專利名稱：電磁位置指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是安裝在發(fā)電站、變電所等場所的控制屏上用于指示斷路器、隔離開關(guān)等電器件的實時操作位置，即“通”、“斷”、“等待”三種狀態(tài)的電磁位置指示器。也可在模擬顯示屏上用作模擬開關(guān)來指示線路的通斷。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用來指示“通”、“斷”、“等待”三種狀態(tài)的電磁位置指示器(如美國ABC公司的SK633型位置指示器)，其“等待”狀態(tài)的指示位置是依靠游絲(扭簧)的平衡力矩來確定和維持的，其精度要求高、制造工藝復(fù)雜、價格昂貴。
本發(fā)明的目的是要推出一種價格和制造成本遠遠低于進口產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，能指示“通”、“斷”、“等待”三種狀態(tài)，而在技術(shù)效果上絲毫不亞于上述對比產(chǎn)品的新型電磁位置指示器。它以簡單而可靠的電磁吸引作用原理來取代對比產(chǎn)品中的游絲的平衡作用，使轉(zhuǎn)子在定子磁場消失時維持在“等待”狀態(tài)，從而省去使用游絲，使成本大大降低。
本發(fā)明的另一目的是讓這種位置指示器能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的操作要求，即定子線圈失電時，轉(zhuǎn)子停留在顯示“等待”狀態(tài)的位置上，當(dāng)向定子線圈通入不同極性的電流時，轉(zhuǎn)子分別在“通”和“斷”兩個相互垂直的指示位置之間翻轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的它是采用當(dāng)定子線圈失電時(此時電磁軟鐵無極性)轉(zhuǎn)子上呈切向布置的磁鐵對定子軟鐵的吸引力來使轉(zhuǎn)子定位和被維持在指示“等待”狀態(tài)的位置上。而這一任務(wù)在對比產(chǎn)品(美國ABC公司的SK633型位置指示器)中是由游絲來完成的。
本發(fā)明的電磁位置指示器其結(jié)構(gòu)是這樣的它包含有長方形的中空殼體、位于殼體內(nèi)腔的電磁線圈、位于殼體前部內(nèi)腔的轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子在前、電磁線圈在后、相互呈串列布置)、和位于殼體正面外側(cè)的指示標記，在所述的轉(zhuǎn)子上截有切向布置的磁鐵(一塊或多塊)，該磁鐵顯現(xiàn)于轉(zhuǎn)子周面上的磁極(N-S)連線與轉(zhuǎn)子周面大體呈幾何相切，所述的每塊轉(zhuǎn)子上的切向磁鐵在定子空間有一塊定子軟鐵與其相對應(yīng)布置，二者之間形成一個電磁作用磁場，在每一塊轉(zhuǎn)子上的切向磁鐵以及與其對應(yīng)的定子軟鐵，它們的幾何中心與所述轉(zhuǎn)子軸心所成連線的兩側(cè)大體相隔45°轉(zhuǎn)角的位置上設(shè)有為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動作限位(定位)的檔塊機構(gòu)。
本發(fā)明的電磁位置指示器是這樣工作的當(dāng)電磁線圈失電時由于電磁軟鐵(定子軟鐵)沒有磁性，所以，此時只是與其相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子切向磁鐵單方面的對其產(chǎn)生吸引，這就使定子軟鐵和轉(zhuǎn)子切向磁鐵的幾何中心的連線通過轉(zhuǎn)子的軸心，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動力矩為零，從而轉(zhuǎn)子停留在指示“等待”狀態(tài)的指示位置上。當(dāng)電磁線圈受到一個觸發(fā)信號顯示出一個極性(比如說是N極)時，由于定子軟鐵與轉(zhuǎn)子切向磁鐵的相互磁場作用，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生朝一個確定的方向(比如說是順時針方向)的轉(zhuǎn)動，但朝上轉(zhuǎn)過大約45°角度時轉(zhuǎn)子被上方的一個檔塊擋住，但轉(zhuǎn)子仍舊維持繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動的趨勢，此時，轉(zhuǎn)子便停留在顯示一種狀態(tài)(比如說是“通”的狀態(tài))的指示位置上。然而，當(dāng)電磁線圈再接受到一次觸發(fā)時，其定子軟鐵的極性變?yōu)橄喾吹臉O性(就是S極)，此時，由于定子軟鐵與轉(zhuǎn)子上的切向磁鐵相互之間的電磁場作用，使轉(zhuǎn)子朝相反方向(即逆時針方向)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°角度(相對于“等待”位置則是從其上方的45°偏角轉(zhuǎn)動到其下方的45°偏角)時，下方的擋塊阻擋了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(但轉(zhuǎn)子仍舊維持著繼續(xù)朝下轉(zhuǎn)動的趨勢)，被停留在顯示“斷”狀態(tài)的指示位置上。如果不斷有觸發(fā)信號過來，則定子軟鐵的磁極性不斷翻轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)子也相應(yīng)跟著翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，指示標記就不斷在“通”和“斷”這二個指示位置上來回停留。本發(fā)明的電磁位置指示器在作“通”、“斷”指示的時候，電磁線圈是常時通電的，而一旦電磁線圈失電，轉(zhuǎn)子就自動回到“等待”位置，并且只要電磁線圈一直沒有電，固定在轉(zhuǎn)子上的指示標記就一直指示著“等待”狀態(tài)(即定子軟鐵與切向磁鐵距離最近的位置)。
本發(fā)明的電磁位置指示器，當(dāng)所述的定子軟鐵為二塊(當(dāng)然與之相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子切向磁鐵也同樣是二塊)時，此時就有二個電磁作用磁場，它們關(guān)于某一條轉(zhuǎn)子上的直徑是呈軸對稱的布置方案，這是較佳方案。在有二個作用磁場的方案中，呈對稱布置的二塊定子軟鐵可以有二種狀態(tài)①在工作時(接受到脈沖時)同時顯現(xiàn)相同的極性;②在工作時(接收到一個脈沖時)只有一塊軟鐵被極化，另一塊軟鐵無極性，等到接收到下一個脈沖時，相反的一塊軟鐵被磁化(極化)，而本來被極化的那塊軟鐵則失去極性。上述二個作用磁場(即二塊導(dǎo)磁軟鐵、二塊轉(zhuǎn)子磁鐵)的方案有以下優(yōu)點首先是轉(zhuǎn)動力矩大，其次，當(dāng)轉(zhuǎn)子停留在“等待狀態(tài)”的指示位置時由于有對稱的二塊轉(zhuǎn)子切向磁鐵與各自對應(yīng)的導(dǎo)磁軟鐵相互吸引，所以平衡狀態(tài)較好。
本發(fā)明的最大優(yōu)點就是省去了對比產(chǎn)品中的游絲結(jié)構(gòu)，僅以轉(zhuǎn)子切向磁鐵相對于定子軟鐵(無極性時)的吸引力來維持轉(zhuǎn)子的零轉(zhuǎn)角(即指示“等待”狀態(tài))的位置，此時轉(zhuǎn)子的合力矩為零，這就相當(dāng)于對比產(chǎn)品的游絲以其零力矩來維持轉(zhuǎn)子對“等待”狀態(tài)的指示一樣。正因為這樣的替代，使產(chǎn)品的制造成本大大下降。
以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進行敘述。


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圖1是第1實施例的立體剖視圖，顯示整體結(jié)構(gòu)。
圖2是第1實施例的轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)示意圖。
圖3是第1實施例的轉(zhuǎn)子處于指示“通”、“斷”位置的示意圖。
圖4是顯示第2實施例的立體剖視圖。
圖5是第2實施例的轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)的示意圖。
圖6是第2實施例的轉(zhuǎn)子處于指示“通”、“斷”位置的示意圖。
圖7是第3實施例的立體剖視圖。
圖8是第3實施例的轉(zhuǎn)子處于平衡位置的示意圖。
圖9是定子軟鐵與轉(zhuǎn)子后端平面呈面面相對的布置方案。
本發(fā)明的第1實施例是一種磁鐵和軟鐵的數(shù)目分別為二塊(它們呈一一對應(yīng)，形成二個作用磁場)的技術(shù)方案，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，磁鐵和軟鐵大體布置在一直線的位置上，它們關(guān)于轉(zhuǎn)子的某一條直徑呈軸對稱布置(見圖2)。指示標記(4)位于殼體(6)正面外側(cè)，被固定在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(5)的前端頭上，軟鐵(3)、(3′)自線圈(7)、(7′)的芯部引出，向前彎折延伸將切向磁鐵(1)、(1′)平行復(fù)蓋。
圖1是立體剖視圖，圖2、圖3是其工作原理圖。在此方案中，轉(zhuǎn)子(2)上有呈對稱布置的二塊切向磁鐵(1)、(1′)，所謂切向磁鐵就是其顯現(xiàn)在轉(zhuǎn)子表面上的磁鐵的N-S極連線與所述轉(zhuǎn)子的圓柱周面呈幾何相切。當(dāng)轉(zhuǎn)子(2)處于穩(wěn)態(tài)時，與每一塊切向磁鐵(1)、(1′)相對應(yīng)的定子軟鐵(3)、(3′)失去磁性，只是因為切向磁鐵(1)、(1′)對定子軟鐵(3)、(3′)所顯現(xiàn)的磁吸引力的作用，使轉(zhuǎn)子被維持在這一穩(wěn)態(tài)的位置上(見圖2)。當(dāng)定子軟鐵(3)、(3′)被極化時由于定子磁場與轉(zhuǎn)子切向磁鐵(1)、(1′)之間的相互作用，轉(zhuǎn)子開始離開平衡位置朝一個方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)過大約45°角時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動被定位檔塊(圖中未顯示)擋住，但轉(zhuǎn)子仍然維持著繼續(xù)轉(zhuǎn)動的趨勢(雖然此時處于停頓狀態(tài))，我們把這個指示位置作為指示“通”的位置(見圖3)。當(dāng)定子軟鐵()被極化成相反極性(即接受下一個脈沖)時，轉(zhuǎn)子開始朝返回方向旋轉(zhuǎn)，先越過平衡位置，后繼續(xù)朝相反方向轉(zhuǎn)動，直到被另一側(cè)的檔塊(圖中未顯示)擋住為止，此時，轉(zhuǎn)子同樣維持著繼續(xù)轉(zhuǎn)動的趨勢，但它卻停留在指示“?！钡奈恢蒙?。“通”和“?！钡奈恢梅謩e在以“等待”位置為平衡位置分別朝相反的二個方向偏轉(zhuǎn)45°角的二個位置上，在這二個位置上分別設(shè)置有擋塊機構(gòu)(圖中未顯示)來控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的定位。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動狀態(tài)如下當(dāng)電磁線圈(7)、(7′)失電時，定子軟鐵(3)、(3′)無極性，此時轉(zhuǎn)子停留在指示“等待”狀態(tài)的平衡位置上(見圖2)。當(dāng)一有觸發(fā)信號時，電磁線圈(7)、(7′)通電、定子軟鐵(3)、(3′)極化，轉(zhuǎn)子(2)開始向一方偏轉(zhuǎn)45°角，進入一種指示(比方說是“通”)的狀態(tài)。當(dāng)一下個觸發(fā)信號進入電磁線圈(7)、(7′)的話，定子軟鐵(3)、(3′)的極性發(fā)生反轉(zhuǎn)，顯現(xiàn)與原來相反的極性，此時，轉(zhuǎn)子朝相反方向轉(zhuǎn)過90°角，指示標記指示出“?！钡臓顟B(tài)。當(dāng)再下一個觸發(fā)脈沖來時，情況又完全相反，如此周而復(fù)始上述過程，指示標記就在“通”和“斷”的兩個位置上不斷來回作相應(yīng)的指示(轉(zhuǎn)動)。一旦當(dāng)電磁線圈失電時，轉(zhuǎn)子就會從指示“通”和“斷”的任一位置上自動回到指示“等待”狀態(tài)的平衡位置上去。
圖4顯示的是本發(fā)明第2實施例的立體剖視圖，這是一種只有一個作用磁場的結(jié)構(gòu)方案，也就是說，在轉(zhuǎn)子(2)上只需布置一塊切向磁鐵(1)，在轉(zhuǎn)子外只需有一塊定子軟鐵(3)與其形成相互對應(yīng)的關(guān)系就行了。圖5顯示的是第2實施例的轉(zhuǎn)子(2)處于指示“等待”狀態(tài)的位置上，這時電磁線圈(7)失電，定子軟鐵(3)沒有極性，依靠轉(zhuǎn)子切向磁鐵(1)對定子軟鐵(3)的相互吸引，使轉(zhuǎn)子(2)被穩(wěn)定在平衡位置上(也就是軟鐵-磁鐵-軸心大體呈一直線的位置上)。圖6顯示的是第2實施例的工作狀態(tài)，當(dāng)定子軟鐵(3)出現(xiàn)某一極性時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到偏離平衡位置(指示“等待”狀態(tài)的位置)45°角的位置上(直線A-A所示位置)指示一種狀態(tài)。當(dāng)定子軟鐵(3)極性變?yōu)橄喾礃O性時，轉(zhuǎn)子(2)朝相反方向轉(zhuǎn)動，先是越過平衡位置，后轉(zhuǎn)到按相反方向偏離平衡位置45°角的位置上(虛線B-B的位置)，指示與原先相反的狀態(tài)。當(dāng)電磁線圈(7)一旦失電時，轉(zhuǎn)子就回復(fù)到指示“等待”狀態(tài)的平衡位置上去。電磁線圈每接到一個觸發(fā)信號，定子軟鐵(3)就相應(yīng)變化一次極性，轉(zhuǎn)子(2)就以平衡位置(設(shè)它為0°)為中心在+45°至-45°的角度范圍內(nèi)作90°轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明第3實施例顯示于圖7中，其總體結(jié)構(gòu)基本上與第2實施例相同，為只有一個作用磁場(即1塊定子軟鐵，1塊切向磁鐵)的方案，其轉(zhuǎn)子是一塊與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸(5)直接相固接的扁平磁鐵(2)，其兩個寬大的側(cè)表面分別呈N極和S極，當(dāng)處于平衡位置時，所述的扁平磁鐵(2)大體和與其相對應(yīng)的定子軟鐵(3)相互垂直。如果設(shè)二塊定子軟鐵，就可構(gòu)成與第1實施例大致相同的技術(shù)方案(如圖8所示)。
上述三個實施例中的定子軟鐵是以將轉(zhuǎn)子包容的形式分布在轉(zhuǎn)子(2)的側(cè)旁空間，與切向磁鐵(1)構(gòu)成作用磁場。但是，定子軟鐵(3)以與轉(zhuǎn)子后端平面(8)呈面面相對的布置方案與所述的切向磁鐵相互構(gòu)成作用磁場(見圖9所示)也是可行的方案。
權(quán)利要求
1.一種電磁位置指示器，它包含有長方形的中空殼體、位于殼體內(nèi)腔的電磁線圈、位于殼體前部內(nèi)腔的轉(zhuǎn)子、以及為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角作定位的檔塊機構(gòu)和位于殼體正面外側(cè)的指示標記，其特征是a.在所述的轉(zhuǎn)子上截有切向布置的磁鐵，該磁鐵顯現(xiàn)于轉(zhuǎn)子周面上的磁極(N-S)連線與轉(zhuǎn)子周面大體呈幾何相切；b.對于所述的每一塊轉(zhuǎn)子切向磁鐵、在定子空間有一塊定子軟鐵與其相對應(yīng)布置，二者之間形成一個電磁作用磁場。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁位置指示器，其特征是所述的定子軟鐵為一塊，所述的轉(zhuǎn)子上的切向磁鐵也為一塊，二者相互對應(yīng)，構(gòu)成電磁作用磁場。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁位置指示器，其特征是所述的定子軟鐵為二塊，所述的轉(zhuǎn)子切向磁鐵也為二塊，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時它們關(guān)于轉(zhuǎn)子的某一直徑呈軸對稱布置，分別形成各自的電磁作用磁場。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁位置指示器，其特征是所述的轉(zhuǎn)子是一塊與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸直接相固接的扁平磁鐵，其兩個寬大的側(cè)表面分別呈N極和S極，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于平衡位置時，該磁鐵大體和與其對應(yīng)的電磁軟鐵相互垂直。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁位置指示器，其特征是所述的從電磁線圈芯部引出的定子軟鐵與轉(zhuǎn)子后端平面呈面面相對的布置，相互之間形成作用磁場。
全文摘要
本發(fā)明是一種電磁位置指示器，它由殼體、載有切向磁鐵的轉(zhuǎn)子、定子軟鐵、電磁線圈、指示標記等部分構(gòu)成，它以定子軟鐵與轉(zhuǎn)子上切向磁鐵相互之間形成的作用磁場來維持轉(zhuǎn)子指示“等待”狀態(tài)的位置，這樣，以電磁吸引使轉(zhuǎn)子保持在零轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)來取代進口產(chǎn)品以游絲的零扭矩來維持轉(zhuǎn)子處于指示“等待”狀態(tài)的位置(零轉(zhuǎn)矩狀態(tài))，從而省略了精密昂貴的游絲，使產(chǎn)品的成本下降，加工工藝也顯得方便，產(chǎn)品能完成“等待”、“通”、“斷”三種狀態(tài)的位置指示。
文檔編號H01H9/16GK1098550SQ9310964
公開日1995年2月8日 申請日期1993年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月6日
發(fā)明者張明康, 陳林春, 俞益庭 申請人:寧?？h調(diào)度自動化成套設(shè)備廠