CN1218587A - 磁性接近开关系统 - Google Patents

Abstract

一种接近开关系统,包括一个用于连接或断开至少一个电通路的开关部分和一个磁性灵敏调节器(4)。所述开关部分具有一个由磁性非交互材料制成的匣,至少有一个电子触点(3)安装在匣(5)上,磁性灵敏衔铁部件(2)可在第一位置和第二位置之间沿着匣移动,其中,当衔铁部件(2)位于第一位置时,它与电子触点(3)接触从而连接至少一个电通路,当其位于第二位置时,它被电子地孤立于电子触点(3)之外从而断开至少一个电通路;一个磁性灵敏偏压部件(1)被安置在匣(5)上,其中所述偏压部件(1)与衔铁部件(2)交互作用以使衔铁部件(2)在第一和第二位置之一产生偏压。磁性灵敏调节器(4)相应于开关部分在基部和梢部之间移动。调节器(4)位于基部时与衔铁部件(2)磁性地交互作用而使衔铁(2)移向第一位置或第二位置;至少衔铁部件(2)和偏压部件(1)之一包括磁铁。

Description

磁性接近开关系统

本发明得益于临时美国专利中请第60/016,309号(由Jackson于1996年5月8日提交，在此合并于本文)，第60/028,491号(由Jackson于1996年10月15日提交，在此合并于本文)，以及第60/030,988号(由Jackson于1996年10月15日提交，在此合并于本文)。

发明所属领域

本发明涉及开关，尤其涉及例如用于保安系统的磁性接近开关。

与本发明相关的背景技术

磁性接近开关通常会与磁性传感器混淆在一起，磁性接近开关代表除磁性传感器之外的一系列技术。传统的磁性接近开关包括一些磁性材料，电接触器，以及实施开关功能的机构的组合。至少有一个电接触器与卷簧或叶簧连接在一起。笛簧开关是传统的磁性接近开关的一种。

有三种基本形式的笛簧开关：干式舌簧，湿式汞舌簧，以及湿性汞接触转换囊。以上三种笛簧开关的磁性是相似的，但是汞型开关受确定的机械取向的限制，因为它们必须依靠重力才能成功操作。基于汞的开关受环境的影响较大，而且较之干式弹簧更加昂贵。

图13展示的是一种传统的笛簧开关100的透视图。该笛簧开关包括一根其上安装有可伸缩的磁性灵敏电接触部件104的电子连接铅线102，一根其上安装有非磁性灵敏精密电接触部件108的导电铅线106，一根可选的其上可以安装磁性灵敏精密电接触部件112的铅线110。该系统装在密封玻璃套114内。在没有磁场的情况下，电接触器104与非磁性电接触器108电接触，由此通过接触部件104产生机械弹簧作用。铅线和电接触器102,104,110，和112都包括高导磁性导电合金，例如μ金属或与其类似的产品。为了正确地操作开关，至少电接触器108必须是非磁性的，以确保不会由此产生磁力。

在磁场中，具有相反极性的磁极在磁性灵敏电接触部件104和112的对应面被感应到。由此产生的磁性引力克服相对的机械弹力，使电接触器104弯曲而与电接触器112相接触，如图13所示。当去除磁场后，电接触器返回到它的起始位置，与电接触器108电接触。

在材料的选择中，具有良好导电性和磁性的材料使开关活动自如。然而，这两种需求却彼此不相容。磁性灵敏材料不是好的导体，而好的导体不具备磁性。笛簧开关生产商采用铑或钌对电接触区域进行电镀，以期优化这些需求。然而，这种组合对电弧尤其敏感。因此，填满了惰性玻璃的密封玻璃瓶需要防止电接触的侵蚀。即便在密封环境下，要想保持恒定的电接触压力也是十分困难的。

对玻璃容器必须进行密封导致了许多不利之处。例如，笛簧开关非常容易遭到破坏。还有，任何操作或铅线的震动都将破坏封口的连接。进而，如果笛簧开关脱落，玻璃容器也将破碎。再有，密封的环境妨碍了具有可调节的感应性或电接触压力的磁性接近开关的生产。

另外，笛簧开关的尺寸不能轻易缩小。如果试图减小开关的尺寸，不但会减小活动缝隙的边缘，而且也会增加错误警报率。笛簧开关还会饱受弹簧机构的老化以及机械的复杂之苦。

由于受笛簧开关本身结构的限制，电接触器是折衷的组合。因此，其预期的使用寿命严重受到操作环境的影响。笛簧开关还对磁场敏感，因此它们容易受到外部磁场的影响。这种特征由于使笛簧开关极化以增加敏感性的永久性偏压磁铁的介入而进一步恶化。这此问题带来的产品的不可靠性，错误警报，或灾难性的失败，由此导致在相关的保安系统中费用的增加以及信誉的降低。

因为笛簧开关的限制和缺陷如此之多，因此需要一种替代性的方案。

本发明概要

因此，本发明旨在于设计一种磁性接近开关系统，以期从根本上地解决由于相关技术的局限和不足而导致的诸多问题。

本发明的目的之一是不用机械弹簧，而是通过磁性材料的合理安排使磁场产生弹力。

本发明的又一目的是利用磁场减少电接触器击穿的可能性。

本发明的又一目的是提供一种开关以达到快速可靠地进行瞬时操作的目的。

本发明的又一目的是提供一种开关以避免开关调节器和弹簧机构，以及开关的电子部件之间的机械接触。

本发明的又一目的是提供一种足够简单的开关以使电接触器的密封实用经济，并利用其产生的高灵活性延长所选的电接触器的使用寿命并提高其可靠性。

本发明的另一目的是提供一种具有可调节的敏感性和可调节的接触压力的开关，使其在任何密封环境中无需与任何电接触开关元件进行机械接触。

本发明的另一目的是提供一种适用于多灰尘、潮湿、或易燃环境的磁性开关。

本发明的另一目的是提供一种开关，以使其至少有组合之一从根本上单向于磁场。

本发明的另一目的是提供一种开关，可以用任何磁性材料或只用永磁铁进行调节。

本发明的另一目的是提供一种具有多种可能的磁性材料和永磁铁组合的开关，它具有出色的操作特性以及低廉的价格。

本发明的另一目的是提供一种不跳闸的开关。

本发明的另一目的是提供一种作为可复位锁的开关。

本发明的另一目的是提供一种开关，它可通过表面或在与开关轴线的垂直方向偏离角度较大的位置进行调节，同时在不降低敏感性的情况下保持单向性。

本发明的其他特征和优势将在以下的描述中展现出来，其中部分从这些描述中即可明显看出，或者通过对本发明的实施而领会。本发明的目的和其它优势将会通过以下描述，以及随附的权利要求和附图而认识和获得。

为了达到这些及其他优势，根据本发明的目的，正如实施和广泛描述的那样，磁性接近开关系统包括一个用于连接或断开至少一个电通路的开关部分，所述开关部分具有的第一磁性灵敏部件可在第一位置和第二位置之间移动，处于第一位置时可连接至少一个电通路，而处于第二位置时至少可断开一个电通路，而且第二磁性灵敏部件与第一磁性灵敏部件交互作用以将第一磁性灵敏部件安置在第一和第二位置之一；一个磁性灵敏调节器相对于开关部分在基部和梢部之间移动，其中，当调节器位于基部时，调节器与第一磁性灵敏部件磁性地交互作用以将第一磁性灵敏部件置于第一位置和第二位置之一。其中至少第一和第二磁性灵敏部件之一包括磁铁。

另一方面，接近开关系统包括一个开关部分，用于连接和断开至少一个电通路，所述开关部分具有一个由非磁性材料制成的匣状物，至少一个电接触器安装在匣中，磁性灵敏衔铁部件沿着匣在第一位置和第二位置之间移动，当其位于第一位置时，衔铁部件与电接触器接触以连接至少一个电通路，当其位于第二位置时，衔铁部件从电接触器上电孤立开来以断开至少一个电通路。一个磁性灵敏偏压部件也安装在匣子上，该偏压部件与衔铁部件磁性影响，以使衔铁部件在第一和第二位置之一产生偏压。一个磁性灵敏调节器相应于开关部分在基部和梢部移动，当其位于梢部时，调节器磁性地与衔铁部件交互影响而将衔铁移至第一位置和第二位置之一。至少衔铁部件和偏压部件之一包括磁铁。

应可理解，以上概述和下面的详细描述只是提供示范和解释，并用于结合随附的权利要求作出进一步的解释。

附图的简要描述

所述附图将提供对本发明的进一步理解，并作为说明书的一部分，图述本发明的实施例并与描述一起解释本发明的要旨。在这些附图中：

图1是根据本发明的实施例的一个单刀单掷磁性开关在推斥模式下的示意图；

图2是根据本发明的另一实施例的一个带有永磁铁的单刀单掷磁性开关在吸引模式下的示意图；

图3是根据本发明的另一实施例的带有三个永磁铁的单刀双掷磁性开关在吸引模式下的示意图；

图4是根据本发明的另一实施例的带有三个永磁铁的双刀双掷磁性开关在吸引模式下的示意图；

图5是根据本发明的另一实施例的带有一个永磁铁的双刀双掷磁性开关在吸引模式下的示意图；

图6是根据本发明的另一实施例的带有两个永磁铁的双刀双掷磁性开关在吸引模式下的示意图；

图7是根据本发明的另一实施例的另一种带有两个永磁铁的双刀双掷磁性开关在吸引模式下的示意图；

图8是根据本发明的另一实施例的另一种带有两个永磁铁的单刀双掷磁性开关和一个电磁铁在吸引模式下的示意图；

图9是根据本发明的另一实施例的带有极片的单刀双掷磁性开关的示意图；

图10是如可复位的锁一样操作的另一种单刀双掷磁性开关的示意图；

图11是串联操作的两个单刀双掷磁性开关的示意图；

图12A和12B展示的都是调节环绕衔铁的气流的示意图；

图13是根据本发明的传统接近开关的笛簧开关的示意图。

优选实施例的详细描述

以下将详细描述本发明的优选实施例，示例将在附图中展示。

根据本发明所述的磁性接近开关系统包括三个主要部件，它们都是磁性灵敏的，而且其中至少有一个部件是磁铁。弹簧部件被安装在开关中的预置位置。接触衔铁在开关匣内的移动被限制。接触衔铁可以包括电子触点或其自身就是电子触点。弹簧部件通过磁性的交互作用使接触衔铁偏压至一个位置。当调节器接近接触衔铁并克服弹簧部件的影响时，伸出开关之外的调节器使接触衔铁移到第二位置。接触衔铁从一个位置移到另一位置的运动促成电子连接的构成或取消。优选地，接触衔铁可以被限制在具有任何切面形状的开关匣内并沿着管状穴的轴移动。接触部件可以采用滑动，直线轴承导向，或任何适宜的方式移动。移动路径的一端或两端可以被安装在预置位置的电子触点限制到在弹簧磁铁，以形成开关单掷或双掷。电极的数量由所要求电子触点的结构限制。

由于根据本发明所述的接近开关系统，在电子触点上的磁场固有的特性倾向于抑制逆弧。磁性接近开关系统原本是单向的，而且依靠磁性材料和永磁铁的特定组合可以被极化。如果磁性材料的特定组合经过选择和安排，磁力会产生吸引效果而非推斥效果，就能达到瞬时作用的结果。开关的任何特定优选实施例的敏感性，触点衔铁到调节器和在任何状态下的调节器的路径的最近端之间的最大距离可以通过改变弹簧磁铁和与弹簧磁铁最近的触点衔铁的路径的端点来进行调节。任何优选实施例可以轻易地密封以提供无腐蚀的电子触点和防爆开关。被限制在任何截面形状的管轴内移动的触点衔铁从一端移向另一端的运动可能是最稳定的。衔铁好似一个活塞，它控制管中的气流以提供不跳闸的开关。极片可以与开关和调节磁铁连接在一起，调节磁铁改变开关轴的方向偏角使开关可以在角度上定位到调节器上，而没有敏感性的实质损失。这种构造的安排可以使开关成为一个可复位的锁。两个或两个以上的开关可以串联组合在一起，通过控制一个开关的调节而控制其它开关的调节。

根据本发明所述的接近开关系统的结构将参照图1至图12进行详细描述。

参照图1，根据本发明所述的由在开路状态下的永磁铁调节器4调节的开关的切面图包括一个开关匣或可以由任何导电非磁性材料例如铜制成的管5。可以由任何永磁性材料制成的弹簧磁铁1安装在管5上。可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点3与电子绝缘器6连接在一起，而电子绝缘器被安装在管5上。一个导电线圈8被电焊在管5上。另一个导电线圈7被电焊在电触点3上。可以由任何永久导磁性材料制成的触点衔铁2与管5之间有电连接。

当调节磁铁4从接触衔铁2的基部充分移去时，由于弹簧磁铁1和接触衔铁2是异性磁极(如图所示)，接触衔铁2被弹簧磁铁1和接触衔铁2之间的排斥力反推并与电触点3电子接触，由此形成一个闭路。当调节器4充分地接近接触衔铁2时，调节器4被像极一样预置的接触衔铁2上的弹簧磁铁1排斥而导致功率过大，由此形成一个开路(如图所示)。弹簧磁铁1和接触衔铁2之间预先决定的距离，弹簧磁铁1、接触衔铁2、以及调节器4的磁性设定接触衔铁2和调节器4之间的最大调节距离。

参照图2，展示的是根据本发明的另一种在闭路状态下的由永磁铁调节器4调节的开关的截面图，它包括一个开关匣或可以由任何导电非磁性材料例如铜制成的管5。一个可以由任何永磁性材料制成的弹簧磁铁1安装在管5上。一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点3与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。一个导电线圈8与管5电焊在一起。另一个导电线圈7与电触点3电焊在一起。可以由任何永久导磁材料制成的接触衔铁2与管5一起被放置在电接触器中。可以由任何非磁性材料制成的间隔器9安装在管5上，并位于弹簧磁铁1和接触衔铁2之间。

当调节磁铁4从接触衔铁2的基部充分移去时，由于弹簧磁铁1和接触衔铁2是异性磁极(如图所示)，接触衔铁2受到它们之间的吸引力被吸引到弹簧磁铁1上，并受到安装在弹簧磁铁1上的间隔器9的限制，以致接触衔铁2到弹簧磁铁1的移动距离不可能小于间隔器9的预定厚度。由间隔器9的厚度，以及弹簧磁铁1、接触衔铁2和调节器4的磁性决定的弹簧磁铁1和接触衔铁2之间的距离，设定接触衔铁2和调节器4之间的最大调节距离。当调节器4充分地接近接触衔铁2时，由于调节器4受到接触衔铁2上的具有反向磁极的弹簧磁铁1的吸引而移向电触点3并与之接触，从而导致功率过大，通过瞬时作用产生如图所示的闭路。

参照图3，根据本发明的另一种由永磁铁调节器4调节的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何导电非磁性材料例如铜制成的管5。一个可以由任何永磁性材料制成的弹簧磁铁1安装在管5上。一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点3与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体安装在管5上。另一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点11与电绝缘体10连接在一起，电绝缘体安装在管5上。导电线圈8电焊在管5上。另一个导电线圈7电焊在电触点3上。另一个导电线圈12与电触点11电焊在一起。可以由任何永久导磁材料制成的接触衔铁2与管5一起放置在电接触器中。

当从接触衔铁2的基部充分移去调节磁铁4时，由于弹簧磁铁1和接触衔铁2是异性磁极(如图所示)，接触衔铁2受到它们之间的吸引被吸引到弹簧磁铁1上并受到电触点11的限制，以致接触衔铁2移向弹簧磁铁1的距离不可能小于预先决定的弹簧磁铁1与接触衔铁2和电触点11之间的电触点所在位置之间的距离。这种情况形成导电体12和8之间的闭路以及导电体8和7之间的开路。由电触点11的位置，弹簧磁铁1、接触衔铁2、以及调节器4的磁性决定的弹簧磁铁1和接触衔铁2之间的距离，设定接触衔铁2和调节器4之间的最大调节距离。当调节器4充分地接近接触衔铁2时，调节器4被接触衔铁2上的弹簧磁铁1吸引，使它朝具有电触点3的电触点移动并与之接触，从而导致功率过大，通过预置的反向磁极的瞬时作用形成如图所示导电器12和8之间的开路，以及导电器8和7之间的闭路。

参照图4，根据本发明的另一种由永磁铁调节器4调节的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何非磁性材料例如铜或玻璃制成的管5。一个可以由任何永磁性材料制成的弹簧磁铁1安装在管5上。一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点15和16与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。另一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点13与和14与电绝缘体10连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。导电线圈7与电触点16紧固在一起。另一个导电线圈17与电触点15紧固在一起。另一个导电线圈12与电触点14紧固在一起。另一个导电线圈18与电触点13紧固在一起。接触衔铁2可以由任何永久导磁性材料制成，虽然它并不需要导电，但电触点都连接并安装到接触衔铁2的极面上。

当调节磁铁4从接触衔铁2的基部充分移去时，由于弹簧磁铁1和接触衔铁2是异性磁极(如图所示)，接触衔铁2受到对方的吸引而被吸引到弹簧磁铁1上并受到电触点13和14的限制，以致接触衔铁2与弹簧磁铁1的接近距离不会小于弹簧磁铁1以及接触衔铁2和电触点13和14之间的电触点所在位置之间的预先决定的距离。这种情况形成导电体18和12之间的闭路以及导电体7和17之间的开路。由电触点13和14的位置，弹簧磁铁1，接触衔铁2，和调节器4的磁性预先决定的弹簧磁铁1和接触衔铁2之间的距离设定接触衔铁2和调节器4之间的最大调节距离。当调节器4充分地接近接触衔铁2时，调节器4被接触衔铁2上的弹簧磁铁1吸引而朝具有电触点15和16的电触点移动并与之接触从而导致功率过大，通过预置的反向磁极的瞬时作用导致如图所示导电器12和18之间的开路，以及导电器7和17之间的闭路。

参照图5，根据本发明的另一种非永磁铁的铁磁材料，例如铁制成的调节器20的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何非磁性材料例如铜或玻璃制成的管5。一个可以由任何非永磁铁的铁磁材料，例如铁制成的弹簧磁铁19安装在管5上。一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点1 5和16与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。另一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点13和14与电绝缘体10连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。导电线圈7与电触点16紧固在一起。另一个导电线圈17与电触点15紧固在一起。另一个导电线圈12与电触点14紧固在一起。另一个导电线圈18与电触点13紧固在一起。接触衔铁2可以由任何永磁铁材料制成，虽然它并不需要导电，但电触点都连接并安装在接触衔铁2的极面上。

当调节器20从接触衔铁2的基部充分移去时，接触衔铁2被吸引到弹簧磁铁19上并受到电触点13和14的限制，以致接触衔铁2与弹簧磁铁19的接近不会超过弹簧磁铁19到接触衔铁2和电触点13和14之间的电触点所在位置的预先决定的距离。这种情况形成导电体18和12之间的闭路以及导电体7和17之间的开路。由电触点13和14的位置，弹簧磁铁19、接触衔铁2、和调节器20的磁性预先决定的弹簧磁铁19和接触衔铁2之间的距离设定接触衔铁2和调节器20之间的最大调节距离。当调节器20充分地接近接触衔铁2时，接触衔铁2被吸引到调节器20上，以致弹簧磁铁19使接触衔铁2朝向电触点15和16移动并与之接触，通过瞬时作用导致如图所示导电器12和18之间的开路，以及导电器7和17之间的闭路。

参照图6，根据本发明的另一种由永磁铁调节器4调节的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何非磁性材料，例如铜或玻璃制成的管5。一个可以由任何非永磁铁的铁磁材料，例如铁制成的弹簧磁铁19被安装在管5上。一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点15和16与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体安装在管5上。另一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点13和14与电绝缘体10连接在一起，电绝缘体安装在管5上。导电线圈7与电触点16紧固在一起。另一个导电线圈17与电触点15紧固在一起。另一个导电线圈12与电触点14紧固在一起。另一个导电线圈18与电触点13紧固在一起。接触衔铁2可以由任何永久导磁材料制成，虽然它并不需要导电，但电触点都连接并安装在接触衔铁2的极面上。

当调节磁铁4从接触衔铁2的基部充分移去时，接触衔铁2被吸引到弹簧磁铁19上并受到电触点13和14的限制，以致接触衔铁2与弹簧磁铁19的接近距离不会小于弹簧磁铁19以及接触衔铁2和电触点13和14之间的电触点所在位置之间的预先决定的距离。这种情况形成导电体18和12之间的闭路以及导电体7和17之间的开路。由电触点13和14的位置，弹簧磁铁19，接触衔铁2，和调节磁铁4的磁性预先决定的弹簧磁铁19和接触衔铁2之间的距离设定接触衔铁2和调节磁铁4之间的最大调节距离。当调节磁铁4充分地接近接触衔铁2时，接触衔铁2被吸引到调节磁铁4上，以致弹簧磁铁19使接触衔铁2朝电触点15和16移动并与之接触，通过瞬时作用导致如图所示导电器12和18之间的开路，以及导电器7和17之间的闭路。

参照图7，根据本发明的另一种由永磁铁调节器4调节的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何非磁性材料例如铜或玻璃制成的管5。一个可以由任何永磁铁制成的弹簧磁铁1被安装在管5上。一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点15和16与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体安装在管5上。另一对可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点13和14与电绝缘体10连接在一起，电绝缘体安装在管5上。导电线圈7与电触点16紧固在一起。另一个导电线圈17与电触点15紧固在一起。另一个导电线圈12与电触点14紧固在一起。另一个导电线圈18与电触点13紧固在一起。接触衔铁21可以由任何非永磁铁材料的导磁材料制成，虽然它并不需要导电，但电触点都连接并安装在接触衔铁21的极面上。

当调节磁铁4从接触衔铁21的基部充分移去时，接触衔铁21被吸引到弹簧磁铁1上并受到电触点13和14的限制，以致接触衔铁21与弹簧磁铁1的接近距离不会小于弹簧磁铁1与接触衔铁2和电触点13、14之间的电触点所在位置之间的预先决定的距离。这种情况形成导电体18和12之间的闭路以及导电体7和17之间的开路。

由电触点13和14的位置，弹簧磁铁1、接触衔铁21、和调节器4的磁性预先决定的弹簧磁铁1和接触衔铁21之间的距离设定接触衔铁2和调节器4之间的最大调节距离。当调节器4充分地接近接触衔铁21时，由于受到接触衔铁21上的弹簧磁铁1的影响，调节器4被吸引而朝电触点15和16移动并与之接触，从而导致功率过大，通过预置的反向磁极的瞬时作用形成如图所示的在导电器12和8之间的开路，以及导电器7和17之间的闭路。

参照图8，根据本发明的另一种由永磁铁调节器4调节的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何非磁性材料例如铜或玻璃制成的管5。一个弹簧磁铁，一个具有磁铁心22的可以由任何非永磁铁的铁磁材料制成的电磁铁(例如铁)，以及一个缠裹在螺旋绕线管23上的电磁铁线圈24安装在管5上。导电线圈47和48连接在电磁铁线圈24上，通过该线圈具有合适极性的电流将使磁铁心22成功地与具有可变强度的永磁铁等价。一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点3与电绝缘体6连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。另一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点11与电绝缘体10连接在一起，电绝缘体安装在管5上。一个导电线圈8与管5紧固在一起。另一个导电线圈7与电触点3紧固在一起。另一个导电线圈12紧固在电触点11上。接触衔铁2可以由任何永久导磁材料制成，与管5电接触。当调节磁铁4从接触衔铁2的基部充分移去时，无论线圈24是否通电，接触衔铁2被吸引到弹簧磁铁心22上并受到电触点13和14的限制，以致接触衔铁2与弹簧磁铁心22的接近不会超过弹簧磁铁心22与接触衔铁2和电触点13、14之间的电触点所在位置之间的预先决定的距离。这种情况形成导电体8和12之间的闭路以及导电体7和8之间的开路。由电触点13和14的位置，弹簧磁铁19、接触衔铁2、和调节磁铁4的磁性，以及线圈24中电流的大小预先决定的弹簧磁铁芯22和接触衔铁2之间的距离设定接触衔铁2和调节磁铁4之间的最大调节距离。当调节磁铁4充分地接近接触衔铁2时，接触衔铁2被调节磁铁4吸引，其间的吸引力超过由弹簧磁铁和电磁铁引发的作用，由此引起接触衔铁2朝向电触点15和16移动并与之接触，通过瞬时作用导致如图所示的在导电器12和18之间的开路，以及导电器7和17之间的闭路。

参照图9，根据本发明的另一种具有调节极片32的永磁铁4的开关的截面图被展示出来，它包括一个开关匣或可以由任何非导磁性材料例如铜制成的管5。一个可以由任何永磁性材料制成的弹簧磁铁1安装在间隔器25上，间隔器25可以由任何非磁性材料例如铜或玻璃制成，并被安装在电触点26上。一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点26与电绝缘体27连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。另一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点29与电绝缘体28连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。一个导电线圈8与管5紧固在一起。另一个导电线圈7与电触点29紧固在一起。另一个导电线圈12紧固在电触点26上。可以由任何永久导磁材料制成的接触衔铁2与管5电接触。一个可以由任何非永磁铁的铁磁性材料制成的极片31被安装在另一个间隔器30上，间隔器30被安装在电触点29上。

当调节器从接触衔铁2的基部充分移去时，由于弹簧磁铁1和接触衔铁2是异性磁极(如图所示)，接触衔铁2受到对方的吸引而被吸引到弹簧磁铁1上并受到电触点26的限制，以致接触衔铁2与弹簧磁铁1的接近距离不会小于弹簧磁铁1与接触衔铁2和电触点26之间的电触点所在位置之间的预先决定的距离。这种情况形成导电体12和8之间的闭路以及导电体8和7之间的开路。由电触点26的位置，间隔器25的长度，以及弹簧磁铁1、接触衔铁2、和调节器4的性质预先决定的弹簧磁铁1和接触衔铁2之间的距离设定接触衔铁2和调节器之间的最大调节距离。

间隔器30必须具有足够的长度可供接触衔铁2被优选地吸引到弹簧磁铁1，并当调节器不在近处时，与电触点26，而非与由极片31吸引或调节的接触调节器进行电接触。当调节器充分接近接触衔铁2时，调节器被吸引而导致功率过大，吸引力的产生是由于在接触衔铁2上的弹簧磁铁1使它朝向电触点29并与之接触，通过预置的反向磁极的瞬时作用产生如图所示的在导电器12和18之间的开路，以及导电器8和7之间的闭路。极片31和32提供脱离开关轴的调节或通过开关轴不同表面的调节。

参照图10，根据本发明的另一种具有两个调节器的如可复位锁的另一开关被展示出来，一个调节器包括一个永磁铁4，其上安装有调节极片32；另一个调节器包括一个永磁铁1，其上安装有调节极片33。它包括一个开关匣或可以由任何非磁性材料例如铜或制成的管5。一个安装在间隔器25上的可以由任何非永磁性材料的铁磁材料制成的开关极片34，被安装在电触点26上。间隔器25可以由任何非磁性材料如铜或玻璃制成。另一个安装在间隔器30上的可以由任何非永磁性材料的铁磁材料制成的开关极片31，被安装在电触点29上。间隔器30可以由任何非磁性材料如铜或玻璃制成。一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点29与电绝缘体28连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。另一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点26与电绝缘体27连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。一个导电线圈8与管5电子地紧固在一起。另一个导电线圈7与电触点29电子地紧固在一起。另一个导电线圈7被电子地紧固在电触点29上。另一个导电线圈12与电触点26电子地紧固在一起。接触衔铁2可以由任何永久性导磁材料制成，与管5电接触。

开关极片31和34可以具有相等的长度而且必须具有足够的长度，以使接触衔铁被吸引到曾经和最近一次靠近过的极片。在这种方式下，如果两个调节器都没有充分地从接触衔铁2的附近移开，接触衔铁2将不会处于亚稳状态，因此当与曾经有过的电接触点有稳定的电接触时，它最不可能建立与相应调节器的接触。如果具有调节磁铁1和极片33的调节器足以分别从基部移至开关极片34，这样它们将不会受到调节的影响，而且另外一个具有调节磁铁4的调节器和它的极片32足以接近以调节接触衔铁2，那么接触衔铁2将通过瞬时作用从开关极片34的影响中解脱出来，除非接触衔铁2已经在那个位置。这将形成电触点7和8之间的闭路和电触点8和12之间的开路。

现在，如果调节器从开关附近移去时，并且置入另一个调节器，那么接触衔铁2将会通过瞬时作用从开关极片31的影响中吸引开。这将形成电触点12和8之间的闭路，以及电触点8和7之间的开路，而且开关被重置。由电触点26和29的位置，间隔器25和30的长度，以及调节磁铁1和4以及它们各自的极片、和接触衔铁2的磁性所预先决定的开关极片31、34和接触衔铁2之间的距离，设定接触衔铁2和调节器之间的最大调节距离。即使这两个调节器都相继从调节附近移开，开关因而成为一个可复位的锁，它记住最近一次的调节位置，而且不会改变，直至它被重置。

参照图11，根据本发明的串联状态下的两个开关被展示出来，这两个开关被一个永磁铁调节器4调节。它包括开关匣或可以由任何非磁性材料例如铜制成的管5和42。第一开关包括一个安装在间隔器25上的可以由任何永磁铁材料制成的弹簧磁铁1。间隔器25可以由任何非磁性材料如铜或玻璃制成并被安装在电触点26上。可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点26与电绝缘体28连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。

另一个可以由任何适宜的非磁性接触材料制成的电触点29与电绝缘体28连接在一起，电绝缘体被安装在管5上。一个导电线圈8与管5电子地紧固在一起。另一个导电线圈7与电触点29电焊在一起。另一个导电线圈12被电焊在电触点26上。接触衔铁2可以由任何永久性导磁材料制成，与管5电接触。可以由任何非永磁铁的铁磁性材料制成的极片31被安装在另一个间隔器30上，间隔器30被安装在电触点29上。

第二个开关包括一个可以由任何非磁性材料例如铜或玻璃制成的间隔器35，间隔器35被安装在电触点40上。电触点40可以由任何适宜的非磁性接触材料制成，它与电绝缘体41连接，电绝缘体被安装在管42上。另一个电子接触点44也可以由任何适宜的非磁性接触材料制成，它与电绝缘体43连接在一起，电绝缘体安装在管42上。一个导电线圈38与管42电子地紧固在一起。另一个导电线圈37电子地与电触点44紧固在一起。另一个导电线圈36电子地与电触点40紧固在一起。可以由任何永久性导磁材料制成的接触衔铁与管42一起放置在电接触器上。

当调节磁铁4从接触衔铁39的基部充分移去时，接触衔铁39通过由异性极的预先放置(如图所示)所产生的瞬时作用被吸引到接触衔铁2上，并受到电触点29和40的限制，以致接触衔铁2与接触衔铁39的接近不会小于电触点28和40的接触表面之间的预先决定的距离。这种情况形成导电体7和8之间的闭路以及导电体8和12之间的开路。另外，在导电体36和38之间存在一个闭路，在导电体38和37之间存在一个开路。当调节器充分接近至接触衔铁39时，由于吸引而导致功率过大，吸引力的产生是由于在接触衔铁39上的接触磁铁2使接触衔铁39移至电触点44并与之接触，通过瞬时作用，并加上接触磁铁2优先地电触点26并与之接触，通过瞬时作用，导致如图所示导电器7和8之间的开路，导电器8和12之间的闭路，以及电触点36和38之间的开路，电触点38和37之间的闭路。

图12B展示了一种根据本发明的可能开关盒或管45的切面图，其中具有气体释放通路B的接触衔铁46好象一个活塞。图12A展示了管45和接触衔铁46的截面图，气流从小室A中通过释放通路B被释放到接触衔铁46的另一边并使气压均等。箭头所示的是接触衔铁46和气流方向。如果气体释放通路的尺寸合适，接触衔铁在旅程结束处非常稳定地回跳，从而形成一个不跳闸的开关。

在本发明的多个优选实施例中，描述了一个磁性调节开关，其中开关行为通过可移动调节器与接触衔铁之间的距离接近实现。该接触衔铁上至少连接有一个电接触，或其本身就是一个电接触。这两部分磁性相吸或互斥，从而克服了接触衔铁和弹簧部件之间磁性活动的吸引力或推斥力，导致第二部件从第一预定地点移至第二预定地点。衔铁被放置在调节器和弹簧部件内。至少有一个电接触在预先决定的位置之一或同时在两者上，一个接触被放置在衔铁和弹簧部件之间，以使开关接触器不是打开，就是关闭。

三个部分可以是硬磁，永磁铁，或软磁，这里指的是“黑色金属”，三个部分中至少有一个是磁铁。表1和表2中展示了所有可能的磁铁和黑色金属组合，其中(1)表示永磁铁，(0)表示黑色金属。所有比邻断面的磁极都预先处理过，以致它们不是因为极性相反产生吸引力，就是因为极性相似而产生推斥力。

                            表一

                            吸引极

组合	弹簧	衔铁	调节器
				1	1	1	1
2	1	1	0
				3	1	0	1
4	0	1	1
				5	0	1	0
6	1	0	0
				7	0	0	1
8	0	0	0

在吸引模式下，即表1中，单极磁铁必须放在衔铁位置，或者两个磁铁以上的任一组合必须用于开关才能起作用。组合1至5是起作用的。组合6至7不起作用，除非使用重力或一些其它的力。组合8不起作用。

                        表二

                        反斥极

组合	弹簧	衔铁	调节器
				1	1	1	1
2	0	1	1
				3	1	1	0
4	1	0	1
				5	0	1	0
6	1	0	0
				7	0	0	1
8	0	0	0

在反斥模式下，即表2中，组合4至8在功能上等价于吸引模式，而且不用增加其它因素。在组合2和3中，(0)表示存在黑色金属，在没有重力的情况下，接触衔铁上不产生反斥力，因此这两项组合都不起作用。组合1起作用，但它对反斥模式下调节的瞬时作用没有效果。

进而，电磁铁可以环绕接触衔铁组合的轴被电磁地、同轴地缠裹起来。另外，电磁铁既可以用在弹簧磁铁上，也可以用在调节器上。使用电磁铁替换弹簧磁铁使接近开关具有持续可变的感应力和电子方式下的接触压。

很明显，本领域内的技术人员可以在不违背本发明的精神和范围的条件下，对本发明所述的磁性接近开关系统进行更改或变形。因此，根据本发明所做的修改和变形都在本发明随附的权利要求及其等价要求的保护范围之内。

Claims (30)

1．一种接近开关系统，包括：连接和断开至少一个电通路的开关部分，包括；位于所述第一位置和第二位置之间的第一磁性灵敏部件，所述第一位置至少连接一个电通路，而所述第二位置至少断开一个电通路，以及

与第一磁性灵敏部件交互影响的第二磁性灵敏部件，以使第一磁性灵敏部件处于在所述第一和第二位置上；以及

一个可移动的磁性灵敏调节器，对应于开关部分在基部与梢部之间移动，其中，当第一磁性灵敏部件在其基部时，所述调节器磁性地影响第一磁性灵敏部件以使其移至第一和第二位置中的任一位置，

其中，至少第一和第二磁性灵敏部件之一安装有磁铁。

2．根据权利要求1所述的接近开关系统，其中第一磁性灵敏部件包括一个永磁铁。

3．根据权利要求1所述的接近开关系统，其中第二磁性灵敏部件没有永磁铁。

4．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括一个确定管状穴的匣，所述第一磁性灵敏部件安置在管状穴内。

5．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括一个安装在第一位置上的电接触器。

6．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括一个用于限定管状穴的电子导电匣和安装在第一位置的电接触器，其中第一磁性灵敏部件安装在管状穴上，其中当第一磁性灵敏部件处于第一位置时，第一磁性灵敏部件在电接触器和匣之间形成一个电通路。

7．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括用于限定管状穴的匣以及第一和第二电接触器，其中第一磁性灵敏部件位于管状穴内，第一电接触器位于第一位置，当第一磁性灵敏部件处于第一位置时，第一磁性灵敏部件在电接触器和第二电接触器之间形成一个电通路。

8．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括一对分别安装在第一位置和所述接触器面板上的电接触器，所述接触器面板面向第一位置安装在第一磁性灵敏部件的表面，其中当第一磁性灵敏部件处于第一位置时，接触器面板在这对电接触器之间形成电通路。

9．根据权利要求8所述的接近开关系统，还包括第二对分离的电接触器安装在第二位置和第二接触器面板之间，所述第二接触器面板面向第二位置安装在第一磁性灵敏部件的表面，其中，当第一磁性灵敏部件处于第二位置时，接触器面板在第二对电接触器之间形成电通路。

10．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括一个位于第一和第二磁性灵敏部件之间的间隔器。

11．根据权利要求1所述的接近开关系统，其中所述磁铁是电磁铁。

12．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括连接在开关上由磁性灵敏材料制成的第一极片，和连接在调节器上由磁性灵敏特质制成的第二极片，当调节器脱离由第一磁性灵敏部件的运动所限定的轴时，所述第一和第二极片提供相应的调节。

13．根据权利要求1所述的接近开关系统，其中第二磁性灵敏部件是可移动的，这样开关象可复位的锁一样操作。

14．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括第三磁性灵敏部件，所述第三磁性灵敏部件在第三和第四位置之间移动，以使开关象可复位的锁一样操作。

15．根据权利要求1所述的接近开关系统，还包括限定管状穴的匣和气体释放通道，其中第一磁性灵敏部件安装在管状穴内，而气流通道使气压与第一磁性灵敏部件在第一和第二位置间移动所产生的气压相当。

16．一种接近开关系统，包括用于连接和断开至少一个电通路的开关部分，包括；

由非交互性磁性材料制成的匣，

所述匣上至少安装有一个电接触器，

沿着匣在第一位置和第二位置之间移动的磁性灵敏调节部件，当所述调节部件位于第一位置以连接至少一个电通路时，所述调节部件与电接触器接触，当它位于第二位置以断开至少一个电通路时，所述调节部件与电接触器之间电孤立，以及

安装在匣内的磁性灵敏偏压部件，所述偏压部件磁性地与调节部件交互作用以使调节部件在第一和第二位置之间产生偏压；

在基部和梢部参照开关部分可移动的磁性灵敏调节器，当所述调节器从基部移至第一和第二位置之一时，所述调节器磁性地与调节部件相互作用。

17．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中所述调节部件包括一个永磁铁。

18．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中所述偏压部件不包括永磁铁。

19．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中所述匣限定管状穴的尺寸，所述调节部件安装在管状穴内。

20．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中所述匣包括导电材料并限定管状穴的尺寸，其中调节部件处于管状穴内，其中，当所述调节器处于第一位置时，调节部件在至少一个电接触器和匣之间形成电通路。

21．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中匣限定管状穴的尺寸并包括一个第二电接触器，其中调节部件安装在管状匣内，其中，当所述调节部件处于第一位置时，调节部件在至少第一和第二电接触器之间形成电通路。

22．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中至少有一个电接触器包括一对分离的电接触器安装在第一位置，其中所述接触器面板面向第一位置安装在第一磁性灵敏部件的表面，其中当调节部件处于第一位置时，接触器面板在这对分离的电接触器之间形成电通路。

23．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中至少有一个电接触点位于第一和第二位置之间，包括第一和第二对分离的电接触器，其中第一和第二接触器面板分别朝向第一和第二位置安装在第一磁性灵敏部件的表面，其中，当调节部件位于第一位置时，第一接触面板在第一对分离的电接触器之间形成电通路，其中，当所述调节部件处于第二位置时，第二接触器面板在第二对分离的电接触器之间形成电通路。

24．根据权利要求16所述的接近开关系统，还包括一个位于调节部件与偏压部件之间的间隔器。

25．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中所述磁铁是电磁铁。

26．根据权利要求16所述的接近开关系统，还包括连接在开关上由磁性灵敏材料制成的第一极片，和连接在调节器上由磁性灵敏特质制成的第二极片，当调节器脱离由调节部件限定的轴时，所述第一和第二极片提供相应的调节。

27．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中偏压部件是可移动的，这样开关象可复位的锁一样操作。

28．根据权利要求16所述的接近开关系统，还包括一个第二调节部件，所述第二调节部件可在第三和第四位置之间移动，以使开关部分如串联开关般操作。

29．根据权利要求16所述的接近开关系统，其中所述匣限定管状穴的尺寸并具有一气体排放通路，其中所述调节部件安装在安状穴上，其中气流通路使气压与调节部件在第一和第二位置之间的移动相当。

30．一个磁性开关，包括：

一个开关部分，包括一个在第一位置和第二位置之间可移动的磁性灵敏调节器和固定地安装在其上的弹簧磁铁，所述第一位置用于建立电子连接，而第二位置用于断开电子连接；以及

相应于开关部分在基部和梢部之间移动的调节磁铁，当其位于基部时，调节磁铁使调节器移至第一和第二位置之一，当其位于梢部时，调节磁铁使调节器移至第一和第二位置之一。

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