Переключатель Советский патент 1983 года по МПК H01H36/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматике, телемеханике и вычислительной тёхнике или коммутации .алёктрических цепей. Известен переключатель, содержа;щИй баллон с контактными электродами расположенное внутри баллона коммутирующее заранее ненамагниченное ферроit 4rHHTHoe тело, имеющее возможность перемещаться только вдоль продольной OGH указанного баллона на заданном участке, подвижную систему постоянных магнитов, имеющую ре деление модуля магнитной индукции вдоль продольной оси указанного баллона в виде кривой с чередующимися максимумами и минимумами . Такой переключатель в качестве коммутационного органа содержит заранее ненамагниченное ферромагнитное тело/ но скачкообразного движения efo не обеспечивается, что снижает надежность и точность работы переключателя. Наиболее близким по технической аности к предлагаемому является пе сущности к предлагаемому является переключатель , содержащий баллон с контактными электродами, расположенные внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, имеющее возможность перемещаться только вдоль продольной оси указанного балона, подвижнуто сие™ тфму постоянных магнитов, имеющую рас пределение модуля магнитной индукции вдоль продольной оси указанного баллона в виде кривой с чередующимися максимальными и минимальными значенйями 2 . Недостатком такого переключателя . является его малая технологичность и нёвозмохсность миниатюризации из-за 1Н&ЛИЧИЯ коммутирующего ферромагнитного тела, выполненного в виде постояннфго магнита, что также снижает надежность переключателя. Цель изобретения - повышение технологичности и обеспечение возможности миниатюризации с повышением надежности. Поставленная цель достигается тем что в переключателе содержащем баллон с контактными электродами, pacrio ложенное внутри баллона коммутирующе ферромагнитное тело, имеющее возможность перемещаться только вдоль продОльной оси указанного баллона, подвижную систему постоянных магнитов, имеющую распределение модуля магнитной индукции вдоль продольной оси, указанного баллонаг-в виде кривой с ч редующимися максимальными и минималь ными значенияки, ферромагнитное тело выполнено из предварительно ненамагнйченного материала и расположено так, что центр его тяжести находится между точками минимального и одно го из сеседних максимальных значений модуля магнитной индукции, баллон с контактными электродами выполнен так, что возможное перемещение ферр магнитного тела внутри баллона меньше , чем расстояние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значения модуля магнитной индукции, а .подвижная система постоянных магнитов выполнена так, что величина ее возможного перемещения больше чем расстояние от точки минимального значения модуля магнитной индукции до центра тяжести ферромагнитного тела. На фиг.1-10 схематически показаны возможные конструктивные йарианты переключателя. На фиг.1 показан вариант исполнения переключателя, когда он содержит один баллон 1, изготовленный из немагнитного изоляционного материала, например из стекла с заваренными контактными электродами 2 и перемещенным коммутирующим ферромагнит M телом 3, выполненным, например. в виде шарика. Царик 3 может перемещаться внутри баллона только вдоль продольной оси, замыкая или размыкая при этом контактные электроды 2. Баллон 1 помещен внутри отверстия кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного радиально, как показано на фиг.1, так что осн баллэна 1 и кольцевого магнита 4 совпадают. Устройство работает следующим образом, В исходном положении, показанном на фиг.1, ферромагнитный шарик 3 стремится занять положение в пространстве, когда его центр тяжести будет расположен в точке с максимальной индукцией магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом 4.. При этом на шарик 3 действует электромагнитная сила, направленная вправо по рисунку, и контактные электроды 2 разомкнуты. При перемещении магнита 4 в осевом направлении в сторону шарика, как показано стрелкой на фиг.1, точка с минимальным значением магнитной индукции (точка О на фиг.1 переместится в точку, лежащую с противоположной стороны от центра тязкести шарика 3. При этом и максимальное значение магнитной индукции окажется с противоположной стороны от шарика 3, электромагнитная сила, действующая на этот шарик, изменит направление и шарик 3 скачком переместится в крайнее левое положение, замкнув при этом.контактные электроды 2.. При перемещении магнита 4 в исходное положение шарик 3 также скачком переместится в крайнее правое положение, опять разомкнув при этом электроды 2. На фиг.2 показан вариант исполнения переключателя, когда он содер жит два баллона 1, таких же, как в вышеописанном переключателе, с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Оба баллона расположены так, что их оси совпадают с осью кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного аксиально. Данный лереключатель работает аналогично предыдущему.Разница заключается в том, что у аксиально на магниченного магнита 4 распределени /модуля магнитной индукции вдоль его оси имеет два минимальных значения, и имеется возможность для управлени одновэеменно двумя ферромагнитными телами 3. На фиг.З показан вариант исполне Iния переключателя, когда он содержи два баллона 1 с контактными электро дами 2 и помещенными в них ферромаг нитными шариками 3. Оба баллона рас ложены так, что их ори совпгщают с осью кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного диаметрально (ось намагничивания магнита 4 прохо дит по диаметру, при этом образуетс. два южных и два северных полюса, как показано на фиг.З). Переключатель работает так же, как и предыдущий/ так как он име- ет аналогичное распределение кодуля магнитной индукции вдоль оси магнита 4. На фиг.З показан вариант исполне|ния переключателя, когда он содержи один баллон 1 с контактными эдектроXiSf-iH 2 и помещенным в нем ферромагнитньтм шариком 3. Баллон 1 расположе в зазоре между магнитами 4 и 5, которые жестко механически соедиТ1ены мехшу собой (на фиг.4 показано условно). Принцип действия такого переключателя аналогичен вышеописанным. В данном устройстве оба магнита 4 и 5 перемещаются F осевом направлении в сторону ферромагнитного шарика 3 дс тех пор, пока точка с минимальным значением модуля магнитной индук ции Сточка О на фиг.4 не пройдет че рез центр тяжести шарика 3. При этом произойдет скачкообразное перемещение шарика 3 в противоположное крайней положение, и замлкание контактны электродов 2. При /Гёремещении магнитов 4 и 5 в исходное положение, шарик скачком вернется назад и разомкнет электроды 2. За счет того, что в таком переклю чателе в области зазора между магииrai H 4 и 5 имеется толькр одно мини мальное ( нулевое значение модуля маг нитной иНдукции, что может быть достигнуто при малой величине указанного зазора, можно получить значительный градиент от модуля магнитной индукции по перемещению вдоль оси магнитов 4 и 5. В результате этого такой вариант переключателя обеспечивает повышение контактного нажатия быстродействия, а также снижает дифференциал хода управляющих магнитов 4 и 5. На фиг.З изображен вариант исполнения переключателя, когда ок содержит три баллона 1 с контактными электродами 2 и размещенными в них ферромагнитными шариками 3. Все три баллона 1 расположены в зазоре между , двумя кольцевыми постоянными магнитами 4 и 5, намагниченными диаметрально и установленными соосно одноименными полюсами напротив друг друга, причем оси баллонов 1 совпадают между собой и проходят перпендикулярно оси магнитов 4 и 5 в направле-. НИИ их намагниченности, а сами магниты 4 и 5 жестко механически соединены между собой, . Работа такого переключателя происходит аналогично предыдущему.В исходМЪмположении все три шарика з стремятся занять положение в точке с максимальным значением модуля магнитной индукции (сила направлена вверх на фиг.5) и размыкают соответств тощие контактные электроды 2. Для замыкания этих электродов 2 необходимо оба магнита 4 и 5 переместить перпендикулярно их оси в направлении, совпадающем с направлением смещения шариков 3 в баллонах 1. Когда точкй с минимальными значениями модуля магнитной индукции пройдут центры тяжести соответствующих шариков, последние скачком переместятся в противополохсное крайнее положение. На фиг.1тпоказан вариант исполнения переключателя, когда он содержит четыре баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Все баллоны 1 расположены в зазоре Между двумя кольцевыми постоянными магнитами 4 и 5, намагниченными диаметрально и установленными соосно одноименными полюами напротив друг друга, так же, как в предыдущем варианте переключаеля. Отличие состоит лишь в том, то в данной конструкции величина заора между магнитами 4 и 5 выбрана ольшей, при этом распределение моуля магнитной индукции вдоль оси, роходящей через середину зазора ежду магнитами 4 и 5, перпендикуляро оси этих магнитов в направлении их амагниченности, имеет четыре миниальных значения.- Поэтому по этой си можно установить четыре баллона 1. Работает такой переключатепь -так жеу как и предыдущий. На фиг. 7 Показан вариант исполнения переключателя, когда он содержит три баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Такой перекльэчатель аналогичен переключателю, показанному на фиг,5. Отличие состоит в том, что в данном варианте переключателя использованы кольцевые постоя ньае магниты 4 и 5, намагниченные радиально. При этом оси баллонов совпа дают и проходят через середину зазора между магнитами 4 и 5 перпендикулярно их оси. Работает этот переключатель так же, как и предыдущий. На фиг.8 показан вариант исполнения переключателя, когда он содержит один баллон 1 с контактными электродами 2 и помещенныг1 в нем ферромагни ным шариком 3. Баллон 1 расположен в зазоре между двумя кольп,ев1лми пост янными магнитами 4 и 5, намагниченны ми аксиально я установленными соосно одноименными полюсами навстречу друг другу. Ось баллона 1 проходит через середину зазора между магнитами 4 и перпендикулярно их оси. Работает такбй переключатель так же, как и пред дущий, ; На фиг.9 показан вариант исполнения переключателя, когда он содер. жит три баллона 1 с контактными элек родами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Устроен такой переключатель так же, как и предыдущий за исключением того, что зазор между постоянными магнитами 4 и 5 им ет меньшую величину, что обеспечивает распределение модуля магнитной индукции вдоль оси;, баллона с тремя минимальными значениями, и, следовательно, имеется возможность для управления тремя коммутируюш.ими телами 3. Работает этот переключатель аналогично предыдущему. На фиг.10 показан вариант исполне ния переключателя, когда он содержит три баллона 1 с-контактными электро дами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3, Все три баллона 1 росположены в зазоре между двуMfi кольцевыми постоянным магнитами .4 и 5, намагниченными встречно-тороидально (так, что намагниченность Б,гаких магнитах направлена по дуге и встречно, при этом у кансдогО магнита имеется только одно нейтральное сечение, расположенное по диаметру и установленными соосно одноименными полюсами напротив друг друга, при чем осибаллонов 1 совпадают между собой и проходят перпендикулярно оси магнитов 4 и 5 и направлении их намагниченности, а сами магниты 4 и жестко механически соединены между бой. Работа этого переключателя происходит аналогично предыдугдему. Как видно из описания и чертежей переключателя все его варианты работают по одному и тому же принципу. При размещении балонов 1 по оси магнитов 4 и 5 необходимо, чтобы эти магниты имели внутренние диаметры больше, чем наружный диаметр баллонов 1, чтобы обеспечивалось свобод.ное перемещение управляющих магнитов 4 и 5 вдоль их оси. В случае размещения баллонов в зазоре между магнитами 4 и 5 по той же причине необходимо иметь диаметр баллонов 1 меньше указанного зазора, Следует отметить, что на приведенных чертежах (фиг-. 1-1 о) показано схематическое изображение вариантов переключателя. Здесь не показаны такие общеизвестные элементы аналогичных устройств, как корпус, или основание переключателя, в котором должны размещаться баллоны 1, и который должен ограничивать движение управляющих магнитов 4 и 5 по заданной оси в заданных пределах. Кроме того, управляющие магниты 4 и, 5 должны быть механически жестко соединены, что на чертежах показано условно. Следует также отметить, что все варианты исполнения переключателя имеют автоматическую фиксацию и в крайних положениях управляющей системы постоянных магнитов. Эта фиксация обеспечивается скачкообразным. характером взаимодействия феррсмагнитных тел 1 и магнитов 4 и 5 (либо одного магнита 4). Предлагаемый переключатель обладает повышенной технологичностью и возможностью миниатюризации с по-вьшением надежности, поскольку коммутирующее тело в нем выполнено из заранее ненамагниченного (магнитомягкого материала, переключатель имеет простую конструкцию, так как содержит в качестве коммутирующего органа заранее ненамагниченное ферромагнитное тело. При коммутации цепей указанное ферромагнитное тело движет.ся скачкообразно, что обеспечивает првьшение надежности и точности работы переключателя. Конструкция переключателя no3j3Oляет выполнить баллон 1 герметизированным, а контактные электроды 2 ртут но-смоченны1-1и, что повысит коммутационную способность переключателя. В результате скачкообразного взаг имодействия ферромагнитного тела и системы управляющих магнитов осуществляется фиксация положения указанных магнитов Б крайних положениях. Поэтому переключатель не требует специального фиксирующего устройст|ва.

Фие.2

Фи(,.5

Ь

11ЕГЛ;КЛ 0 ЛТ; Л}5, содг-.г::сам:-,ий баллон с KC-,;-:TaKT№JMs-i зтгектродаM.f, рлспапоженас.:е ;нутри баллона комм;7тир/ю цее ферромагнитное те;ю, имеющее возможность перемещатьс -. то.т7ько вдоль Продольной i.icn баллона, подвил;ную систему постоя:кных магнитов,, имеющую распределение модуля магнитной индукции ВДОЛ1:, продольной оси указс1Нного баллона в виде кривой с чередующкмнся максамальныг-пт и мнни- мальныг 1и значениями, о т л к ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения технологичности и обеспечения возможности миниатюризации с повы-шением надежности, ферромагнитное тело выполнено .из предварительно ненамагниченного материала и расположено так, что центр его.тяжести находится между точками минимального и одного из соседних максимальных значений модуля магнитной индукции, баллон с контактными электродами вьшолнеь: v:a:4, что возможное перемещение ферромагнитного тела внутри баллона мекьше, чем расстояние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значения модуля магнитной ин- Щ .дукции, а подвижная система постотнных йагннтов вкполнёна так.,. «J-i-o, величина ее возможного перемещения больше, чем расстояние от точки минимального значения модуля магнитной индукЦК.И до центра тяжести ферромагнит- д ного тела. О со ts:5 4 СО ю