Выключатель Советский патент 1983 года по МПК H01H36/00 

Изобретение относится к электро технике, а именно к переключателям с подвижными постоянными магнитами и может быть использовано в системах автоматического управления, на пример, станками и лифтами. Известны выключатели (переключатели), в которых в качестве кон тактного элемента использованы гер метизированные магнитоуправляемые контакты-гарконц. Основными констр тивными элементами выключателей являются геркон, постоянный магнит и ферромагнитные детали ij . Известен кнопочный переключател на герконе с подвижными магнитами, принципиальная конструкти.вная схема которого включает в себя два контактных блока с залвлкающими герконами. Каждый блок содержит геркон .и постоянный магнитС явно выраженными полюсами. Возле баллона геркона расположены ферромагнитные шторк с некоторым зазором относительно друг друга в области рабочего зазора геркона. Магниты обоих блоков закреплены На толкателе, перемещакйцемся вдоль осей герконов. В верхнем исходном положении толкателя магниты находятся вне зон рабочих зазоров герконов и шунтируются верх ними ферромагнитными шторками. Вследствие этого полностью исключается возможность случайного срабатывания герконов, В нижнем положении толкателя ферромагнитные шторки выполняют функции проводящих участков магнитной цепи, существенно уменьшая магнитное сопротивление зазора между полюсом постоянного магнита и контакт-деталями геркона Благодаря указанным конструктивным особенностям переключатель обладает высокой надежностью работы и по вышенной чувствительностью Щ Недостатками этого переключателя является большой ход толкателя и обусловленная ходом толкателя высота переключателя. Величина хода ориентировочно в 3 раза превышает .размер полюса магнита (по направлению движения ) и для перекЛючателей на геркона типа КЭМ-1 составляет 8-10 мм. Кроме того, переключатель имеет контакты одного вида, т.е. замыкающие или размыкающие, и может содержа:ть замыкающие и размыкгиощие контакты, т.е. иметь два положения (состояния ) контактов одновременно если блоки сместить один относительно другого вдоль оси толкателя Между торцё№ш магнитов и ферромаг нитными шторками существуют силы взаимодействия. В связи со смещением магнитов они прикладываются на разных расстояниях от точки опоры толкателя в направляющей канавке, а моменты этих сил разные по величине и противоположны по направлению. Следовательно, толкатель притянут постоянно к одной нэ стенок-направляющей канавки, увеличивая силу трения. Вследствие этого износ материала трущихся частей увеличивается. Таким образом, переключатель в конструктивном варианте на два положения обладает низкой износостойкостью. При этом переключатель имеет магниты сложной конфигурации, которые намагничиваются на спациаль- . ных установках. Наиболее близким к предлагаемому является выключатель на два положения, в котором система магнитов представлена в более упрощенном и технологичном варианте. Шгзключатель содержит толк&тель, два закрепленных на нем постоянных магнита, ориентированных одноименными полюсами в противоположные стороны и размещенных так, то их продольные оси расположены перпендикулярно продольной оси толкателя в одной плоскости, по крайней мере пару герконов с установленными параллельно их продольным осям магнитопроводами, причем каждый из герконов с магнитопроводом расположен продольной осью параллельно плоскости, проходящей через продольные оси постоянных магнитов у их разноименных полюсов со смещением вдоль продольной оси толкателя относительно другого геркона пары. В одном из двух положений выключателя магнитный поток магнитов замыкается через магнитопровод и контакт-детали геркона, вследствие чего геркон замкнут. При перемещении толкателя в другое положение постоянные магниты располагаются напротив другого геркона. Магнитный поток магнитов проходит через другой магнитопровод и контакт-детали другого геркона, и он замкнут. При этом первый геркон разомкнут,Выключатель обладает высокой точностью срабатывания и надежностью И Недостатком известного устройства является низкая механическая износостойкость, которая объясняется следующим. Силы взаимодействия между торцами магнитов и магнитопроводами поочередно притягивают толкатель к противоположным стенкам направляющей канавки, В процессе перемещения толкателя, вследствие этого возникает не только дополнительное трение, но и удары толкателя о направляющую стенку, увеличивакхцие износ трущихся поверхностей. В выключателях, предназначенных на большой срок службы (.10-100 млн. циклов), это недопустимо. Кроме того, для этого выключате ля характерна большая высота, кото .рая определяется длиной вертикальн расположенных герконов и величиной их смещения. Для выключателей на герконах КЭМ-1 высота приблизитель но составляет 80 мм. Во многих уст ройствах автоматики и управления, например в постах управления лифтами, требуется минимальная высота менее указанной в 2 и более раза. Целью изобретения является повышение износостойкости выключателей на герконах и уменьшение габаритов выключателя. Поставленная цель достигается тем, что в выключателе,-содержащем толкатель, два закрепленных на нем постоянных магйита, ориентированных одноименными полюсами в противоположные стороны и размещенных (так, что их продольные оси расположены перпендикулярно продольной оси jтолкателя в одной плоскости, по I крайней мере пару герконов с уста(новленными параллельно их продольным осям магнитопроводами, причем каждый из герконов с магнитопроводо расположен продольной осью параллеЛ но плоскости, проходящей через продольные оси постоянных магнитов у их разноименных полюсов со смещением вдоль продольной оси толкателя относительно другого геркона пары, каждый из двух герконов снабжен полюсными наконечниками, установленными на его выводах и расположенными между герконами и разноименными полюсами постоянных магнитов параллельйо магнитопроводам, магнитопроводы установлены напротив промежутка между полюсными наконечниками, плос.кость расположения продольных осей постоянных магнитов расположена перпендикулярно продольной оси толкателя. : Расположенные между каждым из полюсов постоянных магнитов и герконом полюсные наконечники создают силы воздействия на магнитЬ ; ИЛИ, что то же самое, на толкатель, которые уравновешивают силы воз--. действия между другими торцами магнитов и магнитопроводом. За счет установки геркона, а еледователЕ вр магнитопроводов и полюсных наконечников, перпендикулярно оси толкателя и смещения их вдоль оси толка-, теля на величину хода сохраняется равновесие магнитных сил взаимодействия на толкатель во всем диапазоне хода. Вследствие этого устраняется трение, повьвдается износостойкость. Одновременно достигается уменьшение высотЬл выключателя, кото рая определяется ориентировочно суммой диаметра колбы геркона и величины хода толкателя. Причем полюсные наконечники, соединенные, например, сваркой сконтакт-деталями геркона создают две параллельные замкнутые магнитные системы с минимально возможными для герконовых выключателей магнитными сопротивлениями. Это уменьшает ход толкателя, а значит и высоту выключателя. Кроме того,, предлагаемому i выключателю присущи все достоинства известных устройств. На фиг.1 изображен переключатель, общий вид; на фиг,2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - магнитная система выключателя, аксонометрия. На толкателе 1 закреплены постоянные магниты 2 и 3, образующие общую магнитную цепь, .в которой их потоки сумкшруются. Толкатель 1, а следовательно, и магниты, могут занимать два положения, которые условно (фиг. 1) можно назвать верхним и нижним. Положения удалены друг от друга на величину хода выключателя. У противоположных торцов магнитов расположено по одному геркону и магнитопроводу для каждого положе нияг соответственно герконы 4 и 5 и магнитопроводы б для верхн о и нижнего положений. Причем гёрконы; раэЕных положений находятся по разные стороны от полюсов постоянных магнитов толкателя. Между герконами и каждым из полюсов магнитов размещены полюсные наконечники 8-11. Они параллельны магниуопроводам и удалены от торцов магнитов на одинаковые расстояния. Концы наконечников, находящиеся вне промежутка, соединены с контакт-деталями. С этой целью они могут быть выполнены различных конструкций, в данном случае с иэгибами, к которым приварены контактдетали геркона, В верхнем положении толкателя магнитный поток магнитов проходит через магнитопровод 6,(полюсные наконечники 8 и 9, контакт-детали геркона 4. Геркон 4 замкнут, геркон 5 разомкнут. При перемещении толкателя в другое крайнее положение магнитный.поток магнитов закндкается через магнитопровод 7, полюсные наконечники 10 и 11, контакт-детали герко-; на 5, Геркон 5 замкнут, геркон 4 разомкнут, Повьваение износостойкости выключателя объясняется следующим. Полюсные наконечники, установленные напротив магнитопроводов по другую сторону от магнитов и на таком же расстоянии от полюсов, обеспечивают уравновешивание сил, действующих на толкатель. Магнитный поток, замыкающийся через зазоры между торцами магнита и полюсным наконечником и магнйтопроводом, одинаковый следовательно, электромагнитные силы в этих зазорах будут равны. Это необходимо для уравновешивания сил, действующих на толкатель в определенном его положении. Вследствие установки герконов и, соответственно, магнитопроводов и полюсных наконечников дерпендикулярнр перемещению толкателя и,смещения нагнитопроводов и полюсных наконечников разных положений вдоль оси .толкателя равновесие сил, действующих на толкатель, сохраняется во.всем диапазоне его перемещения, так как зазоры у торцов магнитов одинаковы в любом положении толкателя, а расположение магнитопроводов и полюсных наконечников симметрично. Таким образом, трение между толкателем и напра вляющими в корпусе (не показаны) уменьшены. Механическая износостойкость выключателя повышается. Зазоры у торцов магнитов, не могут быть идеально равны между собой вследствие технологических допусков они могут несколько отличаться друг от друга. Однако появляющиеся вследствие этого силы трения .значительно меньше, чем у известных герконовых выключателей на два положения .с асимметрией магнитной системы.

Благодаря расположению герконов перпендикулярно оси толкателя существенно уменьшается высота выключателя Н, которая определяется, в ос-: новном, диаметром колбы геркона и вличиной хода толкателя f (высота выступающей части толкателя является одинаковой для всех типов выключателей и не зависит от конструкции ).

Величина хода по сравнению с известным выключателем уменьшена по следующим причинам. Магнитопровод, полюсные наконечники и контакт-детали герконов образуют замкнутую цепь для магнитных потоков магнитов. Потоки рассеяния минимальны. При перемещении постоянных магнитов магнитный поток сразу переходит на ксэнтакт-детали геркона другого положения. В связи с этим величина хода зависит, главным образом, от раэмера полюса магната вдоль высоты выключателя и практически равна этому размеру.

Предлагаемый выключатель обладает также достоинствами известного выключателя. Замкнутая магнитная

цепь для каждого положения обеспечивает надежное замыкание и размыкание герконов, т.е. высокую надежность выключателя, а также повышенную чувствительность. Кроме того, в предложенном выключателе может быть использована сигнальная лампа 12 (фиг. 1 и 2 ), устанавливаемая в центре под толкателем. Таким образом, без усложнения конструкции

0 достигается расширение функциональных возможностей выключателя.

С целью проверки основных параметров выключателя были изготовлены и испытаны экспериментальные об5 разцы.

В качестве : контактов использова.ны герконы КЭМ-1 А с разными значениями магнитодвижущей силы срабатывания (50-72 А) и минимальными

,. -значениями коэффициента возврата. Предельные значения МДС срабатывания и коэффициента возврата опре.деляют максимальное значение хода толкателя. Магниты изготовлены из

с феррита бария ФБЙ, его размеры

6x8x11 мм, намагниченность в направлении размера 8 мм. Выключатель, . выполненный без полюсных наконечников, имел максимальный ход, равный б-мм, а с полюсными наконечни0 ками - 3 мм. Усилие притяжения толкателя к боковой стенке направляющей без полюсных наконечников 0,35:кГ, с полюсными наконечт никами - 0,08 кГ. -----5 С использованием предложенного технического, решения разработана проектная документация кнопочных выключателей, предназначенных для постов управления перспективными

0 лифтами жилых, общественных и промышленных зданий.

Новые аппараты предназначены дпя применения взамен выпускаемых ПО Армэлектроаппарат аппаратов

5 серий ВП-31, ВП-53, ВП-54, ВП-700, ПЛ-2300, ПЛ-5300, ПЛ-5400, ПЛ-6300, ПЛ-640 и ПЛ-7000,являющихся базой сравнения. Эти аппараты выполнены на открытых контактах, требуют отQ носительио больших затрат на обслуживание, потребляют много-серебра . .и имеют низкую износостойкость.

При замене упомянутых аппаратов на новые посты на геркойах будет сэкономлено около 300 кг серебра в год..

Экономический эффект достигается за счет повышения износостойкости. Износостойкость базовых аппаратов составляет 1,6 млн. циклов срабаты0 ваний, а новых аппаратов - 10 млн. циклов.

ВШСЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий толкатель, два закрепленных на нем постоянных магнита, ориентированных одноименными полюсами в противоположные стороны и размеценных так, что их продольные оси расположены перпендикулярно продольной оси толкателя в одной плоскости, по крайней мере пару герконов с .установленными параллельно их продольным осям магнйтопроводами, причем каждый из герконов с магнйтопроводом расположен продольной осью параллельно плоскости, проходящей через продольные оси постоянных м5гнитов у их разноименных полюсов со смещением вдоль продольной оси толкателя относительно другого геркона -пары, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и уменьшения габаритов, каждый из герконов в паре снабжен полюсными наконечниками, установленными ha его выводах и расположенными «О между герконами и указанными разноименными полюсами постоянных магнитов парашлельно магнитопроводам, а магнитопроводы установлены напротив промежутка между полюсными наконечниками, плоскость размещения продольных осей постоянных магнитов расположена перпендикулярно продольной оси толкателя.