ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК H01R13/703 H01R13/44 H01H36/00 

Изобретение касается электромеханического соединительного устройства в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Соединительное устройство этого вида описано в патенте - ЕР О 573 471 B1. Благодаря этому уже известному соединительному устройству, которое состоит из коммутирующего устройства, выполняющего функцию розетки традиционного типа, и из размыкающего устройства, выполняющего функцию штекера, разработано соединительное устройство, которое имеет очень незначительную конструктивную ширину и которое соответствует, кроме того, высоким требованиям безопасности.

В электромеханическом соединительном устройстве, согласно патенту ЕР 0573471, как механический, так и электрический контакт происходит через магниты. Для этого как рабочая каретка, которая может соединяться с токоподводящими контактами, так и включающие электромагниты обладают электропроводностью. Токовое соединение подводится непосредственно через керамические контакты к размыкающим магнитам в размыкающем устройстве, которое также обладает электропроводностью. Магниты с наружной стороны окружены заземляющим кольцом, которое устанавливается заподлицо в электрически изолирующем корпусе переключающего устройства. Недостаток этой токовой подводки заключается, однако, в том, что электрическая проводимость в случае короткого замыкания ведет к потере жарочувствительных магнитных конструктивных деталей. Кроме того уже известное устройство вследствие проводимости напряжения и тока через керамические контакты и магниты сконструировано относительно широким.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в усовершенствовании указанного электромеханического соединительного устройства путем обеспечения более высокой безопасности и повышения магнитной сцепляемости.

Для достижения указанного технического результата в электромеханическом соединительном устройстве с переключающим устройством (1), соединяемым через токоподводящие контакты с источником тока и имеющим включающие электромагниты с кодированными магнитными деталями с северными и южными полюсами, которые размещены по отношению друг к другу так, что между собой граничат соответственно разные полярности, и размещенным в корпусе в виде закрытого стандартного блока и выполненным с возможностью соединяться с имеющим размыкающие электромагниты с кодированными магнитными деталями с северными и южными полюсами, которые размещены по отношению друг к другу так, что между собой граничат соответственно разные полярности и электрически соединяемым с потребителем размыкающим устройством, с помощью которого включающие электромагниты выполнены с возможностью переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе и при этом с возможностью установить контакт пар контактных элементов и, тем самым, электрическое соединение между переключающим устройством и размыкающим устройством, причем включающие электромагниты благодаря своей кодировке взаимодействуют с размещенными в размыкающем устройстве размыкающими магнитами с противоположно направленной кодировкой для реализации магнитных полей для процесса переключения, и при этом корпус переключающего устройства на обращенной в размыкающему устройству стороне снабжен заземляющим кольцом, для подвода тока, в переключающем и размыкающем устройствах предусмотрены размещенные сепаратно от включающих магнитов пары контактных элементов, которые на своих обращенных друг к другу торцевых сторонах во включенном состоянии прилегают друг к другу, а для контакта между контактными элементами и токоподводящими контактами на рабочих салазках предусмотрена соответственно проводящая электричество перемычка.

Заземляющее кольцо предусмотрено в качестве направляющего кольца для включающих электромагнитов.

Токоподводящие контакты размещены в зоне между серединой корпуса и включающими электромагнитами, причем перемычка выполнена в виде электропроводящей накладки на рабочих салазках.

Согласно изобретению, магниты более не принимают участия в подводе тока и напряжения, т.е. они не находятся более под напряжением. Сам электрический ток проводится отдельно через пары контактов. Это означает, что и для рабочих салазок, которые создают контакт с токоподводящими контактами, становится необходимой электропроводная перемычка. Сами рабочие салазки с размещенными на них включающими электромагнитами могут не обладать электрической проводимостью.

При размещении пар контактов во внутренней зоне достигается дальнейшее повышение надежности. Кроме того, пары контактов могут выполняться стабильнее и надежнее, например, в форме широких контактных штифтов.

Следующее преимущество отделения магнитов от электропитания, предусмотренного изобретением, состоит в том, что таким образом у магнитов не возникает проблем тепла, поскольку они не принимают более участия в подводе тепла. Если, например, дело дойдет до короткого замыкания, то магниты не будут повреждены вследствие воздействия жары. Однако тепло, которое возникает вследствие возможной влажной пленки, отводится совершенно простым способом через кольцо заземления. Это, в частности, происходит тогда, когда включающие магниты и размыкающие магниты во включенном состоянии контактируют с кольцом заземления.

Следующая очень предпочтительная форма выполнения изобретения может состоять в том, что рабочие салазки выполняются круглой формы, а в зоне внешней периферии рабочих салазок на расстоянии друг от друга размещены несколько включающих электромагнитов. Множество групп кодированных магнитных деталей, которые имеют соответственно северные и южные полюса, распределены в переключающем устройстве и в размыкающем устройстве по периметру. Магнитные детали (5a-5d) размещены чередующимися комбинациями север-юг с симметрией в 180^o. В этом случае можно получить возможность очень быстрого возврата рабочих салазок при повороте размыкающего устройства. Обусловленные большими значениями длин угла возникают уже при небольших смещениях противоположные поля и, тем самым, соответствующие высокие отталкивающие усилия, так что рабочие салазки возвращаются в невключенное состояние покоя.

Каждая магнитная деталь (5a-5d) выполнена в виде группы из четырех с отдельными магнитами различной полярности, причем каждая группа из четырех состоит из двух сегментов северного полюса и южного полюса, и при этом соответствующие южные и северные полюса в радиальном и окружном направлении противолежат друг другу.

При этом создающие удерживающее усилие возвратные пружины для включающих электромагнитов перемещаются в направляющем кольце.

Контактные элементы выполнены в виде контактных штифтов в переключающем устройстве и в размыкающем устройстве.

Контактные штифты в размыкающем устройстве в невключенном состоянии выступают из стороны, которая обращена к переключающему устройству, причем контактные штифты установлены в размыкающем устройстве пружиня.

Из заземляющего кольца размыкающего устройства в направлении переключающего устройства из поверхности заземляющего кольца выступают смонтированные заземляющие штифты, которые во включенном состоянии находятся заподлицо с поверхностью заземляющего кольца.

Предпочтительные формы выполнения изобретения вытекают из примеров выполнения, принцип которых описан ниже на основе чертежей.

На них изображено:
На фигуре 1 - продольный разрез через электромеханическое соединительное устройство с переключающим устройством и с размыкающим устройством в невключенном состоянии;
на фигуре 2 - разрез по линии II- II фигуры 4;
на фигуре 3 - продольный разрез соответственно разрезу на фигуре 1 во включенном состоянии;
на фигуре 4 - вид сверху на переключающее устройство согласно фигурам 1 - 3;
на фигурах 5 - 7 различные возможности кодирования для магнитов;
на фигуре 8 - вид сверху на адаптер (в уменьшенном масштабе);
на фигуре 9 - вид сбоку на адаптер по фигуре 8;
на фигуре 10 - вид сверху на размыкающее устройство в форме штекера (в уменьшенном масштабе);
на фигуре 11 - вид сбоку на штекер по фигуре 10.

Электромеханическое соединительное устройство состоит из переключающего устройства 1, которое выполняет функцию обычной розетки и, в основном, жестко устанавливается на желаемом месте, и из размыкающего устройства 2, которое выполняет функцию обычного штекера, который, в основном, связан с потребителем или который установлен непосредственно на потребителе. Как только между переключающим устройством 1 и размыкающим устройством 2 создается электропроводное соединение, то происходит соответствующее снабжение электрическим током потребителя, соединенного с размыкающим устройством 2.

В принципе переключающее устройство 1 и размыкающее устройство 2 имеют аналогичный принцип конструкции, что и описанное в ЕР 0 573 471 B1 электромеханическое соединительное устройство. Так, переключающее устройство 1 имеет закрытый стандартный блок в корпусе 3, состоящем из двух частей. В состоянии покоя, то есть когда размыкающее устройство 2 не надето на переключающее устройство 1, рабочие салазки 4, на которых размещены включающие электромагниты 5 в форме магнитных деталей с различной полярностью, удерживаются ферромагнитной удерживающей пластиной 7 на дне корпуса 3. Ферромагнитная удерживающая пластина может быть также магнитным кольцом 7.

Включающие электромагниты 5 размещены в наружной окружной зоне круглых рабочих салазок 4. Как видно из фигуры 4, включающие электромагниты 5, выполненные в виде магнитно-кодированных магнитных деталей, в соответствии с примером выполнения согласно фигурам 1-4 и 7 распределены по периметру в общей сложности в виде четырех групп по четыре. Каждая группа состоит, таким образом, из четырех кодированных магнитных деталей 5a - 5d соответственно с двумя северными и двумя южными полюсами, которые размещены так друг относительно друга, что друг с другом граничат соответственно различные полярности. Это означает, что в наружной зоне друг рядом с другом располагаются один южный полюс и один северный полюс, а во внутренней зоне друг против друга располагаются один северный и один южный полюс.

Каждая группа с кодированными таким образом магнитными деталями 5a, 5b, 5c или 5d размещена внутри переключающего устройства 1 и имеет такую высоту, что они и в невключенном состоянии, по меньшей мере, в их верхней зоне направлены в направляющем кольце 6. Для этого они соответствующим образом погружаются в верхней зоне в направляющее кольцо 6. Направляющее кольцо 6 представляет собой одновременно заземляющее кольцо, для чего оно соответствующим образом соединено с неизображенным контактным устройством, которое связано с заземляющим проводом, идущим в переключающее устройство.

Четыре возвратные пружины 8, распределенные по периметру, обеспечивают положение, когда рабочие салазки 4 дополнительно удерживаются на магнитном кольце 7 соответствующим усилием пружины. Одновременно они обеспечивают положение, когда после снятия размыкающего устройства 2 с переключающего устройства 1 или соответствующего поворота обеих деталей друг относительно друга рабочие салазки 4 вновь приводятся в соприкосновение на магнитном кольце 7. Как видно из фигур 2 и 4, возвратные пружины 8 также перемещаются в направляющем кольце 6. При этом они находятся соответственно в свободных пространствах между включающими сегментами.

На фигуре 4 наиболее наглядно виден токоподвод. Позицией "9" обозначен токопроводящий провод, а позицией "10" - нулевой провод. Оба провода на внутренней стороне крышки 11 корпуса 3 подводятся к токоподводящим контактам 12. Электропроводящая перемычка 13 во включенном состоянии представляет собой соответственно токовое соединение токоподводящих контактов 12 к контактному штифту 14. Это означает, что контактный штифт 14 подчинен фазовому проводу 9, а второй контактный штифт 14 - нулевому проводу 10. Оба контактных штифта 14 размещены в крышке 11 корпуса 3 и на верхней стороне на одном уровне с крышкой.

Из фигуры 1 и 3 видно, что каждая из двух перемычек 13 размещена упруго или соответственно пружиняще на рабочих салазках 4, для компенсации неточностей допуска, так же, как и износа, для того чтобы был обеспечен постоянный хороший контакт.

Размыкающее устройство 2, которое также имеет замкнутый корпус 15 с крышкой 16, снабжено размыкающими электромагнитами 17, которые также образованы соответственно из кодированных магнитных деталей. Размыкающие магниты 17 размещены аналогичным образом и на том же месте четырьмя группами по четыре согласно примеру выполнения по фигурам 1-4 и фигуре 7. При этом каждая группа в части своей полярности выполнена таким образом, что соответственно друг другу противолежат различные полярности по сравнению с магнитными деталями 5a-5d включающих электромагнитов 5 переключающего устройства 1. Это означает, что при корректном позиционировании размыкающего устройства 2 на переключающем устройстве 1 северный и южный полюса соответственно противолежат друг другу. Таким образом достигается желаемое состояние включения и, тем самым, подвод электрического тока к потребителю. Для этой цели размыкающее устройство 2 снабжено соответствующими, ведущими к потребителю проводами 26 и 27, поскольку размыкающее устройство 2 располагается не непосредственно в потребителе или на потребителе.

Так же, как контактные штифты 14 размещены в зоне между серединой корпуса и включающими электромагнитами 5, два контактных штифта 18 размещены в зоне между серединой корпуса и размыкающими магнитами 17. Контактные штифты 18 за счет пружин 19 размещены в отверстиях корпуса 15 с возможностью смещения таким образом, что они своими передними концами несколько выступают из корпуса 15 в направлении переключающего устройства 1. Это означает, что при наложении размыкающего устройства на переключающее устройство 1 и, тем самым, при электрическом переключении имеет место соответствующий надежный контакт (смотри фигуру 3). В этом случае контактные штифты 18 соответственно отодвигаются назад против усилия пружины 19.

Размыкающее устройство 2 также снабжено заземляющим кольцом 20, которое противолежит заземляющему кольцу 6 переключающего устройства 1. Дополнительно заземляющее кольцо 20 размыкающего устройства 2 снабжено заземляющими штифтами 21, распределенными по периметру, которые соответственно стоят под предварительным напряжением, создаваемым пружиной 22 и, таким образом, пружиня, выступают в направлении переключающего устройства 1 из корпуса 15.

Как видно из фигуры 1, заземляющие штифты 21 выступают дальше из поверхности корпуса 15, чем контактные штифты 18. Это означает, что тем самым наипростейшим образом достигается опережающее и запаздывающее заземление при включении.

Заземляющие штифты 21 находятся аналогичным образом, как и возвратные пружины 8 размыкающего устройства 1, в расположенных по периметру промежутках между четырьмя размыкающими электромагнитами 17.

Из фигуры 3 следует, что заземляющие штифты (21) во включенном состоянии находятся заподлицо с поверхностью заземляющего кольца (20).

Как видно из фигуры 4, также и токоподводящие контакты 12 размещены в зоне между серединой корпуса 3 и включающими электромагнитами 5 или направляющим кольцом 6. Таким способом создается не только электромеханическое соединительное устройство, которое обладает незначительной монтажной шириной, но и, кроме того, устройство, которое имеет незначительный диаметр или же ширину.

Заземляющее кольцо 6 служит, как упомянуто, одновременно в качестве направляющего кольца для включающих электромагнитов 5, для чего оно огибает включающие электромагниты 5 с небольшим зазором. Таким образом, обеспечивается надежное включение без заклинивания.

На фигурах 5-7 представлены различные примеры выполнения включающих электромагнитов 5 и размыкающих электромагнитов 17.

Согласно фигуре 5, на рабочих салазках 4 в четвертушках колец размещено только в общей сложности четыре магнита. Размыкающие электромагниты 17 размыкающего устройства имеют соответственно на круговых сегментах противоположную полярность.

Согласно фигуре 6, северный и южный полюс объединены соответственно в один включающий электромагнит 5. В общей сложности по периметру равномерно распределено четыре включающих электромагнита.

Самое лучшее решение получено в форме выполнения по фигуре 7, которая в этой форме описана также на фигурах 1-4. При этом каждая из четырех групп состоит соответственно из четырех магнитных деталей 5a-5d. С данной формой выполнения получаются комбинации север-юг со 180-градусной симметрией. С помощью этой формы выполнения достигается очень быстрое переключение рабочих салазок 4 при прокручивании размыкающего устройства 2 или переключающего устройства 1. Из-за большой длины угла уже при малых значениях проворачивания возникают противоположные поля и, тем самым, отталкивающие усилия, в результате чего рабочие салазки 4 возвращаются в свое положение покоя и, тем самым, до соприкосновения с магнитным кольцом 7. Круглая форма выполнения рабочих салазок 4 и также круглая форма выполнения корпуса 3 переключающего устройства 2 позволяет осуществлять дополнительно очень хороший контроль за движением переключения без дополнительных направляющих штифтов. Таким образом, создается более простая геометрическая конструкция. У каждого направления смещения или скручивания действуют противоположные магнитные поля, которые, тем самым, надежнее переключают назад рабочие салазки 4.

На фигурах 8 и 9 представлен принципиальный вид адаптера 23, который позволяет выполнить переход к традиционной электрической системе со штепсельными розетками с защитным контактом или также с другими розетками. Для этой цели адаптер 23 в соответствии с традиционной системой имеет штифты 24 (и, при необходимости, также и заземляющий штифт), которые втыкаются в соответствующую розетку известной конструкции.

Адаптер 23 установлен внутри аналогичным образом, что и размыкающее устройство 1, при этом лишь провода 9 и 10 заменены штифтами 24. Из фигуры 8 видно заземляющее кольцо 6 вместе с обоими контактными шрифтами 14.

На фигурах 10 и 11 представлено отдельное размыкающее устройство 2 в форме штекера 24, которое снабжено проводами 26 и 27, ведущими к потребителю, которые обычным образом окружены защитным кожухом. Штекер 24 установлен внутри аналогичным образом, как и размыкающее устройство 2. Из фигуры 10 видно заземляющее кольцо 20 вместе с четырьмя заземляющими штифтами 21.

Изобретение относится к электромеханическим соединительным устройствам. Электромеханическое соединительное устройство имеет соединяемое через токоподводящие контакты (12) с источником тока и имеющее включающие электромагниты (5) переключающее устройство (1). Размыкающее устройство (2), которое снабжено размыкающим электромагнитом (17), может соединяться с переключающим устройством (1). При этом включающие электромагниты (5) могут переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе, и при этом может установиться контакт контактных пар и тем самым электрическое соединение между переключающим устройством (1) и размыкающим устройством (2). Включающие электромагниты (5) и размыкающие магниты (17) снабжены специальной кодировкой. Контактные пары размещены по меньшей мере приблизительно в зоне корпуса между серединой корпуса и включающими магнитами. Для контакта между контактными парами и токоподводящими контактами на рабочих салазках предусмотрен проводящий электрический ток мостик (13). Техническим результатом является обеспечение более высокой безопасности и повышение магнитной сцепляемости. 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Электромеханическое соединительное устройство с переключающим устройством (1), соединяемым через токоподводящие контакты (12) с источником тока и имеющим включающие электромагниты (5) с кодированными магнитными деталями (5а - 5d) с северными и южными полюсами, которые размещены по отношению друг к другу так, что между собой граничат соответственно разные полярности, размещенным в корпусе (3) в виде закрытого стандартного блока и выполненным с возможностью соединяться с имеющим размыкающие электромагниты (17) с кодированными магнитными деталями с северными и южными полюсами, которые размещены по отношению друг к другу так, что между собой граничат соответственно разные полярности, и электрически соединяемым с потребителем размыкающим устройством (2), с помощью которого включающие электромагниты (5) выполнены с возможностью переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе и при этом с возможностью установить контакт пар контактных элементов (14, 18) и тем самым электрическое соединение между переключающим устройством (1) и размыкающим устройством (2), причем включающие электромагниты (5) благодаря своей кодировке взаимодействуют с размещенными в размыкающем устройстве (2) размыкающими магнитами (17) с противоположно направленной кодировкой для реализации магнитных полей для
процесса переключения, при этом корпус (3) переключающего устройства (1) на обращенной к размыкающему устройству (2) стороне снабжен заземляющим кольцом (6), отличающееся тем, что для подвода тока в переключающем и размыкающем устройствах (1, 2) предусмотрены размещенные сепаратно от включающих магнитов (5) пары контактных элементов (14, 18), которые на своих обращенных друг к другу торцевых сторонах во включенном состоянии прилегают друг к другу, а для контакта между контактными элементами (14) и токоподводящими контактами (12) на рабочих салазках (4) предусмотрена соответственно проводящая электричество перемычка (13). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заземляющее кольцо (6) предусмотрено в качестве направляющего кольца для включающих электромагнитов. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что токоподводящие контакты (12) размещены в зоне между серединой корпуса 3 и включающими электромагнитами (5), причем перемычка (13) выполнена в виде электропроводящей накладки на рабочих салазках (4). 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что рабочие салазки (4) выполнены круглой формы, а в зоне внешней периферии рабочих салазок (4) на расстоянии друг от друга размещено несколько включающих электромагнитов (5). 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что множество групп кодированных магнитных деталей (5а - 5d), которые имеют соответственно северные и южные полюса, распределены в переключающем устройстве (1) и в размыкающем устройстве (2) по периметру. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что магнитные детали (5а - 5d) размещены чередующимися комбинациями север - юг с симметрией в 180^o. 7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что каждая магнитная деталь (5а - 5d) выполнена в виде группы из четырех с отдельными магнитами (5, 17) различной полярности, причем каждая группа из четырех состоит из двух сегментов северного полюса и южного полюса и при этом соответствующие южные и северные полюса в радиальном и окружном направлениях противолежат друг другу. 8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что создающие удерживающее усилие возвратные пружины (8) для включающих электромагнитов перемещаются в направляющем кольце (6). 9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что контактные элементы (14, 18) выполнены в виде контактных штифтов в переключающем устройстве (1) и в размыкающем устройстве (2). 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что контактные штифты в размыкающем устройстве (2) в невключенном состоянии выступают из стороны, которая обращена к переключающему устройству, причем контактные штифты установлены в размыкающем устройстве (2) пружиня. 11. Устройство по любому из пп.2 - 10, отличающееся тем, что из заземляющего кольца (20) размыкающего устройства (2) в направлении переключающего устройства (1) из поверхности заземляющего кольца (20) выступают смонтированные заземляющие штифты (21), которые во включенном состоянии находятся заподлицо с поверхностью заземляющего кольца (20).