CN101082254A - 可监测的封闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭装置(11)，它有一电磁铁(13)，此电磁铁具有一芯(17)、一线圈(15)和一封闭住电磁铁磁路的并且可以离开芯(17)的轭(19)。所述封闭装置(11)设有一对于磁场有反应的、电的或电子的开关元件(23，25，27)用于监测磁路里的磁场。该开关元件在两个在磁通的纵向方向上相互间隔的位置(31，33)上分接芯(17)或轭(19)。因此开关元件对于芯(17)和轭(19)之间的间隙宽度有明确的反应。例如一簧片开关在间隙宽度为0.02mm时就脱离，但明确地激活，在磁路闭合时。

Description

可监测的封闭装置

技术领域

本发明涉及一种可监测的封闭装置(Zuhalteeinrichtung)，具有一电磁铁和一配合于电磁铁的、用于封堵住一为了安全而保持闭合的部件的轭，并具有一传感器用于监测该封闭装置的状态。

背景技术

由DE 203 06 708 U1已知有一种入口保护装置，它包括一在一可活动部分上的可磁化的轭和一用此轭可以闭合的、在一固定部分上的电磁铁。该入口保护装置还设有一传感器单元，它可以发送并接收一种高频信号。在运动部分上设有一应答发射器。另外还有一磁场传感器，它相邻于一在磁铁和轭之间的接触面。所述与一接触面相邻的布置由于在那里最强烈地出现的漏磁场所以可以准确地检测到由磁铁实际上所施加的封闭力。由于漏磁就得知一种小的气隙。

因此借助于磁场传感器在芯和轭之间的部位里对于在磁路之外的磁场进行测量。如果磁场和轭靠近在一起，那么所测得的磁场是小的。但如果芯和轭相互分离开，那么所测得的磁场就较大。这种布局的缺点是：若励磁线圈未励磁，那么磁场也是小的。另一缺点是：一与励磁线圈并与芯分离开的磁场传感器需要分开进行安装。

由GB 2 205 603A已知一种用于柜门的吸持磁铁。该吸持磁铁设有两个永久磁铁，它们在其极处各设有一向后和向前伸出的低碳钢板。这些低碳钢板在前侧面上各在两个位置上穿过一外壳，并且可以吸住一轭状低碳钢杆，该杆固定在一柜门上。轭状低碳钢杆只是使一永久磁铁的一极与另一永久磁铁的一极相连接。这两个磁铁的各自对置的极在门关闭时只是靠近轭状低碳钢杆布置。一簧片开关从所述两个通过轭状低碳钢杆可以锁连起来的极中之一伸展布置至另一个。在门打开的状态下，轭状低碳钢杆位于这两个永久磁铁的影响范围之外。这两个永久磁铁则可以操纵簧片开关，从而在柜里进入光线。但当门关闭时永久磁铁就不再足够强到操纵所述簧片开关了。

在一种备选的实施方式中，簧片开关的布置应使它在低碳钢杆离开极时打开，并在低碳钢杆与极连接时就关闭。这样的实施方式可以用于控制灯、收音机、音响、闹钟或位置传感器。也可以应用电磁铁来替代永久磁铁。

由JP-A-7220594已知一种磁性接近开关，它由两个相互并排布置的并相反极性的永久磁铁和一簧片开关组成。簧片开关纵向方向上从磁铁的一极至另一磁铁的另一极延伸。在这两个永久磁铁的对置于簧片开关的一侧，这些永久磁铁就牵拉例如一复印机的一扇门、一盖或类似物。若门关闭着，那么永久磁铁的这两个相互并排布置的极就用一种轭跨接。因此在簧片开关侧面上，在那里的极之间产生一种较强的磁场，使簧片开关对于磁场有反应。因而用簧片开关可以探测到：盖子是否被这两个磁铁保持住。

为了能达到一种小的结构尺寸，建议所述两个永久磁铁中之一由各向同性的材料，而另一个由各向异性的材料制成，并设有一铁轭(Eisenrueckschluss)。这就允许将簧片开关很靠近地布置于该铁轭处。

这种已知的、产生一种保持力的接近传感器的缺点在于：需要两个磁铁，并且它们必须以小的保持力使簧片开关即使在打开状态也不能被操纵。

发明内容

因而本发明的任务是提出一种可以闭合并可断开的封闭装置，它可以产生大的保持力，并且可以利用例如一簧片开关或另一对于磁场有反应的电的或电子的开关元件来监测。监测应该指出：封闭装置是否已闭合和接入，以及是否达到所要求的保持力，或者它是否敞开着。

按照本发明此任务通过独立权利要求的主题来解决。

一种按照本发明的封闭装置设有一电磁铁和一对于磁场有反应的电的或电子的开关元件，用于监测在磁路里的磁场。电磁铁具有一芯、一线圈和一使所述电磁铁的磁路闭合的并与芯离开的轭。在这种封闭装置中，开关元件在两个沿着磁通的纵向方向上相互间隔的位置上分接芯和轭。因此检测到一个值，它对应于在分接部段长度上的电磁势(elektrische Durchflutung)的降低。电磁势的这种降低取决于轭和芯之间的气隙宽度。

开关元件最好是一种簧片开关，它在至磁路的纵向方向上布置在芯里或其上，或者布置在轭里或其上。开关元件的这种结构的优点是，开关的外形尺寸小并且相对于环境影响来说不敏感。封闭装置的结构类型可以是相应地紧凑和简单的。

对于其它的应用来说，然而所述开关元件优选为一种继电器。该继电器的驱动部分包括一磁路，它具有u形的芯和一使磁路闭合的、可活动的衔铁，并且具有一通过该衔铁操纵的操纵梳形件(Betaetig-ungskamm)。在这种情况下，继电器的芯在一段距离上平行于电磁铁的芯或轭导向，并因而在这个距离的端部位置上分接磁通。因此也可以利用这种布局来测量在这段距离上电磁势的降落。

在本发明的第三种实施方式中，所述开关元件是一种霍尔传感器。

由于霍尔传感器的外形尺寸小，此处必需使开关元件布置在一种可磁化材料的二臂之间，这两个臂在相互间距开的位置上与芯或轭相连接，或者在一臂和一离开这个臂的连接位置的位置之间在芯上。但这种布置对于其它的开关元件来说，也可以在芯/轭上在两个分接点之间得到较大的磁阻。这种较大的磁阻在开关元件里引起较大的磁力。继电器的U-形的芯也真正构成这样一种臂。

这些开关元件更为适宜地连接于一电子系统上，该电子系统监测、控制或调节封闭装置的功能，并解释开关元件的信号。

附图说明

图1在横截面简图中表示一种按照本发明的封闭装置，它具有位于芯或轭上不同位置处的各种不同的开关元件，用以说明唯一视图上的各种不同的可能性；

图2表示芯、轭和气隙中磁路的简图；

图3用曲线表示芯中的磁势，它取决于气隙宽度。

具体实施方式

图1中表示了具有多个开关元件的一封闭装置11。各个不同的开关元件中的这种多个数量是用来作说明的。在经济的实施例中一般只有这样一种开关元件，其中也许是加倍的实施方式。

封闭装置11具有一电磁铁13，它具有围绕着一芯17的一线圈15，还有一轭19。线圈可以连接在一(未示出的)电源上，以驱动电磁铁。电磁铁的芯17构成一具有“中心极”的“罐形件”。用这样的磁铁在芯17和轭19之间达到了很高的磁力。对于一种封闭装置来说，大约50至200kg的关闭力是适宜的，以便可靠地阻止关闭了的门又被打开。

在磁铁13的中心芯里设有一孔21，其中装有一簧片开关。该簧片开关只有在此时通过线圈才可有效：轭已被闭合并因此在芯里有高的电磁势。

对于电磁的封闭装置11来说，线圈15产生一种电磁势Θ。该电磁势Θ由于其磁特性首先集中在芯17和轭19里。若轭19没有气隙s地位于芯17上，那么电磁势Θ就均匀地分布于磁路里。对于一种小的气隙s来说，磁势Θ在铁芯里变小，但在气隙里它升高。在铁芯和在气隙里的电磁势Θ之和是不变的，并通过流过线圈15的电流I和线圈15的绕组数来给定(电磁势因而用AW，安匝来表示)。

磁路中的每个部分具有一个磁阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7。在图2中简略表示了这种事实。铁芯和轭的磁阻比气隙s中空气的磁阻R6，R7要小几个数量级。所述芯中的以及气隙中的磁通Φ取决于电磁势Θ和磁路的磁阻。在一种较大的气隙s时，磁通Φ因此与较小气隙时的磁通Φ相比较小。因为在较大气隙s时用于保持气隙s部位中的磁场的电磁势Θ被“耗用”了，因此在芯部位里产生一种较小的电磁势Θ。

由于涉及到空气和铁的磁阻R时有大的区别，因此铁芯或轭的电磁势Θ的大小很明显地取决于气隙宽度。在较小气隙s时铁里的电磁势Θ大，在较大气隙时较小。所述芯里的磁势Θ对应于一种压降通过一导线可以每个部段进行分接。在分接长度上的磁阻R1，R2...与部分的整个磁阻R总相比较相应于所述部段的电磁势Θ与部分的总电磁势Θ相比。在一传感器的长度上或者在该传感器的两个分接点之间的电磁势Θ的降低也是相应地大和小。

R_总＝R1+R2+...R6+R7＝L_铁/(μ₀*μ₁*A_铁)+L_空气/(μ₀*A_空气)

Φ＝Θ/R_总＝N*I/R_总(类似欧姆定律)

Θ＝Φ*R_簧片/R_总＝N*I*R_簧片/R_总

R_簧片＝在铁芯里在干簧触点长度上的磁阻(例如R2)

Φ＝磁通

Θ＝电磁势

图3表示了在20mm的干簧触点的长度上在铁芯里的磁势Θ，它取决于气隙。当干簧触点的敏感度为30AW时，该干簧触点接通，如果气隙小于大约0.02mm的话。

建议(图1)簧片开关23、霍尔元件25和继电器27作为传感器。这些元件可以布置在芯17里、芯上，轭19里或轭19上。如果该磁路不在可磁化臂上分接的话，那么靠近磁路是必要的。利用由可磁化材料制成的臂，所述传感器因此也可以与磁路有间距地布置。它则必须位于臂的两端之间。

由于霍耳元件25的外形尺寸较小，所述通过传感器单独扫描到的磁势差是很小的。霍耳元件因此必须优先地如图1所示通过一个或两个由可磁化材料制成的臂29量取芯17的一较大部段。在臂的所述端部之间，对应于在两个分接点31，33之间的磁势之差形成一磁场。

干簧触点可以布置在铁芯的一孔21里或芯17或轭19的铁的表面上。不需要通过在芯和干簧触点的导线之间的铁氧体有一种不导磁、不导电的触点。

也可以应用一种机电的继电器27(无线圈)以替代一种干簧触点。利用一u形的芯37(它相当于继电器的一电磁驱动部的芯)使电磁铁13的芯17分接。芯17的电磁势的分接部分引起在继电器27的芯37里的一条磁路。该继电器磁路是很弱的，如果气隙s在电磁铁13中较大的话。在这种情况下，衔铁39在芯的弹簧力作用下降落。继电器磁路则相反地足够强烈地驱动继电器，如果气隙较小的话。那么克服弹簧力吸住衔铁39并使继电器接通。

继电器27可以具有多个接点对41。可以有常开接点和常闭接点，它们通过一共同的操纵梳形件43同样地被操纵。继电器可以是一种强烈导向的安全继电器。该继电器与干簧触点相比的优点在于：可以操作较高的开关负载，并可以比干簧触点实施更多的开关运动。另外有利的还在于：可以根据需要具有转换接点、常开接点和常闭接点的任意组合，并因此是特别灵活和可靠的。继电器正好特别适用于安全的用途。

Claims (5)

1.封闭装置(11)

具有一电磁铁(13)，

该电磁铁具有一芯(17)、一线圈(15)和一使电磁铁磁路闭

合的并可以离开芯(17)的轭(19)，

并具有一对于一磁场有反应的、电的或电子的开关元件(23，25，27)，用于监测在磁路里的磁场，

在所述封闭装置(11)中开关元件(23，25，27)在两个在磁通的纵向方向上相互间距开的位置(31，33)上分接芯(17)或轭(19)。

2.按权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，开关元件是一种干簧开关(23)，它在至磁路的纵向方向上布置在芯(17)里或其上、或者布置在轭(19)里或其上。

3.按权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，开关元件是一种继电器(27)，其驱动部包括有一磁路，它具有u-形的芯(37)和一使磁路闭合的可活动的衔铁(39)，并且具有一通过衔铁操纵的操纵梳形件(43)，其中驱动部的芯(37)在一段距离上平行于电磁铁(13)的芯(17)或轭(19)地进行导向。

4.按权利要求1所述的封闭装置，其特征在于，开关元件是一种霍尔传感器(25)。

5.按权利要求1至4中之一所述的封闭装置，其特征在于，开关元件(23，25，27)布置在一种可磁化材料的两个臂(29)之间，这两个臂在相互间距开的位置(31，33)上与芯(17)或轭(19)连接。

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