Переключатель Советский патент 1981 года по МПК H01H36/00 

I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратам на герконах, управляемым перемещением постоянных магнитов.

Во многих случаях к таким аппаратам предъявляются требования повышения коммутируемой мощности, повышения вибро- и ударо-. устойчивости в замкнутом и разомкнутом положении контактов, уменьшения величины диффе ренциала хода (разности координат магнита при включении и отключении).

Известен переключатель, содержащий геркон и постоянный магнит, установленный с возмож ностью переключения идолъ геркона. Центральная ось намагничивания постоянного магнита расположена в плоскости продольной оси геркона перпендикулярно плоскости, проходящей через продольную ось геркона и нормаль к плоскости контактирования 1.

Недостатками переключателя являются срав)нительно малые коммутируемые напряжения и малая виброударостойкость в замкнутом и разомкнутом состояниях, а тякже относительно большая величина разности координат магнита ПРИ включении и отключении (дифференциал

хода), что ограннчивает область его применения.

Известен также переключатель, содержаищй геркон. и подвижный по образующей баллона геркона постояннь магнит, расположенный центральной осью намагничивания перпендикулярно плоскости контактироваиия геркона. При рашоложении магнита так, что его центральная ось намагничивания пересекает зону перекрытия геркона, ближний контактный сердечник геркона притягивается к магниту. При зтом увеличиваетсязазор между сердечниками геркона и, следсжательно, повышается значенне коммутируемого напряжения, а также внброудароустойчивость переключателя в разомкнутом состоянии 2.

Однако из-за недостатотао высокнх значений коммутируемого напряжения и виброудароустойчивости, а также недостаточно малых значений дифференциала хода переключателя область П{шменения его, особенно в снстемах управления высокой надежности, ограничена.

Цель изобретения - повышение коммутируемого пмц яження и виброудароустойчивости. а также уменьшение дифференциала хода переключателя. Поставленная цель достигается тем, что переключатель, содержащий немагнитный корпус, геркон, подвижный по образу/юще баллона геркона магнит, расположенный центральной осью намагничивания перпендикулярно плоскости кон тактирования геркона, снабжен другим магнитом подвижным по прютивоположной от первого ма нита образующей баллона геркона и установлен ным центральной осью намагничивания параллельно центральной оси намагничивания первого магнита, причем направления намагничивания обоих магнитов одинаковы, и механизмом, обес печивающим одновременные и взаимно противоположные перемещения магнитов, в корпусе переключателя выполнены упоры, ограничивающие перемещение центральной оси намагничивания каждого из магнитов длиной ближайшего к этому магниту контактного сердечника геркона. Такое выполнение переключателя позволяет повысить коммутируемое напряжение, виброустойчивость в замкнутом и разомкнутом состоянии и уменьшить величину дифференциала хода. На фиг. 1 изображен переключатель, положение Отключено ; на фиг. 2 - то же, положение Включено ; на фиг. 3 - расположение нескольких переключателей в наборном много контактном коммутаторе; на фиг. 4 - качест: венное распределение основных магнитных потоков в магнитной системе переключателя, положение Отключено ; на фиг. 5 - то же, положение Включено ; на фиг. 6 - суммарная тяговая характеристика геркона, полученная в предлагаемом переключателе при действии притягивающих контактов сердечников друг к другу и растягивающих их сил, приведенных к центру перекрытия; на фиг. 7 - характеристики противодействующих сил (сил упругости контактных сердечников), тяговые характеристики геркона при срабатывании и опускании в переключателе, и для геркона, управляемого одиночным магнитом (обозначено пунктиром). Переключатель (фиг. 1) содержит стержневые магниты 1 и 2 и геркон 3, размещенные в направляющих пазах прессованного из пласт массы кортуса. Магниты 1 и 2 расположены с обе их сторон баллона геркона 3, осями намагничивания по его диаметру и обращены к геркону полюсами разной полярности. Корпус состоит и двух половин 4 и 5 с запрессованными в них токопроводами для распайки геркона и соединения с элементами электрической схемы. Пазы в корпусе для размещения и направления магни тов 1 и 1, их размеры и расположение геркона выбраны так, что каждый из магнитов, распола 44 гаясь осью намагничива1шя перпендикулярно плоскости контактирования геркона, имеет возможность перемещения лишь вдоль ближайшего к нему контактного сердечника: магнит 1 вдоль контактного сердечника 6, магнит 2 - вдоль контактного сердешика 7 (фиг. 1, 2, 4 и 5). В положении Отключено магниты 1 и 2 осями намагничивания совпадают с центром перекрытия. Это обеспечивается взаимодействием элементов механизма перемещения магнитов: npjoiCHH 8 и 9, помещенных в пазы корпуса, толкателей 10 и 11, имеющих возможность возвратно-поступательного перемещения в направляющих пазах корпуса и шарнирно связанных между собой через качающиеся на оси 12 коромысла 13. Толкатель 10 снабжен кнопкой (клавишей). При жестком закреплении коромысла 13 на оси 12, на продолжении последней может ус танавливаться ручка для работы в режиме поворотного переключателя (фиг. 1). Пружина 8 имеет больщее предварительное нажатие, чем пружина 9 (или вьшолнена с большей жесткостью). Вследствие зтого в положении Отключено пружина 8, преодолевая через толкатель 10, коромысло 13 и толкатель 11 действие пружины 9, прижимает магниты 1 и 2 к упорам 14 и 15 корпуса, фиксируя магниты в положении их осей над центром переключателя. Все детали переключателя имеют технологичную конструкцию: коромысло 13 и толкатели 10 и 11 представляют собой штампованные пластины из немагнитного металла или сплава, обе половины корпуса со всеми пазами и отверстиями вьшолнены прессованием. После установки всех деталей обе половины 4 и 5 корпуса сопрягаются друг с другом с помощью фиксирующих штифтов 16. при необходимости в полости корпуса на оси 12 может быть установлен механизм фиксации переключателя. Из собранных переключателей могут набираться многоконтактные коммутаторы и наборные поля (фиг. 3). При этом для исключения взаимного влияния магнитов соседних переключателей на их работу между смежными переключателями установлены магнитные шунты в виде пластин 17. Переключатель работает следующим образом. В положении Отключено (фиг. 1 и 4) большая часть потока магнита 1 и магнита 2 ответвляется в ближе расположенный к этому магниту контактный сердечник. Для магнита 1 это поток Фь для магнита 2 - поток Фг. Под действием разности потоков Ф1-Ф2 О создается электромагнитная сила F, притягивающая контактный сердечник 6 к магниту 1. Аналогично под действием разности потоков 0 контактный сердечник 7 притягивается к магниту 2. Эти растягивающие силы увеличивают зазор 6 геркона для величины, существенно пре восходящей номинальный начальный зазор. В макетных образцах переключателя на герконе КЭМ-1 н магнитах из феррита бария марки 2БА длиной 7 мм и сечением 11,5 х 11,5 мм зазор увеличивается до 0,42 мм (номинальный начальный зазор 6,.,, 0,21 мм). Вследствие тог что в обоих сердечниках потоки от разных магнитов направлены встречно, поток в рабочем зазоре от одного контактного сердечника к другому ничтожно мал, и сила притяжения меж ду ними практически отсутствует. При нажатии на клавищу (фнг. 2) шток 10, сжимая пружины 8 и 9, смещает магнит 2 впра во, одновременно под действием прумшны 9 ма пит смещается влево - каждый вдоль ближайщего к этому магниту контактного сердечника (фиг. 2 и 5). При таком смещении магнитов пе рекрытие геркона 3 оказьгеается в зоне действи совпадающих по направлению потоков от обоих магнитов - потоков Ф1 и Ф. Между контактными сердечниками возрастает сила их электромагнитного притяжения , обусловленная суммой потоков Ф} + Фа в рабочем зазоре геркона. Одновременно со смещением магнитов растягивающая сила Fg-, приведенная к центру перекрытия контактных сердечников и направленная противоположно I силе t+-, уменьшается. Это является следствием, во-первых, уменьшения плеча приложения силы F -OTHOсительно места заварки контактньк сердечников в стекло баллона, и во-вторых, следствием уменьшения зазора 5, а значит, увеличения расстояний контактного сердечника (КС1) до магнита 1 и контактного сердечника (КО2) до магнита 2. Совместное действие сил Fg4-и F приводит к тому, что суммарная тяговая характеристика FQ (5) (5) + (5), во-первых, меняет знак, и во-вторых, приобретает большую крутизну dFg/dS во всем диапазоне зазоров 5 (фиг. 6), чем это имеет место при управлении герконом одиночным магнитом (средняя Fg и Fj4, фиг. 6). Касание более крутой тяговой характеристики геркона в предлагаемом переключателе в момент срабатьшания (FgtiC), фиг. 7), противодействующей Fnp (6) и само срабатьшание происходит при зазоре срабатывания б. существенно превосходящем зазор срабатьтания 5с геркона, управляемого одиночнь1м магнитом и имеющем более пологую тяговую характеристику (пунктирная кривая F-9Cf(5), фиг. 7). На упомянутом макете переключателя зазор срабатьшания 3 составляет 5нн.(022мм) в то время, как для переключателя с магиитоуправияемым контактом 3 Увеличенный зазор срабатывания дает возможность коммутировать повышенное напряжение. Большая электромагнитная сила при конечном зазоре (замкнутый геркон) в предлагаемом переключателе, обусловленная протеканием через конечный зазор 5, (фиг. 7) суммарного потока Ф + Фг от двух магнитов, обеспечивает большее контактное нажатие PI чем контактное нажатие Рц в известном переключателе, управляемом одиночным магнитом. Это способствует повышению виброудароустойчивости переключателя в замкнутом положеНИИ и дает возможность пропускать через замкнутый геркон больщне токи. Для отключения переключателя снимается усилие с клавиши. Под действием пружины 8, предварительное нажатие которой превосходит предварительное нажатие пружины 9, магнит 2, а с ним и шток 10, перемещаются влево. Коромысло 13, поворачиваясь по часовой стрелке, перемещает пггок 11, а с ним и магнит 1, до положения Отключено. Тяговая характеристика при О1ключешш ) с расхождением контактных сердечников, от положения 5 бц меняет знак (фиг. 7) и пересекает характеристику противодействующих сил Ff,p(5) при зазоре 5. , значительно большем, чем это имеет место при отпускании геркона в известном переключателе (бр 8 , фиг. 7). В этом положении контактные сердечники снова находятся под воздействием растягивающих сил Fg (фиг. 4).; Большой зазор между контактными сердечниками, а также действие растягивающих сил Fg- обеспечивает повышенную, по сравнению с известным, виброудароустойчивость предлагаемого переключателя в отключенном состоянии. Кроме того, само расхождение контактов происходит с большой скоростью, что облегчает процесс восстановления электрической црочности зазора и способствует ускорению гашения дуги между контактами. , Более резкое изменение электромагнитной шы в зазоре геркона от перемещения магнитсю беспечивает уменьшение дифференциала хода. ня известного переключателя эта величина сотавляет 3,2 мм, для предлагаемого 1,3 мм. альш дифференциал хода в предлагаемом пееключателе расширяет область его применения предоставляет возможность использования в онечных выключателях, сигнализаторах полоения, где важно уменьшить зону нечувствительости. Таким обртзом, предлагаемый переключатель ает возможность увеличить коммутируемое наряжеш1е путем увеличения зазора срабатъшаия, увеливдть виброудароустойчивость в замкнуом состоянии и величину пропускаемого тока а счет увеличения контактного нажатия, улучить процесс разрьта электрической цепи н поысить виброудароустойчивость переключателя отключенном состоянии путем использования

растягивающих снл и увеличения зазора в отклютенном состоянии.

Кроме того, переключатель обладает высокой надежностью в работе.

Формула изобретения

Переключатель, содержащий немагнитный корпус, геркон, магнит, установленный с возУложвостью перемещения по образующей баллона геркона, расположенный центральной осью намагничивания перпендикулярно плоскости контактирования геркона, отличающийся тем, что, с целью повышения коммутируемого напряжения и виброудароустойчивости, а также уменьщения дифференциала хода, он снабжен jsfynat магнитом, установленным с возможностью перемещеиия по противоположной по отношению к первому магниту образующей баллона геркона и установленным центральной осью намагничивания параллельно центральной оси намагничивания первого магнита, причем направления намагничивания обоих магнитов одинаковы, и механизмом, обеспечивающим одновременные и вза имно противоположные перемещения магнитов, в кортусе выполнены упоры, ограничивающие перемещение центральной оси намагинчивания каждого из магнитов длиной ближайшего к этому магниту контактного сердечника геркона.

Источники информации, пртнятые во внимание при экспертизе

1.Харазов К. И. Переключатели с магнитоуправляемыми контактами. М., Энергия, 1978, с. 33-35, рис. 20а.

2.Авторское свидетельство СССР N 519779, кл. Н 01 Н 1/66, 1974.

3.Харазов К. И. Переключатели с магнитоуправляемыми контактами. М., Энергия, 1978, с. 12.

Дуд

(puf.2

J7

фиг.

/7