Выключатель магнитный для сильных токов
MAGNETIC SWITCH FOR STRONG CURRENTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится магнитному выключателю, применяемому в разных видах электрических приборов, и в частности к новому типу магнитного выключателя для сильных токов с улучшенной производительностью.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Выделяют два типа магнитных выключателей. Первый – традиционный механический магнитный выключатель, то есть герконовый переключатель; другой тип – электронный цифровой переключатель, то есть переключатель на датчике Холла.
о
о
Герконовый переключатель – это механический переключатель с магнитным управлением герметичного типа, созданный компанией «Western Electric», который можно использовать в качестве магнитного концевого выключателя или реле. Герконовые переключатели имеют меньший размер, более высокую скорость и более длительный срок эксплуатации, чем механические выключатели, а также обладают бльшей устойчивостью к нагрузкам, противоударностью и бльшей надежностью в работе, чем электронные переключатели. Герконовый переключатель, как правило, состоит из двух структур. Внутренняя часть герконового переключателя формируется из двух упругих ферромагнитных язычков, сделанных из материалов, обладающих магнитными свойствами. Контактные ферромагнитные язычки герметично впаяны в стеклянную трубку, (оболочку) наполненную инертным газом. Контактные ферромагнитные  язычки частично перекрывают друг друга с одного конца, при этом между ними есть определенное промежутки. Электрические контакты, расположенные на концах ферромагнитных язычков, покрыты слоем благородного металла, такого как родий или рутений, что позволяет переключателю иметь стабильную производительность  и продлевает срок службы.
В отсутствии магнитного поля два контактные ферромагнитные язычка находятся в разомкнутом состоянии внутри стеклянной трубки. При приближении магнитного вещества к стеклянной трубке, язычки внутри трубы намагничиваются и притягивают друг друга под действием силовых линий магнитного поля, таким образом замыкается электрическая цепь, соединяемая двумя контактами. При выключении силы внешнего магнитного поля, два язычка разъединяются друг от друга благодаря присущей им эластичности, таким образом,  цепь разрывается. На практике «слипание» двух металлических частей контролируется с помощью постоянного магнита или электромагнита, а герконовый переключатель также называют магнитоуправляемой трубкой.
Известны магнитные выключатель для сильных токов JPH 2008021561, US20040264201, EP1033530.
Известен наиболее близкий к заявляемому магнитный выключатель для сильных токов,  содержащий изоляционную оболочку и контактные ферромагнитные язычки, изоляционная оболочка представляет собой полую конструкцию; контактные ферромагнитные язычки расположены внутри и с двух краев изоляционной оболочки; средние части контактных  ферромагнитных язычков частично перекрывают друг друга; контактные ферромагнитные язычки снабжаются множеством проводов из мягкого металла, в состав которых входит электропроводящий металл, или электропроводящими слоями, в состав которых входят электропроводящие материалы; многочисленные провода из мягкого металла параллельно соединяются с двумя концами ферромагнитных язычков  (JPH 05159656, прототип).
В соответствии с конструктивными свойствами известных устройств, их недостатки обусловлены тем, что два контактных ферромагнитных язычка герконового переключателя должны обладать превосходной магнитной проводимостью, равно как и электропроводимостью, то есть их удельное электрическое сопротивление должно быть как можно ниже. Однако, материалы, которые обладают отличной магнитной проводимостью, как правило, имеют достаточно высокое удельное электрическое сопротивление, это приводит к тому, что герконовый переключатель обладает достаточно высоким сопротивлением на концах и ограничивает ток, способный проходить через выключатель. В настоящий момент известные имеющиеся в продаже герконовые переключатели способны выдерживать максимальный ток, не превышающий 5A.
Техническая задача изобретения - создание  эффективного магнитного выключателя для сильных токов, который обладает простой структурой и расширение арсенала магнитных выключателей.
Технический результат,  обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в том, что благодаря структурным характеристикам предлагаемого магнитного выключателя, заявляемый магнитный выключатель обладает отличной (высокой) магнитной проводимостью, равно как и электропроводимостью,  имеет простую конструкцию, и обеспечивает гораздо больший ток нагрузки, чем продукты предшествующего уровня техники.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность изобретения состоит в том, что магнитный выключатель для сильных токов содержит полую изоляционную оболочку  и герметично закрепленные в ее торцах  ферромагнитные язычки  из  металла,  размещенные  внутри  оболочки  с взаимным частичным перекрытием и промежутком  между средними частями  друг друга, и  выполненные с  возможностью  замыкания или размыкания  указанного промежутка при перемещении под действием магнитного поля  язычка, выполненного из магнитно-мягкого упругого металла, причем  ферромагнитные язычки снабжены множеством проводов из  мягкого электропроводящего металла, причем указанные провода параллельно соединены с двумя концами ферромагнитных язычков.
Как правило, изоляционная оболочка заполнена инертным газом, при этом в средней части на  ферромагнитных язычках выполнены электрические контакты,  расположенные друг напротив друга со стороны промежутка между средними частями ферромагнитных язычков.
В частных случаях реализации магнитный выключатель может быть выполнен с двумя подвижными контактными ферромагнитными язычками с двухслойной структурой; где первый слой – это основная структурная часть подвижных контактных ферромагнитных язычков, сделанная из магнитно-мягкого материала, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, а другой слой – это подвижный элемент из электропроводящего материала, обладающего отличной электропроводимостью; структурные части двух слоев соединены с помощью сварки при высоких температурах с двух концов подвижных  контактных ферромагнитных язычков, а сварные швы с одного конца подвижных элементов, соответственно, сплавлены с электрическими контактами.
В частных случаях реализации магнитный выключатель может быть выполнен с неподвижным контактным ферромагнитным язычком  и подвижным контактным ферромагнитным язычком, причем  неподвижный контактный ферромагнитный язычок  выполнен из магнитно-мягкого материала, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, его поверхность с помощью плавления покрыта электропроводящим материалом;   а подвижный контактный ферромагнитный язычок  имеет двуслойную структуру; один слой - это основная структурная часть подвижного контактного ферромагнитного язычка, сделанная из магнитно-мягкого материала, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости; а другой слой – это подвижный элемент, сделанный из электропроводящего материала, обладающего отличной электропроводностью; структурные части двух слоев соединены с двух концов подвижного контактного ферромагнитного язычка  с помощью сварки; а сварные швы с одного конца подвижного элемента сплавлены с электрическими контактами.
В частных случаях реализации магнитный выключатель может быть выполнен с первым и вторым неподвижными контактными ферромагнитными язычками и подвижным контактным ферромагнитным язычком, причем второй неподвижный контактный ферромагнитный язычок  выполнен  из не магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличной электропроводимостью; первый неподвижный контактный ферромагнитный язычок  сделан из магнитно-мягкого металла, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, его поверхность с помощью плавления покрыта  электропроводящим материалом; подвижный контактный ферромагнитный язычок  имеет двуслойную структуру; один слой - это основная структурная часть, сделанная из магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличными магнитными характеристиками и высоким пределом упругости, другой слой – это подвижный элемент, сделанный из электропроводящего материала, обладающего отличной электропроводностью; структурные части двух слоев соединены с двух концов подвижного контактного ферромагнитного язычка  с помощью сварки; сварные швы с одного конца подвижного элемента сплавлены с третьими электрическими контактами.
В частных случаях реализации магнитный выключатель может быть выполнен  с первым,  вторым и третьим подвижными контактными ферромагнитными язычками, причем первый подвижный контактный ферромагнитный язычок и третий подвижный контактный ферромагнитный язычок имеют  двуслойную  структуру; первые слои - это основные структурные части первого подвижного контактного ферромагнитного язычка и третьего подвижного контактного ферромагнитного язычка, сделанные из магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличными магнитными характеристиками и высоким пределом упругости, а другие слои – это первый подвижный элемент и третий подвижный элемент, сделанные из электропроводящего материала, обладающего электропроводностью; два слоя структурных частей соединены с двух концов первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  и третьего подвижного контактного ферромагнитного язычка  с помощью сварки; сварные швы с одного конца подвижных элементов сплавлены с первым электрическим контактом  и третьими электрическими контактами.
В частных случаях реализации магнитный выключатель может быть выполнен с первым и вторым неподвижными контактными ферромагнитными язычками и подвижным контактным ферромагнитным язычком, причем  второй неподвижный контактный ферромагнитный язычок выполнен из не магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличной электропроводимостью.
В частных случаях реализации магнитный выключатель может быть выполнен с первым,  вторым и третьим подвижными контактными ферромагнитными язычками, причем второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  сделан из не магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличной электропроводностью.
Достижение поставленной задачи  основано на следующих технических  решениях  изобретения: магнитный выключатель включает в себя изоляционную оболочку и контактные ферромагнитные  язычки, снабженные множеством проводов из мягкого металла, имеющих в составе проводящий металлический материал, проводящими слоями, также имеющими в составе электропроводный материал. Многочисленные провода из мягкого металла параллельно соединяются с двумя концами контактных ферромагнитных язычков, значительно сокращая их сопротивление, таким образом, значительно увеличивается их нагрузочных ток.
В категории  осуществления изобретения магнитный выключатель включает изоляционную оболочку и контактные ферромагнитные язычки. Изоляционная оболочка представляет собой полую конструкцию. Контактные ферромагнитные язычки расположены внутри и с двух краев изоляционной оболочки. Средние части язычков частично перекрывают друг друга, при этом между ними есть определенный промежуток. Электрические контакты располагаются  снаружи оболочки 11 на частично перекрывающих друг друга концах контактных ферромагнитных язычков и покрыты слоем благородного металла, такого как родий или рутений. В обычном состоянии между электрическими контактами есть промежуток и они находятся в разъединенном состоянии. Контактные ферромагнитные язычки могут иметь двуслойную структуру. Первый слой – это основная часть конструкции, сделанная из магнитно-мягкого металла, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, другой слой – это подвижный элемент, сделанный из электропроводящего материала, обладающего отличной (высокой) электропроводимостью. Структурные части двух слоев соединяются с помощью сварки на высоких температурах с двух концов контактных ферромагнитных язычков, при этом сварные швы с одного конца подвижных элементов, соответственно, сплавляются с наружными электрическими контактами. Контактные ферромагнитные язычки герметично соединяются с двумя концами изоляционной оболочки, формируя герметичную структуру внутри оболочки. Герметичная структура внутри оболочки наполняется инертным газом, чтобы предотвратить окисление электрических контактов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
1
1
ФИГ.  –  структурная схема магнитного выключателя в соответствии с примером ;
2
2
ФИГ.  - структурная схема магнитного выключателя в соответствии с примером ;
3
3
ФИГ.  - структурная схема магнитного выключателя в соответствии с примером ;
4
4
ФИГ.  - структурная схема магнитного выключателя в соответствии с примером .
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как правило, существует два типа магнитного выключателя, а именно  нормально разомкнутого типа (тип A) и переключающегося типа (типа C).
Пример 1
1
11
12
13
11
12
13
11
12
13
121
131
12
13
121
131
121
131
12
13
122
132
12
13
121
131
12
13
111
11
11
11
121
131
Магнитный выключатель для сильных токов нормального разомкнутого типа (тип А) изображен на ФИГ. . Магнитный выключатель включает: изоляционную оболочку , первый подвижный контактный ферромагнитный язычок  и второй подвижный контактный ферромагнитный язычок . Изоляционная оболочка  представляет собой полую конструкцию, первый подвижный контактный ферромагнитный язычок  и второй подвижный  контактный ферромагнитный язычок  расположены внутри и с двух краев изоляционной оболочки . Средние части первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  и второго подвижного контактного ферромагнитного язычка  частично перекрывают друг друга, при этом между ними есть определенное промежуток. Первый электрический контакт  и второй электрический контакт  расположены на двух противоположных торцах области перекрытия первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  и второго подвижного контактного ферромагнитного язычка . Первый электрический контакт  и второй электрический контакт  покрыты  слоем благородного металла, такого как родий или рутений. В обычном состоянии между первым электрическим контактом  и вторым электрическим контактом  есть промежуток, и они находятся в разъединенном состоянии. Первый подвижный контактный ферромагнитный язычок  и второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  имеют двуслойную структуру. Первый слой - это основные структурные части, сделанные из магнитно-мягкого металла, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости. Другие слои – это подвижные элементы ,  сделанные из электропроводящего материала. Два слоя, соответственно, соединены с двух концов первого и второго подвижных контактных ферромагнитных язычков , с помощью сварки; при этом сварные швы с одного конца подвижных элементов сплавлены с первым и вторым электрическими контактами , . Контактные ферромагнитные язычки снабжены множеством проводов из  мягкого электропроводящего металла, причем указанные провода параллельно соединены с двумя концами контактных ферромагнитных язычков. Первый подвижный контактный ферромагнитный язычок  и второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  герметично соединены с торцами  изоляционной оболочки , чтобы сформировать герметичную структуру внутри оболочки . Герметичная структура внутри изоляционной оболочки  заполнена инертным газом, чтобы избежать окисления первого электрического контакта  и второго электрического контакта .
Пример 2
2
21
22
23
21
22
23
21
22
23
221
231
22
23
221
231
221
231
22
23
23
232
23
231
22
23
211
21,
21
21
221
231
Магнитный выключатель для сильных токов нормального разомкнутого типа (тип А) изображен на ФИГ . Магнитный выключатель включает: изоляционную оболочку , неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и подвижный контактный ферромагнитный язычок . Изоляционная оболочка  представляет собой полую конструкцию, неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и подвижный контактный ферромагнитный язычок  расположены внутри и с двух краев изоляционной оболочки . Средние части неподвижного контактного ферромагнитного язычка  и подвижного контактного ферромагнитного язычка  частично перекрывают друг друга, при этом между ними есть определенное промежуток. Первый электрический контакт  и второй электрический контакт  расположены на двух противоположных торцах области перекрытия неподвижного контактного ферромагнитного язычка  и подвижного контактного ферромагнитного язычка . Первый электрический контакт  и второй электрический контакт  покрыты слоем благородного металла, такого как родий или рутений. В обычном состоянии между первым электрическим контактом  и вторым электрическим контактом  есть промежуток, и они находятся в разъединенном состоянии. Неподвижный контактный ферромагнитный язычок  сделан из магнитно-мягкого металла, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, его поверхность с помощью плавления покрывается электропроводящим материалом. Подвижный контактный ферромагнитный язычок  имеет двуслойную структуру. Один слой - это основная структурная часть подвижного контактного ферромагнитного язычка , сделанная из магнитно-мягкого металла, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, а другой слой – это подвижный элемент ,сделанный из электропроводящего материала, обладающего отличной электропроводностью. Структурные части двух слоев соединены с двух концов подвижного контактного ферромагнитного язычка с помощью сварки; при этом сварные швы с одного конца подвижного элемента сплавлены со вторым электрическим контактом . Контактные ферромагнитные язычки снабжены множеством проводов из  мягкого электропроводящего металла, причем указанные провода параллельно соединены с двумя концами контактных ферромагнитных язычков. Неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и подвижный контактный ферромагнитный язычок  герметично соединены с торцами  изоляционной оболочки чтобы сформировать герметичную структуру внутри оболочки . Герметичная структура внутри изоляционной оболочки  заполнена инертным газом, чтобы избежать окисления первого электрического контакта  второго электрического контакта .
Пример 3
3
31
33
34
32
31
32
33
34
31
33
32
331
321
33
32
331
341
321
331
321
34
33
32
321
341
34
33
32
332
32
321
33
34
32
311
31
31
31
331
341
321
Магнитный выключатель для сильных токов переключающегося типа  (тип C) изображен на ФИГ. . Магнитный выключатель включает: изоляционную оболочку , первый неподвижный контактный ферромагнитный язычок , второй неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и подвижный контактный ферромагнитный язычок . Изоляционная оболочка  представляет собой полую конструкцию, подвижный контактный ферромагнитный язычок , первый неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и второй неподвижный контактный ферромагнитный язычок  расположены внутри и с двух краев изоляционной оболочки . Средние части первого неподвижного контактного ферромагнитного язычка  и подвижного контактного ферромагнитного язычка  частично перекрывают друг друга, при этом между ними есть определенное промежуток. Первый электрический контакт  и третий электрический контакт  расположены на двух противоположных торцах области перекрытия первого неподвижного контактного ферромагнитного язычка  и подвижного контактного ферромагнитного язычка . Первый , второй  и третьи электрические контакты  покрыты слоем благородного металла, такого как родий или рутений. В обычном состоянии между первым электрическим контактом  и третьим электрическим контактом  есть промежуток, и два электрических контакта находятся в разъединенном состоянии. Второй неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и первый неподвижный контактный ферромагнитный  установлены на одном конце и формируют зеркальное отображение относительно подвижного контактного ферромагнитного язычка . Один из третьих электрических контактов и второй электрический контакт  в нормальном состоянии соприкасаются, создавая электрическое соединение. Второй статический контактный ферромагнитный язычок  полностью сделан из не магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличной электропроводимостью. Первый статический контактный ферромагнитный язычок  сделан из магнитно-мягкого металла, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, его поверхность с помощью плавления покрывается электропроводящим материалом. Подвижный контактный ферромагнитный язычок  имеет двуслойную структуру. Первый слой - это основная структурная часть, сделанная из магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличной магнитной проводимостью и высоким пределом упругости, а другой слой – это подвижный элемент , сделанный из электропроводящего материала, обладающего отличной электропроводностью. Структурные части двух слоев соединены с двух концов подвижного контактного ферромагнитного язычка с помощью сварки; сварные швы с одного конца подвижного элемента сплавлены с третьими электрическими контактами . Первый неподвижный контактный ферромагнитный язычок , второй неподвижный контактный ферромагнитный язычок  и подвижный контактный ферромагнитный язычок  герметично соединены с торцами  изоляционной оболочки , чтобы сформировать герметичную структуру внутри оболочки . Герметичная структура внутри изоляционной оболочки  заполнена инертным газом, чтобы избежать окисления первого , второго  и третьих электрических контактов .
322
Подвижный элемент  представляет собой множество проводов из мягкого металла, в состав которых входит металлический проводниковый материал.
Пример 4
4
41
42
43
44
41
42
43
44
41
43
44
42
421
431
42
43
44
43
42
441
44
421
42
441
421
421
431
441
43
42
44
42
44
422
442
42
44
421
441
42
43
44
411
41
41
41
421
431
441
Магнитный выключатель для сильных токов переключающегося типа (тип C) изображен на ФИГ. . Магнитный выключатель включает: изоляционную оболочку , первый подвижный контактный ферромагнитный язычок , второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  и третий подвижный контактный ферромагнитный язычок . Изоляционная оболочка  представляет собой полую конструкцию, первый подвижный контактный ферромагнитный язычок , второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  и третий подвижный контактный   ферромагнитный язычок  расположены внутри и с двух краев изоляционной оболочки . Средние части второго подвижного контактного ферромагнитного язычка , третьего подвижного контактного ферромагнитного язычка  и первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  частично перекрывают друг друга, при этом между ними есть определенное промежуток. Первый электрический контакт  и второй электрический контакт  расположены на двух противоположных торцах области перекрытия первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  и второго подвижного контактного ферромагнитного язычка , в нормальном состоянии два электрических контакта соприкасаются друг с другом, создавая электрическое соединение. Третий подвижный контактный ферромагнитный язычок  и второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  установлены на одном конце и формируют зеркальное отображение относительно первого подвижного контактного ферромагнитного язычка . Третий электрический контакт  расположен на третьем подвижном контактном ферромагнитном язычке  напротив первого электрического контакта  на первом подвижном контактном ферромагнитном язычке , между третьим электрическим контактом  и первым электрическим контактом есть промежуток. Первые электрические контакты , второй электрический контакт  и третьи электрические контакты  покрыты слоем благородного металла, такого как родий или рутений. Второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  полностью сделан из не мягкого металлического магнитного материала, обладающего отличной электропроводимостью. Первый подвижный контактный ферромагнитный язычок  и третий подвижный контактный ферромагнитный язычок  имеют двуслойную структуру. Первые слои - это основные структурные части первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  и третьего подвижного контактного ферромагнитного язычка , сделанные из магнитно-мягкого металлического материала, обладающего отличными магнитными характеристиками и высоким пределом упругости, а другие слои – это первый подвижный элемент  и третий подвижный элемент , сделанные из электропроводящего материала, обладающего электропроводностью. Два слоя структурных частей соединены с двух концов первого подвижного контактного ферромагнитного язычка  и третьего подвижного контактного ферромагнитного язычка с помощью сварки, соответственно; сварные швы с одного конца подвижных элементов сплавлены с первым электрическим контактом  и третьими электрическими контактами . Контактные ферромагнитные язычки снабжены множеством проводов из мягкого электропроводящего металла, причем указанные провода параллельно соединены с двумя концами контактных  ферромагнитных язычков. Первый подвижный контактный ферромагнитный язычок , второй подвижный контактный ферромагнитный язычок  и третий подвижный контактный ферромагнитный язычок  герметично соединены с торцами  изоляционной оболочки , чтобы сформировать герметичную структуру внутри оболочки . Герметичная структура внутри изоляционной оболочки  заполнена инертным газом, чтобы избежать окисления первых , второго  и третьего электрических контактов .
В случае если не указано иное, диапазон числовых значений, фигурирующий в изобретении, включает конечные значения. Хотя отдельные варианты осуществления изобретения были представлены и описаны, для сведущих в данной области очевидно, что изменения и преобразования могут быть внесены без отклонения от сущности изобретения в более широком контексте, поэтому целью прилагаемых пунктов патентной формулы является охватить все подобные изменения и преобразования, как находящиеся в рамках объёма изобретения и соответствующие его истинному смыслу.