Переключатель Советский патент 1975 года по МПК H01H36/00 H01H51/27 

области перекрытия, и вне его; на фиг. 5 - схема, иллюстрирующая сокращение зон замкнутого состояния двух соседних, вплотную установленных МК переключателя при расположении полюса магнита в области перекрытия сердечников МК; на фиг. 6 - схема поворотного переключателя, магниты возбуждающего устройства которого расположены по разные стороны ряда МК; на фиг. 7 - то же, магниты возбуждающего устройства которого расположены с наружной стороны ряда МК; на фиг. 8 - конструктивная схема переключателя с МК, имеющими возможность перемещения относительно возбуждающего устройства; на фиг. 9 - двухрядный линейный переключатель с уменьщенным расстоянием между поочередно коммутируемыми МК; на фиг. 10 - схема поворотного переключателя с возбуждающим устройством, перемещающимся между двумя рядами МК, установленных в соответствии с заданной программой; на фиг. 11 - расположение магнитов в возбуждающем устройстве в случае размещения по разные стороны перекрытия сердечников МК двух полюсов П-образного магнита; на фиг. 12 - то же, в случае размещения по разные стороны перекрытия сердечников МК двух полюсов стержневого магнита; на фиг. 13 - взаимное расположение двух полюсов, приближенных к МК в области перекрытия их сердечников, и полюса, приближенного к МК вне перекрытия; на фиг. 14 - трехстержневой магнит; на фиг. 15 - программный переключатель, в котором сердечники МК изготовлены из реманентного материала, а каждый из магнитов возбуждающего устройства имеет свой независимый узел перемещения; на фиг. 16 - переключатель, в котором для размещения магнитных полюсов в области перекрытия сердечников МК и вне ее применен стержневой магнит, установленный под углом к продольным осям МК.

В переключателе {см. фиг. 1) МК 1, продольные оси которых расположены параллельно по образующей цилиндра, вплотную приближены друг к другу и управляются возбуждающим устройством 2, перемещаемым относительно МК при помощи узла 3 перемещения. Направление перемещения возбуждающего устройства или МК показано фигурной стрелкой. МК могут быть расположены с необходимым технологическим зазором (или прокладкой) между ними на цилиндрической поверхности любой кривизны, в том числе и на плоскости. В последнем случае переключатель будет линейным.

Возбуждающее устройство 2 включает в себя магниты 4 и 5. В качестве магнитов могут быть использованы как постоянные, так и электромагниты. В данном случае использованы стержневые постоянные магниты с прямоугольной формой сечения, хотя в общем случае магниты могут иметь сечения любой другой формы. Магнит 4 предназначен для замыкания сердечников 6 МК, осуществляемого

им при последовательном перемещении от одного МК к другому. Приближенный к МК полюс магнита 4 по отнощению к перекрытию сердечников б, размещен так, чтобы часть связанного с ним магнитного потока, ответвляющаяся в рабочий зазор замыкаемого МК, была достаточпа для замыкания сердечников указанного МК. Для повышения надежности замыкания МК и лучшего использования магнита приближенный к МК полюс магнита 4 располагается вне перекрытия сердечников 6. Размещение полюса магнита в области перекрытия сердечников 6 достигается введением в возбуждающее устройство 2 магнита 5,

основным назначением которого является повышение надежности размыкания каждого из МК переключателя в заданном положении возбуждающего устройства. В переключателе, который должен обеспечивать поочередную коммутацию даже вплотную расположенных МК, размыкание каждого из них нроисходит в момент времени, предшествующий замыканию следующего за размыкаемым по направлению перемещения возбуждающего устройства МК.

Приближенный к МК в области перекрытия их сердечников 6 полюс магнита 5 при перемещении располагается с отставанием по отношению к полюсу магнита 4, приближенному к МК. вне перекрытия сердечников, и имеет одинаковую с ним полярность, хотя в общем случае эти полюса могут быть и разнополярными. Величину отставания приближенного к МК в области перекрытия их сердечников полюса магнита 5 от полюса магнита 4, приближенного к МК вне перекрытия их сердечников, определяют расстоянием в направлепии перемещения между крайними передними точками проекций указанных полюсов магнитов 4 и 5 на плоскость, нормальную к продольным осям МК. Полюс, приближенный к МК в области перекрытия сердечников 6, может принадлежать тому же магниту 4, что и полюс, приближенный к МК вне перекрытия

их сердечников.

Па фиг. 2 изображен один из МК переключателя, управляемый полем магнита 4, последовательно занимающего при перемещении относительно МК в направлении, показанном

фигурной стрелкой, положения I и П. Положение I магнита соответствует моменту замыкания сердечников МК, положение П - моменту их размыкания, а заштрихованная зона (с границами А-А и Б-Б) между положениями I и П - замкнутому состоянию МК

(на фиг. 3 и 5 буквенные обозначения границ

зон замкнутого состояния двух соседних МК

имеют соответствующие индексы).

Песимметричность расположения на фиг. 2

зоны замкнутого состояния МК относительно его оси обусловлена различием величин н. с. срабатывания и отпускания (т. е. неравенством единице его коэффициента возврата). Чем меньще величина н. с. отпускания по

сравнению с величиной н. с. срабатывания, тем

больше задерживается момент размыкания сердечников МК по мере удаления магнита и расширяется зона замкнутого состояния МК. При расноложении в переключателе вплотную друг к другу МК с равными значениями н. с. срабатывания, но не равными единице коэффициентами возврата, и управлении ими при помощи одного магнита 4 зоны замкнутого состояния соседних МК взаимно перекрываются (см. фиг. 3), т. е. в замкнутом состоянии могут находиться одновременно, по крайней мере, два МКМагнит 5, устанавливаемый в возбуждающем устройстве переключателя, дает возможность ускорить момент размыкания сердечников МК, замкнувшегося ранее под действием потока от движуш;егося впереди магнита 4. Влияние магнита 5 на момент размыкания МК переключателя иллюстрируется фиг. 4, где в один из моментов времени показано взаидшое расположение МК и приближенных к ним магнитов 4 и 5, а также условное распределение в плоскости чертежа созданных ими магнитных потоков.

Поток каждого из магнитов 4 и 5. выходя из их приближенных к МК полюсов Л, разветвляется от некоторой нейтрали в нротивоположные стороны но сердечникам 6 МК. В дальнейшем часть потока магнита 4, ответвляющуюся от нейтрали его полюса, нриближенного к МК, в сторону рабочего зазора МК, называют замыкаюшим потоком, а часть нотока магнита 5. ответвляющуюся от нейтрали его полюса, приближенного к МК, и направленную встречно замыкающему потоку магнита 4, - размыкающим потоком. МК, который в данный момент должен перейти из разомкнутого состояния в замкнутое, - замыкаемый, а МК, который должен перейти из замкнутого состояния в разомкнутое, - размыкаемый.

Нейтраль полюса магнита 5, приближенного к МК, располагается над перекрытием сердечников 6 (или вне его границ, но вблизи их), так, что в рабочем зазоре близлежащих МК замыкающий поток магнита 4 и размыкающий поток магнита 5 направлены встречно. По мере приближения к размыкаемому МК магнита 5 его размыкающий поток все более препятствует прохождению встречно направленного замыкающего потока магнита 4 в рабочий зазор размыкаемого МК, Благодаря этому электромагнитная сила, удерживающая сердечники указанного МК в замкнутом состоянии, уменьшается.

В определенный момент времени оба сердечника размыкаемого МК под влияние: разветвляющихся по ним в разные стороны от перекрытия потоков магнита 5 проявляют себя как магниты, одноименные полюса которых, образующие перекрытие, стремятся оттолкнуться друг от друга. Под действием упругих сил и эффекта отталкивапия концов сердечников МК размыкается.

Поскольку нейтраль приближенного к МК полюса магнита 5 расположена над перекрытием сердечников МК или вблизи его границ, то составляющая его потока в рабочих зазорах МК, соседних с размыкаемым, минимальна, что предотвращает опасность непредусмотрепного (ошибочного) замыкания jMK от потока магнита 5 даже при величине его магнитной энергии, нревышающей величину энергии магнита 4. Таким образом, магнит 5 не вызывает замыкання сердечников каждого из

близлежащих МК, а создает условия для взаимного отталкивания перекрывающихся концов сердечников.

С уменьщеннем величины отставания приближенного к МК полюса магнита 5 от приближенного к МК нолюса магнита 4 соотношение между их встречно направленными потока в размыкаемом МК меняется в сторону увеличения размыкающего потока магнита 5, что приводит к ускорению размыкания сердечНИКОВ МК. При некоторой величине отставания сердечники paз ыкaeмoгo МК расходятся раньше, чем залгыкаются сердечники соседнего МК, расположенного за размыкаемым в направлении относительного перемещения возбуждаюшего устройства, т. е. коммутация МК переключателя происходит поочередно.

Фиг. 5 иллюстрирует поочередную коммутанию МК переключателя, осуществляемую при

помощи возбужлаюиюгп устрпйства 2. содержащего магниты 4 и 5. располол енные так, как показано на фиг. 1 и 4. Введение в возбуждающее стройство 2 магнита 5 позво,г1яет устранить перекрытие зон замкнутого состояния МК.

Момент размыкания МК гожно изменять в небольших пределах (например, при регулировке переключателя) некоторым смеп.тением перекрытий сердечников МК в направлении

их продо,тьных осей отностттельно нейтра.ти приближенного к МК полюса аптпта 5. Магниты 4 н 5 возбуждающего устройства

2МОГУТ быть расположены с обеих сторон ряда МК (см. гЬиг. 6) или с внещней его стороны (с. фиг. 7 и 8), например, при необходимости пспользоваппя переключателя малых габаритов с небольпп числом коммутируемых цепей. Особенностью конструкции переключате,г1я,

изображенного на Лиг. 8. является и то, что относительное перемещение возбуждающего устройства 2 и может быть осуществлено за счет вращения последних при помон1и узла

3перемещения относительно неподвижного (или перемещающегося) возбуждающего устройства.

Переключатели на .Д1К могут быть использованы для контроля положения какого-либо перемещаюш.егося элемента. Контролируемый

перемещающийся в этом случае должен быть соединен с узлом перемещения переключателя, осуществляющим, например, перемещение возбуждаюш.его устройства. Тогда МК, поочередно срабатывая по мере продвижения возбуждающего устройства, выдают

информацию об изменении положения контролируемого элемента.

Чем меньше расстояние между иоочередно коммутируемыми МК, т. е. чем меньше величина перемеш,ения возбуждаюш:его устройства, на которую любых два соседних ноочередно коммутируемых МК переключателя реагируют изменением своего состояния - первый из них размыкается, второй (по ходу возбуждающего устройства) замыкается, тем чувствительнее такой, выполненный на МК датчик перемещений.

В переключателе (см. фиг. 9) возбуждающее устройство с магнитами 4 и 5 перемещается меладу двумя рядами МК. МК в рядах размещены так, что продольные.оси МК одного и другого ряда располагаются в плоскостях, нормальных к траектории перемещения возбуждающего устройства 2, пересекающего поочередно указанные плоскости то одного, то другого ряда. При этом МК по мере продвижения возбуждающего устройства срабатывают поочередно, по одному из каждого ряда.

Таким образом, расстояние между поочередно коммутируемыми МК в направлении перемещения возбуждающего устройства может быть сокращено до величины, меньшей поперечного размера колбы МК.

Программный переключатель, показанный на фиг. 10, применяется, например, для подачи в выходные цепи последовательности импульсов, следующих во времени в соответствии с циклически повторяющейся заданноч программой. Программа в данном случае задается расположением каждого МК переключателя на соответствующей образующей цилиндра.

На фиг. 11 показано расположение магнитов в возбуждающем устройстве при выполнении магнита 4 П-образным. Оба полюса магнита 4 в этом случае приближены к МК вне перекрытия их сердечников 6 по обе стороны от него и расположены иа одной, параллельной продольным осям МК линии. Выполнение магнита 4 П-образным позволяет при той же величине его магнитной энергии использовать в переключателе МК с более высоким значением н. с. срабатывания.

Магнит 4, будучи выполнен стержневым, может быть расположен в возбуждающем устройстве 2 параллельно продольным осям МК (см. фиг. 12). При этом его полюса располагаются по обе стороны зоны перекрытия сердечников б .МК.

В рассмотренных переключателях расположение плоскостей сердечников по отношению к направлению перемещения возбуждающего устройства может быть любым (см. фиг. б и 9).

В переключателях с возбуждающим устройством, содержащим магниты 4 и 5, предъявляются повыщенные требования к идентичности свойств используемых МК, в частности в них предпочтительно применение МК с равными н. с. срабатывания. С другой стороны, при изменемйи -направления перемещения воябуждающего устройства на противоположное в таких переключателях поочередная коммутация МК не гарантируется, т. е. возбуждающее устройство 2 не имеет возможности реверсивного перемещения относительно МК, необходимого в некоторых устройствах автоматики.

Для использования в переключателе промышленных МК, имеющих обычно даже в пределах одного типа технологический разброс параметров срабатывания, и уменьшения влияния различия в величинах н. с. срабатывания МК на очередность их коммутации независимо от направления взаимного перемещения

возбуждающего устройства 2 и МК в области перекрытия сердечников б к МК дополнительно приближен полюс магнита 7 (см. фиг. 13). В направлении относительного перемещения возбуждающего устройства 2 полюс магнита

7 расположен с опережением по отношению к полюсу, приближенному к МК вне области перекрытия их сердечников б, а проекции полюсов, расположенных в области перекрытия сердечников, на плоскость, нормальную к продольным осям МК, не имеют общих участков. Магниты 5 и 7 своими потоками, направленными встречно замыкающему потоку магнита 4, препятствуют проникновению его в рабочие зазоры сердечников б, расположенных

по обе стороны AlK, находящегося в данный

момент напротив промежутка, образованного

полюсами магнитов 5 и 7, приближенными к

МК в области перекрытия их сердечников.

Независимо от направления перемещения

магнит 5 или 7, отстающий от магнита 4, осуществляет ускоренное размыкание сердечников МК, ранее замкнувщегося под воздействием замыкающего потока магнита 4. Магнит 7 или 5, находящийся при том же направлеНИИ перемещения впереди магнита 4. не позволяет также МК замкнуться ряньш-, чем они окажутся напротив промежутка между приближенными к МК полюсами магнитов 5 и 7, даже в том случае, если заказанные МК имеют н. с. срабатывания меньшую, чем н. с. срабатывания МК, находящегося в данный момент напротив упомянутого промежутка.

Таким образом, замкнуться от замыкающего потока магнита 4 могут лишь сердечники

МК, находящегося напротив промежутка, образованного приближенными к МК полюсами магнитов 5 п 7. Это позволяет использовать в возбуждающем устройстве магнит 4 с энергией, достаточной для обеспечения замыкания

сердечников наихздшего по чувствительности МК переключателя с необходимым по величине контактным нажатием.

Функции магнитов возбуждающего устройства может выполнять один, изготовленный

специальным образом, магнит. На фиг. 14 изображен трехстержнсвой магнит для случая, когда возбуждающее устройство переключателя содержит магниты 4, 5 и 7. Назначение и расположение стержней трехстержневого

магнита Соответствуюг назначению и расположению отдельных магнитов возбуждающего устройства на фиг. 13.

Необходимое взаимное расположение магнитов в возбуждающем устройстве обеспечено их жесткой связью, хотя в общем случае магниты могут иметь свои независимые один от другого узлы 3 и 3 перемещения (см. фиг. 15), обеспечивающие магнитам заданное расположение в возбуждающем устройстве.

В переключателе на МК, сердечники которых выполнены из магнитомягкого материала, при больщих относительных скоростях перемещения возбуждающего устройства может наступить момент, когда один или несколько МК переключателя из-за непродолжительности воздействия поля магнита 4 останутся разомкнутыми. Дальнейптее увеличение скорости перемещения возбуждающего устройства может привести к тому, что ни один из МК не замкнется, так как для замыкания МК время воздействия на него магнитного поля определенной величины должно быть не меньше некоторого критического. Для МК, сердечники которых выполнены из магнитомягкого материала, это время сравнительно велико. Поэтому при больщих скоростях перемещения возбуждающего устройства целесообразно использовать МК, сердечники которых выполнены из реманентного материала. При этом такие сердечники дополнительно выполняют функнии элемента магнитной памяти (ЭМП). а .МК с ЭМП приобретает способность реагировать на воздействие возбуждающего поля .длительностью несколько лгикросекунд. В переключателе (см. фиг. 15) каждый МК с ЭМП срабатывает под влияним замыкающего потока магнита 4 и под действием остаточной энергии, запасенной в ЭМП, остается в замкнутом состоянии до подхода к нему полюса магнита 5. приближенного к МК в области перекрытия их сердечников.

При подходе к размыкаемому .МК с ЭМП магнит 5 (или 7) перераспределяет магнитные потоки в ЭМП, что обеспечивает надежное отпускание МК в за. момент времени, определяемый величиной отставания приближенного к .МК полюса магнита 5 (или 7) от приближенного к МК полюса магнита 4.

Известны программные переключатели (командоаппараты). выходные цепи которых разделены и коммутируются в соответствии с определенной, циклически повторяющейся программой (т. е. не обязательно поочередно). Продолжительность замкнутого состояния цепей такого переключателя обычно регулируется и изменяется в широких пределах. В программном переключателе (см. фиг. 10 и 15) требуемый широкий диапазон изменения длительности импульсов, приводящих в действие выходные устройства, достигается применением МК с Э.МП. В этом случае каждое из выходных устройств подключают к выходу соответствующего МК с Э.МП, а последовательность приведения в действие этих устройств

задается соответствующим расположением МК.

С изменением величины отставания полюса магнита 5 (или 7), приближенного к МК с

ЭМП в области перекрытия их сердечников, от полюса магнита 4, приближенного к МК вне перекрытия их сердечников, изменяется длительность импульсов п соответственно продолжительность работы вы.ходных устройств, приводимых в действие указанными импульсами.

Па фиг. 16 изображен переключатель МК с ЭМП, управление которым осуществляется при помощи одного стержневого постоянного

магнита. Для того, чтобы полюса этого магнита находились в области перекрытия сердечников МК и вне его, продольная ось магнита расположена в плоскости, проходящей через ось вращения переключателя, под углом

к продольным осям .МК.

Предмет изобретения

1.Переключатель, содержащий магнитоуправляемые контакты с преимущественно параллельным расположением продольных осей, минимум одно возбуждающее устройство, включающее в себя магнит, по крайней мере один полюс которого приближен к магнитоуправляемым контактам вне перекрытия их сердечников, и узел относительного перемещения магнитоуправляемых контактов и возбуждаюшего устройства, отличают и и с я, тем, что, с целью умепынения габаритов переключателя и сужения зоны включенного состояния каждого Агагнитоуправляемого контакта, в области перекрытия сердечников к магнитоуправляемым контактам приближен полюс магнита, причем он расположен с отставанием по отнощению к полюсу, размещенному вне перекрытия контактных сердечников.

2.Переключатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в области перекрытия сердечников установлен полюс магнита с опережением

по отношению к полюсу, расположенному вне перекрытия сердечников, а проекции полюсов, расположенных в области перекрытия сердечников, на плоскость, нор гальную к их продольным осям, не имеют общих участков.

3. Переключатель по пп. 1 и 2. о т л п ч а ющ и и с я тем, что гaгнитoyпpaвляeмыe контакты размешены в эквидистантных рядах, по меньшей мере в ДВУХ, а возбуждающие устройства, выполненные в виде стержневых

магнитов, расположены меж.п;у указанными рядами, причем плоскости, нормальные к траектории относительного перемещения возбуждающего устройства и проходящие через продольные оси магнитоуправляемых контактов

одного и другого ряда, между указанными рядами расположены поочередно.

4. Переключатель по пп. 1-3. отличающийся тем. что сердечники магнитоуправляемых контактов выполнены из магнитотвердого материала.

-tz

Фиг. 1

N

/

сриг. 16