Переключатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН в) си) 7(Я) Н 01 Н 36/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАЬ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНГЦТИР(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт(56) 1, Патент СИ Р 3934215,кл. Н 01 Н 5 /02, 1574.Пат.,; ГР а "1 с;06;кг, Н о 1" (/О ", .:.974.ь ий баллсн с кс:.-;тактными з:ектродам, расположенное:нутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, имеющее возможность и:. ремещаться тольковдоль "продольной оси баллона, подвижную систему постоянных магнитовимеющую распред:.:.ние модуля магнитной индукции вдоль продольной осиукаэанного баллона в виде кривой счередую.цимнся мак:; мальныя и минимальными значени;.ми, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности и обеспечения возможности миниатюризации с повы.шением надежности, ферромагнитное тело выполчено из предварительно не- намагниченного материала и расположено так, что центр его.тяжести находится между точками минимального и одного иэ соседних максимальных значений модуля магнитной индукции, баллон с контактными электродами выполнен ак, что возможное перемещение +ер;.омагнитного тела внутри баллона ме-ьше, чем расстояние между точкой ю-:нимального и наиболее близко расположенной к ней точкой максимального значения модуля магнитной инЮ дукции, а подвижная система постотнных магнитов выполнена так,. что вели- фЮф чина ее воз;ожного перемещения боль- ф ше, чем расстояние от точки минималь- ного значения модуля магнитной индук ции до центра тяжести ферромагнитного тела.гИзобретение относится к электротехнике и может быть использованов автоматике, телемеханике и вычислительной технике или коммутаций влект"рических цепей.Известен переключатель, содержа,щей баллон с койтактными электродамирасположенное внутри баллона коммутиРующее заранее ненамагниченное ферромагнитное тело, имеющее возможностьперемещаться только вдоль продольной 10ос;и указанного. баллона на заданномучастке, подвижную систему постоянных магнитов, имеющую распределениемодуля магнитной индукции вдольйродольной оси указанного баллона ввиде кривой с чередующимися максимумами и минимумами 1,Такой переключатель в качествекоммутационного органа содержит заранее ненамагниченное Ферромагнитноетело, но скачкообразного движенияего не обеспечивается, что снижаетнадежность и точность работы переключателя.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является пе-.реключатель, содержащий баллон с контактными электродами, расположенныевнутри баллона коммутирующее ферромагнитное тело, имеющее возможностьперемещаться только вдоль продольнойоси укаэанного балона, подвижную систЕму постоянных магнитов, имеющую распределение модуля магнитной индукциивдоль продольной оси укаэанного баллона в виде кривой с чередующимися З 5максимальйыми и минимальными значениями 2 .Недостатком такого переключателяявляется его малая технологичность иневоз 1 ожность миниатюризации из-за 40наличия коммутирующего ферромагнитногО тела, выполненного в виде постоянного магнита, что также снижает надЕжность переключателя.Цель изобретения - повышение технологичности 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 уКазанного баллона.в виде кривой с чередующимися максимальными и минималь 1 Х 4 Ъ ными значениями, ферромагнитное тело 0 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 мень. ше, 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 содержитодин баллон 1, изготовленный из немагнитного изоляционного материала,например из стекла с заваренными контактными электродами 2 и перемещеннымв нем коммутирующим ферромагнитным телом 3, выполненным, напримеР,в виде шарика. Ыарик 3 может перемещаться внутри баллона только вдольего продольной оси, замыкая или размыкая при этом контактные электроды 2. Баллон 1 помещен внутри отверстия кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного радиально какпоказано на фиг.1, так что оси баллона 1 и кольцевого магнита 4 совпадают,Устройство работает следующим образом,В исходном положении, показанномна фиг.1, Ферромагнитный шарик 3стремится занять положение в пространстве, когда его центр тяжести будет расположен в точке с максимальной индукцией магнитного поля, .созда.ваемого постоянным магнитом 4. Приэтом на шарик 3 действует электромагнитная сила, направленная вправопо рисунку, и контактные электроды 2разомкнуты. При перемещении магнита 4 в осевом направлении в сторону шарика, как показано стрелкой на фиг.1, точка с минимальным значением магнитной индукции (точка О 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 2При перемещении магнита 4 в исходное положение шарик 3 также скачком переместится в крайнее правоеНа фиг.З показан вариант исполненияя переключателя, когда он содержитдва баллона 1 с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Оба баллона расположены так, что их оси совпадают сосью кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного диаметральноось намагничивания магнита 4 проходит по диаметру, при этом образуется два южных и;:,ва северных полюса,как показано на фиг.З).Переключатель работает так же,как и предыдущий; так как он имеет аналогичное распределение модуля магнитной индукции вдоль оси магнита 4.На фиг.4 показан вариант исполнения переключателя, когда он содержитодин баллон 1 с контактными электродами 2 и помещенным в нем ферромагнитным шариком 3. Баллон 1 расположенв зазоре между магнитами 4 и 5, которые жестко механически соединенымежду собойна фиг.4 показано условно).Принцип действия такого переключателя аналогичен вышеописанным.В данном устройстве оба магнита 4и 5 перемещаются в осевом направлениив сторону ферромагнитного шарика 3дс тех пор, пока точка с минимальным значением модуля магнитной индукции точка 0 на фиг.4) не пройдет через центр тяжести шарика 3. При этомпроизойдет скачкообразное перемещение шарика 3 в противоположное крайнее положение, и замыкание контактныхэлектродов 2. при теремещении магнитсв 4 и 5 в исходное положение, шарик скачком вернется назад и разомкнет электроды 2,За счет того, что в таком переключателе в области зазора между магнитами 4 и 5 имеется только одно минимальное ( нулевое)значение модуля маг50 положение, опять разомкнув при этомэлектроды 2,На фиг,2 показан вариант испол-.нения переключателя, когда он содержит два баллона 1, таких же, как ввышеописанном переключателе, с контактными электродами 2 и помещенными в них ферромагнитными шариками 3. Оба баллона расположены так,что их оси совпадают с осью кольцевого постоянного магнита 4, намагниченного аксиально,.Данный переключатель работаетаналогично предыдущему. Разница заключается в том, что у аксиально намагниченного магнита 4 распределение)модуля магнитной индукции вдоль егооси имеет два минимальных значения,и имеется воэможность для управленияодновременно двумя ферромагнитнымителами 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 он 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 предцдущему.В исходномПоложении все три шаРика 3 стремятся занять положение в точке с максимальным з:;:.ачениом 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 минимальными значениями модуля магнитной индукции пройдут центры тяжести соответствующих шариков, последние скач, ком переместятся в противоположное 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 в 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 032492на 1. 1 аботает 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 ферромагнит 20 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 ЗОНа фиг.9 показан вариант исполне ния переключателя, когда он 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 возмокность для управления тремя коммутирующими телами 3. Работает этот переключатель 45 аналогично предь 1 дущему.На фиг,1 д 11 оказан 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 росполакены 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 каждого магнита имеется только одно нейтральноесечение, расположенное по диаметру) и установленными соосно одноименными полюсами напротиь друг друга, причем осибаллонов 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 чертежейпереключателя все его варианты работают по одному и тому же принципу.При размещении балонов 1 по оси магнитов 4 и 5 необходимо, чтобы этимагниты имели внутренние диаметрыбольше, чем наружный диаметр баллонов 1, чтобы обеспечивалось свобод"ное перемещение управляющих магнитов4 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 меньшеуказанного зазора.Следует отметить, что на приведенных чертежах 1 фиг.,1-10) показаносхематическое изображение вариантовпереключателя. Здесь не показаны такие общеизвестные элементы аналогичных устройств, как корпус, или основание переключателя, в котором должны размещаться баллоны 1, и которыйдолжен ограничивать движение управляющих магнитов 4 и 5 по заданной осив заданных пределах. 1(роме того, управляющие магниты 4 и, 5 должны бытьмеханически жестко соединены, чтона чертежах показано условно.Следует также отметить, что всеварианты исполнег 1 ия переключателяимеют автоматическую ф 11 ксацию и зкрайних положениях управляющей системы постоянных мсгг 1 итов ,эта фиксация обеспечивается скачкообразнымхарактером взаимодействия ферромагнитных тел 1 и магнитов 4 и 5 либоодного магнита 4).Предлагаемый переключатель обладает повышенной технологичностьюи возможностью миниатюризации с по вышением надежности, поскольку коммутирующее тело в нем выполнено из заранее ненамагниченного (магнитомягкого) материала,Такой переключатель имеет простуюконструкцию, так как содержит в качестве коммутирующего органа заранеененамагниченное ферромагнитное тело.При коммутации цепей указанное ферромагнитное тело движется скачкообразно, что обеспечивает повышение надежности и точности работы переключателя,конструкция переключателя 7 озволяет 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 указанных магнитов в крайних положениях. Поэтому переключатель не требует специального фиксирующего устройства, 1032492