поворотный переключатель

Формула изобретения

Поворотный переключатель, содержащий статор с расположенными на нем радиально и с одинаковым угловым шагом магнитоуправляемыми элементами, ротор, выполненный в виде рычага, и постоянный управляющий магнит, отличающийся тем, что в него дополнительно введена зубчатая пара, состоящая из центрального колеса и шестерни, при этом центральное колесо закреплено на статоре соосно ротору, статор выполнен из немагнитного материала, постоянный управляющий магнит неподвижно закреплен на шестерне симметрично относительно ее оси, а шестерня установлена на конце рычага, при этом зубчатая пара также выполнена из немагнитного материала и имеет такое передаточное число, что при повороте шестерни на угол 180° рычаг перемещается на угловой шаг между магнитоуправляемыми элементами, а в положении магнита напротив магнитоуправляемого элемента ось магнита параллельна оси магнитоуправляемого элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и приборостроению и может быть использовано для коммутации электрических цепей в схемах автоматики, программно-временных устройствах, средствах связи и других областях техники.

Известен переключатель, содержащий магнитоуправляемые элементы и управляющий магнит с поперечно-угловым перемещением в плоскости, параллельной управляемому магниту (см. описание к патенту Германии DE №10005749, опубл. 11.10.2001 г., з-ка №10005749 от 09.02.2000 г., МПК Н01Н 36/00).

Известно также устройство (прототип), содержащее статор с расположенными на нем радиально и с одинаковым угловым шагом магнитоуправляемыми элементами, ротор, выполненный в виде рычага, и постоянный управляющий магнит (см. книгу К.И.Харазов. "Устройства автоматики с магнитоуправляемыми контактами". Москва, Энергоатомиздат, 1990 г., стр.135, рис.4.11).

Однако известное устройство, также как и вышеупомянутое, при ограниченном угловом шаге между магнитоуправляемыми элементами и наличии больших разбросов по их пределам срабатывания и чувствительности не обладает достаточной надежностью по срабатыванию магнитоуправляемых элементов из-за невозможности создания гарантированных запасов по магнитному потоку в сторону его увеличения при замыкании и в сторону уменьшения при размыкании магнитоуправляемых элементов, невозможности гарантированного ограничения угловых пределов срабатывания магнитоуправляемых элементов, а также невозможности создания гарантированных нейтральных зон (с выключенными магнитоуправляемыми элементами) между положениями выключенного предыдущего и включенного последующего магнитоуправляемых элементов.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности срабатывания поворотного переключателя за счет создания гарантированных запасов по магнитному потоку с увеличением потока при замыкании и уменьшением при размыкании магнитоуправляемых элементов, гарантированного ограничения угловых пределов срабатывания магнитоуправляемых элементов, а также создания гарантированных нейтральных угловых зон (с выключенными магнитоуправляемыми элементами) между положениями выключенного предыдущего и включенного последующего магнитоуправляемых элементов

Технический результат достигается тем, что в поворотный переключатель, содержащий статор с расположенными на нем радиально и с одинаковым угловым шагом магнитоуправляемыми элементами, ротор, выполненный в виде рычага, и постоянный управляющий магнит, дополнительно введена зубчатая пара, состоящая из центрального колеса и шестерни, при этом центральное колесо закреплено на статоре соосно ротору, статор и зубчатая пара выполнены из немагнитного материала, постоянный управляющий магнит неподвижно закреплен на шестерне симметрично относительно ее оси, а шестерня установлена на конце рычага, при этом зубчатая пара имеет такое передаточное число, что при повороте шестерни на угол 180° рычаг перемещается на угловой шаг между магнитоуправляемыми элементами, а в положении магнита напротив магнитоуправляемого элемента ось магнита параллельна оси магнитоуправляемого элемента.

Такое конструктивное выполнение предлагаемого устройства повышает надежность срабатывания поворотного переключателя за счет гарантированного (практически стопроцентного) включения или выключения магнитоуправляемых элементов, поскольку магнитный поток изменяется от максимально возможного значения (ось магнита параллельна оси магнитоуправляемого элемента) и снижается до нулевого значения (ось магнита перпендикулярна оси магнитоуправляемого элемента). Это дает возможность применять постоянные магниты с увеличенным магнитным потоком, обеспечивающим гарантированные запасы по срабатыванию магнитоуправляемых элементов с большим разбросом по пределам срабатывания, в том числе и малочувствительных.

Гарантированное ограничение угловых пределов срабатывания магнитоуправляемых элементов - зона включения (выключения) определяется углом поворота рычага, пропорционального повороту шестерни с постоянным магнитом из положения, перпендикулярного магнитоуправляемому элементу (магнитный поток нулевой), через положение, параллельное ему (магнитный поток максимальный), и вновь в положение, перпендикулярное магнитоуправляемому элементу (магнитный поток нулевой), но уже с другой стороны магнитоуправляемого элемента. Эта зона обеспечивается геометрическими и кинематическими расчетами, поэтому не зависит от пределов срабатывания магнитоуправляемых элементов и их чувствительности. Между ограниченными угловыми зонами срабатывания двух соседних магнитоуправляемых образуется нейтральная зона гарантированного выключения магнитоуправляемых контактов, соответствующая углу поворота шестерни с постоянным магнитом от перпендикулярного положения магнита к предыдущему магнитоуправляемому контакту до перпендикулярного положения магнита для следующего магнитоуправляемого контакта. В этой зоне каждый из магнитоуправляемых элементов гарантированно разомкнут.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция поворотного переключателя в двух проекциях и в положении, когда ось управляющего магнита параллельна оси магнтитоуправляемого элемента, а на фиг.2 - переключатель в положении, когда ось управляющего магнита перпендикулярна оси магнтитоуправляемого элемента.

Поворотный переключатель содержит статор, выполненный в виде корпуса 1 с крышкой 2 из немагнитного материала, на которой размещены радиально и с одинаковым угловым шагом ₀ магнитоуправляемые элементы 3 и центральное колесо 4 из зубчатой пары, установленное соосно ротору. Ротор выполнен в виде рычага 5 и размещен в корпусе 1 статора. Шестерня 6 с неподвижно закрепленным на ней постоянным управляющим магнитом 7 установлена на свободном конце рычага 5. Постоянный магнит 7 установлен симметрично относительно оси шестерни 6 и намагничен вдоль своей оси. Зубчатая пара выполнена из немагнитного материала и имеет такое передаточное число, что при повороте шестерни на угол 180° рычаг перемещается на угловой шаг между магнитоуправляемыми элементами, а в положении магнита напротив магнитоуправляемого элемента ось магнита параллельна оси магнитоуправляемого элемента.

Предлагаемый переключатель работает следующим образом. В исходном положении (см. фиг.1) ось управляющего постоянного магнита 7 параллельна оси одного из магнитоуправляемых элементов 3 и его продольный магнитный поток, воздействуя на магнитопроводные контакты элемента 3, надежно замыкает их. При этом все остальные магнитоуправляемые элементы 3 находятся вне зоны действия магнитного поля магнита и поэтому разомкнуты. При повороте рычага 5 в ту или другую сторону, например против часовой стрелки, одновременно происходит и вращение шестерни 6 с закрепленным на ней постоянным магнитом 7. В результате этого воздействие магнитного потока на замкнутый магнитоуправляемый элемент уменьшается, а в положении рычага 5 при угле ₁, когда ось постоянного магнита перпендикулярна оси этого же магнитоуправляемого элемента 3 (см. фиг.2), напряженность магнитного поля в рабочем зазоре магнитоуправляемости элемента примет нулевое значение и его контакты гарантированно разомкнутся.

При повороте рычага 5 на угол ₂= ₀- ₁ следующий магнитоуправляемый элемент 3 еще не будет замкнут, так как в этом положении ось постоянного магнита 7, а следовательно, и его магнитный поток также перпендикулярны оси следующего магнитоуправляемого элемента 3 (его магнитопроводным контактам).

При дальнейшем повороте рычага 5 воздействие магнитного потока на следующий магнитоуправляемый элемент 3 будет увеличиваться и при достижении угла ₀, равного угловому шагу, шестерня 6 повернется на угол 180°. При этом ось постоянного магнита станет параллельной оси этого магнитоуправляемого элемента 3 и продольный магнитный поток надежно замкнет его магнитопроводные контакты.

Аналогично замыкаются и размыкаются все магнитоуправляемые элементы переключателя. Зона гарантированного включения магнитоуправляемых контактов при подходе рычага 5 к ним или удалении от них будет заведомо меньше угла ₁, а зона гарантированного выключения будет заведомо больше угла ( ₀-2 ₁) (см. фиг.2).

В примере конкретного исполнения передаточное число зубчатой пары было рассчитано по формуле: где N - число установленных магнитоуправляемых элементов 3. Угловой шаг между магнитоуправляемыми элементами определяется по формуле: а угол ₁, являющийся углом поворота рычага 5, при котором ось постоянного магнита перпендикулярна оси магнитоуправляемого элемента, определяется по формуле:

В качестве магнитоуправляемых элементов 3 в предлагаемом переключателе применены герконы.

Изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого устройства.