Электромеханическое соединительное устройство

 

Изобретение относится к коммутирующим устройствам. Электромеханическое соединительное устройство имеет соединяемое через токоподводящие контакты с источником тока и имеющее включающие магниты переключающее устройство. Размыкающее устройство, которое снабжено размыкающим магнитом, может соединяться с переключающим устройством. При этом включающие магниты могут переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе и при этом может установиться контакт контактных пар и тем самым электрическое соединение между переключающим и размыкающим устройствами. Включающие и размыкающие магниты снабжены специальной кодировкой. Множество включающих магнитов в зоне наружного периметра рабочих салазок расположены на расстоянии друг от друга в виде сегментов. Одинаковое число размыкающих магнитов с противоположной направленностью расположено также в виде сегментов в той же окружной зоне, что и включающие магниты в размыкающем устройстве. Изобретение обеспечивает более высокую безопасность за счет более быстрого подключения и отключения рабочих салазок. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение касается электромеханического соединительного устройства.

Соединительное устройство этого вида описано в патенте ЕР 0573471 B1. Благодаря этому известному соединительному устройству, которое состоит из коммутирующего устройства, выполняющего функцию розетки традиционного типа, и из размыкающего устройства, выполняющего функцию штекера, разработано соединительное устройство, которое имеет очень незначительную конструктивную ширину и которое соответствует, кроме того, высоким требованиям безопасности.

В электромеханическом соединительном устройстве согласно патенту ЕР 0573471 как механический, так и электрический контакт происходит через магниты. Для этого как рабочая каретка, которая может соединяться с токоподводящими контактами, так и включающие магниты обладают электропроводностью. Токовое соединение подводится непосредственно через керамические контакты к размыкающим магнитам в размыкающем устройстве, которое также обладает электропроводимостью. Магниты с наружной стороны окружены заземляющим кольцом, которое устанавливается заподлицо в электрически изолирующем корпусе переключающего устройства.

Недостаток этого соединительного устройства заключается, однако, в том, что на основе выполнения включающих магнитов и размыкающих магнитов в виде взаимодействующих друг с другом кольцевых магнитов при смещенной установке приемника на включающем устройстве не происходит немедленного срабатывания рабочих салазок и, таким образом, не происходит немедленного подвода электрического тока.

Следующий недостаток состоит в том, что магнитные материалы чувствительны к жаре, и, таким образом, короткое замыкание могло бы привести к потере магнитных конструктивных элементов.

Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованного электромеханического соединительного устройства указанного выше типа.

При этом технический результат предлагаемого изобретения состоит в обеспечении более высокой безопасности за счет более быстрого подключения и отключения рабочих салазок.

Для достижения указанного технического результата в электромеханическом соединительном устройстве с соединяемым через токоподводящие контакты с источником тока и имеющим включающие магниты с кодированными магнитными деталями соответственно с северными и южными полюсами, которые так размещены друг относительно друга, что друг с другом граничат соответственно различные полярности, переключающим устройством, размещенным в корпусе в виде замкнутого стандартного блока и выполненным с возможностью соединяться с имеющим размыкающие магниты с кодированными магнитными деталями соответственно с северными и южными полюсами, которые размещены так друг относительно друга, что друг с другом граничат соответственно различные полярности, и электрически соединяемым с потребителем размыкающим устройством, с помощью которого включающие магниты выполнены с возможностью переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе и при этом с возможностью установить контакт контактных штифтов и тем самым электрическое соединение между переключающим устройством и размыкающим устройством, причем включающие магниты благодаря своей кодировке взаимодействуют с размещенными в размыкающем устройстве размыкающими магнитами с противоположно направленной кодировкой для реализации магнитных полей для процесса переключения и при этом корпус переключающего устройства на обращенной к размыкающему устройству стороне снабжен заземляющим кольцом, включающие магниты размещены в наружной окружной зоне рабочих салазок на расстоянии друг от друга с магнитными деталями, имеющими различную полярность, и что аналогичное число размыкающих магнитов с магнитными деталями противоположной полярности расположено в той же зоне периметра, что и включающие магниты в размыкающем устройстве, и пары контактов имеют контактные штифты в переключающем устройстве и в размыкающем устройстве, причем контактные штифты в размыкающем устройстве в невключенном состоянии выступают из стороны, обращенной к включающему устройству, и установлены в размыкающем устройстве с помощью пружин.

Одинаковое число размыкающих магнитов с магнитными деталями с противоположной полярностью размещены в той же зоне периметра, что и включающие магниты в размыкающем устройстве. Вследствие того, что контактные штифты в невключенном состоянии выступают, то во включенном состоянии создается надежный контакт.

Включающие магниты и размыкающие магниты могут предпочтительным образом быть выполнены в виде кольцевых сегментов.

Рабочие салазки предпочтительно выполняются круглой формы. В переключающем устройстве и в размыкающем устройстве распределены по периметру предпочтительно четыре магнита, которые соответственно имеют северные и южные полюса. При этом каждый магнит выполнен в виде группы из четырех с магнитными деталями различной полярности. Таким образом, небольшие смещения по окружности размещающего устройства сильнее влияют на включающее устройство, поскольку при прокручивании соответствующие противолежащие полюса раньше достигаются, в результате чего создается отталкивающая сила, которая дополнительно усиливает возвратную силу с помощью возвратной пружины. В результате этого в общей сложности создается большая возвратная сила и более быстрое отключение рабочих салазок, благодаря чему быстрее прерывается токоподвод и в общей сложности существенно повышается надежность.

Для этой цели магнитные детали предпочтительным образом могут быть размещены чередующимися комбинациями север-юг с симметрией в 180 град., в результате чего можно получить возможность очень быстрого переключения назад рабочих салазок при повороте размыкающего устройства. Обусловленные возникающими при этом большими значениями угловых длин уже при небольших смещениях возникают противоположные поля и тем самым соответствующие высокие отталкивающие усилия, так что рабочие салазки возвращаются в невключенное состояние покоя.

Следующее преимущество состоит в том, что включающие магниты и размыкающие магниты во включенном состоянии контактируют с заземляющим кольцом. При этом предпочтительном исполнении тепло, которое не может создаваться за счет подвода электрического тока, а возникает вследствие возможной влажной пленки, отводится совершенно простым способом через кольцо заземления.

Еще одна очень предпочтительная форма изобретения может состоять в том, что магниты более не принимают участия в подводе тока и напряжения, т.е. они не находятся более под напряжением. Сам электрический ток может проводиться отдельно через токоподводящие контакты, которые могут размещаться, по меньшей мере, приблизительно в зоне корпуса, между серединой корпуса и включающими магнитами. Это означает, что и для рабочих салазок, которые создают контакт с токоподводящими контактами, становится необходимым только один электропроводный мостик. Сами рабочие салазки с размещенными на них включающими магнитами могут не обладать электрической проводимостью.

За счет размещения пар контактов во внутренней зоне имеет место дальнейшее повышение надежности. Кроме того, пары контактов могут быть стабильнее и надежнее, например, в форме широких контактных штифтов.

Заземляющее кольцо выполнено в виде направляющего кольца для включающих магнитов с боковыми кольцевыми стенками, входящими во внутреннюю часть корпуса и окружающими включающие магниты с зазором.

Предпочтительные формы выполнения изобретения вытекают из примеров выполнения, принцип которых описан ниже на основе чертежей.

На фигуре 1 изображен продольный разрез через электромеханическое соединительное устройство с переключающим устройством и с размыкающим устройством в невключенном состоянии; на фигуре 2 - разрез по линии II-II фигуры 4; на фигуре 3 - продольный разрез соответственно разрезу на фигуре 1 во включенном состоянии; на фигуре 4 - вид сверху на переключающее устройство согласно фигурам 1-3; на фигурах 5-7 - различные возможности кодирования для магнитов; на фигуре 8 - вид сверху на адаптер (в уменьшенном масштабе); на фигуре 9 - вид сбоку на адаптер по фигуре 8; на фигуре 10 - вид сверху на размыкающее устройство в форме штекера (в уменьшенном масштабе); на фигуре 11 - вид сбоку на штекер по фигуре 10.

Электромеханическое соединительное устройство состоит из переключающего устройства 1, которое выполняет функцию обычной розетки и, в основном, жестко устанавливается на желаемом месте, и из размыкающего устройства 2, которое выполняет функцию обычного штекера, который, в основном, связан с потребителем или который установлен непосредственно на потребителе. Как только между переключающим устройством 1 и размыкающим устройством 2 создается электропроводное соединение, происходит соответствующее снабжение электрическим током потребителя, соединенного с размыкающим устройством 2.

В принципе переключающее устройство 1 и размыкающее устройство 2 имеют аналогичный принцип конструкции, что и описанное в ЕР 0573471 B1 электромеханическое соединительное устройство. Так, переключающее устройство 1 имеет замкнутый стандартный блок в корпусе 3, состоящем из двух частей. В состоянии покоя, то есть когда размыкающее устройство 2 не надето на переключающее устройство 1, рабочие салазки 4, на которых размещены включающие магниты 5 в форме магнитных деталей с различной полярностью, удерживаются ферромагнитной удерживающей пластиной 7 на дне корпуса 3. Ферромагнитная удерживающая пластина может быть также магнитным кольцом 7.

Включающие магниты 5 размещены в наружной окружной зоне круглых рабочих салазок 4. Как видно из фигуры 4, включающие магниты 5, выполненные в виде магнитно кодированных магнитных деталей, в соответствии с примером выполнения согласно фигурам 1-4 и 7 распределены по периметру в общей сложности в виде четырех групп по четыре. Каждая группа состоит, таким образом, из четырех кодированных магнитных деталей 5a-5d соответственно с двумя северными и двумя южными полюсами, которые размещены так друг относительно друга, что друг с другом граничат соответственно различные полярности. Это означает, что в наружной зоне друг рядом с другом располагаются один южный полюс и один северный полюс, а во внутренней зоне друг против друга располагаются один северный и один южный полюс.

Каждая группа с кодированными таким образом магнитными деталями 5а, 5b, 5с или 5d размещена внутри переключающего устройства 1 и имеет такую высоту, что они и в невключенном состоянии, по меньшей мере, в их верхней зоне направлены в кольце 6. Для этого они соответствующим образом погружаются в верхней зоне в направляющее кольцо 6. Направляющее кольцо 6 является одновременно заземляющим кольцом, для чего оно соответствующим образом соединено с не изображенным контактным устройством, которое связано с заземляющим проводом, идущим в переключающее устройство.

Четыре возвратные пружины 8, распределенные по периметру, обеспечивают положение, при котором рабочие салазки 4 дополнительно удерживаются на магнитном кольце 7 соответствующим усилием пружины. Одновременно они обеспечивают положение, когда после снятия размыкающего устройства 2 с переключающего устройства 1 или соответствующего поворота обоих деталей друг относительно друга рабочие салазки 4 вновь приводятся в соприкосновение на магнитном кольце 7. Как видно из фигур 2 и 4, возвратные пружины 8 также перемещаются в направляющем кольце 6. При этом они находятся соответственно в свободном пространстве между включающими магнитами.

На фигуре 4 наиболее наглядно виден токоподвод. Позицией 9 обозначен токопроводящий провод, а позицией 10 - нулевой провод. Оба провода на внутренней стороне крышки 11 корпуса 3 подводятся к токоподводящим контактам 12. Электропроводящий мостик 13 во включенном состоянии представляет собой соответственно токовое соединение токоподводящих контактов 12 к контактному штифту 14. Это означает, что один контактный штифт 14 подсоединен к фазовому проводу 9, а второй контактный штифт 14 - к нулевому проводу 10. Оба контактных штифта 14 размещены в крышке 11 корпуса 3, а на верхней стороне - на одном уровне с крышкой.

Из фигур 1 и 3 видно, что каждый из двух мостиков 13 размещен упруго или соответственно пружиняще на рабочих салазках 4 для компенсации неточностей допуска, так же как и износа, для того чтобы был обеспечен постоянный хороший контакт.

Размыкающее устройство 2, которое также имеет замкнутый корпус 15 с крышкой 16, снабжено размыкающими магнитами 17, которые также образованы соответственно из кодированных магнитных деталей. Размыкающие магниты 17 размещены аналогичным образом и на том же месте четырьмя группами по четыре согласно примеру выполнения по фигурам 1-4 и фигуре 7. При этом каждая группа в части своей полярности выполнена таким образом, что соответственно друг другу противолежат различные полярности по сравнению с магнитными деталями 5a-5d включающих магнитов 5 переключающего устройства 1. Это означает, что при корректном позиционировании размыкающего устройства 2 на переключающем устройстве 1 северный и южный полюса соответственно противолежат друг другу. Таким образом достигаются желаемое состояние включения и тем самым подвод электрического тока к потребителю. Для этой цели размыкающее устройство 2 снабжено соответствующими, ведущими к потребителю проводами 26 и 27, поскольку размыкающее устройство 2 располагается не непосредственно в потребителе или на потребителе.

Так же, как контактные штифты 14 размещены в зоне между серединой корпуса и включающими магнитами 5, два контактных штифта 18 размещены в зоне между серединой корпуса и размыкающими магнитами 17. Контактные штифты 18 с помощью пружин 19 размещены в отверстиях корпуса 15 с возможностью смещения таким образом, что они своими передними концами несколько выступают из корпуса 15 в направлении переключающего устройства 1. Это означает, что при наложении размыкающего устройства 2 на переключающее устройство 1 и тем самым при электрическом контактном переключении имеет место соответствующий надежный контакт (смотри фигуру 3). В этом случае контактные штифты 18 соответственно отодвигаются назад против усилия пружины 19.

Размыкающее устройство 2 также снабжено заземляющим кольцом 20, которое противолежит заземляющему кольцу 6 переключающего устройства 1. Дополнительно заземляющее кольцо 20 размыкающего устройства 2 снабжено заземляющими штифтами 21, распределенными по периметру, которые соответственно стоят под предварительным напряжением, создаваемым пружиной 22 и, таким образом, пружиня, выступают в направлении переключающего устройства 1 из корпуса 15.

Как видно из фигуры 1, заземляющие штифты 21 выступают дальше из поверхности корпуса 15, чем контактные штифты 18. Это означает, что тем самым достигается опережающее и запаздывающее заземление при включении.

Заземляющие штифты 21 находятся аналогичным образом, как и возвратные пружины 8 размыкающего устройства 1, в расположенных по периметру промежутках между четырьмя размыкающими магнитами 17.

Как видно из фигуры 4, также и токоподводящие контакты 12 находятся в зоне между серединой корпуса и включающими магнитами 5 или направляющим кольцом 6. Таким способом создается не только электромеханическое соединительное устройство, которое обладает незначительной монтажной шириной, но и, кроме того, устройство, которое имеет незначительный диаметр или же ширину.

Заземляющее кольцо 6 служит, как упомянуто, одновременно в качестве направляющего кольца для включающих магнитов 5, для чего оно огибает включающие магниты 5 с небольшим зазором. Таким образом, обеспечивается надежное включение без заклинивания.

На фигурах 5-7 представлены различные примеры выполнения включающих магнитов 5 и размыкающих магнитов 17.

Согласно фигуре 5 на рабочих салазках 4 в четвертушках колец размещены только в общей сложности четыре магнита. Размыкающие магниты 17 размыкающего устройства имеют соответственно на круговых сегментах противоположную полярность. Согласно фигуре 6 северный и южный полюс объединены соответственно в один включающий магнит 5. В общей сложности по периметру равномерно распределены четыре включающих магнита.

Самое лучшее решение получено в варианте выполнения по фигуре 7, которая в этом варианте описана также на фигурах 1-4. При этом каждая из четырех групп состоит соответственно из четырех магнитных деталей 5a-5d. В этом варианте выполнения получаются комбинации север-юг со 180-градусной симметрией. С помощью этой формы выполнения достигается очень быстрое переключение рабочих салазок 4 при прокручивании размыкающего устройства 2 или переключающего устройства 1. На основании больших угловых длин уже при малых значениях проворачивания возникают противоположные поля и тем самым отталкивающие усилия, в результате чего рабочие салазки 4 возвращаются в свое положение покоя и тем самым до соприкосновения с магнитным кольцом 7. Кругообразное выполнение рабочих салазок 4 и также выполнения кругообразного корпуса 3 переключающего устройства 2 позволяют осуществлять дополнительно очень хороший контроль за движением переключения без дополнительных направляющих штифтов. Таким образом создается более простая геометрическая конструкция. У каждого направления смещения или скручивания действуют противоположные магнитные поля, которые тем самым надежнее переключают назад рабочие салазки 4.

На фигурах 8 и 9 представлен принципиальный вид адаптера 23, который позволяет выполнить переход к традиционной электрической системе со штепсельными розетками с защитным контактом или также с другими розетками. Для этой цепи адаптер 23 в соответствии с традиционной системой имеет штифты 24 (и, при необходимости, также и заземляющий штифт), которые втыкаются в соответствующую розетку известной конструкции. Адаптер 23 установлен внутри аналогичным образом, что и размыкающее устройство 1, при этом лишь провода 9 и 10 заменены штифтами 24. Из фигуры 8 видно заземляющее кольцо 6 вместе с обоими контактными штифтами 14.

На фигурах 10 и 11 представлено отдельное размыкающее устройство 2 в форме штекера 25, которое снабжено проводами 26 и 27, ведущими к потребителю, которые обычным образом окружены защитным кожухом. Штекер 25 установлен внутри аналогичным образом, как и размыкающее устройство 2. Из фигуры 10 видно заземляющее кольцо 20 вместе с четырьмя заземляющими штифтами 21.

Формула изобретения

1. Электромеханическое соединительное устройство с соединяемым через токоподводящие контакты (12) с источником тока и имеющим включающие магниты (5) с кодированными магнитными деталями (5а-5д) соответственно с северными и южными полюсами, которые так размещены относительно друг друга, что друг с другом граничат соответственно различные полярности, переключающим устройством (1), размещенным в корпусе (3) в виде замкнутого стандартного блока и выполненным с возможностью соединяться с имеющим размыкающие магниты (17) с кодированными магнитными деталями соответственно с северными и южными полюсами, которые размещены так относительно друг друга, что друг с другом граничат соответственно различные полярности, и электрически соединяемым с потребителем размыкающим устройством (2), с помощью которого включающие магниты (5) выполнены с возможностью переводиться из положения покоя в рабочее положение вопреки удерживающей силе и при этом с возможностью установить контакт контактных штифтов (14, 18) и тем самым электрическое соединение между переключающим устройством (1) и размыкающим устройством (2), причем включающие магниты (5) благодаря своей кодировке взаимодействуют с размещенными в размыкающем устройстве (2) размыкающими магнитами (17) с противоположно направленной кодировкой для реализации магнитных полей для процесса переключения и при этом корпус (3) переключающего устройства (1) на
обращенной к размыкающему устройству (2) стороне снабжен заземляющим кольцом (6), отличающееся тем, что включающие магниты (5) размещены в наружной окружной зоне рабочих салазок (4) на расстоянии друг от друга с магнитными деталями (5а-5д), имеющими различную полярность, и что аналогичное число размыкающих магнитов (17) с магнитными деталями противоположной полярности расположено в той же зоне периметра, что и включающие магниты (5) в размыкающем устройстве (2), и пары контактов имеют контактные штифты (14, 18) в переключающем устройстве (1) и в размыкающем устройстве (2), причем контактные штифты (18) в размыкающем устройстве (2) в невключенном состоянии выступают из стороны, обращенной к переключающему устройству (1) и установлены в размыкающем устройстве (2) с помощью пружин.

2. Электромеханическое соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что включающие магниты (5) и размыкающие магниты (17) выполнены в виде кольцевых сегментов.

3. Электромеханическое соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что рабочие салазки (4) выполнены круглой формы.

4. Электромеханическое соединительное устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что в переключающем устройстве (1) и в размыкающем устройстве (2) распределены по периметру предпочтительно четыре магнита (5, 17), которые соответственно имеют северные и южные полюса.

5. Электромеханическое соединительное устройство по п.4, отличающееся тем, что каждый магнит (5, 17) выполнен в виде группы из четырех с магнитными деталями (5а-5д) различной полярности.

6. Электромеханическое соединительное устройство по п.5, отличающееся тем, что магнитные детали размещены чередующимися комбинациями север - юг с симметрией в 180 град.

7. Электромеханическое соединительное устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что включающие магниты (5) и размыкающие магниты (17) во включенном состоянии контактируют с заземляющим кольцом (6).

8. Электромеханическое соединительное устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что токоподводящие контакты (12) размещены по меньшей мере приблизительно в зоне корпуса (3) между серединой корпуса и включающими магнитами (5).

9. Электромеханическое соединительное устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что заземляющее кольцо (6) выполнено в виде направляющего кольца для включающих магнитов (5) с боковыми кольцевыми стенками, входящими во внутреннюю часть корпуса и окружающими включающие магниты (5) с зазором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11