

서두에 언급한 바와 같이, 본 발명의 힘 저장장치에 제공되는 편심 디스크(1)는, 구동 샤프트(미도시)와 연결되며 풀업 캐리지(3)를 동작시켜서 풀업 캐리지(3)의 이동 방향에서 상하에 배치되는 엔트레이너 블록(entrainer block)(2)에 작용하도록 한다. 본 실시예에서 힘 저장장치는, 풀업 캐리지의 이동 방향을 따라 길이방향으로 연장되는 3개의 평행한 가이드 로드(4, 5, 6)를 가지며, 이 중 2개의 로드는 힘 저장 스프링(8)에 의해 둘러싸인다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 상이한 개수의 가이드 로드 및 힘 저장 스프링도 가능하다. 풀업 캐리지(3)는 2개의 단부에 가이드 로드(4, 5, 6) 중 각각 하나씩 둘러싸는 리니어 베어링(7)을 갖는다. 풀업 캐리지(3)는 이들 리니어 베어링에 의해 안정적으로 장착되어 그 이동 방향에서 소정의 방식으로 가이드 된다. 힘 저장 스프링(8)은 각각 이동 방향으로 자신의 일 단부에 의해, 각각의 변위 가능한 스프링 웨브의 상하에 고정되며 지지된다.

점프 캐리지(9)는 풀업 캐리지(3) 아래에서 풀업 캐리지(3)와 동일한 방향의 길이방향으로 이동 가능하도록 가이드 된다. 점프 캐리지(9)는 또한, 2개의 단부에 가이드 로드(4, 5, 6) 중 각각의 하나를 마찬가지로 각각 둘러싸는 리니어 베어 링(10)을 갖는다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 다른 구성의 풀업 캐리지(3) 및 점프 캐리지(9), 그리고 이들의 장착 또한 가능하다. 풀업 캐리지(3) 및 점프 캐리지(9)는 각각 양방향 화살표로 나타낸 직선 운동을 하는 것이 중요하다.

아래쪽으로 향하는 2개의 롤러(12, 13)를 지지하는 암(11)은 풀업 캐리지(3)로부터 멀리 떨어진 하측에서 점프 캐리지(9)에 고정된다. 이들 롤러(12, 13)는, 점프 캐리지(9)의 이동 방향에 대하여 직각인 라인에서 수평 평면으로 배치되도록 배열된다.

이것은 도 4에 명확하게 도시되어 있다. 점프 캐리지(9)의 이동 방향과 대응되는, 암(11)의 이동 방향은 양방향 화살표로 표시되었다. 2개의 롤러(12, 13)는 암(11)에서 직각으로 지지되는 라인 상에 고정된다. 아래쪽으로 향하는 롤러는 자체가 회전 가능하다.

2개의 롤러(12, 13)는 플라이휠(15)에 그루브 형상으로 형성된 게이트 가이드(14)와 대응된다. 특별하게 구성된 게이트 가이드(14)는 나중에 상세히 설명하기로 한다.

상기 플라이휠(15)은 다시 스플라인을 가지는 구동 허브(18)와 연결되고, 구동 허브(18)는 다시 구동 샤프트(미도시)와 연결되며, 구동 샤프트는 발생된 회전 운동을 부하시 탭 절환장치에 전달하여 동작을 하도록 한다.

상기 게이트 가이드(14)는 내측 프로파일(16) 및 외측 프로파일(17)을 가지며, 2개의 프로파일(16, 17)은 중간 영역을 지나서는 평행하지 않다. 즉, 게이트 가이드(14)의 내측 폭은 일정하지 않고 변화한다. 게이트 가이드(14)는 Y자형 프 로파일을 가지며, 내측 프로파일과 외측 프로파일 사이의 간격은 Y자 형상의 3개의 가지의 외측 영역에서 거의 일정하고, 롤러(12, 13)의 직경과 적어도 대략 대응된다. 따라서 각각의 경우에, 2개의 롤러(12, 13) 중 하나는 이들 외측 영역에서 형상-로킹(shape-locking) 방식으로 가이드될 수 있다. 중간 영역에서는, 게이트 가이드(14)의 폭이 확대되어 2개의 롤러(12, 13) 중 하나가 자유로이 움직일 수 있다.

본 발명에 따른 힘 저장장치가 풀업 모드인 경우의 이동 시퀀스는 다음과 같다. 구동 샤프트(미도시)가 편심 디스크(1)와 함께 연속적으로 회전하기 시작하고, 편심 디스크(1)는 대응되는 엔트레이너 블록(2) 상에서 슬라이드하여, 풀업 캐리지(3)가 가이드 로드(4, 5, 6) 상에서 길이방향으로 변위된다. 따라서 힘 저장 스프링(8)이 압박된다. 풀업 캐리지(3)가 새로운 종료 위치에 거의 도달되면, 이들 힘 저장 스프링(8)은 최대 범위로 편향된다. 이 지점에 도달될 때까지 점프 캐리지(9)는 여전히 잠금되어 있어서, 풀업 캐리지(3)의 이동을 따를 수 없다. 풀업 캐리지(3)는 새로운 종료 위치에 도달하기 직전에 적절한 동작 부재에 의해 잠금이 해제된다. 이것은 종래기술의 원리로서 공지된 것이다. 점프 캐리지(3)는 잠금이 해제됨으로써, 압박된 힘 저장 스프링(8)의 힘에 의해, 풀업 캐리지(3)의 이동을 급격하게 추종한다. 새로운 종료 위치에 도달되면 다시 잠금이 이루어지고, 즉 기계적인 수단이 점프 캐리지(9)를 새로운 위치에 잠금시키고, 힘 저장장치는 다음번 절환을 준비한다.

해제된 점프 캐리지(9)와 동시에, 이에 고정된 암(11) 또한 이동된다. 암에 고정된 2개의 롤러(12, 13)는 마찬가지로 평행한 궤도상에서 급격한 직선 운동을 행한다. 처음에, 하나의 롤러(12)는 플라이휠(15)의 게이트 가이드(14)와 형상-로킹 결합으로 지지된다. 다른 롤러(13)는 처음에 가이드 게이트(14)의 내측 넓은 부분에서 자유로이 이동 가능하다. 2개의 롤러(12, 13)의 직선 운동이 진행되면, 먼저 형상-로킹 결합으로 지지되어 있는 제1 롤러(12)는 플라이휠(15)을 회전시키되, 롤러(12)가 이 회전으로 인해 게이트 가이드(14)의 중간의 넓은 영역에 도달될 때까지 회전된다. 따라서 플라이휠(15)의 회전을 통해, 롤러(12, 13)에 대한 게이트 가이드(14)의 상대 위치가 변경된다. 그 결과, 이제까지 자유롭게 움직였던 제2 롤러(13)는 게이트 가이드(14)와 형상-로킹 결합을 하게 되고, 따라서 중간 영역의 플라이휠(15)을 동일한 방향으로 회전시킨다. 후속적으로, 제1 롤러(12)는 다시 종료 지점에 도달될 때까지 형상-로킹 결합이 된다. 동시에, 제2 롤러는 결합으로부터 해제되어 형상-로킹 결합 없이 자유롭게 이동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 점프 캐리지(9)의 직선 운동은 적시에 3개의 세그먼트에서 2개의 롤러(12, 13)에 의해 연속적으로, 먼저 게이트 가이드(14)에서 제1 롤러(12)가 자유롭게 움직이는 제2 롤러(13)와 형상-로킹 결합되고 게이트 가이드(14)에서 제2 롤러(13)가 자유롭게 움직이는 롤러(12)와 형상-로킹 결합되며 최종적으로 게이트 가이드(14)에서 제1 롤러(12)가 자유롭게 움직이는 제2 롤러(13)와 형상-로킹 결합됨으로써, 플라이휠(15)의 회전 운동으로 변환된다.

또한, 발생된 회전 운동은 플라이휠(15)의 질량에 의해 특히 바람직한 방식으로 매끄럽게 이루어질 수 있다.

힘 저장장치의 다음 동작에서, 풀업 캐리지(3) 및 점프 캐리지(9)의 전술한 이동 시퀀스와, 롤러(12, 13) 및 게이트 가이드(14)에 의한 그 직선 운동의 플라이휠(15)의 회전 운동으로의 변환은, 다른 방향으로 실행된다. 따라서 개별 부품의 이동 시퀀스는 반대 방향으로 진행되며, 힘 저장장치는 좌방향 및 우방향 종료 설정을 가지며, 이들 사이에는 각각의 절환이 교대로 변경된다.

본 발명에 따른, 전술한 직선 운동의 회전 운동으로의 변환은 힘 저장장치에 여러 장점을 제공한다. 우선, 간단한 방식으로 다양한 변환을 제공한다. 토크는 부하시 탭 절환장치의 개시 시점, 및 필요한 경우에 동작 종료 시점에 특히 높다. 높은 토크는 각각의 절환의 말미에 특히 두드러져서, 힘 저장장치의 종료 위치가 안전하게 도달되도록 보장한다. 이 종료 위치에서 신뢰적인 잠금이 이루어져서 부하시 탭 절환장치는 절환 후에 새로운 고정 위치에 도달된다. 본 발명은 이것을 고려하였다.

또한, 게이트 가이드(14)는 그 기하학적 형상이 넓은 범위에서 가변적이다. 내측 프로파일(16) 및 외측 프로파일(17)은 그 형상 및 서로에 대한 간격이 다양하게 변경될 수 있다. 따라서 부하시 탭 절환장치에 대하여 다양한 절환 시퀀스 프로세스 및 동작 시퀀스의 변형이 가능하다.

Claims (5)

1. 부하시 탭 절환장치(on-load tap changer)용 힘 저장장치(force store)로서,

   구동 샤프트와 연결되어 길이방향으로 이동 가능한 풀업 캐리지(pull-up carriage), 및 종동 샤프트와 연결되어 길이방향으로 연결 가능한 점프 캐리지(jump carriage)가 제공되고,

   상기 풀업 캐리지와 상기 점프 캐리지 사이에는 하나 이상의 힘 저장 스프링이 제공되고,

   상기 풀업 캐리지는, 상기 구동 샤프트가 2개의 반대방향 중 하나의 방향으로 교대로 회전됨으로써 상기 부하시 탭 절환장치가 각각 절환될 때마다 하나 이상의 상기 힘 저장 스프링이 압박될 수 있도록 직선으로 이동 가능하고,

   상기 풀업 캐리지가 새로운 종료 설정에 도달된 후에 그때까지 잠겨있던 상기 점프 캐리지는 상기 풀업 캐리지의 이동을 급격하게 추종하도록 잠금이 해제될 수 있고,

   상기 점프 캐리지의 직선 운동은 상기 종동 샤프트의 회전 운동으로 변환될 수 있는

   힘 저장장치에 있어서,

   상기 종동 샤프트와 대면하는 상기 점프 캐리지(9)의 측부에는 2개의 롤러(12, 13)가 상기 종동 샤프트와 연결된 채 배치되어 이들과 대면하는 회전 가능한 게이트 가이드(14) 내에서 가동하며,

   상기 게이트 가이드(14)는, 상기 점프 캐리지(9)의 각각의 운동의 제1 부분 동안에는 먼저 제1 롤러(12)가 상기 게이트 가이드(14) 내에 형상-로킹(shape-locking) 방식으로 가이드되고 제2 롤러는 자유롭게 이동 가능하고, 상기 점프 캐리지(9)의 각각의 운동의 제2 부분 동안에는 그때까지 자유롭게 이동 가능하던 상기 제2 롤러(13)가 형상-로킹 방식으로 가이드되고 그때까지 형상-로킹 방식으로 가이드되던 상기 제1 롤러(12)가 자유롭게 이동 가능하며, 각각의 운동의 제3 부분 동안에는 그때까지 자유롭게 이동 가능하였던 상기 제1 롤러(12)가 다시 형상-로킹 방식으로 가이드되며 그때까지 형상-로킹 방식으로 가이드되고 있던 상기 제2 롤러(13)는 자유롭게 이동 가능하도록 해주는, 내측 프로파일(16) 및 외측 프로파일(17)을 가지는

   것을 특징으로 하는 힘 저장장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 게이트 가이드(14)는 적어도 대략 Y자 형상으로 된 궤도를 가지며, 상기 Y자 형상으로 된 궤도의 3개의 가지의 외측 영역에서 상기 내측 프로파일(16)과 상기 외측 프로파일(17) 사이의 간격은 일정하고 상기 롤러(12, 13)의 직경과 실질적으로 대응되며, 상기 게이트 가이드(14)의 중심 영역에서 상기 게이트 가이드(14)의 폭은 상기 2개의 롤러(12, 13) 중 하나가 자유롭게 이동 가능하도록 확대되어 있는 것을 특징으로 하는 힘 저장장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 2개의 롤러(12, 13)를 지지하는 암(11)이 상기 점프 캐리지(9)에 고정되는 것을 특징으로 하는 힘 저장장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 2개의 롤러(12, 13)는 수평 평면에서 상기 점프 캐리지(9)의 이동 방향과 직각인 라인으로 배치되는 것을 특징으로 하는 힘 저장장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 게이트 가이드(14)는, 상기 종동 샤프트와 연결되어 있는 플라이휠(15)로 형성되는 것을 특징으로 하는 힘 저장장치.

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