Кнопочный переключатель Советский патент 1982 года по МПК H01H36/00 

(54) КНОПОЧНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационным устройствам на герконах, приводимых в действие изменением положения управляющего элемента - постоянного магнита, и может быть использовано в клавиатуре электронных телеграфных аппаратов и пишущих машинок, в датчиках неэлектрических величин и т.д.

Известны кнопочные переключатели, содержащие геркон с двумя потокоподводаМй и постоянный магнит, перемещаемый вдоль геркона либо перпендикулярно его продольной оси, причем постоянный магнит в начальном положении шунтирован одним из потокоподводовClj.

Наиболее близким по тех«ической сущности к предлагаемому является переключатель, содержащий установленные в неподвижном корпусе геркон, два потокоподвода, расположенных по обе стороны от перекрытия геркона, постоянный магнит, в начальном положении находящийся напротив одного из потокоподводов Г2,

Описанные переключатели недостаточно надежны в работе, в частности, при коммутации малых токов. В результате медленного нарастания управляющего магнитного поля, что характерно для переключателей на .герконах, управляемых постоянным магнитом СЗ, контакты геркона подгорают или на них образуются пленки тускнения, препятствующие прохождению малых токов.

Другой их недостаток состоит в том, что постоянный магнит в Ha4aJibном положении шунтируется не полностью, и потоки рассеивания 1рокодят через геркон. Потокоподводы не защищают геркон и от внешнего магнитного поля. Напряженность результирующего начального магнитного поля, взаимо 5 действующего на геркон, может превышать допустимую величину, и в условиях воздействия вибрации возможно самопроизвольное замыкание контактов геркона, имеющего пониженную НДС

20 срабатывания. Если геркон имеет пониженную МДС отпускания, то происходит залипание его контактЪв.

Для уменьшения начального магнитного поля ограничивают наибольший допустимый уровень намагниченности постоянного магнита, но это приводит к снижению виброустойчивости в замкнутом состоянии герконов с повышенной МДС отпускания и усложняет из готовление постоянного магнита. Кроме того, имеет место слишком большое влияние МДС срабатывания и отпускания геркона, уровня на магниченности постоянного магнита и погрешностей в изготовлении деталей переключателя на точность коммутации определяемую стабильностью положений постоянного магнита, при которых наступает срабатывание и отпускание геркона. Для достижения, требуемой точности коммутации детали переключа теля изготовляют с повышенной степенью точности, сокращают диапазон допустимых значений уровня намагниченности постоянного магнита и применяют герконы с уменьшенной разностью между верхними и нижними допустимыми значениями МДС срабатывагшя и; отпускания. Однако это ведет к усложнению изготовления переключателя и повышению его себестоимости. Цель изобретения - повышение надёжности работы кнопочного переключателя, в-частности, при коммутации малых токов, увеличение виброустойчивости и точности ком1угутации, а также упрощение его изготовления, Указанная цель достигается тем, в кнопочный переключатель введена перемычка, магнитно соединяющая оба потокоподвода и имеющая площадь поперечного сечения, определяемую из условия магнитного насыщения пере мычки при прохождении постоянным-маг нитом текущего положения, в котором крутизна нарастания магнитного потока, захватываемого потокоподводом, н ходящимся по другую сторону от пере крытия геркона по отношению к поток подводу, находящемуся напротив магн та в его начальном положении, составляет 40-60% от максимальной крУтизны. Для упрощения изготовления перек чателя оба потокоподвода вместе с перемычкой-шунтом могут быть изготовлены в виде одной детали и встаь леиы в пазы, выполненные в стенках корпуса. Для повышения эффективности испо зования магнитной, энергии постоянно го магнита и улучшения защиты герко нга от внешнего магнитного поля, пот кЬподвод, находящийся по другую сто рону от перекрытия геркона по отнош нию к потокоподводу, находящемуся н против магнита в его начальном поло жении, может быть выполнен р форме скобы, охватывающей геркон по дуге, равной не менее чем 135°(3/8 окружности) . . На фиг.1 показан переключатель, вид cпepeди на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Кнопочный переключатель содержит геркон 1, постоянный магнит 2, пере мещаемый вдоль геркона 1, и потокоп воды 3 и 4, размещенные вдоль конта тов геркона 1 по обе стороны от его перекрытия. Потокоподводы 3 и 4 вместе с перемычкой 5, соединяющей их, изготовлены в виде одной детали. Потокоподвод 4 выполнен в форме скобы, охватывающей геркон 1с трех сторон. Постоянный магнит 2 закреплен на подпружиненном штоке б. Геркон 1, ПОТОКОПОДВОДЫ 3 и 4, соединенные перемычкой-шунтом 5, и шток б с закрепленным нем постоянным магнитом 2 помещены в неподвижный корпус 7 и сверху закрыты крышкой 8, при этом ПОТОКОПОДВОДЫ 3 и 4, соединенные перемычкой 5, вставлены в пазы, выполненные в стенках корпуса 7. Магнитная индукция в потокоподводах 3 и 4 при любом положении постоянного магнита 2 ниже магнитной индукции насыщения. Перемычка 5 насыща ется после смещения постоянного магнита 2 на определенную величину. Уровень ншлагниченности постоянного магнита 2 в зависимости от фактических размеров и действительных значений остаточной магнитной индукции и коэрцитивной силы материала, из которого он изготовлен,различен и может колебаться между наименьшим и наибольшим значениями. Наименьший допустимый уровень Нс1магни- . ченности выбран из условия обеспечения требуемой виброустойчивости в замкнутом состоянии геркона 1 с наибольшей допустимой МДС отпускания. Для исключения влияния на геркон 1 постоянного магнита 2 в его -начальном положении при повышенных уровнях намагниченности начальное расстояние от него до центра перекрытия геркона 1 выбрано с таким расчетом, чтобы начальный магнитный поток, проходящий через перемычку 5, при максимально возможном уровне намагниченности постоянного магнита 2 был ниже потока, при котором наступает магнитное насыщение перемычки 5. Кнопочный переключатель работает рледующим образом. В начальном положении постоянный магнит 2 находится напротив потокоподвода 3, который шунтирует его, но не полностью. Часть.магнитного потока, проходящего по воздуху, захватывается потокоподводом 4 и через перемычку 5, которая при этом не насыщена, возвращается обратно к постоянному магниту 2, минуя контакты геркона 1. Аналогично геркон 1 экранируется от внешнего маг-нитного поля. Поскольку через геркон 1 начальный магнитный поток не проходит, то его контакты устойчиво находятся в разомкнутом состоянии в условиях воздействия вибрации и внешнего магнитного поля, склонность к залипанию контактов геркона 1 из-за отсутствия начальНЕлх магнитных сил притяжения ме ду ними снижается. При- нажатии на шток б постоянный магнит 2 перемещается к потокоподво ду 4. Магнитный поток, захватываемы этим потокоподводом и возвращаемый перемычкой 5 обратно к постоянному магниту 2, возрастает, причем в нач ле перемещения постоянного магнита 2 крутизна нарастания его низкая, а затем увеличивается. В момент прохождения постоянным магнитом 2 текущего положения, в котором крутизна нарастания указанного магнитного потока достаточно велика и сос тавляет 40-60% от максимальной ее величины, перемычка 5 насыщается. При дальнейшем перемещении посто янного магнита 2 магнитный поток, ш тируемый перемычкой 5, практически не возрастает, и в конечном положен постоянного магнита 2 большая часть магнитного потока, захватываемого потокоподводом 4, проходит через гер кон 1. Поскольку наименьший допуст мый уровень намагниченности постоян него магнита 2 обеспечивает требуему виброустойчивость в замкнутом состоя нии геркона 1 с наибольшей допустимой МДС отпускания, геркон, имеющий {пониженную МДС отпускания, также виб роустойчив в замкнутом состояние. особенно при уровне намагниченности постоянного магнита 2, превышающем наименьший допустимый уровень. Перемычка 5, шунтируя магнитный поток, захватываемый потокоподводом 4 в начале перемещения постоянного магнита 2, дает возможность управлйть герконом 1 во время перемещения постоянного магнита 2 на участ ке пути с повышенной крутизной нарастания указанного магнитного потока. В результате более крутого фронта нарастания управляющего магнитного потока, чем в прототипе, у которого перемычка 5 отсутствует, сила магнитного дритяжения между кон геркона 1 в конце их сближения выше и длительность вибрации кон тактов 7еркона 1 сокращается. Опасность подгорания контактов геркона 1 или образования на них пленок туск нения уменьшается. Более крутой фрон нарастания управляющего, магнитного потока ведет также к увеличению скорости соударения контактов геркона 1 что побЬпиает эффективность разрушени ранее образовавшихся пленок потускнения. Надежность работы переключате ля повышается. Другим следствием увеличения крутизны фронта изменения управляющего, магнитного потока является снижение влияния разброса как МДС срабатывания, так и МДС отпускания геркона 1 и уровня намагниченности постоян,ного магнита 2, а,также погрешностей в изготовлении деталей переключателя на точность коммутации, на положения постоянного магнита 2, в моменты, когда происходит срабатывание или отпускание геркона 1. Потокоподвод 4, выполненный в виде скобы, охватывающей прилегающий к нему контакт геркона 1 как минимум по дуге 135, улучшает экранирование геркона 1, что важно когда постоянный магнит 2 находится в начальном положении. В то же время увеличивается магнитная проводимость магнитной цепи, по которой проходит управляющий магнитный поток. В результате скачкообразный характер движения контактов геркона 1 начинается раньше, чем в переключателе-прототипе, а в конце рабочего хода постоянного магнита 2 через геркон 1 проходит больший магнитный ПОТОК. Упрощение изготовления предлагаемого переключателя достигается благодаря тому, что, во-первых, потокоподводы 3 и 4, соединенныеперемычкой-шунтом 5, выполнены в виде одной детали и вставлены в пазы в стенках корпуса, во-вторых, при намагничивании постоянного магнита 2 контролируют только нижний уровень его намагниченности и, в-третьих, детали переключателя изготовляются с меньшей точностью. Изобретение позволяет повысить надежность работы кнопочного переключателя, в частности, при коммутации малых токов в несколько раз, увеличить его виброустойчивость во включен ном и выключенном состояниях, поднять точность коммутации, упростить изготовление его и применять в нем герконы общего назначения, которые примерно на 30% дешевле, чем имеющие уменьшенный разброс МДС срабатывания и отпускания. Общая себестоимость изготэвления датчика снижается примерно на 20%. Формула изобретения 1. Кнопочный переключатель, содержащий установленные в неподвижном корпусе геркон, два потокоподвода, расположенных по обе стороны от пер.екрытия геркона, постоянный магнит, в начальном положении находящийся напротив одного из потокоподводов, отличающийся ,.тем, что, с целью повышения надежности работы, увеличения виброустойчивости и точности коммутации, он снабжен перемычкой, магнитно соединяющей оба потокоподвода и имеющей площадь поперечного сечения, определяемую из условия магнитного насыщения перемычки при прохождении постоянным магнитом текущего положения, в котором крутизна

нарастания магнитного потока, захватываемого потокоподводом, находящимся по другую сторону от перекрытия геркона по отношению к потокоподводу, находящемуся напротив магнита в его начальном положении, составляет 406.0% от максимальной крутизны.

2.Переключатель по п.1, отличающийся тем, что оба потокоподвода вместе с перемычкой изготовлены в виде одной детали, а в стенках корпуса вьшолнены пазы, в которые вставлены указанные потокоподводы.

3.Переключатель по пп.1и 2, о тл ич ающий ся тем, что потокоподвод, находящийся по другую сторону от перекрытия геркона по отношению к потокоподводу, находящемуся напротив магнита в его начальном положении выполнен в форяле скобы, охватывающей геркон по дуге, не меньшей 135°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1257972, кл. 21 g 4/01, 1968.

2.Харазов К.И. Переключатели с магнитоуправляемыми контактами. М., Энергия, 1978, рис.40.

3.Срибнер Л.А. Путевые переключатели на магнитоуправляемых контакГгах. М., Энергия, 1971, с. 11.

ФигЛ