本发明是安装在发电站、变电所等场所的控制屏上用于指示断路器、隔离开关等电器件的实时操作位置,即“通”、“断”、“等待”三种状态的电磁位置指示器。也可在模拟显示屏上用作模拟开关来指示线路的通断。 在现有技术中,用来指示“通”、“断”、“等待”三种状态的电磁位置指示器(如美国ABC公司的SK633型位置指示器),其“等待”状态的指示位置是依靠游丝(扭簧)的平衡力矩来确定和维持的,其精度要求高、制造工艺复杂、价格昂贵。
本发明的目的是要推出一种价格和制造成本远远低于进口产品、结构简单、制造方便,能指示“通”、“断”、“等待”三种状态,而在技术效果上丝毫不亚于上述对比产品的新型电磁位置指示器。它以简单而可靠的电磁吸引作用原理来取代对比产品中的游丝的平衡作用,使转子在定子磁场消失时维持在“等待”状态,从而省去使用游丝,使成本大大降低。
本发明的另一目的是让这种位置指示器能够实现这样地操作要求,即定子线圈失电时,转子停留在显示“等待”状态的位置上,当向定子线圈通入不同极性的电流时,转子分别在“通”和“断”两个相互垂直的指示位置之间翻转。
本发明的任务是这样完成的:它是采用当定子线圈失电时(此时电磁软铁无极性)转子上呈切向布置的磁铁对定子软铁的吸引力来使转子定位和被维持在指示“等待”状态的位置上。而这一任务在对比产品(美国ABC公司的SK633型位置指示器)中是由游丝来完成的。
本发明的电磁位置指示器其结构是这样的:它包含有长方形的中空壳体、位于壳体内腔的电磁线圈、位于壳体前部内腔的转子(转子在前、电磁线圈在后、相互呈串列布置)、和位于壳体正面外侧的指示标记,在所述的转子上截有切向布置的磁铁(一块或多块),该磁铁显现于转子周面上的磁极(N-S)连线与转子周面大体呈几何相切,所述的每块转子上的切向磁铁在定子空间有一块定子软铁与其相对应布置,二者之间形成一个电磁作用磁场,在每一块转子上的切向磁铁以及与其对应的定子软铁,它们的几何中心与所述转子轴心所成连线的两侧大体相隔45°转角的位置上设有为转子转动作限位(定位)的档块机构。
本发明的电磁位置指示器是这样工作的:当电磁线圈失电时由于电磁软铁(定子软铁)没有磁性,所以,此时只是与其相对应的转子切向磁铁单方面的对其产生吸引,这就使定子软铁和转子切向磁铁的几何中心的连线通过转子的轴心,转子的转动力矩为零,从而转子停留在指示“等待”状态的指示位置上。当电磁线圈受到一个触发信号显示出一个极性(比如说是N极)时,由于定子软铁与转子切向磁铁的相互磁场作用,使转子产生朝一个确定的方向(比如说是顺时针方向)的转动,但朝上转过大约45°角度时转子被上方的一个档块挡住,但转子仍旧维持继续向上转动的趋势,此时,转子便停留在显示一种状态(比如说是“通”的状态)的指示位置上。然而,当电磁线圈再接受到一次触发时,其定子软铁的极性变为相反的极性(就是S极),此时,由于定子软铁与转子上的切向磁铁相互之间的电磁场作用,使转子朝相反方向(即逆时针方向)旋转,当转子转过90°角度(相对于“等待”位置则是从其上方的45°偏角转动到其下方的45°偏角)时,下方的挡块阻挡了转子的转动(但转子仍旧维持着继续朝下转动的趋势),被停留在显示“断”状态的指示位置上。如果不断有触发信号过来,则定子软铁的磁极性不断翻转,从而转子也相应跟着翻转转动,指示标记就不断在“通”和“断”这二个指示位置上来回停留。本发明的电磁位置指示器在作“通”、“断”指示的时候,电磁线圈是常时通电的,而一旦电磁线圈失电,转子就自动回到“等待”位置,并且只要电磁线圈一直没有电,固定在转子上的指示标记就一直指示着“等待”状态(即定子软铁与切向磁铁距离最近的位置)。
本发明的电磁位置指示器,当所述的定子软铁为二块(当然与之相对应的转子切向磁铁也同样是二块)时,此时就有二个电磁作用磁场,它们关于某一条转子上的直径是呈轴对称的布置方案,这是较佳方案。在有二个作用磁场的方案中,呈对称布置的二块定子软铁可以有二种状态:①在工作时(接受到脉冲时)同时显现相同的极性;②在工作时(接收到一个脉冲时)只有一块软铁被极化,另一块软铁无极性,等到接收到下一个脉冲时,相反的一块软铁被磁化(极化),而本来被极化的那块软铁则失去极性。上述二个作用磁场(即二块导磁软铁、二块转子磁铁)的方案有以下优点:首先是转动力矩大,其次,当转子停留在“等待状态”的指示位置时由于有对称的二块转子切向磁铁与各自对应的导磁软铁相互吸引,所以平衡状态较好。
本发明的最大优点就是省去了对比产品中的游丝结构,仅以转子切向磁铁相对于定子软铁(无极性时)的吸引力来维持转子的零转角(即指示“等待”状态)的位置,此时转子的合力矩为零,这就相当于对比产品的游丝以其零力矩来维持转子对“等待”状态的指示一样。正因为这样的替代,使产品的制造成本大大下降。
以下结合实施例和附图对本发明进行叙述。
附图说明。
图1是第1实施例的立体剖视图,显示整体结构。
图2是第1实施例的转子处于平衡状态示意图。
图3是第1实施例的转子处于指示“通”、“断”位置的示意图。
图4是显示第2实施例的立体剖视图。
图5是第2实施例的转子处于平衡状态的示意图。
图6是第2实施例的转子处于指示“通”、“断”位置的示意图。
图7是第3实施例的立体剖视图。
图8是第3实施例的转子处于平衡位置的示意图。
图9是定子软铁与转子后端平面呈面面相对的布置方案。
本发明的第1实施例是一种磁铁和软铁的数目分别为二块(它们呈一一对应,形成二个作用磁场)的技术方案,当转子处于平衡位置时,磁铁和软铁大体布置在一直线的位置上,它们关于转子的某一条直径呈轴对称布置(见图2)。指示标记(4)位于壳体(6)正面外侧,被固定在转子转轴(5)的前端头上,软铁(3)、(3′)自线圈(7)、(7′)的芯部引出,向前弯折延伸将切向磁铁(1)、(1′)平行复盖。
图1是立体剖视图,图2、图3是其工作原理图。在此方案中,转子(2)上有呈对称布置的二块切向磁铁(1)、(1′),所谓切向磁铁就是其显现在转子表面上的磁铁的N-S极连线与所述转子的圆柱周面呈几何相切。当转子(2)处于稳态时,与每一块切向磁铁(1)、(1′)相对应的定子软铁(3)、(3′)失去磁性,只是因为切向磁铁(1)、(1′)对定子软铁(3)、(3′)所显现的磁吸引力的作用,使转子被维持在这一稳态的位置上(见图2)。当定子软铁(3)、(3′)被极化时由于定子磁场与转子切向磁铁(1)、(1′)之间的相互作用,转子开始离开平衡位置朝一个方向偏转,当转过大约45°角时,转子的转动被定位档块(图中未显示)挡住,但转子仍然维持着继续转动的趋势(虽然此时处于停顿状态),我们把这个指示位置作为指示“通”的位置(见图3)。当定子软铁()被极化成相反极性(即接受下一个脉冲)时,转子开始朝返回方向旋转,先越过平衡位置,后继续朝相反方向转动,直到被另一侧的档块(图中未显示)挡住为止,此时,转子同样维持着继续转动的趋势,但它却停留在指示“停”的位置上。“通”和“停”的位置分别在以“等待”位置为平衡位置分别朝相反的二个方向偏转45°角的二个位置上,在这二个位置上分别设置有挡块机构(图中未显示)来控制转子转角的定位。转子的转动状态如下:当电磁线圈(7)、(7′)失电时,定子软铁(3)、(3′)无极性,此时转子停留在指示“等待”状态的平衡位置上(见图2)。当一有触发信号时,电磁线圈(7)、(7′)通电、定子软铁(3)、(3′)极化,转子(2)开始向一方偏转45°角,进入一种指示(比方说是“通”)的状态。当一下个触发信号进入电磁线圈(7)、(7′)的话,定子软铁(3)、(3′)的极性发生反转,显现与原来相反的极性,此时,转子朝相反方向转过90°角,指示标记指示出“停”的状态。当再下一个触发脉冲来时,情况又完全相反,如此周而复始上述过程,指示标记就在“通”和“断”的两个位置上不断来回作相应的指示(转动)。一旦当电磁线圈失电时,转子就会从指示“通”和“断”的任一位置上自动回到指示“等待”状态的平衡位置上去。
图4显示的是本发明第2实施例的立体剖视图,这是一种只有一个作用磁场的结构方案,也就是说,在转子(2)上只需布置一块切向磁铁(1),在转子外只需有一块定子软铁(3)与其形成相互对应的关系就行了。图5显示的是第2实施例的转子(2)处于指示“等待”状态的位置上,这时电磁线圈(7)失电,定子软铁(3)没有极性,依靠转子切向磁铁(1)对定子软铁(3)的相互吸引,使转子(2)被稳定在平衡位置上(也就是软铁-磁铁-轴心大体呈一直线的位置上)。图6显示的是第2实施例的工作状态,当定子软铁(3)出现某一极性时,转子转动到偏离平衡位置(指示“等待”状态的位置)45°角的位置上(直线A-A所示位置)指示一种状态。当定子软铁(3)极性变为相反极性时,转子(2)朝相反方向转动,先是越过平衡位置,后转到按相反方向偏离平衡位置45°角的位置上(虚线B-B的位置),指示与原先相反的状态。当电磁线圈(7)一旦失电时,转子就回复到指示“等待”状态的平衡位置上去。电磁线圈每接到一个触发信号,定子软铁(3)就相应变化一次极性,转子(2)就以平衡位置(设它为0°)为中心在+45°至-45°的角度范围内作90°转角的转动。
本发明第3实施例显示于图7中,其总体结构基本上与第2实施例相同,为只有一个作用磁场(即1块定子软铁,1块切向磁铁)的方案,其转子是一块与转子转轴(5)直接相固接的扁平磁铁(2),其两个宽大的侧表面分别呈N极和S极,当处于平衡位置时,所述的扁平磁铁(2)大体和与其相对应的定子软铁(3)相互垂直。如果设二块定子软铁,就可构成与第1实施例大致相同的技术方案(如图8所示)。
上述三个实施例中的定子软铁是以将转子包容的形式分布在转子(2)的侧旁空间,与切向磁铁(1)构成作用磁场。但是,定子软铁(3)以与转子后端平面(8)呈面面相对的布置方案与所述的切向磁铁相互构成作用磁场(见图9所示)也是可行的方案。