ИНЕРЦИОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК H01H35/14 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к электромеханическим инерционным датчикам порогового действия.

Известны инерционные переключатели (или включатели), содержащие контактную пару, сферическое инерционное тело из магнитопроводящего материала и постоянный магнит, удерживающий инерционное тело в исходном положении [1,2]. Общий недостаток аналогов [1,2] заключается в том, что они могут реагировать только на составляющую ускорения, направленную вдоль продольной оси. Прототипом предлагаемого технического решения является датчик изменения скорости [3] , содержащий размещенные в корпусе контактную пару с упругим контактирующим элементом, сферическое инерционное тело из магнитопроводящего материала, постоянный магнит и средство концентрации магнитного поля по пути перемещения инерционного тела, расположенное вне корпуса и примыкающее к одному из полюсов постоянного магнита.

Постоянный магнит размещен с одной стороны корпуса и удерживает инерционное тело в исходном положении, контактная пара размещена с противоположной стороны корпуса в конце рабочего хода инерционного тела. Контактная пара замыкается через материал инерционного тела. Для обеспечения попадания инерционного тела на контактную пару используется цилиндрическая направляющая втулка.

Функциональный недостаток прототипа заключается в том, что датчик такого вида реагирует только на составляющую силы инерции, направленную вдоль его продольной оси, и не реагирует на поперечную составляющую этой силы, т.е. является однокомпонентным.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в обеспечении срабатывания переключателя при наличии двух компонент сил инерции на подвижном объекте, например, за счет приращения его линейной скорости движения и вращения объекта относительно продольной оси. Причем параметры заявляемого устройства могут быть выбраны так, что наличие только одной из компонент сил инерции не приводит к срабатыванию.

Технические результаты, получаемые при осуществлении изобретения, заключаются в повышении надежности действия и качества коммутации электрической цепи, упрощении конструкции, снижении габаритов инерционного переключателя и расширении функциональных возможностей.

Для повышения надежности действия и качества коммутации в инерционном переключателе, содержащем размещенные в корпусе контактную пару с упругим контактирующим элементом, сферическое инерционное тело из магнитопроводящего материала, постоянный магнит, удерживающий инерционное тело в исходном положении, и средство концентрации магнитного поля по пути перемещения инерционного тела, новым является то, что упругий контактирующий элемент выполнен в виде консольной балки, со стороны крепления которой размещен постоянный магнит, инерционное тело установлено с возможностью перемещения по поверхности вышеуказанной консольной балки как вдоль ее длины, так и в сторону смещения ее контактирующего конца, а средство концентрации магнитного поля выполнено в виде двух полюсных наконечников, примыкающих к соответствующим полюсовым торцам постоянного магнита, размещенных по обе стороны вышеуказанной консольной балки параллельно плоскости ее изгиба.

Эти технические результаты получены за счет того, что инерционное тело установлено с возможностью перемещения по поверхности консольной балки как вдоль ее длины, так и в сторону смещения ее контактирующего конца, а средство концентрации магнитного поля выполнено в виде двух полюсных наконечников, размещенных по обе стороны консольной балки параллельно плоскости ее изгиба.

При этом обеспечивается реагирование переключателя на две компоненты инерционных сил, реализуемых в подвижном объекте, а именно - на осевую и центробежную составляющие, что приводит к повышению надежности действия. Размещение полюсных наконечников параллельно плоскости изгиба консольной балки позволяет инерционному телу в конце его рабочего хода оказывать непосредственное силовое воздействие на консоль вблизи ее отгибаемого контактного конца, т. е. осуществлять непосредственное соприкосновение электрических контактов, минуя материал инерционного тела, что приводит к уменьшению контактного сопротивления, т. е. к повышению качества коммутации электрической цепи и повышению надежности действия устройства в целом.

Для упрощения конструкции и снижения габаритов в предлагаемом переключателе постоянный магнит ориентирован осью намагниченности перпендикулярно направлению перемещения инерционного тела, а полюсные наконечники выполнены в виде пластин, охватывающих длину хода инерционного тела с уменьшением их ширины вдоль длины консольной балки в сторону ее незащемленного конца.

Предложенная конфигурация магнитной цепи позволяет наиболее рационально использовать магнитную энергию, запасенную в магните, т.е. при прочих равных условиях, за счет минимизации потока рассеивания вне зоны рабочего хода инерционного тела, уменьшить объем магнита и в сочетании с простой формой полюсных наконечников сократить размеры и упростить конструкцию.

Для расширения функциональных возможностей в предлагаемом переключателе инерционное тело в исходном положении размещено в коническом или клинообразном гнезде, образованном лепестками второй контактной пары, а в корпус между постоянным магнитом и вышеуказанным гнездом введен регулировочный винт из магнитопроводящего материала. Вторая контактная пара позволяет контролировать исходное положение инерционного тела и пороговый уровень трогания инерционного тела, что в сочетании с регулировочным винтом из магнитопроводящего материала позволяет менять параметры магнитного поля в зоне рабочего хода инерционного тела и порог срабатывания (по расчетным оценкам на порядок).

На фиг. 1а, б изображена конструкция инерционного переключателя.

Инерционный переключатель содержит корпус 1, в котором размещена контактная пара, состоящая из неподвижного контакта 2 и упругого контактирующего элемента, выполненного в виде консольной балки 3. Сферическое инерционное тело 4 из магнитопроводящего материала в исходном положении удерживается силой притяжения постоянного магнита 5 и опирается на лепестки 6 и 7 второй контактной пары, образующие клинообразное или коническое гнездо. Постоянный магнит 5 размещен в корпусе 1 со стороны 8 крепления консольной балки 3 и ориентирован осью намагниченности перпендикулярно направлению перемещения инерционного тела 4.

Средство концентрации магнитного поля выполнено в виде двух полюсных наконечников 9 и 10 в форме пластин, размещенных по обе стороны консольной балки 3 параллельно плоскости ее изгиба, причем полюсной наконечник 9 примыкает к полюсовому торцу N постоянного магнита 5, а полюсной наконечник 10 - к полюсовому торцу S упомянутого магнита. Полюсные наконечники 9 и 10 охватывают длину хода L инерционного тела 4, при этом их ширина В уменьшается вдоль длины консольной балки 3 в сторону ее контактирующего конца 12. Для регулировки величины магнитного потока в зазоре между полюсными наконечниками 9 и 10, который определяет силу магнитного притяжения инерционного тела 4, т.е. порог срабатывания инерционного переключателя, используется регулировочный винт 13 из магнитопроводящего материала. Для регулировки усилия замыкания контактной пары 2, 3 используется регулировочный винт 14.

Для обеспечения максимального контактного давления в замкнутом состоянии контактной пары 2, 3 ширина В полюсных наконечников 9, 10 а зоне контактных площадок контактной пары 2, 3 выбирается минимальной, исходя из обеспечения минимальной силы магнитного притяжения, достаточной только для возврата инерционного тела 4 в исходное состояние в статических условиях.

Инерционный переключатель работает следующим образом. Под действием ускорения, направленного вдоль длины консольной балки 3 и превышающего порог срабатывания, инерционное тело 4 отрывается от лепестков 6, 7 контактной пары и перемещается вдоль поверхности консольной балки 3 в сторону ее контактирующего конца 12. Под действием второй компоненты ускорения, направленной в поперечном направлении относительно консольной балки 3, инерционное тело 4 оказывает силовое воздействие на упругую балку 3, вызывает ее изгиб и замыкание контактов 2 и 3. После прекращения действия ускорения, инерционное тело 4 под действием силы магнитного притяжения возвращается в исходное положение.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1820335 A1, G 01 P 15/04, 1993.

2. Авторское свидетельство СССР N 736205, H 01 H 35/14. 1980.

3. Патент США N 5153392, H 01 H 35/14, 1992.

Изобретение относится к электромеханическим инерционным датчикам порогового действия. В корпусе инерционного переключателя расположены контактная пара с упругим контактирующим элементом, сферическое инерционное тело из магнитопроводящего материала, постоянный магнит, удерживающий инерционное тело в исходном положении, и средство концентрации магнитного поля по пути перемещения инерционного тела. Упругий контактирующий элемент выполнен в виде консольной балки, со стороны крепления которой размещен постоянный магнит, инерционное тело установлено с возможностью перемещения по поверхности указанной консольной балки как вдоль ее длины, так и в сторону смещения ее контактирующего конца, а средство концентрации магнитного поля выполнено в виде двух полюсных наконечников, размещенных по обе стороны указанной консольной балки параллельно плоскости ее изгиба, причем каждый из полюсных наконечников примкнут к соответствующему полюсовому торцу постоянного магнита. Постоянный магнит ориентирован осью намагниченности перпендикулярно направлению перемещения инерционного тела, а полюсные наконечники выполнены в виде пластин, охватывающих длину хода инерционного тела с уменьшением их ширины вдоль длины консольной балки в сторону ее контактирующего конца. Инерционное тело в исходном положении размещено в коническом или клинообразном гнезде, образованном лепестками второй контактной пары. В корпус между постоянным магнитом и указанным гнездом введен регулировочный винт из магнитопроводящего материала. Переключатель, размещенный в подвижном объекте, срабатывает при действии двух компонент сил инерции: осевой - за счет изменения линейной скорости движения объекта и центробежной - за счет закрутки объекта относительно продольной оси. Технический результат заключается в повышении надежности и качества коммутации электрической цепи, упрощении конструкции, снижении габаритов и расширении функциональных возможностей. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Инерционный переключатель, содержащий размещенные в корпусе контактную пару с упругим контактирующим элементом, сферическое инерционное тело из магнитопроводящего материала, постоянный магнит, удерживающий инерционное тело в исходном положении, и средство концентрации магнитного поля по пути перемещения инерционного тела, отличающийся тем, что упругий контактирующий элемент выполнен в виде консольной балки, со стороны крепления которой размещен постоянный магнит, инерционное тело установлено с возможностью перемещения по поверхности указанной консольной балки как вдоль ее длины, так и в сторону смещения ее контактирующего конца, а средство концентрации магнитного поля выполнено в виде двух полюсных наконечников, примыкающих к соответствующим полюсовым торцам постоянного магнита и размещенных по обе стороны консольной балки параллельно плоскости ее изгиба. 2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что постоянный магнит ориентирован осью намагниченности перпендикулярно направлению перемещения инерционного тела, а полюсные наконечники выполнены в виде пластин, охватывающих длину хода инерционного тела с уменьшением их ширины вдоль длины консольной балки в сторону ее контактирующего конца. 3. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что инерционное тело в исходном положении размещено в коническом или клинообразном гнезде, образованном лепестками второй контактной пары. 4. Переключатель по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в корпус между постоянным магнитом и указанным гнездом введен регулировочный винт из магнитопроводящего материала.