Antrieb und Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters Die Erfindung betrifft einen Antrieb und ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters, mit einem Element zum Übertragen von Bewegungsenergie über eine kinematische Kette auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungs ^¬ schalters beim Schalten, und mit wenigstens einem Motor zum Bereitstellen der Bewegungsenergie zum Schalten.

Leistungsschalter werden zum Schalten hoher Spannungen und Ströme verwendet, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 10 ^' 000 V und von bis zu einigen l ^' OOO A. Dazu sind Kontakte, z. B. ein Nennstrom- und ein Lichtbogenkontakt vorgesehen, mit jeweils wenigstens einem beweglichen Kontaktstück. Ein erstes Kontaktstück des Kontakts kann räumlich fest und ein zweites Kontaktstück des gleichen Kontakts kann beweglich im Leistungsschalter angeordnet sein. Es können auch beide Kon- taktstücke zum elektrischen Ein- und Ausschalten beweglich angeordnet sein. Wesentlich für den Schaltvorgang, d. h. das elektrische Trennen oder Verbinden des Kontakts, ist die re ^¬ lative Bewegung der zwei Kontaktstücke eines Kontakts aufei ^¬ nander zu oder voneinander weg.

Die Bewegungsenergie für die Bewegung eines Kontaktstücks wird von einem Antrieb bereitgestellt und über eine kinemati ^¬ sche Kette an das Kontaktstück übertragen. Die Bewegungsenergie kann direkt oder indirekt, z. B. über ein Getriebe und/oder Gestänge, von dem Antrieb auf eine Antriebsstange des Leistungsschalters übertragen werden. Ein oder mehr bewegliche Kontaktstücke sind mechanisch über die Antriebsstan ^¬ ge bewegbar, wobei das Kontaktstück jeweils direkt oder z. B. über ein Getriebe und/oder Gestänge an der Antriebsstange be- festigt ist. Dämpfungselemente können im Antrieb, der kinematischen Kette und/oder am beweglichen Kontaktstück jeweils vorgesehen sein, um Bewegungen zu dämpfen und Schwingungen zu unterdrücken. Bei einem schnellen Schalten, insbesondere im Bereich kleiner einer Sekunde treten hohe Beschleunigungen und Geschwindig ^¬ keiten auf, welche zu Beschädigungen von Komponenten des Leistungsschalters und/oder Antriebs führen können. Insbesondere am Ende einer Schaltbewegung kann eine ungedämpfte Bewe ^¬ gung zu einer Beschädigung von z. B. Kontaktstücken führen, wenn diese ungebremst aufeinander treffen oder gegen andere

Komponenten bewegt werden. Eine Beschädigung bis hin zu einer irreversiblen Zerstörung der Kontaktstücke und/oder anderer Komponenten kann die Folge sein. Aus der DE 295 12 174 Ul ist ein Antrieb für einen Leistungs ^¬ schalter bekannt. Der Antrieb ist als Federspeicherantrieb mit einem rotatorischen Elektromotor, d. h. einem elektrischen Motor mit Stator und Rotor, zum Vorspannen einer Feder ausgelegt. Die Feder ist als Schraubenfeder ausgelegt und zwischen einer Platte und dem Boden eines hülsenförmigen Gehäuses eingespannt. An der Platte befestigt ist, entlang der Mittelachse der Feder, ein Pleuel bzw. eine Pleuelstange an ^¬ geordnet. Die Bewegungsenergie wird vom Motor als Rotations ^¬ bewegung erzeugt und über wenigstens eine Welle auf das

Pleuel übertragen, welches mit einer translatorischen Bewegung über die Platte die Feder spannt. Ein Verklinkungs- mechanismus mit einem Auslöser ist vorgesehen, um die Feder in dem vorgespannten Zustand zu halten. Zum Schalten wird der Verklinkungsmechanismus über den Auslö ^¬ ser gelöst und die Feder entspannt sich. Dabei wird die Plat ^¬ te vom Boden des hülsenförmigen Gehäuses weggedrückt und eine translatorische Bewegung des mit der Platte verbundenen

Pleuels erzeugt. Die translatorische Bewegung wird über ein Getriebe auf die Antriebsstange eines einpoligen Leistungs ^¬ schalters übertragen, wobei im Getriebe Rotationsbewegungen zum Umsetzen und Übertragen der Bewegung erfolgen. Die translatorische Bewegung wird über die Antriebsstange auf we ^¬ nigstens eins, insbesondere ein bewegliches Nennstrom- und ein bewegliches Lichtbogenkontaktstück übertragen und zum Einschalten des Leistungsschalters verwendet.

Zum Ausschalten des Leistungsschalters ist eine zweite Feder, eine Ausschaltfeder vorgesehen. Die Ausschaltfeder wird beim Einschalten durch die Einschaltbewegung vorgespannt. Analog der Einschaltfeder beim Einschalten gibt die Ausschaltfeder die gespeicherte Bewegungsenergie nach Entriegelung ab, und diese wird auf die Antriebsstange und auf wenigstens eins, insbesondere das bewegliche Nennstrom- und das bewegliche Lichtbogenkontaktstück übertragen und zum Ausschalten des Leistungsschalters verwendet. Die Bewegungsrichtung ist dabei entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Antriebsstange bei der Einschaltbewegung.

Der zuvor beschriebene Aufbau des Antriebs eins Leistungs ^¬ schalters ist kompliziert, erfordert eine Vielzahl von Ein- zelelementen bzw. Teilen und erzeugt hohe Kosten. Verluste bei der Umwandlung von Rotations- in Translationbewegung und umgekehrt erfordern eine hohe Ausgangsleistung, und eine Dämpfung der Bewegung kann nur mit zusätzlichen Dämpfungselementen erfolgen. Eine genaue Steuerung der Bewegung ist schwierig und die Zuverlässigkeit auf Grund der häufigen Um ^¬ wandlung der Bewegung und großen Zahl ineinandergreifender Teile eingeschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe einen Antrieb und ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters anzugeben, welche weniger Bauteile bzw. Elemente aufweisen als Antriebe, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, geringere Kosten verursachen, eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen, eine einfache, verlustarme Erzeugung der Bewegung ermöglichen, mit wenig Richtungsände- rungen bzw. Umwandlungen der Bewegung sowie eine einfache Möglichkeit der Bewegungsdämpfung ergeben.

Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen An- trieb für einen Leistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters, insbesondere unter Verwendung des zu ^¬ vor beschriebenen Antriebs, gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Antriebs für einen Leistungsschalter und/oder des Verfahrens zum Antreiben eines Leistungsschalters sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche unterei ^¬ nander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.

Ein erfindungsgemäßer Antrieb für einen Leistungsschalter um- fasst ein Element zum Übertragen von Bewegungsenergie über eine kinematische Kette auf wenigstens ein bewegliches Kon ^¬ taktstück des Leistungsschalters beim Schalten. Weiterhin wird wenigstens ein Motor zum Bereitstellen der Bewegungsenergie zum Schalten umfasst, wobei der wenigstens eine Motor ein Linearmotor mit einem linearen Stator und mit einem Läufer ist. Durch die Verwendung eines linearen Stators mit einem linear bewegbaren Läufer statt einem Rotor, d. h. eines elektrischen Linearmotors statt eines rotierenden Elektromotors, kann zu ^¬ mindest eine Umwandlung der Bewegung von einer Rotation in eine Translation eingespart werden. Damit sind die für die Umwandlung notwendigen Bauteile nicht notwendig, was Kosten und Bauteile einspart. Die Komplexität des Aufbaus des An ^¬ triebs wird vereinfacht. Eine geringere Zahl an Bauteilen, welche ineinander greifen bzw. miteinander wechselwirken, führt zu einer höheren Zuverlässigkeit. Energie kann einge- spart werden, da weniger Verluste durch Umwandlungen von Bewegungen, insbesondere Rotation in Translation und umgekehrt, entstehen . Der wenigstens eine Motor kann mit einer Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie mechanisch verbunden sein, insbesondere zum Speichern der vom Motor bereitgestellten Be- wegungsenergie zum Schalten. Die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie kann eine Feder, z.B. eine Schraubenfe ^¬ der sein und/oder umfassen. Die Feder kann durch den wenigstens einen Motor vorspannbar und/oder vorgespannt sein. Insbesondere kann die Feder für die Ausschaltung des Leistungs- Schalters vorgesehen sein. Ein Federspeicherantrieb in Ver ^¬ bindung mit einem elektrischen Linearmotor zum Spannen der Feder, insbesondere ohne zusätzliche Bauelemente bzw. Teile wie z. B. Getriebe, Wellen und Zahnräder, weist die zuvor be ^¬ schriebenen Vorteile auf.

Die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie kann mechanisch mit dem Element zum Übertragen von Bewegungsenergie verbunden sein, insbesondere in direkter Wirkverbindung, zum Übertragen von gespeicherter Bewegungsenergie von der Ein- richtung über eine kinematische Kette auf das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück. Dadurch kann die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie zum Schalten verwendet werden, d. h. zum Bewegen des, oder bei mehr als einem, der beweglichen Kontaktstücke.

Die Längsrichtung des Stators des Motors, welche der Bewe ^¬ gungsrichtung des Läufers des Motors entspricht, kann paral ^¬ lel, insbesondere axial der Längsrichtung des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie und/oder der Längsrichtung der Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie angeordnet sein. Dabei können Bauteile wie Stator, Läufer, Element zum Übertragen von Bewegungsenergie, d. h. z. B. eine Pleuel ^¬ oder Antriebsstange, und/oder die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie parallel oder auf einer Achse angeordnet sein. Eine Umsetzung von Bewegungsrichtungen im Antrieb wird dadurch eingespart, da die Bewegungsrichtung immer gleich bleiben kann. Dadurch werden Energieverluste minimiert und die Zuverlässigkeit erhöht, da die Gefahr von Verkanten oder Verklemmen reduziert wird.

Wenigstens zwei, insbesondere drei Linearmotoren können vom Antrieb umfasst sein. Die Linearmotoren können jeweils einen Stator und einen Läufer aufweisen und synchron taktbar sein. D. h. die Bewegung der Läufer der Linearmotoren verläuft parallel und gleich zu jedem Zeitpunkt. Die Längsrichtung des Stators, welche der Bewegungsrichtung des Läufers entspricht, kann jeweils parallel der Längsrichtung des Elements zum

Übertragen von Bewegungsenergie und/oder der Längsrichtung der Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie angeordnet sein. Die Vorteile sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen, wobei die Linearmotoren aus Platzgründen nicht hin- tereinander, sondern nebeneinander angeordnet sind und bei gleicher Größe eine höhere Leistung bzw. Kraft ausüben können. Die Bewegungsrichtung bleibt jedoch gleich, womit die Energieverluste minimiert sind und die Zuverlässigkeit erhöht ist, da die Gefahr von Verkanten oder Verklemmen reduziert ist.

Ein stabiler Aufbau und eine gute Kraftübertragung ohne Verkanten und Verklemmen kann insbesondere bei einem Aufbau des Antriebs erreicht werden, mit drei parallel zu einer bzw. um eine Feder angeordneten Linearmotoren. Die Feder kann in einem Mittelpunkt angeordnet sein und entlang der Längsachse der Feder ist ein Element zum Übertragen von Bewegungsenergie, insbesondere eine Antriebsstange oder Pleuelstange ange ^¬ ordnet. Die Linearmotoren sind mit den jeweiligen Statoren parallel zueinander und zu dem Element zum Übertragen von Bewegungsenergie angeordnet, entlang einem Kreisumfang mit der Längsachse des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie als Mittelpunkt. Bei diesem Aufbau verteilen sich Kräfte sym ^¬ metrisch auf die drei Linearmotoren, ein Verkanten wird ver- mieden und die Kraft zum Spannen der Feder kann auf drei Motoren aufgeteilt werden. Dies ist insbesondere Vorteilhaft bei Verwendung von Federn mit sehr hoher Federkonstante, wie sie häufig in Leistungsschalter-Federantrieben eingesetzt werden .

Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein, zum Spannen einer Feder als Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie, und/oder zum Halten der Feder in einem vorgespanntem Zustand, insbesondere im eingeschalteten Zustand des Leistungs ^¬ schalters, und/oder zum Lösen der Feder im vorgespannten Zustand, insbesondere zum Auslösen der Ausschaltbewegung des Leistungsschalters, und/oder zum Abbremsen der Feder bei einer Schaltbewegung, und/oder zum Fixieren der Feder in einem Zustand nach einem Ausschaltvorgang des Leistungsschalters. Somit können eine Reihe von Funktionen durch den Linearmotor ausgeführt werden, wofür in Antrieben nach dem Stand der Technik unterschiedliche Elemente notwendig sind. Bauteile können somit eingespart werden und der Aufbau des Antriebs wird vereinfacht. Die Antriebsbewegung kann besser gesteuert oder geregelt werden, durch Steuerung oder Regelung des Motors und durch Verwendung des Motors als Dämpfer, insbesonde- re am Ender der Antriebsbewegung. Eine Beschädigung von Bauteilen wird vermieden durch eine gedämpfte Bewegung und zusätzliche Dämpfungselemente werden eingespart. Dies spart Kosten und reduziert die Komplexität des Aufbaus. Der Platz ^¬ bedarf für den Antrieb bzw. dessen Größe wird reduziert, wo- mit insbesondere Kosten eingespart werden können durch die Verwendung eines verkleinerten Gehäuses.

Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein zum Spannen einer ersten Feder als Einrichtung zum Speichern von Bewe- gungsenergie für eine Einschaltbewegung des Leistungsschal ^¬ ters und zum Spannen einer zweiten Feder als Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie für eine Ausschaltbewegung des Leistungsschalters. Bei Verwendung getrennter Linearmotoren für das Spannen der Feder für die Einschaltbewegung und für das Spannen der Feder für die Ausschaltbewegung können die

Motoren gleichzeitig eine unterschiedliche Dämpfung bewirken beim Auslösen der Federn bzw. der Bewegung. Eine Verwendung von nur einem Motor zum Spannen beider Federn spart hingegen Kosten, Bauteile und Platz.

Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein Schaltbewe- gungen, insbesondere die Ein- und Ausschaltbewegung des Leistungsschalters anzutreiben, insbesondere direkt anzutreiben und/oder über ein Getriebe anzutreiben. Eine Feder wie in Federspeicherantrieben kann somit eingespart werden und eine Bewegung kann über die Motorleistung präzise geregelt oder gesteuert werden. Der wenigstens eine Motor kann auch ausge ^¬ bildet sein zum Abbremsen einer Schaltbewegung des Leistungsschalters, d. h. als Dämpfungselement mit den zuvor beschrie ^¬ benen Vorteilen. Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein zum Fixieren des Elements zum Übertragen von Bewegungs- energie in einem Ein- oder Ausschaltzustand des Leistungs ^¬ schalters. Ein Verklinkungsmechanismus kann dadurch einge ^¬ spart werden und eine zuverlässige, zeitlich über den Motor gesteuerte Auslösung der Bewegung kann erreicht werden. Der Zustand des elektrischen Kontaktes des Leistungsschalters kann zuverlässig fixiert werden, bis ein Schaltvorgang ausge ^¬ löst werden soll.

Der wenigstens eine Motor kann wenigstens einen Permanentmag ^¬ neten als Stator oder als Läufer umfassen, insbesondere einen Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung und/oder mit Gleitschlittenfunktion. Bekannte Aufbauten von Linearmotoren mit den damit verbundenen Vorteilen können für den Leistungsschalter angepasst verwendet werden. Permanent ^¬ magneten im Läufer mit elektrischen Spulen im Stator haben den Vorteil, dass elektrische Energie nicht über Schleifkon ^¬ takte übertragen werden muss, welche mit der Zeit verschlei ^¬ ßen können. Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung im Stator mit einem Läufer, welcher eine elektrische Spule umfasst, haben den Vorteil, dass eine hohe mag- netische Kraft auf den Läufer abhängig vom Stromfluss durch die Spule erzeugt werden kann, bei geringem Gewicht des Läu ^¬ fers verglichen mit Läufern, welche ausschließlich aus Perma- nentmagneten aufgebaut sind. Ein Läufer beweglich auf dem Stator analog einem Gleitschlitten, insbesondere geführt z. B. analog der Verwendung von Schienen, ermöglicht eine zuverlässig geführte Bewegung ohne die Gefahr des Verkantens des Läufers auf dem Stator oder des Abfallens des Läufers von der Führung des Stators.

Eine Regelung oder Steuerung für den wenigstens einen Motor kann umfasst sein, zum Einstellen einer Halterkraft und/oder zum Einstellen einer Dämpfung einer Bewegung und/oder zur Einstellung der Schaltbewegung insbesondere abhängig einer Schaltanforderung an den Leistungsschalter und/oder abhängig einem Ein- und/oder Ausschalten sowie insbesondere dem Zeitpunkt des Auslösens der Bewegung. Ein zuverlässiges Halten von Bauteilen zeitlich zwischen Schaltbewegungen kann somit erreicht werden, Beschädigungen von Bauteilen insbesondere durch ungedämpfte Bewegungen können vermieden werden, und ein zeitlich genaues Auslösen des Schaltens sowie eine Schaltbe ^¬ wegung mit vorbestimmtem Bewegungsprofil können erzeugt werden. Es können je nach Anforderung, z. B. abhängig einer Fehlerart in einem an den Leistungsschalter angeschlossenen Stromnetz oder der zu schaltenden Leistung, unterschiedliche Bewegungsprofile und zeitliche Verläufe des Schaltens durch eine Regelung oder Steuerung des oder der Linearmotoren erzeugt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antreiben eines Leis ^¬ tungsschalters, insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Antrieb, umfasst, dass ein Motor Bewegungsenergie bereit- stellt für ein Element, welches beim Schalten des Leistungs ^¬ schalters die Bewegungsenergie über eine kinematische Kette, insbesondere eine direkt mit dem Element mechanisch verbunde ^¬ ne kinematische Kette, auf wenigstens ein bewegliches Kon ^¬ taktstück des Leistungsschalters überträgt. Die Bewegungs- energie wird in Form einer linearen Bewegung eines Läufers in Wirkverbindung mit einem linearen Stator bereitgestellt, wobei der Läufer und der Stator einen Linearmotor ausbilden. Die Bewegungsenergie kann von einem Linearmotor oder von wenigstens zwei Linearmotoren, insbesondere von synchron getakteten Linearmotoren bereitgestellt werden. Der wenigstens ei- ne Linearmotor kann die Bewegungsenergie an eine Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie übertragen, insbesondere auf eine Feder, welche vorspannt wird. Die Einrichtung kann bei einem Schalten, insbesondere bei einem Ausschalten des Leistungsschalters, die Bewegungsenergie über das Element auf eine kinematische Kette und auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters übertragen.

Die Bewegungsenergie kann von einem Linearmotor oder von wenigstens zwei Linearmotoren, insbesondere synchron getakteten Linearmotoren bereitgestellt werden, wobei der wenigstens ei ^¬ ne Linearmotor bei einem Schalten, insbesondere bei einem Ausschalten, bei einem Aus- und Einschalten und/oder bei einem Aus-, Ein- und einem Ausschalten des Leistungsschalters die Bewegungsenergie auf das Element insbesondere direkt überträgt, und das Element die Bewegungsenergie auf eine ki ^¬ nematische Kette und auf wenigstens ein bewegliches Kontakt ^¬ stück des Leistungsschalters überträgt. Somit sind durch das Antreiben des Leistungsschalters insbesondere direkt durch den Linearmotor Schaltfolgen in schneller Reihenfolge mög- lieh, ohne z.B. zwischenzeitlich eine Feder vorspannen zu müssen. Insbesondere bei häufig auftretenden Fehlern im angeschlossenen Stromnetz, und somit häufig notwendigem Schalten, sowie bei Undefinierten Fehlern, welche Zeit zur Analyse des Fehlers benötigen und gegebenenfalls ein schnelles Ein-, Aus- und wieder Einschalten benötigen, kann das direkte Antreiben des Schaltvorgangs durch Linearmotoren von Vorteil sein oder zwingend notwendig sein, d. h. bestimmte Schaltzeiten und Schaltfolgen mit geringem Aufwand werden erst möglich. Der Linearmotor kann geregelt oder gesteuert eine Halterkraft für das Element zum Übertragen von Bewegungsenergie einstel ^¬ len. Der Linearmotor kann eine Schaltbewegung insbesondere abhängig einer Schaltanforderung an den Leistungsschalter regeln oder steuern, insbesondere abhängig einem Ein- und/oder Ausschalten des Leistungsschalters. Der Linearmotor kann bei einer Bewegung des Elements zum Übertragen von Bewegungsener- gie eine Dämpfung der Bewegung regeln oder steuern, insbesondere die Bewegung zeitlich abhängig gedämpft regeln oder steuern .

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Antreiben eines Leistungsschalters nach Anspruch 12 sind analog den zu vor beschriebenen Vorteilen des Antriebs für einen Leistungs Schalter nach Anspruch 1 und umgekehrt.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Figuren 1 bis 4 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigen die schematisch in Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Antrieb 1 für einen Leistungsschalter nach Art eines Federspeicherantriebs, mit einem Linear ^¬ motor 3 entlang einer Mittelachse einer Feder 6 angeordnet, und schematisch in Schnittdarstellung den Antrieb 1 der Figur 1 in Stellung Aus des Leistungsschalters, mit Linearmotoren 3 parallel zur Mittelachse der Feder 6 angeordnet, und schematisch in Schnittdarstellung den Antrieb 1 der Figur 2 in Stellung Ein des Leistungsschalters, und

Figur 4 schematisch in Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Antrieb 1 für einen Leistungsschalter mit einem Linearmotor 3 zum direkten Antreiben des Leistungsschalters, insbesondere mit Bewegungsdämp ^¬ fung und ohne Federspeicher.

In Figur 1 ist schematisch in Schnittdarstellung ein erfin- dungsgemäßer Antrieb 1 für einen Leistungsschalter dargestellt. Der gezeigte Antrieb 1 nach Art eines Federspeicher ^¬ antriebs umfasst einen Linearmotor 3, welcher entlang der Mittelachse der Feder 6 angeordnet ist. Die Feder 6 ist als eine Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie in Form einer Schraubenfeder ausgebildet und zwischen einer Platte 10 und einem Boden eines Gehäuses 8 angeordnet.

Das Gehäuse 8 umfasst die Feder 6 und den Linearmotor 3, wel ^¬ cher einen Läufer 5 und einen Stator 4 aufweist. Der Läufer ist mechanisch mit einem Element 2 zum Übertragen von Bewegungsenergie verbunden, insbesondere einer Stange oder einem Element in Pleuelform. Auf der entgegengesetzten Seite des Elements 2 zur der Seite, an welcher das Element 2 mit dem Läufer 5 verbunden ist, ist eine Gegenplatte 11 an dem Ele- ment 2 mechanisch stabil fixiert. Die Gegenplatte 11 ist pa ^¬ rallel zur Platte 10 und in mechanischem Kontakt zur Platte 10 angeordnet. An der Platte 10 ist, auf der Gegenüberliegen ^¬ den Seite der Platte 10 zur Seite der angeordneten Platte 11, ein Element der kinematischen Kette 9 angeordnet, insbesonde- re ein stabförmiges Element. Das stabförmige Element 9 ist entlang der Mittelachse der Feder 6 in der Feder 6 angeordnet und auf der Seite der Feder 6, welche der Seite mit der Plat ^¬ te 10 gengenüber liegt, durch die Wandung der Deckfläche 7 des Gehäuses 8 beweglich geführt.

Die Bewegungsrichtung des Läufers 5 auf dem Stator 4 des Linearmotors 3, die Längsachse des daran befestigten Elements 2 zum Übertragen von Bewegungsenergie und die Längsachse des stabförmigen Elements 9 der kinematischen Kette sind auf ei- ner gemeinsamen Achse angeordnet, welche identisch der verlängerten Mittelachse der Feder 6 ist. Bei Bewegung des Läu ^¬ fers 5 auf dem Stator 4 in Richtung 12 wird das Element 2 in dieselbe Richtung 12 entlang seiner Längsachse bewegt, und drückt die Gegenplatte 11 zur Platte 10 in Richtung 12. Beide Platten 10, 11 sind senkrecht zur Richtung 12 und somit zur Längsachse des Elements 2 angeordnet. Mit der Gegenplatte 11 wird die Platte 10, welche in direktem mechanischem Kontakt mit der Gegenplatte 11 steht, in die Richtung 12 entlang der Längsachse des Elements 9 der kinematischen Kette bewegt bzw. gedrückt. Die Feder 6 wird in diese Richtung 12 komprimiert, da die Bewegung der Feder 6 auf der entgegengesetzten Seite, der Seite der Deckfläche 7 des Gehäuses 8, nicht möglich ist. Die Feder 6 wird somit zwischen Deckfläche 7 des Gehäuses 8 und Platte 10 gespannt.

In Figur 1 ist die Feder 6 in einem entspannten Zustand dar- gestellt, insbesondere nach einer Ausschaltbewegung des be ^¬ weglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters. Der Leis ^¬ tungsschalter mit Kontaktstücken ist der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Nach der Ausschaltbewegung kann die Feder 6 mit Hilfe des Linearmotors 3 wieder gespannt werden, wobei eine Einschaltbewegung stattfinden kann. Alternativ kann das bewegliche Kontaktstück z. B. über ein Getriebe in der kinematischen Kette von der Spannbewegung entkoppelt sein. Zum Einschalten des Leistungsschalters kann z. B. eine weitere Feder vorgesehen sein, für eine Einschaltbewe- gung. Die Feder für die Einschaltbewegung kann ebenfalls mit einem zusätzlichen Linearmotor 3 gespannt werden, oder gleichzeitig mit dem Spannen der Feder 6 zum Ausschalten, oder durch die Ausschaltbewegung. Bei der Schaltbewegung kann der Linearmotor 3 verwendet werden, um die Bewegung zu dämpfen. Insbesondere am Ende der Bewegung kann durch eine Kraft, welche mit Hilfe des Linearmo ^¬ tors 3 erzeugt wird, die Bewegung gebremst bzw. gedämpft wer ^¬ den. Eine Steuerung oder Regelung kann durch Steuerung oder Regelung des Linearmotors 3 erfolgen, z. B. über den Strom bzw. die Leistungsaufnahme des Linearmotors 3 abhängig von der Zeit. Dadurch kann verhindert werden, dass durch eine un- gebremste Bewegung der Leistungsschalter, oder Teile des Antriebs 1, oder der Teile der kinematischen Kette 9 beschädigt und/oder irreversibel zerstört werden. Der Linearmotor 3 kann ebenfalls verwendet werden, um den Zustand Ein oder Aus des Leistungsschalters zu halten. Dadurch kann ein Verklinkungsmechanismus eingespart werden, welcher z. B. die Feder 6 in einem gespannten Zustand hält bis zum Auslösen der Schaltbewegung, insbesondere der Ausschaltbewe- gung. Der Linearmotor 3 kann insbesondere gesteuert oder ge ^¬ regelt eine Kraft auf die Gegenplatte 11 ausüben, welche die Kraft der Feder 6 auf die Platte 10 im gespannten Zustand kompensiert. Um eine Schaltbewegung, insbesondere eine Aus ^¬ schaltbewegung auszulösen, kann der Motor 3 abgeschaltet wer- den, oder zumindest die Kraft des Motors 3 auf die Platte 11 kann reduziert werden, z. B. durch Verringerung des Stroms oder der Spannung am Motor 3. Die Differenz der Kraft zwischen der Kraft des Motors 3 und der Federkraft der Feder 6 bewirkt die Schaltbewegung, welche über das Element 9 der ki- nematischen Kette auf das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters übertragen wird.

In den Figuren 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs 1 schematisch in Schnittdar- Stellung gezeigt. Statt eines entlang der Mittelachse der Fe ^¬ der 6 angeordneten Linearmotors 3, wie in Figur 1 gezeigt, sind in den Figuren 2 und 3 zwei Linearmotoren 3 parallel zur Mittelachse der Feder 6 angeordnet. Analog dem zuvor be ^¬ schriebenen Spannen der Feder 6 ist in Figur 2 der Antrieb 1 in Stellung Aus des Leistungsschalters, mit entspannter Feder 6 gezeigt, und in Figur 3 ist der Antrieb 1 in Stellung Ein des Leistungsschalters, mit gespannter Feder 6 vor einer Aus ^¬ schaltbewegung gezeigt. Alternativ zu zwei Linearmotoren 3, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, können auch drei Linearmotoren 3 und mehr verwendet werden. In den Figuren 2 und 3 sind der Einfachheit hal- ber nur zwei Linearmotoren 3 gezeigt. Die zwei Linearmotoren 3 sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die Feder 6 im Gehäuse 8 räumlich zwischen den zwei Linearmotoren 3 angeordnet ist. Die Feder 6 ist zwischen der Platte 10 und ei- ner Deckfläche 7 des Gehäuses 8 angeordnet. Die Grundfläche des Gehäuses 8 kann geschlossen sein oder offen. Eine offene Grundfläche des Gehäuses ermöglicht eine ungestörte Bewegung ohne oder mit geringer Dämpfung durch Fluid, d. h. Luft oder Gas wie SF ₆ im Gehäuse 8. Mit Grundfläche würde das Fluid durch eine Bewegung der Platte 10 komprimiert und die Bewe ^¬ gung dämpft. In der Deckfläche 7 und/oder in der Mantelfläche des Gehäuses können zusätzliche Öffnungen vorhanden sein, um eine Dämpfung durch Fluidkompression zu reduzieren bzw. zu verhindern. Die Öffnungen können auch derart gestaltet sein, dass eine gezielte Dämpfung erreicht wird.

Die Feder 6 wird durch Bewegung der Platte 10 gespannt bzw. vorgespannt. Das Gehäuse 8 kann in Form eines Zylinders mit kreisrunder Grundfläche ausgebildet sein. Die Platte 10 ist kreisrund mit geringerem Durchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders 8 ausgebildet. Im Mittelpunkt der Platte 10 ist Lotrecht, d. h. senkrecht zur Plattenfläche das Element 9 der kinematischen Kette, z. B. eine Schaltstange oder die An ^¬ triebsstange des Leistungsschalters, insbesondere starr be- festigt. Eine Befestigung kann z. B. durch Schweißen, Löten, Schrauben oder Kleben erfolgen. Das Element 9 überträgt über die kinematische Kette eine Schaltbewegung auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters. In Figur 2 ist mit Richtung 12 die Richtung einer Einschaltbewegung gezeigt, bzw. die Richtung beim Spannen der Feder 6. Über ein Getriebe, welches der Einfachheit halber in den Fi ^¬ guren nicht dargestellt ist, kann z.B. beim Spannen der Feder 6 die kinematische Kette unterbrochen sein, um ein Spannen ohne Schaltbewegung eines Kontakts des Leistungsschalters zu ermöglichen. In Figur 3 ist eine vorgespannte Feder 6 darge ^¬ stellt, welche eine Schaltbewegung in Richtung 13 ermöglicht. Dazu kann die kinematische Kette verbunden werden und die Schaltbewegung in Richtung 13, angetrieben durch die Feder 6, über das Element 9 der kinematischen Kette an das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters übertragen werden. Durch Trennen der kinematischen Kette beim Spannen der Feder 6, z. B. über ein Getriebe, ist es möglich den dargestellten Antrieb 1 nur für eine Schaltbewegungsrichtung, insbesondere eine Ausschaltbewegung zu verwenden. Ein zweiter Antrieb kann für eine entgegengesetzte Schaltbewegung, insbe- sondere eine Einschaltbewegung verwendet werden.

Auf zwei gegenüberliegenden Seiten bzw. Enden der Platte 10 entlang der Plattenebene der Platte 10 betrachtet, ist je ^¬ weils ein Läufer 5 angeordnet. Der Läufer 5 kann z. B. durch Schrauben, Löten, Kleben oder Schweißen an der Platte 10 räumlich fixiert befestigt sein. Gegenüberliegend dem Läufer 5 ist jeweils ein Stator 4 angeordnet. Die zwei Läufer 5 kön ^¬ nen analog von Kufen eines Schlittens jeweils auf einem schienenförmigen Stator 4 beweglich angeordnet sein. Bei zwei synchronisierten Linearmotoren 3 wird über die Bewegung der

Läufer 5 auf den Statoren 4 die Platte 10 senkrecht zur Plat ^¬ tenebene bewegt, ohne Verkanten im Gehäuse 8. Das Gehäuse 8 kann zu einer Seite hin offen sein, z. B. aus der Zeichenebene in den Figuren, oder entlang des Wegs der Läufer 5 ge- schlitzt sein.

Analog dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 können die Linear ^¬ motoren 3 wie zuvor beschrieben zum Dämpfen der Schaltbewegung, zum Halten des Ein- oder Auszustands des Leistungs- Schalters und/oder der Feder 6 im gespannten oder entspannten Zustand, zum Auslösen der Schaltbewegung sowie zum Erzeugen eines zeitlich veränderlichen Bewegungsprofils, insbesondere Abhängig von den Schaltbedingung im angeschlossenen Stromnetz, verwendet werden.

In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs 1 gezeigt, ohne Feder 6. Der Linearmotor 3 ist aus- gebildet, den Leistungsschalter bzw. das oder die beweglichen Kontaktstücke direkt über die kinematische Kette anzutreiben. Dadurch ist es möglich genau einen Linearmotor 3 sowohl für die Einschaltbewegung als auch für die Ausschaltbewegung zu verwenden. Der Linearmotor 3, welcher einen Läufer 5 und einen linearen Stator 4 z. B. in Form einer Schiene umfasst, ist in einem Gehäuse 8 angeordnet. An dem Läufer 5 ist direkt das Element 9 der kinematischen Kette, welches in diesem Aus ^¬ führungsbeispiel dem Element 2 zum Übertragen von Bewegungs- energie entspricht, befestigt. Durch die lineare Bewegung des Läufers 5 entlang des Stators 4 wird eine lineare Bewegung des Elements 2 erzeugt, welches das oder die beweglichen Kon ^¬ taktstücke des Leistungsschalters antreibt.

Der Linearmotor 3 kann das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters direkt über das Element 2 oder über weitere Elemente der kinematischen Kette antreiben. Bei einer Bewegung in Richtung 13 des Läufers 5 und damit des Elements 2 wird eine Ausschaltbewegung erzeugt, der Leistungsschalter wird von einem Ein in einen Aus Zustand geschaltet. Bei einer Bewegung in Richtung 12 des Läufers 5 und damit des Elements 2 wird eine Einschaltbewegung erzeugt, der Leistungsschalter wird von einem Aus in einen Ein Zustand geschaltet. Der Line ^¬ armotor 3 kann neben dem reinen Erzeugen der Schaltbewegung wie zuvor beschrieben zum Dämpfen der Schaltbewegung, zum Halten des Ein- oder Auszustands des Leistungsschalters, zum Auslösen der Schaltbewegung sowie zum Erzeugen eines zeitlich veränderlichen Bewegungsprofils, insbesondere Abhängig von den Schaltbedingung im angeschlossenen Stromnetz, verwendet werden .

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei ^¬ nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. verschiedene Arten von Linearmotoren verwendet werden. Der Linearmotor 3 kann einen Permanentmagneten als Stator 4 oder als Läufer 5 umfassen, insbesondere einen Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung. Permanentmagneten im Läufer 5 mit elektrischen Spulen im Stator haben, wie zuvor beschrieben den Vorteil, dass elektrische Energie nicht über Schleifkon ^¬ takte übertragen werden muss, welche mit der Zeit verschlei- ßen können. Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung im Stator 4 mit einem Läufer 5, welcher eine elektrische Spule umfasst, haben den Vorteil, dass eine hohe magnetische Kraft auf den Läufer 5 abhängig vom Stromfluss durch die Spule erzeugt werden kann, bei geringem Gewicht des Läufers 5 verglichen mit Läufern, welche ausschließlich aus Permanentmagneten aufgebaut sind. Zum Verstärken der Magnetkraft kann ein Spulenkern, insbesondere ein geschlitzter Spulenkern verwendet werden. Jeweils ein Läufer 5 kann beweglich jeweils auf einem Stator 4 angeordnet sein, mit zwei Läufern 5 auf zwei Statoren 4 analog einem Gleitschlitten mit zwei Kufen. Der Läufer 5 kann U-förmig ausgebildet sein mit seitlichen Verankerungen. Ein Läufer kann wie bei einer Magnetschwebebahn auf einem Stator 4 geführt werden. Um hohe Kräfte zu erzeugen können statt normalen Spulen supraleitende Spulen verwendet werden zur Erzeugung von Magnetfeldern. Eine Kühlung bzw. Lagerung in z. B. flüssigem Stickstoff kann im Gehäuse 8 erfolgen. Der Antrieb 1 kann ein externes Gehäuse 8 umfassen, am Leis ^¬ tungsschalter außen befestigt, insbesondere zum Antreiben von mehr als einem Leistungsschalterpol. Der Antrieb kann alter ^¬ nativ im Isoliergehäuse des Leistungsschalters mit eigenem oder ohne Gehäuse 8 angeordnet sein. Der Linearmotor 3 kann direkt an einem beweglichen Kontaktstück oder einer Antriebsstange des Leistungsschalters befestigt sein. Bei Antrieben 1 nach Art eines Federspeicherantriebs kann die Platte 10 zum Spannen der Feder identisch der Gegenplatte 11 am Element 2 sein, d. h. nur eine Platte verwendet werden. Als Feder 6 kann eine Schraubenfeder, insbesondere aus Stahl, oder andere Arten von Federn, insbesondere Blattfedern verwendet werden. Bei Aufbauten des Antriebs 1 analog den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Aufbauten, mit z.B. drei oder mehr Linearmotoren 3, können die Linearmotoren 3 in regelmäßigen Abständen entlang eines Kreisumfangs angeordnet sein, wobei insbesondere im Mittelpunkt des Kreisumfangs das Element 9 angeordnet ist. Ein synchrones Takten der Linearmotoren 3 ermöglicht eine li ^¬ neare Bewegung des Elements 9 entlang seiner Längsachse ohne Verkippen oder Verkanten. Der Aufbau mit mehreren Linearmotoren 3, insbesondere analog dem gezeigten Aufbau in den Figu ^¬ ren 2 und 3, kann in einem Ausführungsbeispiel analog Fig. 4, ohne Feder 6 verwendet werden.

Bezugs zeichenliste

1 Antrieb für einen Leistungsschalter

2 Element zum Übertragen von Bewegungsenergie

3 Linearmotor

4 Stator

5 Läufer

6 Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie

7 Deckfläche

8 Gehäuse

9 kinematische Kette

10 Platte

11 Gegenplatte

12 Richtung der Läuferbewegung beim Einschalten/Spannen der Feder

13 Richtung der Ausschaltbewegung