ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ГЕРКОН И ПОЛЯРИЗОВАННОЕ КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК H01H1/66 H01H51/27 

Изобретение относится к элементам управления, а именно к поляризованным герконам и к коммутационным устройствам, в которых поляризованные магнитоуправляемые контакты - герконы, регулируемые с помощью магнитно-движущей силы, используются.

Известны реле, создаваемые на базе магнитоуправляемых контактов, герконов (см. Слаботочные реле. Г.Я.Рыбин и др., М.: Радио и связь, 1982, с.43, 44). По принципу действия они относятся к группе электромагнитных слаботочных. Целесообразность выделения их в отдельную группу определяется некоторыми конструктивными и функциональными особенностями их работы, обусловленными использованием магнитоуправляемых контактов.

Пластины герконов изготавливаются из магнитных материалов и совмещают в себе функции магнитопровода и электрической контактной цепи. Поэтому если к такому геркону подвести постоянный магнит или соленоид, то его магнитный поток, сосредоточиваясь в пластинах, создает в воздушном зазоре магнитную силу их взаимного притяжения или отталкивания. При соответствующей магнитодвижущей силе (далее МДС) магнита или соленоида пластины притягиваются друг к другу (или отталкиваются друг от друга) и создают электрический контакт. После снятия магнитного поля пластины размыкаются и возвращаются в исходное положение под действием сил упругости.

Известна конструкция геркона с переключающими ферромагнитными контактами (см. Расчет электромагнитных реле. Виттенберг М.И., М.: Энергия, 1966, рис.13-1), один из которых подвижен, а два неподвижны, а снаружи между неподвижными контактами расположен постоянный поляризующий магнит с осью намагничивания, расположенной вдоль оси геркона или параллельно ей. При использовании в качестве управляющего элемента для геркона катушки с магнитопроводом продольное магнитное поле управляющей катушки воздействует на конец подвижного контакта. Подвижный контакт притягивается к тому или другому неподвижному контакту в зависимости от направления этого поля.

Поляризованный геркон может быть выполнен как с нейтральным расположением подвижного контакта, так и с преобладанием к одному из неподвижных контактов.

Известен поляризованный геркон, который может быть установлен в реле. Он содержит ферромагнитные контакты с наружными выводами и постоянный магнит с осевым намагничиванием, размещенный вдоль оси геркона (Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: Энергоатомиздат, 1988, с.388). Магнит предназначен для управления контактами геркона. Такие конструкции используются в слаботочных аппаратах управления (тумблеры, переключатели, кнопки, командоаппараты) и контрольно-измерительной аппаратуре (сигнализаторы положения, конечные выключатели, датчики). Состояние геркона изменяется при размещении постоянного магнита в зоне воздействия на его контакты или изменении параметров этого магнита. Магнитный поток постоянного магнита замыкается по пластинам контактов геркона. Под воздействием усилия, созданного этим потоком, контакты сближаются и замыкаются.

Известны конструкции герконов (см. патенты US 3771083, МПК H01H 50/54, H01H 51/22, H01H 51/28, H01H 51/22, H01H 51/28; US 6340924, МПК H01H 1/66, H01H 36/00, H01H 37/66, H01H 83/02, H01H 51/28, H01H 71/24, H01H 77/08, H01H 1/66, H01H 51/00; JP 2007335217, МПК H01H 36/00), которые также включают переключающие ферромагнитные контакты и поляризующий или управляющий постоянный магнит. Недостатками их являются сложность конструкции, а также значительные габариты.

Известен поляризованный геркон, установленный в герконовом реле (патент RU №2009565, МПК⁵ H01H 51/28). Геркон содержит постоянный магнит осевой намагниченности, который состоит из двух полых частей и в котором геркон размещен. Одна из частей магнита установлена неподвижно, а другая - с возможностью перемещения вдоль геркона. Для управления герконом в реле предназначена катушка управления, внутри которой размещен геркон с постоянным магнитом. При настройке реле герконы перемещают в осевом направлении. К управляющим элементам реле относится также дополнительный внешний магнитопровод, охватывающий катушку. Чтобы изменить чувствительность реле, перемещают подвижную часть постоянного магнита относительно неподвижной части, т.е. изменяют зазор, который может регулироваться в интервале от нуля (минимальная чувствительность) до некоторой величины, соответствующей максимальной чувствительности реле. Подбор величины соответствующей заданной чувствительности реле производится эмпирическим путем, поскольку на чувствительность, кроме зазора, влияет ряд других факторов: конструктивный зазор между контактами данного геркона, диаметр его магнитопровода, расстояние между магнитопроводом геркона и сердечником и др. При уменьшении зазора увеличивается магнитная проницаемость сердечника, что увеличивает магнитный поток и, в свою очередь, чувствительность реле, однако, когда зазор становится соразмерным с диаметром колбы геркона, сердечник становится активным магнитным шунтом, а чувствительность реле при дальнейшем уменьшении зазора резко снижается. Этот геркон, как и предыдущий, имеет сложную конструкцию и значительные габариты и вес. Причем, учитывая, что используются, как правило, литые магниты Альнико, масса магнитов в них превышает массу самого геркона.

Известен поляризованный геркон для герконового реле (патент на полезную модель RU №62482). Поляризованный геркон содержит контакты с наружными выводами и постоянным магнитом осевой намагниченности, снабженным шунтом. Реле снабжено элементом управления герконом в виде магнитопровода (на катушке), размещенного между герконом и постоянным магнитом. Положение шунта относительно магнита определено и зафиксировано при регулировке реле. При подаче напряжения положительной полярности магнитный поток, создаваемый током управления, проходя через витки катушки, замыкает контакты геркона, находящегося в центре магнитного потока. При снятии напряжения с обмотки контакты геркона остаются в замкнутом состоянии за счет действия магнита, параметры которого регулируются шунтом. При подаче импульса напряжения обратной полярности происходит размыкание контактов геркона. Это устройство обладает теми же недостатками, что и предыдущие.

Наиболее близкими к заявляемому являются поляризованный геркон и поляризованное герконовое коммутационное устройство, содержащее этот геркон в соответствии с патентом SU №1769252, МПК⁵ H01H 51/27; 51/28. Поляризованный геркон содержит ферромагнитные контакты с наружными выводами, постоянный магнит, один из полюсов которого прилегает к одному из выводов контактных сердечников герконов вне области перекрытия контактных сердечников. В соответствии с патентом SU №1769252 поляризованный геркон установлен в герконовом коммутационном устройстве, в котором содержатся элементы управления. Обмотка, в которой установлен геркон с магнитом, а также магнитопровод, установленный между герконом и обмоткой управления вдоль ферромагнитного контакта, у вывода которого расположен постоянный магнит, причем магнитопровод размещен со стороны плоскости контактирования этого контакта и с перекрытием относительно другого контакта. Постоянный магнит может быть установлен вторым своим полюсом к дополнительному магнитопроводу либо в сторону, противоположную от этого магнитопровода. Кроме того, магнитопровод может быть расположен вдоль наружной поверхности и торцов обмотки управления. Помимо этого, в устройстве может быть использован геркон, один из ферромагнитных контактов которого является неподвижным, а постоянный магнит при этом расположен со стороны этого контактного сердечника. В исходном состоянии контакты геркона замкнуты под действием поля постоянного магнита. При подаче на обмотку управляющего напряжения геркон размыкается.

Недостатками такого геркона и герконового коммутатора является сложность технологии его изготовления, так как постоянный магнит необходимо закреплять в конструкции в определенном положении, что усложняет конструкцию и технологию изготовления, а кроме того, такая конструкция имеет значительные габариты и вес.

Заявляемые конструкции поляризованного геркона и поляризованного герконового коммутатора, содержащего такой геркон, направлены на решение задачи создания конструкций геркона и коммутатора, технологичных в изготовлении и применении с уменьшенными габаритами и весом, позволяющих осуществлять высокую точность создания и регулирования магнитно-движущей силы, необходимой для срабатывания геркона и коммутатора.

Техническим результатом заявляемого поляризованного геркона и поляризованного коммутационное устройство является уменьшение габаритов и веса, упрощение конструкции и технологии изготовления, облегчение подбора магнита с параметрами, обеспечивающими создание магнитно-движущей силы, необходимой для срабатывания геркона и коммутатора в сочетании с их функциональным назначением, зависящим от вида и назначения устройства, в котором применяются.

Этот технический результат достигается тем, что в поляризованном герконе, содержащем контакты из магнитомягкого материала с наружными выводами, а также постоянный магнит, один из полюсов которого прилегает к выводу контакта, постоянный магнит образован жестко соединенными в радиально намагниченный магнит секторами кольца, изготовленными из высококоэрцитивного магнитного материала на основе редкоземельных элементов, и коаксиально установлен, по крайней мере, на одном из выводов геркона.

При этом один из контактов геркона выполнен нормально замкнутым с другим контактом, установленным с этой же стороны геркона, а постоянный магнит установлен на выводе третьего контакта, находящегося с противоположной стороны геркона.

При этом геркон может включать дополнительный вывод контакта из немагнитного материала, который электрически соединен с предварительно обрезанным выводом контакта, на котором установлен магнит, причем дополнительный вывод расположен вдоль геркона и выходит за противоположную сторону геркона, а длина обрезанного вывода выбрана из условия возможности размещения на нем постоянного магнита и электрического соединения обрезанного вывода с дополнительным выводом.

При этом поляризованный геркон может дополнительно содержать шунт, устанавливаемый на торце магнита с возможностью вращения для регулирования магнитного потока магнита.

При этом шунт может быть выполнен сборным, состоящим из жестко соединенных секторов кольца.

При этом шунт может быть выполнен в виде симметрично усеченного с двух сторон кольца.

Тот же технический результат достигается и поляризованным коммутационным устройством, содержащим вышеописанный поляризованный геркон и управляющие элементы.

При этом в качестве управляющего элемента коммутационное устройство может содержать аксиально намагниченный постоянный магнит, установленный соосно с поляризованным герконом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси.

При этом в качестве управляющих элементов коммутационное устройство может содержать обмотку управления, установленную вместе с расположенным в ней поляризованным герконом в корпусе из ферромагнитного материала, причем в корпусе расположены также постоянный радиально намагниченный магнит геркона, а также изоляционный элемент из магнитодиэлектрического материала, залитый и отвержденный по торцам коммутационного устройства.

При этом в качестве управляющих элементов коммутационное устройство может содержать совместно обмотку управления, в которой размещен поляризованный геркон с магнитом, и аксиально намагниченный постоянный магнит, установленный соосно с поляризованным герконом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано в промышленности.

Изобретение обладает новизной, так как в уровне техники не раскрыто средство, которому присущи все признаки изобретения, выраженного формулой изобретения.

Из уровня техники не выявлены решения, имеющие совокупность признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого изобретения.

При этом известно, что магнитные материалы на основе редкоземельных металлов обладают более высокими магнитными параметрами по сравнению с литыми и ферритовыми материалами при значительно меньших размерах и массе (Плетнев С.В. Магнитное поле, свойства, применение. - СПб: Гуманистика, 2004). Известно, что магнитная энергия магнитов на основе неодима в 10 раз выше, чем у ферритовых магнитов. Однако не выявлены решения, в которых был бы описан постоянный магнит, образованный жестко соединенными в радиально намагниченный магнит секторами кольца, выполненными из высококоэрцитивного магнитного материала, содержащего редкоземельные элементы, для коаксиального размещения этого магнита на выводах геркона с целью достижения вышеприведенного технического результата. При этом выполнение магнита из магнитопласта, изготавливаемого из смеси магнитного порошка и полимерного связующего, является предпочтительнее. Этот вид магнитных материалов имеет ряд ценных свойств, выгодно отличающих их от металлических или керамических магнитов, получаемых спеканием.

Во-первых, это высокая воспроизводимость и стабильность, однородность магнитных свойств, большой срок службы.

Во-вторых, - хорошая механическая прочность и пластичность.

В-третьих, - высокая технологичность, т.е. возможность получать изделия сложной формы с малыми затратами и при этом соблюдать с высокой точностью заданные размеры.

Известно также, что магниты из магнитопласта или спеченного на основе редкоземельных элементов материала, например NdFeB, являются высокоэнергетичными, имеющими очень высокое энергетическое произведение вплоть до 50-55 МГсЭ при небольшой цене. Магниты NdFeB имеют широкий диапазон рабочих температур (от -40°C до +150°C), некоторые их виды можно использовать вплоть до 200°C (статья Магнитная основа прогресса. Т.Еремина, Ю.Верещагин, журнал «Уральский рынок металлов» №7, 2007 г.). Поэтому возможно изготовление магнита очень малых размеров.

Благодаря этому, а также тому, что нет необходимости в дополнительных деталях для установки магнита, магнит устанавливают на выводе геркона, габариты устройства и вес значительно уменьшены. В настоящее время разработано несколько технологий изготовления магнитных материалов, среди них: метод порошковой металлургии с последующим прессованием и спеканием в атмосфере аргона, HDDR-технология, технология быстрой закалки (книга «Новые материала». Под ред. Ю.С.Карабасова. Изд. МИСИС, 2002 г.) Однако получение радиально намагниченного кольцевого магнита, как это представлено на рис.8.6 вышеупомянутого источника информации, с помощью экструдирования порошкового материала, содержащего редкоземельные элементы, для заявленного устройства практически невозможно, так как размер отверстия кольцевого магнита, который необходимо получить для заявляемого решения, очень мал, он соответствует размерам вывода геркона, на котором кольцевой магнит размещается, причем для минимизации потерь степень соответствия должна быть наибольшей. Изготовление кольцевого радиально намагниченного магнита из магнитопласта также представляет трудности ввиду необходимости получения малого отверстия кольца для насаживания его на вывод геркона, так как наиболее распространенным, простым и доступным способом намагничивания является намагничивание магнитопластов (или других, например спеченных, магнитов) в устройстве, которое включает катушку, через обмотки которой во время прессования пропускают электрический ток, а также верхний и нижний пуансоны, изготовленные из магнитомягкой стали. Вместе с намагничиваемым элементом и сердечником электромагнита образуется магнитная цепь (книга Рабкин Л.И. Ферриты. Строение, свойства, технология производства. Л.: Энергия, 1968, с.344). Очевидно, что один из пуансонов, который размещается в отверстии, должен иметь очень небольшие размеры, что трудно осуществимо.

Поэтому выполнение постоянного магнита, который образован жестко соединенными в радиально намагниченный магнит секторами кольца, значительно упрощает и облегчает изготовление устройства в целом. Размещение кольцевого магнита из высококоэрцитивного материала на выводе геркона уменьшает габариты устройства и упрощает процесс установки магнита в устройстве

На фиг.1-10 изображены заявляемые конструкции поляризованного геркона и поляризованного коммутационного устройства, где позициями обозначены конструктивные признаки, а именно: 1 - геркон с контактами из ферромагнитного материала, имеющими выводы 1а, 1a', 1б, 1в. 1а' - дополнительный вывод. 3 - постоянный магнит образован жестко соединенными в радиально намагниченный магнит секторами кольца 3а, 3в, изготовленными из высококоэрцитивного магнитного материала на основе редкоземельных элементов. Магнит коаксиально установлен, по крайней мере, на одном из выводов геркона. Магнит в заявляемых устройствах выполнен из высокоэнергетичного магнитного материала на основе редкоземельных элементов, например магнитопласта или спеченного материала, содержащего неодим-железо-бор (NdFeB), неодимовые магниты по ТУ 3498-003-21515300-2002. Таким образом, магнит является сборным, состоящим по крайней мере из двух дугообразных магнитов, каждый из которых намагничен отдельно от другого вдоль оси симметрии, так что у малой дуги сектора расположен один полюс магнита, а у большой - другой полюс магнита. Вместе они образуют магнит с радиальным намагничиванием и соединены клеевым соединением в кольцевой магнит.

Магнит может состоять из двух, трех (как показано на фигурах) и более частей, может быть выполнен состоящим из двух дугообразных магнитов, усеченных с боков до площади, близкой к половине площади кольца, имеет минимально возможную площадь клеевого соединения. Это наиболее простой в изготовлении магнит с уменьшенной эффективностью объема, позволяет производить регулировку вращением шайбы-шунта, повторяющего его форму.

Магнит может быть выполнен сборным, состоящим из четырех магнитов: двух дугообразных магнитов с меньшей энергией намагниченности и двух дугообразных магнитов с большей энергией намагниченности, намагниченных как и в предыдущих вариантах, расположенных симметрично и образующих радиально намагниченный магнит. Он обладает достаточно большой энергией и позволяет очень точно регулировать магнитную энергию с помощью тонкостенного шунта, вращающегося вокруг его оси и перекрывающего от 35% до 50% торцевой поверхности магнита.

На фиг. 2 один из контактов поляризованного геркона может быть выполнен в виде двух нормально замкнутых контактов с выводами 1б, 1в, при этом постоянный магнит 3 установлен на выводе 1а контакта, находящегося с противоположной стороны геркона.

На фиг. 3 изображен поляризованный геркон, помещенный в полиимидную пленку 6, он содержит изготовленный из немагнитного материала (латунь, нейзильбер) дополнительный вывод 1а' того контакта, на обрезанном выводе которого размещен магнит. Длина обрезанного вывода выбрана из условия достаточности длины для размещения на нем магнита, причем дополнительный вывод электрически соединен отогнутым концом с основным обрезанным выводом геркона, средняя часть дополнительного вывода расположена вдоль геркона, а другой его конец выведен с противоположной относительно магнита стороны геркона.

Поляризованный геркон может дополнительно содержать шунт 5 (фиг.4) в виде шайбы, устанавливаемой на торце магнита с возможностью вращения для регулирования магнитного потока магнита. Шунт 5 может быть выполнен в виде двух симметричных, жестко соединенных секторов кольца, занимающих (перекрывающих) 30-50% площади кольцевого магнита. Кроме того, для еще более точного подбора необходимой величины магнитного потока шунт может быть выполнен в виде симметрично усеченного с двух сторон кольца, как это представлено на фиг.4. Регулировка магнитной системы осуществляется подбором шайб-шунтов разного размера, форм и толщины.

Шунт предназначен для формирования величины поляризующего магнитного потока кольцевого магнита. Магнитный шунт выполняют из изотропного по магнитоэлектрическим параметрам, например по магнитной проницаемости, магнитной индукции насыщения и удельному электрическому сопротивлению, материала. Это может быть, например, пермаллой. Управление магнитным потоком осуществляют путем перемещения шунта по поверхности кольцевого магнита вращением вокруг оси, которой является в этом случае вывод геркона, изменяя величину сформированного поляризующего магнитного потока. В другом случае управление может осуществляться путем подбора соответствующей формы и размеров шунта. В третьем случае управление осуществляется комбинированным способом, включающим два вышеописанных.

На фиг.5 представлено поляризованное коммутационное устройство, содержащее вышеописанный поляризованный геркон, размещенный в корпусе из ферромагнитного материала, покрытого полиимидной пленкой. Кроме того, оно содержит управляющие элементы.

Управляющим элементом коммутационного устройства (фиг.5, 6) может быть намагниченный вдоль оси постоянный магнит 9, установленный соосно с поляризованным герконом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси. В этом случае расстояние x - переменное расстояние, которое изменяется, например, при нажатии кнопки. Для эффективного управления один из выводов геркона может быть (фиг.3, 6). Размер обрезанного вывода, как уже упоминалось выше, выбирают из условия размещения на нем поляризующего кольцевого магнита с шунтом или без него, а также размера, необходимого для соединения с дополнительным выводом из немагнитного материала. Это позволяет избежать потерь магнитной энергии управляющего магнита по сравнению с традиционным управлением геркона с необрезанным выводом.

Кроме того, в качестве управляющих элементов коммутационное устройство может содержать обмотку управления 8 (фиг.7), установленную вместе с расположенным в ней поляризованным герконом в корпусе 4 из ферромагнитного материала, причем в корпусе расположены также постоянный радиально намагниченный магнит 3 геркона, а также изоляционный элемент 2 из магнитодиэлектрического материала, залитый и отвержденный по торцам коммутационного устройства.

В качестве управляющих элементов могут быть совместно используемые обмотка управления 8, в которой размещен поляризованный геркон с магнитом, и постоянный магнит осевой намагниченности, установленный соосно с поляризованным герконом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси (фиг.8).

В поляризованном герконе рабочий магнитный поток Ф_р с одного полюса S намагниченного радиально магнита 3, состоящего из секторов кольца, передается на вывод контакта геркона, на котором он установлен и на сам контакт, а с другого полюса N рабочий магнитный поток передается на другой контакт и в рабочий зазор геркона, образованный контактами (фиг.1). Под воздействием магнитного поля постоянного магнита контакты замыкаются. При этом часть магнитной энергии Ф_п теряется замыканием через наружную часть геркона выводов 1а и 1б геркона.

Для наиболее эффективной работы коммутационного устройства рабочий межконтактный зазор в герконе должен быть приближен к выводу, где расположен поляризующий магнит, так как при наличии в герконе только одного магнита происходит рассеивание магнитной энергии в пространстве, а наибольшее усилие замыкания (размыкания) развивается на небольшом расстоянии от магнита. Наиболее целесообразно использовать такой вариант устройства для переключающих герконов или устанавливать поляризующий постоянный магнит на оба вывода геркона (на фиг. не показано). При этом радиально намагниченный, состоящий из секторов и изготовленный из высококоэрцитивного материала постоянный магнит, установленный на выводе контакта геркона, имеет очень небольшие размеры и занимает очень маленький объем, что существенно уменьшает вес и габариты устройства. Постоянный магнит может быть выполнен из редкоземельного магнитопласта неодим-железо-бор. Установка его в устройство геркона проста и не занимает много времени, что положительно сказывается на упрощении технологического процесса изготовления геркона.

Наличие шунта, как это было указано выше, позволяет регулировать величину магнитного потока поляризующего постоянного магнита. При этом постоянный магнит может состоять из секторов различной намагнитченности.

При вращении шунта он может перекрывать сектор с меньшим потоком Ф''_р. Тем самым общий магнитный поток от 4-х участков магнита будет наибольшим, если же шунт вращать в обратном направлении, перекрывая участок магнита, в котором расположен сектор магнита с наибольшим магнитным потоком, суммарный поток будет минимальным.

При наличии корпуса 7 из магнитомягкого материала магнитный поток с наружного полюса N передается через воздушный зазор на корпус 4 коммутационного устройства (экран) 4, выполненный из магнитомягкого материала, а с него передается на противоположный контакт и вывод геркона. При этом значительно уменьшается рассеивание магнитной энергии. Гарантированный запас магнитной энергии может быть плавно уменьшен до необходимой величины с помощью вращения шунта 5.

Изоляция между выводом контактов геркона и корпусом обеспечена наличием зазора между корпусом, магнитом и шунтом.

Для уменьшения магнитного сопротивления в воздушном зазоре пространство между корпусом и выводом геркона со стороны, противоположной магниту, заполнено магнитодиэлектрической полимерной композицией 2 (фиг.5, 7).

При использовании постоянного магнита 9 (фиг.6) в качестве управляющего элемента коммутационного устройства изменение размера «x» производится, например, с помощью кнопки тумблера и т.д., происходит размыкание замкнутого рабочим потоком геркона. Размыкание может производиться также обмоткой 8 (фиг.7) и совместно магнитом и обмоткой (фиг.8). При изменении полярности магнита 9 на противоположную он при уменьшении размера «x» может выполнять роль блокирующего элемента работы обмотки на размыкание (ручной «Стоп» кнопки с блокировкой автоматического управления.

Применение заявляемой конструкции на практике показало, что массовая доля поляризующего магнита не превышает 25% массы герконов. Например, масса магнита, изготовленного из магнитопласта МЖБ-МП2 ТУ 4229-007-18413702-2003 для геркона МКС 17103 с магнитно-движущей силой (МДС) срабатывания 50 А.в. составила 22% от фактической массы геркона.

Доля магнита в объеме к объему колбы геркона составляет приблизительно 10%, а диаметр кольцевого магнита может находиться в пределах диаметра колбы геркона. Это позволяет применять стандартные унифицированные технические решения, примененные ранее для нейтральных серийно выпускаемых герконов любых производителей.

Технологичность предлагаемой конструкции для согласования МДС срабатывания герконов с МДС поляризующего магнита обусловлена доступным расположением магнита с торца геркона. Такое расположение обуславливает и удобство в применении поляризованных герконов в качестве концевых выключателей, переключателей, датчиков уровня, в различных реле и комбинированных устройствах, управляемых как обмоткой, так и перемещением управляющих магнитов и шунтирующих элементов.

Практические результаты использования заяляемого изобретения показали, что использование магнитопластов, изготовленных из композиций неодим-железо-бор или самарий-кобальт, обладающих удельной энергией до 60 кДж/м³, позволяет использовать постоянный магнит, доля массы которого, например, в реле находится в пределах от 1% до 3%, а «воздействие стороннего размагничивающего поля, напряженность которого Hст соизмерима и даже превышает коэрцитивную силу магнита Hсв» [2], не приводит к потере работоспособности реле. Например, коэрцитивная сила магнитопласта МЖБ-МП2 Hсо=720 кА/м. Простота регулировки параметров реле, малые размеры магнитов и шунтов, их удобное расположение позволят провести модернизацию всех серийно выпускаемых нейтральных герконовых реле, например типа РЭС-55, РЭС 64, РЭС 91, РЭС 93 и др. При этом точность регулировки напряжений срабатывания может достигать десятых, сотых долей B, чувствительность реле повышается в 3…5 раз, а другие параметры реле остаются неизменными.

Для достижения указанного технического результата возможно применение только миниатюрных магнитов на основе редкоземельных элементов - неодим и самарий. Технология применения дозакритических магнитов в большинстве поляризованных реле предусматривает намагничивание или перемагничивание с заданной точностью, погрешность перемагничивания и измерения характеристик магнита недостаточна, в связи с чем применяется переменное шунтирование. Перемагничивание закритичных магнитов невозможно, в связи с чем получение заданной энергии магнита, согласованной с небольшим и оптимальным запасом относительно характеристики МДС геркона, обеспечивается переменной, например с шагом 0,1 мм, толщиной магнита. Допуск на МДС геркона составляет от 5 до 30 ампер-витков и соответственно требуется от трех до пяти исполнений магнитов по толщине. Наиболее технологичным в этом случае является применение прессованных магнитопластов, например типа НЖБ ТУ 4229-007-18413702-2003. Хотя в наиболее эффективных реле возможно применение и спеченных магнитов с дополнительной механической обработкой перед намагничиванием.

Изобретение относится к элементам управления, а именно к поляризованным герконам и к коммутационным устройствам. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов и веса, упрощение конструкции и технологии изготовления, облегчение подбора магнита с параметрами, обеспечивающими создание магнитно-движущей силы, необходимой для срабатывания геркона и коммутатора в сочетании с их функциональным назначением, зависящим от вида и назначения устройства, в котором применяются. Технический результат достигается тем, что в поляризованном герконе, содержащем контакты из магнитомягкого материала с наружными выводами, а также постоянный магнит, один из полюсов которого прилегает к выводу контакта, постоянный магнит образован жестко соединенными в радиально намагниченный магнит секторами кольца, изготовленными из высококоэрцитивного магнитного материала на основе редкоземельных элементов, и коаксиально установлен, по крайней мере, на одном из выводов геркона. При этом поляризованный геркон может содержать дополнительный вывод того контакта, на обрезанном выводе которого размещен магнит. Средняя часть дополнительного вывода расположена вдоль геркона, один отогнутый конец его расположен между герконом и магнитом и электрически соединен с основным выводом, длина которого соответствует высоте размещенного на нем магнита, а другой его конец выведен с противоположной относительно магнита стороны геркона. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Поляризованный геркон, содержащий контакты из магнитомягкого материала с наружными выводами, а также постоянный магнит, один из полюсов которого прилегает к выводу контакта, отличающийся тем, что постоянный магнит образован жестко соединенными в радиально намагниченный магнит предварительно намагниченными вдоль оси симметрии секторами кольца, изготовленными из высококоэрцитивного магнитного материала на основе редкоземельных элементов, и коаксиально установлен, по крайней мере, на одном из выводов геркона.

2. Поляризованный геркон по п.1, отличающийся тем, что один из его контактов выполнен нормально замкнутым с другим контактом, установленным с этой же стороны геркона, а постоянный магнит установлен на выводе третьего контакта, находящегося с противоположной стороны геркона.

3. Поляризованный геркон по п.1, отличающийся тем, что он включает дополнительный вывод контакта из немагнитного материала, который электрически соединен с предварительно обрезанным выводом контакта, на котором установлен магнит, причем дополнительный вывод расположен вдоль геркона и выходит за противоположную сторону геркона, а длина обрезанного вывода выбрана из условия возможности размещения на нем постоянного магнита и электрического соединения обрезанного вывода с дополнительным выводом.

4. Поляризованный геркон по любому из пп.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шунт, устанавливаемый на торце постоянного магнита, с возможностью вращения для регулирования магнитного потока магнита.

5. Поляризованный геркон по п.4, отличающийся тем, что шунт выполнен сборным, состоящим из жестко соединенных секторов кольца.

6. Поляризованный геркон по п.4, отличающийся тем, что шунт выполнен в виде симметрично усеченного с двух сторон кольца.

7. Поляризованное коммутационное устройство, содержащее поляризованный геркон и управляющие элементы, отличающееся тем, что оно содержит поляризованный геркон по любому из пп.1-6.

8. Поляризованное коммутационное устройство по п.7, отличающееся тем, что в качестве управляющего элемента оно содержит аксиально намагниченный постоянный магнит, установленный соосно с поляризованным герконом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси.

9. Поляризованное коммутационное устройство по п.7, отличающееся тем, что в качестве управляющих элементов оно содержит обмотку управления, установленную вместе с расположенным в ней поляризованным постоянным радиально намагниченным магнитом герконом, а также изоляционным элементом из магнитодиэлектрического материала, залитым и отвержденным по торцам коммутационного устройства, в корпусе из ферромагнитного материала.

10. Поляризованное коммутационное устройство по п.7, отличающееся тем, что в качестве управляющих элементов оно содержит совместно обмотку управления, в которой размещен поляризованный геркон с магнитом, и аксиально намагниченный постоянный магнит, установленный соосно с поляризованным герконом с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси.