Переключатель — SU 1072131 (original) (raw)
(19) Зс 59 Н 01 Н 3600 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А В ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 ССР по за/00, 1981. Сй ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Московский ордена Ленина и орденОктябрьской Революции энергетический институт(54) (57) 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 тело расположено так, что центр его тяжести находится между точками минимального и одного из соседних максимальных значений модуля магнитной индукции, 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 тела.Изобретение относится к электротехникеи может быть использовано в автоматике,телемеханике и вычислительной техникедля коммутации электрических цепей,Известен переключатель, содержащийбаллон с контактными электродами, расположенное внутри баллона коммутирующееферромагнитное тело, выполненное в видепостоянного магнита, и управляющий постоянный магнит 11.Такой переключатель нетехнологичени не обеспечивает возможности миниатюризации, поскольку его коммутирующее ферромагнитное тело выполнено в виде постоянного магнита.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является переключатель, содержащий баллон с контактнымиэлектродами, расположенное внутри баллонакоммутирующее ферромагнитное тело, выполненное из предварительно ненамагниченного материала и имеющее возможностьперемещаться только вдоль продольной осибаллона, систему постоянных магнитов сраспределением модуля магнитной индукциивдоль продольной оси баллона в виде кривой с чередующимися максимальными иминимальными значениями, причем коммутирующее ферромагнитное тело расположено так, что центр его тяжести находитсямежду точками минимального и одного изсоседних максимальных значений модулямагнитной индукции, а баллон с контактными электродами выполнен так, что возможное перемещение коммутирующегр ферромагнитного тела внутри баллона меньше,чем расстояние между точкой минимальногои наиболее близко расположенной к нейточкой максимального значения модулямагнитной индукции 12,Недостатком данного, переключателя являются его малые функциональные возможности, поскольку он не имеет самовозвратав исходное положение и не может работатькак кнопочный переключатель,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, чтов переключателе, содержащем баллон сконтактными электродами, расположенноевнутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, выполненное из предварительноиенам агниченного материала и имеющеевозможность перемещаться только вдольпродольной 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 ферромагнитноетело расположено так, что центр его тяжестинаходится между точками минимальногои одного из соседних максимальных значений модуля магнитной индукции, а баллонс контактными электродами выполнен,так,20 25 30 35 40 45 50 55 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, 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 тела.магнитной индукции,то шарик 3 под действием электромагнитной силы, прижат к левому торцу баллона , 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 модуля магнитной индукции также перемещается в сторону магнита 4, оставаясь посередине зазора между магнитами 4 и 5. На фиг, 1 пунктиром показано новое расположение магнита 5 и распределение модуля магнитной индукции при этом. 5 0 магнита 5 должно быть больше, чем удвоенное расстояние от исходного положения точки О до исходного положения центра тяжести шарика 3.Для обеспечения уадежного замыкания контактных электродов 2 необходимо, чтобы 30 возможное перемещение шарика 3 внутри баллона 1 было меньше, чем расстояние между точкой О с минимальным значением магнитной индукции и точкой А (в рассматриваемом варианте переключателя) с максимальным значением модуля магнитной индукции. 40По окончании внешнего воздействия на магнит 5 переместившего его в сторону маг-.нита 4 магнит 5, отталкиваясь от магнита 4, возвращается в исходное положение. При этом точка О с минимальным значением модуля магнитной индукции перемещается 4 правее (фиг. 1) центра тяжести. шарика 3, и он скачком возвращается в свое перво-начальное положение, вновь размыкая контактные электроды 2. 50 55 На фиг, 2 показан вариант исполнения переключателя, когда он содержит три баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными 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 Как только точка О с минимальным значением модуля магнитной индукции окажется с противоположной стороны от центра 15 тяжести шарика 3, на шарик будет действовать электромагнитная сила, направленная в противоположную сторону (в сторону магнита 5), и он скачком переместится в правую часть баллона 1, замкнув при этом контактные электроды 2.Перемещение магнита 5 относительно магнита 4 и баллона 1 должно обеспечивать смещение точки О с минимальным значением модуля магнитной индукции в сторону центра тяжести шарика 3 на расстояние большее,чем расстояние от исходного положения точки О до исходного положения центра - тяжести шарика 3. В данном варианте конструкции переключателя, при одинаковых магнитах 4 и 5, возможное перемещение баллоны 1 неподвижны, а магнит 5 может перемещаться вдоль своей оси.Магниты 5 и 4 установлены с таким зазором между собой, что. распределение магнитной индукции в. таком переключателе имеет вид кривой с пятью минимальными и шестью максимальными значениями во всем диапазоне перемещения подвижного магнита 5,Баллоны 1 с расположенными в них ферромагнитными шариками 3 установлены вблизи магнита 5, имеющего возможность перемещаться, поскольку при перемещении этого магнита в большей степени смещаются точки с минимальным значением модуля магнитной индукции, расположенные ближе к магниту 5. Точки с минимальным значением модуля магнитной индукции, расположенные ближе к магниту 4, неподвижному относительно баллонов, перемещаются в меньшей степени. Поэтому в данной, как и в других описанных ниже конструкциях пЕреключателя, возможно применение баллонов по числу точек с минимальным значением модуля магнитной индукции, однако в этом случае возможное перемещение ферромагнитного шарика в баллонах, установленных вблизи неподвижного магнита 4, будет ограничено. Переключатель по фиг. 2 работает аналогично предыдущему.Возможен вариант конструкции переключателя (фиг. 3), когда он содержит два баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Система постоянных магнитов состоит из неподвижного 4 и подвижного 5 кольцевых магнитов, намагниченных диаметрально и установленных одноименными полюсами друг напротив друга. Работа этого переключателя подобна описанному выше.На фиг. 4 показан вариант конструкции переключателя с системой постоянных магнитов, выполненных в виде колец, намагниченных радиально. Работа такого переключателя подобна описанному выше.Переключатель (фиг. 5) может содержать один баллон 1 с контактными электродами 2 и установленным внутри ферромагнитным шаром 3 и систему постоянных магнитов, состоящую 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 имеется только одно нейтральное сечение, расположенное по диаметру). Работа такого переключателя подобна описанному выше.Возможен также вариант переключателя (фиг. 6), когда он содержит два баллона 1 с контактнымиэлектродами 2 и установленными внутри них ферромагнитными шариками 3 и систему постоянных магнитов, содержащую магниты 4 и 5. Баллоны 1 установлены соосно, причем их общая ось проходит5 10 перпендикулярно общей оси вращения магнитов 4 и 5 посередине зазора между ними. Магниты 4 и 5 имеют возможность перемещаться вдоль своей оси вращения друг навстречу другу относительно неподвижных баллонов 1 так, что общая ось баллонов 1 всегда проходит через середину зазора между магнитами 4 и 5.Система постоянных магнитов 4 и 5, в данном варианте намагниченных встречнотороидально, имеет распределение модуля магнитной индукции вдоль общей оси баллонов 1 и в виде кривой с тремя минимальными и четырьмя максимальными значениями. Причем при перемещении магнитов 4 и 5 друг навстречу другу точка с минимальным значением модуля магнитной индукции, расположенная на оси вращения магнитов 4 и 5, остается неподвижной, а дву другие точки с минимальным значением модуля магнитной индукции перемещаются вдоль оси баллонов 1. Поэтому, аналогично описанным выше вариантам переключателя, при перемещении магнитов 4 и 5 точки с минимальным значением модуля магнитной индукции смещаются вверх или вниз от центров тяжести ферромагнитных шариков 3, что приводит к их скачкообразному перескакиванию из одного положения в другое и замыканию или размыканию контактных электродов 2.Следует отметить, что в данном случае, также как и в предыдущих, для перехода ферромагнитного шарика 3 из одного положения в другое необходимо сместить точку с минимальным значением модуля магнитной индукции на расстояние большее, чем расстояние от этой точки до центра тяжести ферромагнитного шарика 3. Однако нет достаточно простой зависимости величины этого смещения от взаимного перемещения магнитов 4 и 5. Эта зависимость может быть определена путем довольно сложного расчета либо с помощью эксперимента.Вариант переключателя на фиг. 7 содержит систему постоянных магнитов, которая состоит из двух магнитов, выполненных в виде колец и намагниченных 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 модуля магнитной индукции вдоль продольной оси баллонов 1 имеет четыре минимальных и пять максимальных значений во всем диапазоне перемещения магнитов 4 и 5. В остальном этот вариант подобен предыдущему.Возможен вариант переключателя (фиг. 8), содержащий систему постоянных магнитов, которая состоит из двух магнитов, выполненных в виде колец и намагниченных 15 20 25 30 35 40 45 50 аксиально, и два баллона с контактными электродами и расположенными внутри них ферромагнитными шариками. Магниты 4 и 5 установлены с таким зазором между собой, что распределение модуля магнитной индукции вдоль продольной оси баллонов 1 имеет три минимальных и четыре максимальных значения во всем диапазоне перемеще. ния магнитов 4 и 5. В остальном этот переключатель подобен переключателям по фиг. би 7. Необходимо отметить, что поскольку системы постоянных магнитов, показанныхна фиг. 7 и 8, осесимметричны, то точки сминимальным и максимальным значениямимодуля магнитной индукции в объеме имеютформу не точек, а круговых линий с центром посередине зазора между магнитами 4и 5 и осью вращения, совпадающей с осьювращения этих магнитов. При этом можно ус.тановить не четыре (фиг. 7) или два (фиг. 8)баллона, а значительно больше, располагая их по окружности.Следует отметить также, что ыа фиг, 1 -8 показано схематическое изображение пе.реключателя, здесь не показаны такие эле.менты аналогичных устройств, как корпусили основание переключателя, в которомдолжны размещаться баллоны 1 и которыйдолжен ограничивать перемещение магнитов4 и 5 по заданной оси и в заданных пределах. Кроме того в переключателе пофиг, 6 - 8 необходимо обеспечить одновременное перемещение магнитов 4 и 5.Предлагаемый переключатель имеет расширенные функциональные возможности посравнению с прототипом, поскольку онимеет самовозврат в исходное положение иможет работать как кнопочный переключатель,Такое переключатель имеет простую конструкцию, технологичен в изготовлении иможет быть выполнен миниатюрным, так каккоммутирующее ферромагнитное тело нетребует предварительного намагничивания,т.е. оно выполняется из магнитомягкого материала.При коммутации цепи коммутирующееферромагнитное тело движется скачкообразно, что обеспечивает высокую надежностьи точность работы переключателя. Скачкообразное взаимодействие подвижного магнита и коммутирующего ферромагнитноготела создает, эффект рывка, ощущаемыйоператором при нажатии на кнопку. Конструкция переключателя позволяет выполнить баллон 1 маниатюрными герметизированным, а контактные электроды 2, ртутносмоченными, что повышает стабильностьи коммутационную способность переклю.чателя.1072131 и Редактор В. ПетрашЗа каз 11580/45ВНИИПИ Госудпо делам н113035, Москва, ЖФилиал ППП Патен Составитель С. Гордон Техред И. Верес Корректо ираж 687, Подписи рственного комитета СССР зобретений и открытий- 35, Раушская наб д. 4/5 , г. Ужгород, ул, Проектная,