磁性接近開關系統的製作方法
2023-09-19 11:31:20 2
專利名稱：磁性接近開關系統的製作方法
技術領域：
本發明得益於臨時美國專利中請第60/016,309號(由Jackson於1996年5月8日提交，在此合併於本文)，第60/028,491號(由Jackson於1996年10月15日提交，在此合併於本文)，以及第60/030,988號(由Jackson於1996年10月15日提交，在此合併於本文)。
發明所屬領域本發明涉及開關，尤其涉及例如用於保安系統的磁性接近開關。
與本發明相關的背景技術磁性接近開關通常會與磁性傳感器混淆在一起，磁性接近開關代表除磁性傳感器之外的一系列技術。傳統的磁性接近開關包括一些磁性材料，電接觸器，以及實施開關功能的機構的組合。至少有一個電接觸器與卷簧或葉簧連接在一起。笛簧開關是傳統的磁性接近開關的一種。
有三種基本形式的笛簧開關乾式舌簧，溼式汞舌簧，以及溼性汞接觸轉換囊。以上三種笛簧開關的磁性是相似的，但是汞型開關受確定的機械取向的限制，因為它們必須依靠重力才能成功操作。基於汞的開關受環境的影響較大，而且較之乾式彈簧更加昂貴。
圖13展示的是一種傳統的笛簧開關100的透視圖。該笛簧開關包括一根其上安裝有可伸縮的磁性靈敏電接觸部件104的電子連接鉛線102，一根其上安裝有非磁性靈敏精密電接觸部件108的導電鉛線106，一根可選的其上可以安裝磁性靈敏精密電接觸部件112的鉛線110。該系統裝在密封玻璃套114內。在沒有磁場的情況下，電接觸器104與非磁性電接觸器108電接觸，由此通過接觸部件104產生機械彈簧作用。鉛線和電接觸器102,104,110，和112都包括高導磁性導電合金，例如μ金屬或與其類似的產品。為了正確地操作開關，至少電接觸器108必須是非磁性的，以確保不會由此產生磁力。
在磁場中，具有相反極性的磁極在磁性靈敏電接觸部件104和112的對應面被感應到。由此產生的磁性引力克服相對的機械彈力，使電接觸器104彎曲而與電接觸器112相接觸，如圖13所示。當去除磁場後，電接觸器返回到它的起始位置，與電接觸器108電接觸。
在材料的選擇中，具有良好導電性和磁性的材料使開關活動自如。然而，這兩種需求卻彼此不相容。磁性靈敏材料不是好的導體，而好的導體不具備磁性。笛簧開關生產商採用銠或釕對電接觸區域進行電鍍，以期優化這些需求。然而，這種組合對電弧尤其敏感。因此，填滿了惰性玻璃的密封玻璃瓶需要防止電接觸的侵蝕。即便在密封環境下，要想保持恆定的電接觸壓力也是十分困難的。
對玻璃容器必須進行密封導致了許多不利之處。例如，笛簧開關非常容易遭到破壞。還有，任何操作或鉛線的震動都將破壞封口的連接。進而，如果笛簧開關脫落，玻璃容器也將破碎。再有，密封的環境妨礙了具有可調節的感應性或電接觸壓力的磁性接近開關的生產。
另外，笛簧開關的尺寸不能輕易縮小。如果試圖減小開關的尺寸，不但會減小活動縫隙的邊緣，而且也會增加錯誤警報率。笛簧開關還會飽受彈簧機構的老化以及機械的複雜之苦。
由於受笛簧開關本身結構的限制，電接觸器是折衷的組合。因此，其預期的使用壽命嚴重受到操作環境的影響。笛簧開關還對磁場敏感，因此它們容易受到外部磁場的影響。這種特徵由於使笛簧開關極化以增加敏感性的永久性偏壓磁鐵的介入而進一步惡化。這此問題帶來的產品的不可靠性，錯誤警報，或災難性的失敗，由此導致在相關的保安系統中費用的增加以及信譽的降低。
因為笛簧開關的限制和缺陷如此之多，因此需要一種替代性的方案。
本發明概要因此，本發明旨在於設計一種磁性接近開關系統，以期從根本上地解決由於相關技術的局限和不足而導致的諸多問題。
本發明的目的之一是不用機械彈簧，而是通過磁性材料的合理安排使磁場產生彈力。
本發明的又一目的是利用磁場減少電接觸器擊穿的可能性。
本發明的又一目的是提供一種開關以達到快速可靠地進行瞬時操作的目的。
本發明的又一目的是提供一種開關以避免開關調節器和彈簧機構，以及開關的電子部件之間的機械接觸。
本發明的又一目的是提供一種足夠簡單的開關以使電接觸器的密封實用經濟，並利用其產生的高靈活性延長所選的電接觸器的使用壽命並提高其可靠性。
本發明的另一目的是提供一種具有可調節的敏感性和可調節的接觸壓力的開關，使其在任何密封環境中無需與任何電接觸開關元件進行機械接觸。
本發明的另一目的是提供一種適用於多灰塵、潮溼、或易燃環境的磁性開關。
本發明的另一目的是提供一種開關，以使其至少有組合之一從根本上單向於磁場。
本發明的另一目的是提供一種開關，可以用任何磁性材料或只用永磁鐵進行調節。
本發明的另一目的是提供一種具有多種可能的磁性材料和永磁鐵組合的開關，它具有出色的操作特性以及低廉的價格。
本發明的另一目的是提供一種不跳閘的開關。
本發明的另一目的是提供一種作為可復位鎖的開關。
本發明的另一目的是提供一種開關，它可通過表面或在與開關軸線的垂直方向偏離角度較大的位置進行調節，同時在不降低敏感性的情況下保持單向性。
本發明的其他特徵和優勢將在以下的描述中展現出來，其中部分從這些描述中即可明顯看出，或者通過對本發明的實施而領會。本發明的目的和其它優勢將會通過以下描述，以及隨附的權利要求和附圖而認識和獲得。
為了達到這些及其他優勢，根據本發明的目的，正如實施和廣泛描述的那樣，磁性接近開關系統包括一個用於連接或斷開至少一個電通路的開關部分，所述開關部分具有的第一磁性靈敏部件可在第一位置和第二位置之間移動，處於第一位置時可連接至少一個電通路，而處於第二位置時至少可斷開一個電通路，而且第二磁性靈敏部件與第一磁性靈敏部件交互作用以將第一磁性靈敏部件安置在第一和第二位置之一；一個磁性靈敏調節器相對於開關部分在基部和梢部之間移動，其中，當調節器位於基部時，調節器與第一磁性靈敏部件磁性地交互作用以將第一磁性靈敏部件置於第一位置和第二位置之一。其中至少第一和第二磁性靈敏部件之一包括磁鐵。
另一方面，接近開關系統包括一個開關部分，用於連接和斷開至少一個電通路，所述開關部分具有一個由非磁性材料製成的匣狀物，至少一個電接觸器安裝在匣中，磁性靈敏銜鐵部件沿著匣在第一位置和第二位置之間移動，當其位於第一位置時，銜鐵部件與電接觸器接觸以連接至少一個電通路，當其位於第二位置時，銜鐵部件從電接觸器上電孤立開來以斷開至少一個電通路。一個磁性靈敏偏壓部件也安裝在匣子上，該偏壓部件與銜鐵部件磁性影響，以使銜鐵部件在第一和第二位置之一產生偏壓。一個磁性靈敏調節器相應於開關部分在基部和梢部移動，當其位於梢部時，調節器磁性地與銜鐵部件交互影響而將銜鐵移至第一位置和第二位置之一。至少銜鐵部件和偏壓部件之一包括磁鐵。
應可理解，以上概述和下面的詳細描述只是提供示範和解釋，並用於結合隨附的權利要求作出進一步的解釋。
附圖的簡要描述所述附圖將提供對本發明的進一步理解，並作為說明書的一部分，圖述本發明的實施例並與描述一起解釋本發明的要旨。在這些附圖中圖1是根據本發明的實施例的一個單刀單擲磁性開關在推斥模式下的示意圖；圖2是根據本發明的另一實施例的一個帶有永磁鐵的單刀單擲磁性開關在吸引模式下的示意圖；圖3是根據本發明的另一實施例的帶有三個永磁鐵的單刀雙擲磁性開關在吸引模式下的示意圖；圖4是根據本發明的另一實施例的帶有三個永磁鐵的雙刀雙擲磁性開關在吸引模式下的示意圖；圖5是根據本發明的另一實施例的帶有一個永磁鐵的雙刀雙擲磁性開關在吸引模式下的示意圖；圖6是根據本發明的另一實施例的帶有兩個永磁鐵的雙刀雙擲磁性開關在吸引模式下的示意圖；圖7是根據本發明的另一實施例的另一種帶有兩個永磁鐵的雙刀雙擲磁性開關在吸引模式下的示意圖；圖8是根據本發明的另一實施例的另一種帶有兩個永磁鐵的單刀雙擲磁性開關和一個電磁鐵在吸引模式下的示意圖；圖9是根據本發明的另一實施例的帶有極片的單刀雙擲磁性開關的示意圖10是如可復位的鎖一樣操作的另一種單刀雙擲磁性開關的示意圖；圖11是串聯操作的兩個單刀雙擲磁性開關的示意圖；圖12A和12B展示的都是調節環繞銜鐵的氣流的示意圖；圖13是根據本發明的傳統接近開關的笛簧開關的示意圖。
優選實施例的詳細描述以下將詳細描述本發明的優選實施例，示例將在附圖中展示。
根據本發明所述的磁性接近開關系統包括三個主要部件，它們都是磁性靈敏的，而且其中至少有一個部件是磁鐵。彈簧部件被安裝在開關中的預置位置。接觸銜鐵在開關匣內的移動被限制。接觸銜鐵可以包括電子觸點或其自身就是電子觸點。彈簧部件通過磁性的交互作用使接觸銜鐵偏壓至一個位置。當調節器接近接觸銜鐵並克服彈簧部件的影響時，伸出開關之外的調節器使接觸銜鐵移到第二位置。接觸銜鐵從一個位置移到另一位置的運動促成電子連接的構成或取消。優選地，接觸銜鐵可以被限制在具有任何切面形狀的開關匣內並沿著管狀穴的軸移動。接觸部件可以採用滑動，直線軸承導向，或任何適宜的方式移動。移動路徑的一端或兩端可以被安裝在預置位置的電子觸點限制到在彈簧磁鐵，以形成開關單擲或雙擲。電極的數量由所要求電子觸點的結構限制。
由於根據本發明所述的接近開關系統，在電子觸點上的磁場固有的特性傾向於抑制逆弧。磁性接近開關系統原本是單向的，而且依靠磁性材料和永磁鐵的特定組合可以被極化。如果磁性材料的特定組合經過選擇和安排，磁力會產生吸引效果而非推斥效果，就能達到瞬時作用的結果。開關的任何特定優選實施例的敏感性，觸點銜鐵到調節器和在任何狀態下的調節器的路徑的最近端之間的最大距離可以通過改變彈簧磁鐵和與彈簧磁鐵最近的觸點銜鐵的路徑的端點來進行調節。任何優選實施例可以輕易地密封以提供無腐蝕的電子觸點和防爆開關。被限制在任何截面形狀的管軸內移動的觸點銜鐵從一端移向另一端的運動可能是最穩定的。銜鐵好似一個活塞，它控制管中的氣流以提供不跳閘的開關。極片可以與開關和調節磁鐵連接在一起，調節磁鐵改變開關軸的方向偏角使開關可以在角度上定位到調節器上，而沒有敏感性的實質損失。這種構造的安排可以使開關成為一個可復位的鎖。兩個或兩個以上的開關可以串聯組合在一起，通過控制一個開關的調節而控制其它開關的調節。
根據本發明所述的接近開關系統的結構將參照圖1至圖12進行詳細描述。
參照圖1，根據本發明所述的由在開路狀態下的永磁鐵調節器4調節的開關的切面圖包括一個開關匣或可以由任何導電非磁性材料例如銅製成的管5。可以由任何永磁性材料製成的彈簧磁鐵1安裝在管5上。可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點3與電子絕緣器6連接在一起，而電子絕緣器被安裝在管5上。一個導電線圈8被電焊在管5上。另一個導電線圈7被電焊在電觸點3上。可以由任何永久導磁性材料製成的觸點銜鐵2與管5之間有電連接。
當調節磁鐵4從接觸銜鐵2的基部充分移去時，由於彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2是異性磁極(如圖所示)，接觸銜鐵2被彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間的排斥力反推並與電觸點3電子接觸，由此形成一個閉路。當調節器4充分地接近接觸銜鐵2時，調節器4被像極一樣預置的接觸銜鐵2上的彈簧磁鐵1排斥而導致功率過大，由此形成一個開路(如圖所示)。彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間預先決定的距離，彈簧磁鐵1、接觸銜鐵2、以及調節器4的磁性設定接觸銜鐵2和調節器4之間的最大調節距離。
參照圖2，展示的是根據本發明的另一種在閉路狀態下的由永磁鐵調節器4調節的開關的截面圖，它包括一個開關匣或可以由任何導電非磁性材料例如銅製成的管5。一個可以由任何永磁性材料製成的彈簧磁鐵1安裝在管5上。一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點3與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。一個導電線圈8與管5電焊在一起。另一個導電線圈7與電觸點3電焊在一起。可以由任何永久導磁材料製成的接觸銜鐵2與管5一起被放置在電接觸器中。可以由任何非磁性材料製成的間隔器9安裝在管5上，並位於彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間。
當調節磁鐵4從接觸銜鐵2的基部充分移去時，由於彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2是異性磁極(如圖所示)，接觸銜鐵2受到它們之間的吸引力被吸引到彈簧磁鐵1上，並受到安裝在彈簧磁鐵1上的間隔器9的限制，以致接觸銜鐵2到彈簧磁鐵1的移動距離不可能小於間隔器9的預定厚度。由間隔器9的厚度，以及彈簧磁鐵1、接觸銜鐵2和調節器4的磁性決定的彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間的距離，設定接觸銜鐵2和調節器4之間的最大調節距離。當調節器4充分地接近接觸銜鐵2時，由於調節器4受到接觸銜鐵2上的具有反向磁極的彈簧磁鐵1的吸引而移向電觸點3並與之接觸，從而導致功率過大，通過瞬時作用產生如圖所示的閉路。
參照圖3，根據本發明的另一種由永磁鐵調節器4調節的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何導電非磁性材料例如銅製成的管5。一個可以由任何永磁性材料製成的彈簧磁鐵1安裝在管5上。一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點3與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。另一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點11與電絕緣體10連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。導電線圈8電焊在管5上。另一個導電線圈7電焊在電觸點3上。另一個導電線圈12與電觸點11電焊在一起。可以由任何永久導磁材料製成的接觸銜鐵2與管5一起放置在電接觸器中。
當從接觸銜鐵2的基部充分移去調節磁鐵4時，由於彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2是異性磁極(如圖所示)，接觸銜鐵2受到它們之間的吸引被吸引到彈簧磁鐵1上並受到電觸點11的限制，以致接觸銜鐵2移向彈簧磁鐵1的距離不可能小於預先決定的彈簧磁鐵1與接觸銜鐵2和電觸點11之間的電觸點所在位置之間的距離。這種情況形成導電體12和8之間的閉路以及導電體8和7之間的開路。由電觸點11的位置，彈簧磁鐵1、接觸銜鐵2、以及調節器4的磁性決定的彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間的距離，設定接觸銜鐵2和調節器4之間的最大調節距離。當調節器4充分地接近接觸銜鐵2時，調節器4被接觸銜鐵2上的彈簧磁鐵1吸引，使它朝具有電觸點3的電觸點移動並與之接觸，從而導致功率過大，通過預置的反向磁極的瞬時作用形成如圖所示導電器12和8之間的開路，以及導電器8和7之間的閉路。
參照圖4，根據本發明的另一種由永磁鐵調節器4調節的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何非磁性材料例如銅或玻璃製成的管5。一個可以由任何永磁性材料製成的彈簧磁鐵1安裝在管5上。一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點15和16與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。另一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點13與和14與電絕緣體10連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。導電線圈7與電觸點16緊固在一起。另一個導電線圈17與電觸點15緊固在一起。另一個導電線圈12與電觸點14緊固在一起。另一個導電線圈18與電觸點13緊固在一起。接觸銜鐵2可以由任何永久導磁性材料製成，雖然它並不需要導電，但電觸點都連接並安裝到接觸銜鐵2的極面上。
當調節磁鐵4從接觸銜鐵2的基部充分移去時，由於彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2是異性磁極(如圖所示)，接觸銜鐵2受到對方的吸引而被吸引到彈簧磁鐵1上並受到電觸點13和14的限制，以致接觸銜鐵2與彈簧磁鐵1的接近距離不會小於彈簧磁鐵1以及接觸銜鐵2和電觸點13和14之間的電觸點所在位置之間的預先決定的距離。這種情況形成導電體18和12之間的閉路以及導電體7和17之間的開路。由電觸點13和14的位置，彈簧磁鐵1，接觸銜鐵2，和調節器4的磁性預先決定的彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間的距離設定接觸銜鐵2和調節器4之間的最大調節距離。當調節器4充分地接近接觸銜鐵2時，調節器4被接觸銜鐵2上的彈簧磁鐵1吸引而朝具有電觸點15和16的電觸點移動並與之接觸從而導致功率過大，通過預置的反向磁極的瞬時作用導致如圖所示導電器12和18之間的開路，以及導電器7和17之間的閉路。
參照圖5，根據本發明的另一種非永磁鐵的鐵磁材料，例如鐵製成的調節器20的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何非磁性材料例如銅或玻璃製成的管5。一個可以由任何非永磁鐵的鐵磁材料，例如鐵製成的彈簧磁鐵19安裝在管5上。一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點1 5和16與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。另一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點13和14與電絕緣體10連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。導電線圈7與電觸點16緊固在一起。另一個導電線圈17與電觸點15緊固在一起。另一個導電線圈12與電觸點14緊固在一起。另一個導電線圈18與電觸點13緊固在一起。接觸銜鐵2可以由任何永磁鐵材料製成，雖然它並不需要導電，但電觸點都連接並安裝在接觸銜鐵2的極面上。
當調節器20從接觸銜鐵2的基部充分移去時，接觸銜鐵2被吸引到彈簧磁鐵19上並受到電觸點13和14的限制，以致接觸銜鐵2與彈簧磁鐵19的接近不會超過彈簧磁鐵19到接觸銜鐵2和電觸點13和14之間的電觸點所在位置的預先決定的距離。這種情況形成導電體18和12之間的閉路以及導電體7和17之間的開路。由電觸點13和14的位置，彈簧磁鐵19、接觸銜鐵2、和調節器20的磁性預先決定的彈簧磁鐵19和接觸銜鐵2之間的距離設定接觸銜鐵2和調節器20之間的最大調節距離。當調節器20充分地接近接觸銜鐵2時，接觸銜鐵2被吸引到調節器20上，以致彈簧磁鐵19使接觸銜鐵2朝向電觸點15和16移動並與之接觸，通過瞬時作用導致如圖所示導電器12和18之間的開路，以及導電器7和17之間的閉路。
參照圖6，根據本發明的另一種由永磁鐵調節器4調節的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何非磁性材料，例如銅或玻璃製成的管5。一個可以由任何非永磁鐵的鐵磁材料，例如鐵製成的彈簧磁鐵19被安裝在管5上。一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點15和16與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。另一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點13和14與電絕緣體10連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。導電線圈7與電觸點16緊固在一起。另一個導電線圈17與電觸點15緊固在一起。另一個導電線圈12與電觸點14緊固在一起。另一個導電線圈18與電觸點13緊固在一起。接觸銜鐵2可以由任何永久導磁材料製成，雖然它並不需要導電，但電觸點都連接並安裝在接觸銜鐵2的極面上。
當調節磁鐵4從接觸銜鐵2的基部充分移去時，接觸銜鐵2被吸引到彈簧磁鐵19上並受到電觸點13和14的限制，以致接觸銜鐵2與彈簧磁鐵19的接近距離不會小於彈簧磁鐵19以及接觸銜鐵2和電觸點13和14之間的電觸點所在位置之間的預先決定的距離。這種情況形成導電體18和12之間的閉路以及導電體7和17之間的開路。由電觸點13和14的位置，彈簧磁鐵19，接觸銜鐵2，和調節磁鐵4的磁性預先決定的彈簧磁鐵19和接觸銜鐵2之間的距離設定接觸銜鐵2和調節磁鐵4之間的最大調節距離。當調節磁鐵4充分地接近接觸銜鐵2時，接觸銜鐵2被吸引到調節磁鐵4上，以致彈簧磁鐵19使接觸銜鐵2朝電觸點15和16移動並與之接觸，通過瞬時作用導致如圖所示導電器12和18之間的開路，以及導電器7和17之間的閉路。
參照圖7，根據本發明的另一種由永磁鐵調節器4調節的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何非磁性材料例如銅或玻璃製成的管5。一個可以由任何永磁鐵製成的彈簧磁鐵1被安裝在管5上。一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點15和16與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。另一對可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點13和14與電絕緣體10連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。導電線圈7與電觸點16緊固在一起。另一個導電線圈17與電觸點15緊固在一起。另一個導電線圈12與電觸點14緊固在一起。另一個導電線圈18與電觸點13緊固在一起。接觸銜鐵21可以由任何非永磁鐵材料的導磁材料製成，雖然它並不需要導電，但電觸點都連接並安裝在接觸銜鐵21的極面上。
當調節磁鐵4從接觸銜鐵21的基部充分移去時，接觸銜鐵21被吸引到彈簧磁鐵1上並受到電觸點13和14的限制，以致接觸銜鐵21與彈簧磁鐵1的接近距離不會小於彈簧磁鐵1與接觸銜鐵2和電觸點13、14之間的電觸點所在位置之間的預先決定的距離。這種情況形成導電體18和12之間的閉路以及導電體7和17之間的開路。
由電觸點13和14的位置，彈簧磁鐵1、接觸銜鐵21、和調節器4的磁性預先決定的彈簧磁鐵1和接觸銜鐵21之間的距離設定接觸銜鐵2和調節器4之間的最大調節距離。當調節器4充分地接近接觸銜鐵21時，由於受到接觸銜鐵21上的彈簧磁鐵1的影響，調節器4被吸引而朝電觸點15和16移動並與之接觸，從而導致功率過大，通過預置的反向磁極的瞬時作用形成如圖所示的在導電器12和8之間的開路，以及導電器7和17之間的閉路。
參照圖8，根據本發明的另一種由永磁鐵調節器4調節的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何非磁性材料例如銅或玻璃製成的管5。一個彈簧磁鐵，一個具有磁鐵心22的可以由任何非永磁鐵的鐵磁材料製成的電磁鐵(例如鐵)，以及一個纏裹在螺旋繞線管23上的電磁鐵線圈24安裝在管5上。導電線圈47和48連接在電磁鐵線圈24上，通過該線圈具有合適極性的電流將使磁鐵心22成功地與具有可變強度的永磁鐵等價。一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點3與電絕緣體6連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。另一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點11與電絕緣體10連接在一起，電絕緣體安裝在管5上。一個導電線圈8與管5緊固在一起。另一個導電線圈7與電觸點3緊固在一起。另一個導電線圈12緊固在電觸點11上。接觸銜鐵2可以由任何永久導磁材料製成，與管5電接觸。當調節磁鐵4從接觸銜鐵2的基部充分移去時，無論線圈24是否通電，接觸銜鐵2被吸引到彈簧磁鐵心22上並受到電觸點13和14的限制，以致接觸銜鐵2與彈簧磁鐵心22的接近不會超過彈簧磁鐵心22與接觸銜鐵2和電觸點13、14之間的電觸點所在位置之間的預先決定的距離。這種情況形成導電體8和12之間的閉路以及導電體7和8之間的開路。由電觸點13和14的位置，彈簧磁鐵19、接觸銜鐵2、和調節磁鐵4的磁性，以及線圈24中電流的大小預先決定的彈簧磁鐵芯22和接觸銜鐵2之間的距離設定接觸銜鐵2和調節磁鐵4之間的最大調節距離。當調節磁鐵4充分地接近接觸銜鐵2時，接觸銜鐵2被調節磁鐵4吸引，其間的吸引力超過由彈簧磁鐵和電磁鐵引發的作用，由此引起接觸銜鐵2朝向電觸點15和16移動並與之接觸，通過瞬時作用導致如圖所示的在導電器12和18之間的開路，以及導電器7和17之間的閉路。
參照圖9，根據本發明的另一種具有調節極片32的永磁鐵4的開關的截面圖被展示出來，它包括一個開關匣或可以由任何非導磁性材料例如銅製成的管5。一個可以由任何永磁性材料製成的彈簧磁鐵1安裝在間隔器25上，間隔器25可以由任何非磁性材料例如銅或玻璃製成，並被安裝在電觸點26上。一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點26與電絕緣體27連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。另一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點29與電絕緣體28連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。一個導電線圈8與管5緊固在一起。另一個導電線圈7與電觸點29緊固在一起。另一個導電線圈12緊固在電觸點26上。可以由任何永久導磁材料製成的接觸銜鐵2與管5電接觸。一個可以由任何非永磁鐵的鐵磁性材料製成的極片31被安裝在另一個間隔器30上，間隔器30被安裝在電觸點29上。
當調節器從接觸銜鐵2的基部充分移去時，由於彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2是異性磁極(如圖所示)，接觸銜鐵2受到對方的吸引而被吸引到彈簧磁鐵1上並受到電觸點26的限制，以致接觸銜鐵2與彈簧磁鐵1的接近距離不會小於彈簧磁鐵1與接觸銜鐵2和電觸點26之間的電觸點所在位置之間的預先決定的距離。這種情況形成導電體12和8之間的閉路以及導電體8和7之間的開路。由電觸點26的位置，間隔器25的長度，以及彈簧磁鐵1、接觸銜鐵2、和調節器4的性質預先決定的彈簧磁鐵1和接觸銜鐵2之間的距離設定接觸銜鐵2和調節器之間的最大調節距離。
間隔器30必須具有足夠的長度可供接觸銜鐵2被優選地吸引到彈簧磁鐵1，並當調節器不在近處時，與電觸點26，而非與由極片31吸引或調節的接觸調節器進行電接觸。當調節器充分接近接觸銜鐵2時，調節器被吸引而導致功率過大，吸引力的產生是由於在接觸銜鐵2上的彈簧磁鐵1使它朝向電觸點29並與之接觸，通過預置的反向磁極的瞬時作用產生如圖所示的在導電器12和18之間的開路，以及導電器8和7之間的閉路。極片31和32提供脫離開關軸的調節或通過開關軸不同表面的調節。
參照圖10，根據本發明的另一種具有兩個調節器的如可復位鎖的另一開關被展示出來，一個調節器包括一個永磁鐵4，其上安裝有調節極片32；另一個調節器包括一個永磁鐵1，其上安裝有調節極片33。它包括一個開關匣或可以由任何非磁性材料例如銅或製成的管5。一個安裝在間隔器25上的可以由任何非永磁性材料的鐵磁材料製成的開關極片34，被安裝在電觸點26上。間隔器25可以由任何非磁性材料如銅或玻璃製成。另一個安裝在間隔器30上的可以由任何非永磁性材料的鐵磁材料製成的開關極片31，被安裝在電觸點29上。間隔器30可以由任何非磁性材料如銅或玻璃製成。一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點29與電絕緣體28連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。另一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點26與電絕緣體27連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。一個導電線圈8與管5電子地緊固在一起。另一個導電線圈7與電觸點29電子地緊固在一起。另一個導電線圈7被電子地緊固在電觸點29上。另一個導電線圈12與電觸點26電子地緊固在一起。接觸銜鐵2可以由任何永久性導磁材料製成，與管5電接觸。
開關極片31和34可以具有相等的長度而且必須具有足夠的長度，以使接觸銜鐵被吸引到曾經和最近一次靠近過的極片。在這種方式下，如果兩個調節器都沒有充分地從接觸銜鐵2的附近移開，接觸銜鐵2將不會處於亞穩狀態，因此當與曾經有過的電接觸點有穩定的電接觸時，它最不可能建立與相應調節器的接觸。如果具有調節磁鐵1和極片33的調節器足以分別從基部移至開關極片34，這樣它們將不會受到調節的影響，而且另外一個具有調節磁鐵4的調節器和它的極片32足以接近以調節接觸銜鐵2，那麼接觸銜鐵2將通過瞬時作用從開關極片34的影響中解脫出來，除非接觸銜鐵2已經在那個位置。這將形成電觸點7和8之間的閉路和電觸點8和12之間的開路。
現在，如果調節器從開關附近移去時，並且置入另一個調節器，那麼接觸銜鐵2將會通過瞬時作用從開關極片31的影響中吸引開。這將形成電觸點12和8之間的閉路，以及電觸點8和7之間的開路，而且開關被重置。由電觸點26和29的位置，間隔器25和30的長度，以及調節磁鐵1和4以及它們各自的極片、和接觸銜鐵2的磁性所預先決定的開關極片31、34和接觸銜鐵2之間的距離，設定接觸銜鐵2和調節器之間的最大調節距離。即使這兩個調節器都相繼從調節附近移開，開關因而成為一個可復位的鎖，它記住最近一次的調節位置，而且不會改變，直至它被重置。
參照圖11，根據本發明的串聯狀態下的兩個開關被展示出來，這兩個開關被一個永磁鐵調節器4調節。它包括開關匣或可以由任何非磁性材料例如銅製成的管5和42。第一開關包括一個安裝在間隔器25上的可以由任何永磁鐵材料製成的彈簧磁鐵1。間隔器25可以由任何非磁性材料如銅或玻璃製成並被安裝在電觸點26上。可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點26與電絕緣體28連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。
另一個可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成的電觸點29與電絕緣體28連接在一起，電絕緣體被安裝在管5上。一個導電線圈8與管5電子地緊固在一起。另一個導電線圈7與電觸點29電焊在一起。另一個導電線圈12被電焊在電觸點26上。接觸銜鐵2可以由任何永久性導磁材料製成，與管5電接觸。可以由任何非永磁鐵的鐵磁性材料製成的極片31被安裝在另一個間隔器30上，間隔器30被安裝在電觸點29上。
第二個開關包括一個可以由任何非磁性材料例如銅或玻璃製成的間隔器35，間隔器35被安裝在電觸點40上。電觸點40可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成，它與電絕緣體41連接，電絕緣體被安裝在管42上。另一個電子接觸點44也可以由任何適宜的非磁性接觸材料製成，它與電絕緣體43連接在一起，電絕緣體安裝在管42上。一個導電線圈38與管42電子地緊固在一起。另一個導電線圈37電子地與電觸點44緊固在一起。另一個導電線圈36電子地與電觸點40緊固在一起。可以由任何永久性導磁材料製成的接觸銜鐵與管42一起放置在電接觸器上。
當調節磁鐵4從接觸銜鐵39的基部充分移去時，接觸銜鐵39通過由異性極的預先放置(如圖所示)所產生的瞬時作用被吸引到接觸銜鐵2上，並受到電觸點29和40的限制，以致接觸銜鐵2與接觸銜鐵39的接近不會小於電觸點28和40的接觸表面之間的預先決定的距離。這種情況形成導電體7和8之間的閉路以及導電體8和12之間的開路。另外，在導電體36和38之間存在一個閉路，在導電體38和37之間存在一個開路。當調節器充分接近至接觸銜鐵39時，由於吸引而導致功率過大，吸引力的產生是由於在接觸銜鐵39上的接觸磁鐵2使接觸銜鐵39移至電觸點44並與之接觸，通過瞬時作用，並加上接觸磁鐵2優先地電觸點26並與之接觸，通過瞬時作用，導致如圖所示導電器7和8之間的開路，導電器8和12之間的閉路，以及電觸點36和38之間的開路，電觸點38和37之間的閉路。
圖12B展示了一種根據本發明的可能開關盒或管45的切面圖，其中具有氣體釋放通路B的接觸銜鐵46好象一個活塞。圖12A展示了管45和接觸銜鐵46的截面圖，氣流從小室A中通過釋放通路B被釋放到接觸銜鐵46的另一邊並使氣壓均等。箭頭所示的是接觸銜鐵46和氣流方向。如果氣體釋放通路的尺寸合適，接觸銜鐵在旅程結束處非常穩定地回跳，從而形成一個不跳閘的開關。
在本發明的多個優選實施例中，描述了一個磁性調節開關，其中開關行為通過可移動調節器與接觸銜鐵之間的距離接近實現。該接觸銜鐵上至少連接有一個電接觸，或其本身就是一個電接觸。這兩部分磁性相吸或互斥，從而克服了接觸銜鐵和彈簧部件之間磁性活動的吸引力或推斥力，導致第二部件從第一預定地點移至第二預定地點。銜鐵被放置在調節器和彈簧部件內。至少有一個電接觸在預先決定的位置之一或同時在兩者上，一個接觸被放置在銜鐵和彈簧部件之間，以使開關接觸器不是打開，就是關閉。
三個部分可以是硬磁，永磁鐵，或軟磁，這裡指的是「黑色金屬」，三個部分中至少有一個是磁鐵。表1和表2中展示了所有可能的磁鐵和黑色金屬組合，其中(1)表示永磁鐵，(0)表示黑色金屬。所有比鄰斷面的磁極都預先處理過，以致它們不是因為極性相反產生吸引力，就是因為極性相似而產生推斥力。
表一吸引極
在吸引模式下，即表1中，單極磁鐵必須放在銜鐵位置，或者兩個磁鐵以上的任一組合必須用於開關才能起作用。組合1至5是起作用的。組合6至7不起作用，除非使用重力或一些其它的力。組合8不起作用。
表二反斥極
在反斥模式下，即表2中，組合4至8在功能上等價於吸引模式，而且不用增加其它因素。在組合2和3中，(0)表示存在黑色金屬，在沒有重力的情況下，接觸銜鐵上不產生反斥力，因此這兩項組合都不起作用。組合1起作用，但它對反斥模式下調節的瞬時作用沒有效果。
進而，電磁鐵可以環繞接觸銜鐵組合的軸被電磁地、同軸地纏裹起來。另外，電磁鐵既可以用在彈簧磁鐵上，也可以用在調節器上。使用電磁鐵替換彈簧磁鐵使接近開關具有持續可變的感應力和電子方式下的接觸壓。
很明顯，本領域內的技術人員可以在不違背本發明的精神和範圍的條件下，對本發明所述的磁性接近開關系統進行更改或變形。因此，根據本發明所做的修改和變形都在本發明隨附的權利要求及其等價要求的保護範圍之內。
權利要求
1．一種接近開關系統，包括連接和斷開至少一個電通路的開關部分，包括；位於所述第一位置和第二位置之間的第一磁性靈敏部件，所述第一位置至少連接一個電通路，而所述第二位置至少斷開一個電通路，以及與第一磁性靈敏部件交互影響的第二磁性靈敏部件，以使第一磁性靈敏部件處於在所述第一和第二位置上；以及一個可移動的磁性靈敏調節器，對應於開關部分在基部與梢部之間移動，其中，當第一磁性靈敏部件在其基部時，所述調節器磁性地影響第一磁性靈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靈敏部件之一安裝有磁鐵。
2．根據權利要求1所述的接近開關系統，其中第一磁性靈敏部件包括一個永磁鐵。
3．根據權利要求1所述的接近開關系統，其中第二磁性靈敏部件沒有永磁鐵。
4．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括一個確定管狀穴的匣，所述第一磁性靈敏部件安置在管狀穴內。
5．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括一個安裝在第一位置上的電接觸器。
6．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括一個用於限定管狀穴的電子導電匣和安裝在第一位置的電接觸器，其中第一磁性靈敏部件安裝在管狀穴上，其中當第一磁性靈敏部件處於第一位置時，第一磁性靈敏部件在電接觸器和匣之間形成一個電通路。
7．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括用於限定管狀穴的匣以及第一和第二電接觸器，其中第一磁性靈敏部件位於管狀穴內，第一電接觸器位於第一位置，當第一磁性靈敏部件處於第一位置時，第一磁性靈敏部件在電接觸器和第二電接觸器之間形成一個電通路。
8．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括一對分別安裝在第一位置和所述接觸器面板上的電接觸器，所述接觸器面板面向第一位置安裝在第一磁性靈敏部件的表面，其中當第一磁性靈敏部件處於第一位置時，接觸器面板在這對電接觸器之間形成電通路。
9．根據權利要求8所述的接近開關系統，還包括第二對分離的電接觸器安裝在第二位置和第二接觸器面板之間，所述第二接觸器面板面向第二位置安裝在第一磁性靈敏部件的表面，其中，當第一磁性靈敏部件處於第二位置時，接觸器面板在第二對電接觸器之間形成電通路。
10．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括一個位於第一和第二磁性靈敏部件之間的間隔器。
11．根據權利要求1所述的接近開關系統，其中所述磁鐵是電磁鐵。
12．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括連接在開關上由磁性靈敏材料製成的第一極片，和連接在調節器上由磁性靈敏特質製成的第二極片，當調節器脫離由第一磁性靈敏部件的運動所限定的軸時，所述第一和第二極片提供相應的調節。
13．根據權利要求1所述的接近開關系統，其中第二磁性靈敏部件是可移動的，這樣開關象可復位的鎖一樣操作。
14．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括第三磁性靈敏部件，所述第三磁性靈敏部件在第三和第四位置之間移動，以使開關象可復位的鎖一樣操作。
15．根據權利要求1所述的接近開關系統，還包括限定管狀穴的匣和氣體釋放通道，其中第一磁性靈敏部件安裝在管狀穴內，而氣流通道使氣壓與第一磁性靈敏部件在第一和第二位置間移動所產生的氣壓相當。
16．一種接近開關系統，包括用於連接和斷開至少一個電通路的開關部分，包括；由非交互性磁性材料製成的匣，所述匣上至少安裝有一個電接觸器，沿著匣在第一位置和第二位置之間移動的磁性靈敏調節部件，當所述調節部件位於第一位置以連接至少一個電通路時，所述調節部件與電接觸器接觸，當它位於第二位置以斷開至少一個電通路時，所述調節部件與電接觸器之間電孤立，以及安裝在匣內的磁性靈敏偏壓部件，所述偏壓部件磁性地與調節部件交互作用以使調節部件在第一和第二位置之間產生偏壓；在基部和梢部參照開關部分可移動的磁性靈敏調節器，當所述調節器從基部移至第一和第二位置之一時，所述調節器磁性地與調節部件相互作用。
17．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中所述調節部件包括一個永磁鐵。
18．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中所述偏壓部件不包括永磁鐵。
19．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中所述匣限定管狀穴的尺寸，所述調節部件安裝在管狀穴內。
20．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中所述匣包括導電材料並限定管狀穴的尺寸，其中調節部件處於管狀穴內，其中，當所述調節器處於第一位置時，調節部件在至少一個電接觸器和匣之間形成電通路。
21．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中匣限定管狀穴的尺寸並包括一個第二電接觸器，其中調節部件安裝在管狀匣內，其中，當所述調節部件處於第一位置時，調節部件在至少第一和第二電接觸器之間形成電通路。
22．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中至少有一個電接觸器包括一對分離的電接觸器安裝在第一位置，其中所述接觸器面板面向第一位置安裝在第一磁性靈敏部件的表面，其中當調節部件處於第一位置時，接觸器面板在這對分離的電接觸器之間形成電通路。
23．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中至少有一個電接觸點位於第一和第二位置之間，包括第一和第二對分離的電接觸器，其中第一和第二接觸器面板分別朝向第一和第二位置安裝在第一磁性靈敏部件的表面，其中，當調節部件位於第一位置時，第一接觸面板在第一對分離的電接觸器之間形成電通路，其中，當所述調節部件處於第二位置時，第二接觸器面板在第二對分離的電接觸器之間形成電通路。
24．根據權利要求16所述的接近開關系統，還包括一個位於調節部件與偏壓部件之間的間隔器。
25．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中所述磁鐵是電磁鐵。
26．根據權利要求16所述的接近開關系統，還包括連接在開關上由磁性靈敏材料製成的第一極片，和連接在調節器上由磁性靈敏特質製成的第二極片，當調節器脫離由調節部件限定的軸時，所述第一和第二極片提供相應的調節。
27．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中偏壓部件是可移動的，這樣開關象可復位的鎖一樣操作。
28．根據權利要求16所述的接近開關系統，還包括一個第二調節部件，所述第二調節部件可在第三和第四位置之間移動，以使開關部分如串聯開關般操作。
29．根據權利要求16所述的接近開關系統，其中所述匣限定管狀穴的尺寸並具有一氣體排放通路，其中所述調節部件安裝在安狀穴上，其中氣流通路使氣壓與調節部件在第一和第二位置之間的移動相當。
30．一個磁性開關，包括一個開關部分，包括一個在第一位置和第二位置之間可移動的磁性靈敏調節器和固定地安裝在其上的彈簧磁鐵，所述第一位置用於建立電子連接，而第二位置用於斷開電子連接；以及相應於開關部分在基部和梢部之間移動的調節磁鐵，當其位於基部時，調節磁鐵使調節器移至第一和第二位置之一，當其位於梢部時，調節磁鐵使調節器移至第一和第二位置之一。
全文摘要
一種接近開關系統,包括一個用於連接或斷開至少一個電通路的開關部分和一個磁性靈敏調節器(4)。所述開關部分具有一個由磁性非交互材料製成的匣,至少有一個電子觸點(3)安裝在匣(5)上,磁性靈敏銜鐵部件(2)可在第一位置和第二位置之間沿著匣移動,其中,當銜鐵部件(2)位於第一位置時,它與電子觸點(3)接觸從而連接至少一個電通路,當其位於第二位置時,它被電子地孤立於電子觸點(3)之外從而斷開至少一個電通路;一個磁性靈敏偏壓部件(1)被安置在匣(5)上,其中所述偏壓部件(1)與銜鐵部件(2)交互作用以使銜鐵部件(2)在第一和第二位置之一產生偏壓。磁性靈敏調節器(4)相應於開關部分在基部和梢部之間移動。調節器(4)位於基部時與銜鐵部件(2)磁性地交互作用而使銜鐵(2)移向第一位置或第二位置;至少銜鐵部件(2)和偏壓部件(1)之一包括磁鐵。
文檔編號H01H36/00GK1218587SQ97194502
公開日1999年6月2日 申請日期1997年4月28日 優先權日1996年5月8日
發明者小約翰·T·傑克遜 申請人:小約翰·T·傑克遜