Переключатель
Иллюстрации
Реферат
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 мннимальныг 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 ферромагнитд ного тела. О со ts:5 4 СО ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
7(50 Н 01 Н 3 б/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНГЬГП4Й (21) 3260231/24-07 (22) 12.03.81 (46) 30.07.82,йол. Р 28 (72) B.Н.Шоффа и В.Н.Чичерюкин (71) Московский ордена Ленин", и ордена Октябрьской революции энергетический институт (53) 621-316 ° 546 (088 ° 8) (56) 1. Патент CliD, P 3934215, кл. H 01 Н 5/02, 1574.
2. Патс:нт E:.!.Iii:. 8" " 066, H О) Г 7/C", 174 .: ий баллс-i -. кс.;.-;тактными =. Eei..тродам. -, pаспОлОжен се: нутри баллОна ком= м. тирующее ферромагнитное тело, имеющее Возможность и:. ремеща-..ься только
ВДОЛЬ "ПрОДОПЬ OA .ECII бг-ЛЛОНа, ПОдвнжную ".èñòåìó постоянных магнитов,, имеющую распред=.:: ние модуля магнитной индукции вдоль продольной оси уха зclнного баллона В виде KpиDОЙ с череду о 1з :мнся мак: ималь нырял и минимальными значениями, о т л н ч а ю„„SU„„1ОЗ2492 А шийся тем, что, с целью повышения технологичности и обеспечения возможности миниатюризации с повы-шением надежности, ферромагнитное тело Выполчено из предварительно ненамагниченного материала и расположено так, что центр его.тяжести находится между точками минимального и одного из соседних максимальных зн чений модуля магнитной индукции, бал лсн с контактными электродами выполнен .ак, что Возможное перемещение
+е;:;. омагнитного тела внутри баллона ме -ьше, чем расстояние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значения модуля магнитной индукции, а под -I;EKHBH система посто1нных магнитов Выполнена так, ч"то величина ее воз; о><ного перемещения больше, чем расстояние от точки минималь ного значения модуля магнитной индук ции до центра тяжести ферромагнитного тела.
1032492
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматике, телемеханике и вычислительной технике или коммутации элект-рических цепей.
Известен переключатель, содержа:щнй баллон с койтактными электродами расположенное внутри баллона коммути Рующее заранее ненамагниченное ферромагнитное тело, имеющее возможность перемещаться только вдоль продольной 10 оси указанного. баллона на заданном участке, подвижную систему постоянных магнитов, имеющую распределение модуля магнитной индукции вдоль йродольной оси указанного баллона в виде кривой с чередующимися максимумами и минимумами 1).
Такой переключатель в качестве коммутационного органа содержит заранее ненамагниченное ферромагнитное тело, но скачкообразного движения еГо не обеопечивается, что снижает надежность и точность работы переключателя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пе-. реключатель, содержащий баллон с КоНтактными электродами, расположенные внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, имеющее возможность перемещаться только вдоль продольной оси укаэанного балона, подвижную систЕму постоянных магнитов, имеющую распределение модуля магнитной индукции вдоль продольной оси укаэанного баллона в виде кривой с чередующимися З5 максимальйыми и минимальными значениями 2 j.
Недостатком такого переключателя .. является его малая технологичность и нЕвозможность миниатюризации из-"-a 4p наличия коммутирующего ферромагнитногq тела, выполненного в виде постояннфго магнита, что также снижает надЕжность переключателя.
Цель изобретения — повышение тех- 45 нологичности и обеспечение возможности миниатюризации с повышением надежности.
Поставленная цель достигается тем, что в переключателе содержащем баллон с контактными электродами, распо ложенное внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, имеющее возможность перемещаться только вдоль продольной оси указанного баллона, подвижную систему постоянных магнитов, иМеющую распределение модуля магнитной индукции вдоль продольной оси ухазанного баллона. в виде кривой с чередующимися максимальными и минималь ХФЪ ными значениями, ферромагнитное тело О выполнено из предварительно ненамагниченного материала и расположено так, что центр его тяжести находится между точками минимального и одного из свседних максимальных значений 65 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 .йодвижная 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 варианты 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 в нем коммутирующим ферромагнитным телом 3, выполненным, например в виде шарика. Ыарик 3 может перемещаться внутри баллона только вдоль
его 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 оси баллона 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 0 на фиг.1 переместится в точку, лежащую с противоположной стороны от центра тяжести 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
1032492
На фиг.3 показан вариант исполне нияя переключателя, когда он содержит два баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Оба баллона распо. ложены так, что их оси совпадают с осью кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного диаметрально
»ось намагничивания магнита 4 проходит по диаметру, при этом образуется два южных и два северных полюса, как показано на фиг.3).
Переключатель работает так же, как и предыдущий; так как он име-. ет аналогичное распределение моду- 35 ля магнитной индукции вдоль оси магнита 4.
На фиг.4 показан вариант исполне ния переключателя, когда он содержит один баллон 1 с контактными электро- 40 дами 2 и помещенным в нем ферромагнитньтм шариком 3. Баллон 1 расположен в зазоре между магнитами 4 и 5, ко— торые жестко механическ»» соединены между собой (на фиг.4 показано ус- 45 ловно).
Принцип действия такого переключателя аналогичен вышеописанным.
В данном устройстве оба магнита 4 и 5 перемещаются в осевом направлении в сторону ферромагнитного шарика 3 дс "ex пор, пока точка с минимальным значением модуля магнитной индукции » точка 0 на фиг.4) не пройдет через UBHTp тяжести шарика 3 При этом 55 произойдет скачкообразное перемещение шарика 3 в противоположное крайнее положение, и замыкание контактных электродов 2. при теремещении магнитсв 4 и 5 в исходное положение, шарик скачком вернется назад и разомк- 60 нет электроды 2.
За счет того, что в таком переключателе в области зазора между магнитами 4 и 5 имеется только одно мини-! мальное (нулевое )значение модуля маг-g5
50 положение, опять разомкнув при этом электроды 2.
На фиг.2 показан вариант испол-. нения переключателя, когда он содержит два баллона 1, таких же, как в вышеописанном переключателе, с кон- 5 тактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Оба баллона расположены так, что их оси совпадают с осью кольцевого постоянного магнита 4, намаг- 10 ниченного аксиально..
Данный переключатель работает аналогично предыдущему. Разница заключается в том, что у аксиально намагниченного магнита 4 распределение
)модуля магнитной индукции вдоль его оси имеет два минимальных значения, и имеется воэможность для управления одновременно двумя ферромагнитными телами 3.
20 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.5 изображен вариант исполнения переключателя., когда o»: 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 направлении их намагниченности, а сами магниты 4 и 5 жестко механически соединены между собой.
Работа такого переключателя происходит аналогично предыдущему. В исходном »положении все три Йарика. 3 стремятся занять положение в точке с максимальным з:;:.ачен.-»ом модуля магнитной индукции (сила направлена вверх на фиг.5) и размыкают соответствующие 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 точки с минимальньми значениями модуля магнитной индукции пройдут центры тяжести соответствующих шариков, последние скач, ком переместятся в противоположное
1 крайнее положение.
На фиг.1 показан вариант исполнения переключателя, когда он содержит четыре баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Все баллоны 1 расположены B зазоре между двумя кольцевыми постоянными магнитами 4 и 5, намагниченными диаметрально и установленными соосно одноименными полю- сами напротив друг друга, так же, как и в предыдущем варианте переключателя. Отличие состоит лишь в том, что в данной конструкции величина зазора между магнитами 4 и 5 выбрана большей, при этом распределение модуля магнитной индукции вдоль оси, проходящей через середину зазора между магнитами 4 и 5, перпендикулярно оси этих магнитов в направлении их намагниченности, имеет четыре минимальных значения; Поэтому по этой оси можно установить четыре балло 032492 на 1. Работает такой переключатель ,так же, 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 переключатель аналогичен переключателю, показанному на фиг.5. Отличие состоит в том, что в данном варианте переключателя использованы кольцевые постоян ные магниты 4 и 5, намагниченные радиально. При этом оси баллонов совпадают и проходят через середину зазора между магнитами 4 и 5 перпендикуГ лярно 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 помещенным в нем ферромагнит20 ным шариком 3. Баллон 1 расположен в зазоре между двумя кольцевыми постоянными магнитами 4 и 5, намагниченными аксиально и установленными соосно одноименными полюсами навстречу друг другу. Ось баллона 1 проходит через середину зазора между магнитами 4 и 5 перпендикулярно их оси. Работает такой переключатель так же, как и предыдущий. 3l3
На фиг.9 показан вариант испо>>не. ния переключателя, когда о« содер/ жит трп 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> игле. ет меньшую величину, что обеспечива.— ет распределение модуля магнитной 40 индукции вдоль оси баллона с тремя минимальными значениями, и, следовательно„ иглеется возмо>кность для управления тремя коммутирующими телами 3. Работает этот переключатель 45 аналогично предь1дущему.
lIa фиг.10 IIoKaaaH вариант исполне" ния перекпючателя, когда он содержит три баллона 1 с-контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Все три балло на 1 pocIIoJIo>zeíû в зазоре между двумя кольцевыми постоянными магнитами ,4 и 5, намагниченными встречно-тороидально (так, что намагниченность в,Жаких магнитах направлена по дуге и встречно, при этом у кажцого магнига имеется только одно нейтральное сечение, расположенное по диаметру) и установленными соосно одноименными полюсами напротиь друг друга, причем оси баллонов 1 совпадают между собой и проходят перпендикулярно оси магнитов 4 и 5 в направлении их намагниченности, а сами магниты 4 и 5 жестко механически соединены между со бой. Работа этого переключателя происходит аналогично предыдущему.
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 свободное перемещение управляющих магнитов
4 и 5 вдоль их оси, В случае размещения баллонов в зазоре между магнитами 4 и 5 по той >ке причине необходимо иметь диаметр баллонов 1 меньше указанного зазора.
Следует отметить, что на приведенных чертежах (фиг.,1-10) 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 исполнени>i переключателя имеют автомати":ескую фиксацию и з крайних положениях управляющей системь1 постоянных магнитов . В та фик сация обеспечивается скачкообразным характером вэаимодей".òâèÿ феррсма-нитных тел 1 и магнитов 4 и 5 либо одного магнита 4).
Предлагаемый переключатель обла— дает повышенной технологичностью и возможностью миниатюризации с по-вышением надежности, поскольку коммутирующее тело в нем выполнено из заранее ненамагниченного (магнитомягкого) материала.
Такой переключатель имеет простую конструкцию, так как содержит в качестве коммутирующ гo органа заранее ненамагниченное ферромагнитное тело.
При коммутации цепей указанное ферромагнитное тело движется скачкообраaно, что обеспечивает повышение надежности и точности работы переключателя.
Конструкция переключателя >7озволяет выполнить баллон 1 герметизированным, а контактные электроды 2 ртут но-смоченными, что повысит коммутационную способность переключателя.
В результате скачкообразного вз = имодействия ферромагнитного тела и системы управляющих магьитов осуществляется фиксация положения укаэанных магнитов в крайних положениях.
Поэтому переключатель не требует специального фиксирующего устройстlI> a, 1032492
Фие. 1 ие.
1032492
Фая
70 3 Подписное ,ул.Проектная,