МАГНИТНЫЙ ЗАМОК Российский патент 1998 года по МПК E05B47/00 

Изобретение относится к магнитомеханическим системам, а более конкретно, к запирающим устройствам, силовая и управляющая части которых содержат постоянные магниты, и может быть использовано для запирания дверей в квартирах и домах, ворот гаражей, створок приборов, сейфов, тайников и т.д.

Известен магнитный замок, содержащий две системы магнитных полюсов, одна из которых выполнена в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью полюсов и установлена с возможностью перемещения по направлению намагничивания постоянных магнитов, а вторая система выполнена в виде электромагнитов с чередующейся полярностью полюсов и установлена неподвижно относительно первой системы полюсов таким образом, что ее полюсы обращены в сторону полюсов первой системы [1].

Данный магнитный замок требует для своего функционирования источника электроэнергии, сложен, недостаточно надежен и имеет ограниченную область применения, в основном в качестве устройства для удержания створок различных объектов в закрытом состоянии и их приоткрывания за счет сил взаимодействия магнитных полюсов подвижной и неподвижной систем.

Наиболее близким аналогом изобретения является магнитный замок, содержащий две системы магнитных полюсов, каждая из которых выполнена в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью магнитных полюсов и обращена полюсами в сторону полюсов другой системы, и одна из систем при этом установлена с возможностью перемещения из исходного положения, соответствующего минимальному расстоянию между системами полюсов, по направлению размещения на ней постоянных магнитов, на длину полюсного деления [2].

Одна из систем магнитных полюсов замка установлена с возможностью перемещения по направления постоянных магнитов, а вторая система магнитных полюсов установлена неподвижно относительно первой системы. Перевод замка из положения "открыто" в положение "закрыто" осуществляется перемещением подвижной системы магнитных полюсов на расстояние, равное длине полюсного деления.

Построение обеих систем магнитных полюсов из постоянных магнитов упрощает конструкцию замка и технологию его изготовления, избавляет от необходимости подключения его к источнику электроэнергии, повышает надежность, упрощает уход за ним, увеличивает срок его службы.

Несмотря на это, применение замка остается ограниченным только теми случаями, когда требуется лишь удержание створок в закрытом состоянии и доступное каждому их приоткрывание с наружной стороны.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей, повышение секретности.

Для достижения данного технического результата в магнитном замке, содержащем две системы магнитных полюсов, каждая из которых выполнена в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью магнитных полюсов и обращена полюсами в сторону полюсов другой системы, и одна из систем при этом установлена с возможностью перемещения из исходного положения, соответствующего минимальному расстоянию между системами полюсов, по направлению размещения на ней постоянных магнитов на длину полюсного деления, вторая система магнитных полюсов установлена с возможностью перемещения по направлению намагничивания постоянных магнитов, при этом каждая из систем магнитных полюсов содержит элементы управляющих ее положением стопорных устройств, фиксирующих систему магнитных полюсов, перемещающуюся по направлению намагничивания постоянных магнитов, в исходном положении, а другую систему магнитных полюсов после перемещения ее из исходного положения на расстояние, равное или большее, или меньшее длины полюсного деления.

На фиг. 1 показан общий вид одного из возможных вариантов устройства предлагаемого замка в открытом (исходном) состоянии; на фиг.2 - общий вид того же замка, но в закрытом состоянии; на фиг.3 - механизм силового взаимодействия систем магнитных полюсов при закрытом состоянии замка.

Замок показан в традиционном для запирающих устройств корпусном исполнении. При описании его устройства и работы предполагается крепление его с внутренней стороны створки и вертикальное положение системы полюсов, перемещающейся по направлению размещения на магнитопроводе постоянных магнитов.

Замок содержит две системы магнитных полюсов 1 и 2, выполненных в виде закрепленных на магнитопроводах 3 и 4 постоянных магнитов 5 с чередующейся в пределах каждой системы полярностью полюсов. Системы магнитных полюсов ориентированы друг относительно друга так, что полюсы каждой из них обращены в сторону полюсов другой системы.

Одна из систем магнитных полюсов - система 1 - выполнена в данном случае двухполюсной. Двухполюсной выполнена и вторая система полюсов, но в отличие от первой системы один из ее полюсов (нижний) выполнен "расщепленным". Количество полюсов в системах с точки зрения работоспособности замка не имеет принципиального значения, а влияет лишь на качество выполнения им своих функций.

Для наиболее полного использования магнитной энергии постоянных магнитов и уменьшения за счет этого их массы и габаритов системы магнитных полюсов в рассматриваемом замке в отличие от системы полюсов в известном замке [2] выполнены явнополюсными. Оптимальным, с точки зрения массы систем магнитных полюсов, является выполнение их с
α = b_m/τ = 0,6-0,7, где
b_m - ширина магнита; τ - длина полюсного деления.

Обе системы магнитных полюсов установлены в корпусе с возможностью перемещения друг относительно друга, причем одна из них (левая) имеет возможность перемещаться по направлению намагничивания постоянных магнитов (на фиг.1 и 2 горизонтально), а вторая - по направлению размещения их на магнитопроводе (на фиг. 1 и 2 вертикально). Запирающий элемент замка крепится к системе магнитных полюсов, перемещающейся горизонтально, С целью упрощения конструкции замка и уменьшения его габаритов он выполняет одновременно и функции магнитопровода для магнитного потока закрепленных с торцевой его стороны постоянных магнитов.

Необходимый ход S₁ этой системы магнитных полюсов обеспечивается соответствующим выбором материала постоянных магнитов и их размеров.

Для запирания замка с внешней стороны створки в магнитопроводе 3 системы 1 предусмотрено фиксирующее ее отверстие 7, совпадающее при открытом состоянии замка (при минимальном расстоянии между полюсами систем) со сквозным отверстием 8 в створке. В это отверстие перед запиранием створки с внутренней или внешней ее стороны вставляется стопорный стержень 9. Отверстие в магнитопроводе может быть выполнено глухим в виде выемки и может располагаться не на магнитопроводе системы полюсов 1, а на жестко связанных с этой системой и перемещающихся вместе с ней дополнительных конструктивных элементах, например, на закрепленной на магнитопроводе 3 и выходящей за его пределы пластине производительной формы и размеров (не показана). Система полюсов может быть зафиксирована и с помощью выполненного на ней выступа, а также другими способами.

Вторая система магнитных полюсов является управляющей. Для обеспечения возможности запирания замка и удержания его в закрытом состоянии (фиг.2) эта система полюсов фиксируется в положении, отстоящем от показанного на фиг.1 исходного ее положения на расстоянии, равном длине полюсного деления. Для фиксации управляющей системы магнитных полюсов, перемещающейся по направлению размещения на ее магнитопроводе постоянных магнитов может быть использовано любое из доступных управлению с внешней стороны створок известных стопорных устройств. Например, для этой цели может быть использовано стопорное устройство с подпружиненным стержнем, управляемое магнитным ключом (не показано).

На фиг. 1 и 2 видна проекция выступающего внутрь замка под управляющую систему полюсов конца стержня 10 и контур отверстия, в котором он перемещается.

Замок работает следующим образом.

При нахождении управляющей системы магнитных полюсов 2 в исходном положении (фиг.1) напротив полюсов системы 1 располагаются противоположные им по полярности полюсы системы 2. Под действием сил магнитного взаимодействия система полюсов 1 притягивается магнитными полюсами 2 и располагается на минимально возможным в условиях приведенной конструкции замка расстоянии от последней. При таком взаимном расположении системы магнитных полюсов присутствие стержня 9 в отверстии 7 магнитопровода 3 необязательно.

Для приведения замка в закрытое состояние необходимо при вставленном в отверстие 7 стержне 9 передвинуть управляющую систему магнитных полюсов 2 из исходного положения на расстояние τ.

При этом стопорное устройство фиксирует ее в положении, когда напротив каждого из полюсов системы 1 располагаются полюсы управляющей системы 2 одноименной с ними полярности. Направление сил магнитного взаимодействия систем 1 и 2 меняет направление на противоположное и действуют на систему 1 отталкивающим образом. При извлечении стержня 9 из отверстия 8 в этой системе она перемещается влево в новое положение, соответствующее закрытому состоянию замка. Для перевода замка в исходное открытое состояние достаточно воздействием магнитного ключа на элементы стопорного устройства снять ограничение для возвращения в исходное положение управляющей системы полюсов 2. Применительно к стопорному устройству результатом такого воздействия магнитного ключа является втягивание внутрь стопорного устройства выступающего из него конца подпружиненного стержня 10.

Силовое воздействие, необходимое для возвращения системы 2 в исходное положение, при показанном на фиг.1 и 2 вертикальном ее положении обеспечивает сила тяжести этой системы.

При горизонтальном положении управляющей системы магнитных полюсов 2 сила ее тяжести является причиной возникновения сил трения, действующих на нее так же, как и элементы стопорного устройства, препятствующие возвращению ее в исходное положение.

Для того чтобы обеспечить при этих условиях перевод замка в открытое состояние без внешнего силового воздействия на управляющую систему магнитных полюсов, достаточно зафиксировать ее при открытом состоянии замка в положении, отстоящем от исходного на расстоянии S₂= τ-Δτ, меньшем полюсного деления τ .

Механизм возникновения необходимого для открывания замка силового воздействия на управляющую систему магнитных полюсов 2 очевиден из приведенной на фиг. 3 качественной картины силового взаимодействия систем магнитных полюсов при смещении осевых линий полюсов систем 1 и 2 на расстоянии Δτ в сторону исходного положения управляющей системы 2.

Символами F_SM, F_SS, F_NS, F_NN, здесь обозначены силы, действующие на полюсы S и N управляющей системы полюсов 2 со стороны полюсов системы полюсов 1.

Тангенциальные составляющие результирующих сил, действующих на полюсы управляющей системы F_Sτ, F_Nτ и при соответствующем выборе Δτ и хода S₁ системы 1 обеспечивают возвращение системы полюсов 2 в исходное положение. Направление движения ее показано на фиг.3 стрелкой.

При необходимости изменения направления силового воздействия на управляющую систему полюсов 2 со стороны системы 1 достаточно зафиксировать ее после перемещения из исходного положения на расстояние S₂= τ+Δτ, большее длины полюсного деления τ, как это сделано в показанном на фиг.1 и 2 варианте устройства предлагаемого изобретения.

При вертикальном положении управляющей системы магнитных полюсов 2 это обеспечивает уменьшение давления управляющей системы магнитных полюсов на удерживающие ее от возвращения в исходное положение элементы стопорного устройства, облегчает управление им, позволяет уменьшить размеры магнитного ключа.

В целях повышения секретности замка фиксация управляющей системы магнитных полюсов 2 может быть обеспечена не одним, а несколькими стопорными устройствами, установленными в любом месте поверхности створок. Механическая связь их с этой системой полюсов может быть осуществлена посредством закрепленных на ней пластин или стержней произвольной формы и размеров с выемками, сквозными отверстиями, выступами или другими элементами, обеспечивающими возможность ее фиксации стопорными устройствами.

Использование: в магнитомеханических системах, а более конкретно, в запирающих устройствах, силовая и управляющая части которых содержат постоянные магниты. Сущность: замок содержит две системы магнитных полюсов, каждая из которых выполнена в виде постоянных магнитов и обращена полюсами в сторону полюсов другой системы. Обе системы полюсов имеют возможность перемещения друг относительно друга, причем одна из них с закрепленным на ней запирающим элементом перемещается по направлению намагничивания постоянных магнитов, а вторая система магнитных полюсов, управляющая положением первой системы, - по направлению размещения на ней постоянных магнитов. Управление работой замка осуществляется с помощью стопорных устройств, элементы которых в виде сквозных или глухих отверстий выступов и т.д., располагаются на системах магнитных полюсов. Запирание замка обеспечивается освобождением систем магнитных полюсов от внешних связей, накладываемых на них элементами стопорных устройств, отпирание - ключами, в том числе магнитными. 3 ил.

Магнитный замок, содержащий две системы магнитных полюсов, каждая из которых выполнена в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью магнитных полюсов и обращена полюсами в сторону полюсов другой системы и одна из систем при этом установлена с возможностью перемещения из исходного положения, соответствующего минимальному расстоянию между системами полюсов, по направлению размещения на ней постоянных магнитов на длину полюсного деления, отличающийся тем, что вторая система магнитных полюсов установлена с возможностью перемещения по направлению намагничивания постоянных магнитов, при этом каждая из систем магнитных полюсов содержит элементы управляющих ее положением стопорных устройств, фиксирующих систему магнитных полюсов, перемещающуюся по направлению намагничивания постоянных магнитов, в исходном положении, а другую систему магнитных полюсов после перемещения ее из исходного положения на расстояние, равное, или меньшее, или большее длины полюсного деления.