МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ КОНТАКТ

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к магнитоуправляемым контактам и может быть использована в автоматике для коммутации электрических цепей.
Известна конструкция контакт-детали герметизированного магнито-управляемого контакта (геркона) с двумя расплющенными участками, отличающимися друг от друга по толщине плющения [1]. Зазор и перекрытие, находящиеся в середине стеклянного баллона, образуются между толстыми участками плющения, находящимися на свободных концах консолей после заварки идентичных по форме ферромагнитных контакт-деталей в торцах стеклянного баллона.
В настоящее время в России и за рубежом выпускаются герконы подобной конструкции различного типоразмера утолщения на свободном конце консоли, имеющем гальванопокрытие из известных благородных контактных материалов и их сплавов.
-0,025
-0,05
-0,075
-0,015
-0,2
-0,2
-0,025
+0,2
В герконах КЭМ-2 и МУК-1А1 с длиной баллона 20мм на свободных концах контакт-деталей, изготовленных из пермаллоевой проволоки диаметром 0,6 мм, имеются участки толщиной 0,36 мм и 0,36 мм на длине 4,4 мм и 3 мм соответственно для КЭМ-2 и МУК1А1. Величина перекрытия толстых участков в соответствующих герконах равна 0,7 мм и 0,5 мм. В герконе МКА-14103 с длиной баллона 14мм у контакт-деталей из проволоки диаметром 0,5 мм толщина плющения составляла 0,28 мм на длине 1,4 мм при величине перекрытия 0,3 мм [2].
Последовавшие после разработки и серийного изготовления вышеназванных герконов исследования распределения магнитных потоков в области перекрытия контакт-деталей показывают, что конструкция контакт-деталей далека от совершенства. Согласно [3] конфигурация магнитного поля в области перекрытия ферромагнитных контакт-деталей имеет сложную объемную форму. Кроме того, согласно [4], распределение магнитного потока вдоль продольной оси геркона при его срабатывании в области перекрытия контакт-деталей имеет седлообразную форму с двумя максимумами в близи торцов свободных частей консольно закрепленных в стеклянном баллоне контакт-деталей. По этой причине наблюдается нестабильность, основных параметров геркона и невозможность изготовления герконов с узким диапазоном разброса по магнитодвижущей силе срабатывания (МДСср.) и отпускания (МДСотп.). Это справедливо практически для всех типов симметричных герконов.
н
н
Предлагается техническое решение, устраняющее этот недостаток. Магнитоуправляемый контакт, содержащий стеклянный баллон, в торцах которого герметично заварены две идентичные по форме ферромагнитные контакт-детали, имеющие несколько симметричных относительно продольной оси контакт-детали участков плющения различной толщины, свободные концы которых с гальванопокрытием из известных благородных металлов и их сплавов образуют зазор и перекрытие в середине баллона, отличающийся тем, что для каждой контакт-детали соотношение длины «l» максимального утолщения на свободном конце к его толщине «h» ограниченно пределами неравенства  с одновременным выполнением условий неравенства для соотношения между «lн» и величиной перекрытия «ан», ограниченного пределами .
На Фиг.1 представлена конструкция заявляемого геркона, а на Фиг.2 конфигурация одной контакт-детали.
На Фиг.3 представлено распределение магнитного потока вдоль контакт-деталей замкнутого геркона.
На Фиг.4 представлена продольная проекция распределения магнитного потока в области оптимального перекрытия контакт-деталей.
Н
У геркона, представленного на Фиг.1, в центре стеклянного баллона 1 расположено перекрытие «a» контакт-деталей 2, конфигурация которой представлена на Фиг.2.
н
н
Контакт-деталь 2 на свободном конце консоли имеет симметрично расположенное утолщение длиной «lн», толщиной «h» и шириной «В».
На Фиг.3 представлено распределение магнитного потока вдоль контакт-деталей 2 геркона, находящегося в замкнутом состоянии от обмотки 3, длина намотки которой равняется длине стеклянного баллона 1.
н
На Фиг.4 представлено распределение магнитного потока в области оптимального перекрытия «а» контакт-деталей 2, имеющих утолщение «h» с фаской на свободных концах консолей.
Предложенные изменения в конструкции геркона позволили оптимизировать область перекрытия контакт-деталей, приближая максимумы распределения магнитного потока, представленные на Фиг.3, к торцам утолщений на свободных концах контакт-деталей.
Классический расчет конструкции геркона, проведенный Р. Пиком [5] для контакт-деталей с одним участком плющения, и экспертиза патентуемого изобретения не выявили каких либо рекомендаций по оптимизации размеров утолщения на свободных концах контакт-деталей геркона.
н
н
н
Для геркона, согласно Фиг.4, оптимальная длина утолщения «l» равняется сумме перекрытия «а» и толщины плющения «B» на свободном конце контакт-детали.
н
Н
Н
Н
Н
н
Н
Н
н
В свою очередь, согласно [6], оптимальная величина перекрытия «а», отражает связь между заданной чувствительностью (МДСср.), величиной магнитного потока в области перекрытия, жесткостью контакт-детали и в первом приближении, согласно [7] равняется удвоенному значению максимальной ширины плющения тонкого участка плющения. Экспериментальные данные, полученные в процессе проектирования патентуемого геркона, особенно для такого гальванопокрытия из рутения и золота (Ru 0,35-1, Au 0,5-1) с сумарной толщиной до 2 мкм, показали, что оптимальное контактное нажатие обеспечивается при соотношении площади перекрытия, равному произведению «а» «В», где «В» - ширина утолщения контакт-детали в области перекрытия «а» к площади поперечного сечения контакт-детали  изготовленной из проволоки диаметром «d», находящегося в пределах . Полагая, в первом приближении, деформацию материала при штамповке проволоки изотропной по всем направлениям, ширина плющения «В» утолщения определяется из равенства «h»·«В»= . Исключая «В» из , получаем . Отсюда получаем пределы неравенства для соотношения . С учетом возможного сочетания допусков на диаметр проволоки, размеров плющения контакт-детали и заварки геркона, на основании обработки статистических данных по партии герконов в количестве 4000 штук пределы заявляемых соотношений уточнены следующим образом:  и .
Предложенные технические решения были реализованы при модернизации магнитоуправляемого контакта МКА-14103 с длиной баллона 14 мм, изготавливаемого с помощью высокопроизводительных карусельных автоматов.
2
Оптимизация геометрических размеров контакт-детали в области перекрытия магнитоуправляемого контакта позволила на 12% снизить брак по сопротивлению (R) у магнитоуправляемых контактов с максимальной чувствительностью с узкими пределами по магнитодвижущей силе срабатывания (МДСср.), находящейся в диапазоне 10-12 А.
2
По совокупности основных параметров (МДСср., МДСотп., R) МКА-14103 модернизированной конструкции с использованием заявляемых технических решений имеет низкую себестоимость из-за повышения с 45% до 60% выхода годных изделий.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Патент Японии №44-22852 Н кл. 59 G 3, 59 С 13 заявлен 1961 г., опубл. 1969 г.
2. Справочник по герконам. ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов», Рязань, 2000 г.
3. К.И.Хазаров. Устройства автоматики с магнитоуправляемыми контактами. Москва. Энергоатомиздат. 1990 г. стр.51.
4. B.C.Провоторов и др. Анализ распределения магнитного поля в гер-конах с двумя рабочими зазорами. Труды МЭИ электромеханические аппараты контроля. Смоленск. 1975 г. стр.91-100.
5. Peck R. Magnetization and Pnll Characteristics of Mating Reeds. «Btll System Techn. J». 1961 №2 p.523-546.
6. Л.И.Рабкин, И.Н.Евгенова. Магнитоуправляемые герметизированные контакты. «Связь» Москва, 1976 г. стр.31-36.
7. В.Н.Шоффа С.В.Давыдов Учебное пособие «САПР язычковых замыкающих герконов и реле на их основе», Москва. МЭИ. 1987 г.