SU1072131A1 - Переключатель - Google Patents

Abstract

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий баллон с контактными электродами, расположерное внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, выполненное из предварительно ненамагниченного материала и имеющее возможность перемещатьс  только вдоль продольной оси баллона, систему посто нных магнитов с распределением модул  магнитной индукции вдоль продольной оси баллона в виде кривой с чередующимис  максимальными и минимальными значени ми , причем коммутирующее ферромагнитное тело расположено так, что центр его т жести находитс  между точками минимального и одного из соседних максимальных значений модул  магнитной индукции, а баллон с контактными электродами выполнен так, что возможное перемещение коммутирующего ферромагнитного тела внутри баллона меньще, чем рассто ние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значени  модул  магнитной индукции, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, система посто нных магнитов включает по крайней мере два посто нных магнита, по крайней мере один из которых установлен с возможностью изменени  своего положени  относительно других посто нных магнитов, и выполнена так, что возможное перемещение посто нных магнитов друг относительно друга вызывает (Л смещение точки минимального значени  модул  магнитной индукции в сторону центра т жести коммутирующего ферромагнитного тела на рассто ние большее, чем рассто ние от точки минимального значени  модул  магнитной индукции до центра т жести коммутирующего ферромагнитного тела. to со

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в автоматике, телемеханике и вычислительной технике дл  коммутации электрических цепей.

Известен переключатель, содержащий баллон с контактными- электродами, расположенное внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, выполненное в виде посто нного магнита, и управл ющий посто нный магнит 1.

Такой переключатель нетехнологичен и не обеспечивает возможности миниатюризации , поскольку его коммутирующее ферромагнитное тело выполнено в виде посто нного магнита.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  переключатель , содержащий баллон с контактными электродами, расположенное внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, выполненное из предварительно ненамагниченного материала и имеющее возможность перемещатьс  только цдоль продольной оси баллона, систему посто нных магнитов с распределением модул  магнитной индукции вдоль продольной оси баллона в виде кривой с чередующимис  максимальными и минимальными значени ми, причем коммутирующее ферромагнитное тело расположено так, что центр его т жести находитс  между точками минимального и одного из соседних максимальных значений модул  магнитной индукции, а баллон с контактными электродами выполнен так, что возможное перемещение коммутирующег9 ферромагнитного тела внутри баллона меньще, чем рассто ние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значени  модул  магнитной индукции 2.

Недостатком данного переключател   вл ютс  его малые функциональные возможности , поскольку он не имеет самовозврата в исходное положение и не может работать как кнопочный переключатель.

Цель изобретени  - расщирение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в переключателе, содержащем баллон с контактными электродами, расположенное внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, выполненное из 1предварительно ненамагниченного материала и имеющее возможность перемещатьс  только вдоль продольной оси баллона, систему посто нных магнитов с распределением модул  магнитной индукции вдоль продольной оси баллона в виде кривой с чередующимис  максимальными и минимальными значени ми, причем коммутирующее ферромагнитное тело расположено так, что центр его т жести находитс  между точками минимального и одного из соседних максимальных значений модул  магнитной индукции, а баллон с контактными электродами выполнен ,так.

ЧТО возможное перемещение коммутирующего ферромагнитного тела внутри баллона меньще, чем рассто ние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значени  модул  магнитной индукции, система посто нных магнитов включает по крайней мере два посто нных магнита, по крайней мере один из которых установлен с возможностью изменени  своего положени  относительно других посто нных магнитов, и выполнена так, что возможное перемещение посто нных магнитов друг относительно друга вызывает смещение точки минимального значени  модул  магнитной индукции в сторону центра т жести коммутирующего ферромагнитного тела на рассто ние больщее , чем рассто ние от точки минимального значени  модул  магнитной индукции до центра т жести коммутирующего ферромагнитного тела.

На фиг. 1-8 - схематически показаны возможные конструктивные варианты выполнени  переключател  с соответствующими графиками распределени  магнитной индукции В.

Переключатель (фиг. 1) содержит один баллон 1, изготовленный из немагнитного изол ционного материала, например из стекла , с заваренными контактными электродами 2 и помещенным в нем коммутирующим ферромагнитным телом 3, выполненным, например, в виде щарика из магнитом гкого материала. Шарик 3 может перемещатьс  внутри баллона 1 вдоль его продольной оси, замыка  или размыка  при этом контактные электроды 2. Переключатель содержит также систему посто нных магнитов, включают щую два посто нных магнита 4 и 5. Эти посто нные магниты выполнены в виде колец, намагничены аксиально (вдоль оси вращени ) и установлены одноименными полюсами друг навстречу другу и соосно с баллоном 1. Посто нные магниты 4 и 5 подвижны друг относительно друга, при этом магнит 4 вместе с баллоном 1 неподвижны, а магнит 5 может перемещатьс  вдоль своей оси вращени . Эти магниты установлены с таким зазором между собой, что распределение модул  магнитной индукции вдоль продольной оси баллона 1 имеет вид кривой с чередующимис  максимальными и минимальными значени ми. Как видно из фиг 1, имеетс  четыре максимальных и три минимальных значени . Одно из минимальных значений имеет место в точке, расположенной на оси магнитов 4 и 5 посередине зазора между ними (в точке О). В исходном положении щарик 3 расположен между точкой О с минимальным значением модул  магнитной индукции и точкой А с максимальным значением модул  магнитной индукции.

Поскольку ферромагнитное тело, выполненное из магнитного материала, стремитс  в точку с максимальным значением модул  магнитной индукции, то щарик 3 под действием электромагнитной силы прижат к левому торцу баллона L При этом контактные электроды 2 разомкнуты. При перемещении магнита 5 в сторону магнита 4, как показано на фиг. 1 стрелкой, точка О с минимальным значением модул  магнитной индукции также перемещаетс  в сторону магнита 4, остава сь посередине зазора между магнитами 4 и 5. На фиг. 1 пунктиром показано новое расположение магнита 5 и распределещ1е модул  магнитной индукции при этом. Как только точка О с минимальным значением модул  магнитной индукции окажетс  с противоположной стороны от центра т жести щарика 3, на шарик будет дейСтвовать электромагнитна  сила, направленна  в противоположную сторону (в сторону магнита 5), и он скачком переместитс  в правую часть баллона 1, замкнув при этом контактные электроды 2. Перемеиление магнита 5 относительно магнита 4 и баллрна 1 должно обеспечивать смещение точки 6 с, минимальным значением модул  магнитной индукции в сторону центра т жести шарика 3 на рассто ние большее, чем рассто ние от исходного положени  точки О до исходного положени  центра т жести шарика 3. В данном варианте конструкции переключател , при одинаковых магнитах 4 и 5, возможное перемещение магнита 5 должно быть больше, чем удвоенное рассто ние от исходного положени  точки О до исходного положени  центра т жести шарика 3. Дл  обеспечени  радежного замыкани  контактных электродов 2 необходимо, чтобы возможное перемещение шарика 3 внутри баллона 1 было меньше, чем рассто ние между точкой О с минимальным значением магнитной индукции и точкой А (в рассматриваемом варианте переключател ) с максимальным значением модул  магнитной индукции. По окончании внешнего воздействи  на магнит 5 переместившего его в сторону маг .нита 4 магнит 5, отталкива сь от магнита 4, возвращаетс  в исходное положение. При этом точка О с минимальным значением модул  магнитной индукции перемещаетс  правее (фиг. 1) центра т жести, шарика 3, и ои скачком возвращаетс  в свое первоначальное положение, вйовь размыка  контактные электроды 2. На фиг. 2 показан вариант исполнени  переключател , когда он содержит три баллона 1 с контактными электродами 2 и цомещенными в них ферромагнитными шариками 3. Все баллоны расположены так, что их оси совпадают с общей осью магнитов 4 и 5, намагниченных аксиально и установленных одноименными полюсами друг навстречу другу, причем магнит 4 и все баллоны 1 неподвижны, а магнит 5-может перемещатьс  вдоль своей оси. Магниты 5 и 4 установлены с таким зазором между собой, что распределение магнитной индукции в таком переключателе имеет вид кривой с п тью минимальными и шестью максимальными значени ми во всем диапазоне перемещени  подвижного магнита 5. Баллоны 1 с расположенными в них ферромагнитными шариками 3 установлены вблизи магнита 5, имеющего возможность перемещатьс , поскольку при перемещении этого магнита в больщей степени смещаютс  точки с минимальным значением модул  магнитной индукции, расположенные ближе к магниту 5. Точки с минимальным значениg модул  магнитной индукции, расположенные ближе к магниту 4, неподвижному относительно баллонов, перемещаютс  в меньшей степени. Поэтому в данной, как и в других описанных ниже конструкци х переключател , возможно применение баллонов по числу точек с минимальным значением модул  магнитной индукции, однако в этом случае возможное перемещение ферромагнитного шарика в баллонах, установленных вблизи неподвижного магнита4, будет ограничено . Переключатель по фиг. 2 работает аналогично предыдущему, Возможен вариант конструкции переключател  (фиг. 3), когда он содержит два баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными щариками 3. Система посто нных магнитов состоит из неподвижного 4 и подвижного 5 кольцевых магнитов, намагниченных диаметрально и установленных одноименными полюсами друг напротив друга. Работа этого переключател  подобна описанному выше, ,, , а фиг. 4 показан вариант конструкции переключател  с системой посто нных магнитов , выполненных в виде колец, намагниченных радиально. Работа такого переключател  подобна описанному выше. Переключатель (фиг. 5) может содержать один баллон 1 с контактными электродами 2 и установленным внутри ферромагнитным шаром 3 и систему посто нных магнитов, состо щую из неподвижного 4 и подвижного 5 магнитов, выполненных в виде колец, намагниченных встречно-тороидально (так, что намагниченность в таких магнитах направлена по дуге и встречно, при этом у каждого магнита имеетс  только одно нейтральное сечение, расположенное по диаметру). Работа такого переключател  подобна описанному выше. Возможен также вариант переключател  (фиг. 6), когда он содержит два баллона 1 с контактными электродами 2 и установленными внутри них ферромагнитными шариками 3 и систему посто нных магнитов, содержащую магниты 4 и 5. Баллоны 1 установлены соосно, причем их обща  ось проходит перпендикул рно общей оси вращени  магнитов 4 и 5 посередине зазора между ними. Магниты 4 и 5 имеют возможность перемещатьс  вдоль своей оси вращени  друг навстречу другу относительно неподвижных баллонов 1 так, что обща  ось баллонов 1 всегда проходит через середину зазора между магнитами 4 и 5. Система посто нных магнитов 4 и 5, в данном варианте намагниченных встречнотороидально , имеет распределение модул  магнитной индукции вдоль общей оси баллонов 1 и в виде кривой с трем  минимальными и четырьм  максимальными значени ми . Причем при перемещении магнитов 4 и 5 друг навстречу другу точка с минимальным значением модул  магнитной индукции, расположенна  на оси вращени  магнитов 4 и 5, остаетс  неподвижной, а дву другие точки с минимальным значением модул  магнитной индукции перемещаютс  вдоль оси баллонов 1. Поэтому, аналогично опйсанным выше вариантам переключател , при перемещении магнитов 4 и 5 точки с минимальным значением модул  магнитной индукции смещаютс  вверх или вниз от центров т жести ферромагнитных шариков 3, что приводит к их скачкообразному перескакиванию из одного положени  в другое и замыканию или размыканию контактных электродов 2. Следует отметить, что в данном случае, также как и в предыдущих, дл  перехода ферромагнитного шарика 3 из одного положени  в другое необходимо сместить точку с минимальным значением модул  магнитной индукции на рассто ние большее, чем рассто ние от этой точки до центра т жести ферромагнитного щарика 3. Однако нет достаточно простой зависимости величины этого С1цещени  от взаимного перемещени  магнитов 4 и 5. Эта зависимость может быть определена путем довольно сложногорасчета либо с помощью эксперимента. Вариант переключател  на фиг. 7 содержит систему посто нных магнитов, котора  состоит из двух магнитов, выполненных в виде колец и намагниче;нных диаметрально, и четыре баллона с контактными электродами и расположенными внутри них ферромагнитными шариками. Магниты 4 и 5 установлены с таким зазором между собой, что распределение модул  магнитной индукции вдоль продольной оси баллонов 1 имеет четыре минимальных и п ть максимальных значений во всем диапазоне перемещени  магнитов 4 и 5. В остальном этот вариант подобен предыдущему. Возможен вариант переключател  (фиг. 8), Содержащий систему посто нных магнитов, котора  состоит из двух магнитов, выполненных в виде колец и намагниченных аксиально, и два баллона с контактными электродами и расположенными внутри них ферромагнитными щариками. Магниты 4 и 5 установлены с таким зазором между собой, что распределение модул  магнитной индукции вдоль продольной оси баллонов 1 имеет три минимальных и четыре максимальных значени  во всем диапазоне перемещени  магнитов 4 и 5. В остальном этот переключатель подобен переключател м по фиг. 6 и 7. Необходимо отметить, что поскольку системы посто нных магнитов, показанных на фиг. 7 и 8, осесимметричны, то точки с минимальным и максимальным значени ми модул  магнитной индукции в объеме имеют форму не точек, а круговых линий с центром посередине зазора между магнитами 4 и 5 и осью вращени , совпадающей с осью вращени  этих магнитов. При этом можно установить не четыре (фиг. 7) или два (фиг. 8) баллона, а значительно больше, располага  их по окружности. Следует отметить также, что на фиг. 1 - 8 показано схематическое изображение переключател , здесь не показаны такие элемецты аналогичных устройств, как корпус основание переключател , в котором должны размещатьс  баллоны 1 и который должен ограничивать перемещение магнитов 4 и 5 по заданной оси и в заданных пределах . Кроме того в переключателе по фиг. 6-8 необходимо обеспечить одновременное перемещение магнитов 4 и 5. Предлагаемый переключатель имеет расширенные функциональные возможности по сравнению с прототипом, поскольку он имеет самовозврат в исходное положение и может работать как кнопочный переключатель . Такое переключатель имеет простую конструкцию , технологичен в изготовлении и может быть выполнен миниатюрным, так как коммутирующее ферромагнитное тело нр требует предварительного намагничивани , т.е. оно выполн етс  из магнитом гкого материала . При коммутации цепи коммутирующее ферромагнитное тело движетс  скачкообразно , что обеспечивает высокую надежность и точность работы переключател . Скачкообразное взаимодействие подвижного магнита и коммутирующего ферромагнитного тела создает,эффект «рывка, ощущаемый оператором при нажатии на кнопку. Конструкци  переключател  позвол ет выполнить баллон 1 маниатюрным и герметизированным , а контактные электроды 2, ртутносмоченными , что повышает стабильность и коммутационную способность переключател .

5

s

i

ФигЛ

f{

О

Claims (1)

1. ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий баллон с контактными электродами, расположенное внутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, выполненное из предварительно ненамагниченного материала и имеющее возможность перемещаться только вдоль продольной оси баллона, систему постоянных магнитов с распределением модуля магнитной индукции вдоль продольной оси баллона в виде кривой с чередующимися максимальными и минимальными значениями, причем коммутирующее ферромагнитное находится между точками минимального и одного из соседних максимальных значений модуля магнитной индукций, а баллон с контактными электродами выполнен так, что возможное перемещение коммутирующего ферромагнитного тела внутри баллона меньше, чем расстояние между точкой минимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значения модуля магнитной индукции, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, система постоянных магнитов включает по крайней мере два постоянных магнита, по крайней мере один из которых установлен с возможностью изменения своего положения относительно других постоянных магнитов, и выполнена так, что возможное перемещение постоянных магнитов друг относительно друга вызывает смещение точки минимального значения модуля магнитной индукции в сторону центра тяжести коммутирующего ферромагнитного тела на расстояние большее, чем расстояние от точки минимального значения модуля магнитной индукции до центра тяжести коммутирующего ферромагнитного тело расположено так, что центр его тяжести тела.