专利名称：模拟开关刀闸的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及显示屏上使用的模拟装置，是模拟开关刀闸，它被用来显示整个系统网络图上某一条路由的通断情况。
现有的模拟显示屏上所采用的刀闸模拟块是手动的，当操作者得到显示某一路由通断情况的信息，用手扳动刀闸模拟块的手柄，将它旋转到显示相应通断情况的位置上。这种人工操作的方式不仅增加操作人员的劳动强度、而且由于人工的差错会给显示屏带来显示误差。这种人工的转换方式显得落后。传统的模拟显示屏中还有用灯光来代替模拟开关刀闸的方案，红灯表示通、绿灯表示断，这种显示方式的缺点是在屏幕上出现“满天星”的眩目感觉，给操作者带来视觉上的疲劳。
本实用新型的目的是开发一种能自动动作来显示系统网络图中某一路由通断情况的模拟刀闸，其外形结构与传统的手动模拟刀闸基本相同，所不同的是本实用新型的模拟刀闸壳体内有一电磁驱动机构，有转子和定子，当它接收到来自中央控制单元的变化信号后会自动使转子翻转90°角，固定在转轴上的转柄也相应转过90°，使显示状态从原来的“通”变为“断”，或者从原来的“断”变为“通”。模拟开关刀闸有“竖”、“横”二种状态。它也可连续360°旋转，表示事故状态或其它状态。
本实用新型的任务是这样完成的本实用新型的模拟开关刀闸、在其壳体内部中央布置有一根转子轴，在该转子轴上呈十字形布置有四块磁铁形成一个转子。在壳体内腔贴近侧壁的位置上布置有一个对转子产生作用力的磁场(或称为“磁极窗”)，这磁极窗可以是面对面的二个磁极，也可以是一个将所述转子包围，但在贴近某一侧壁位置上开有缺口的环形磁铁，断裂口二个面对面的磁极之间形成一个作用磁场(或称磁极窗)。在这种环形的磁铁上也可以开二个缺口，布置二个作用磁场，在这种情况下，固定在转子上的四块磁铁之中沿同一直径方向上布置的这二块磁铁分别受到呈对称布置的二个磁极窗的磁场作用。转子上的四块磁铁一般采用永久磁铁，也可以采用电磁铁。同样，上述的磁极窗也可以采用电磁铁或永久磁铁。触发电平通过电磁线圈进入壳体内，使转子在每受到一次触发后产生90°的角度转动(或称“翻转”)，此时，固定在转轴上转柄跟随一起转动，从竖的位置转到横的位置或者从横的位置转到竖的位置，显示某一路由的“通”、“断”状态的变化。转子上的四块磁铁的极性分布可以有以下二种方案第一种方案是，每一磁极片相背的二侧面呈相反的磁性极性，而每个几何象限内相互垂直的二个相邻侧面的磁极极性相同；第二种方案是，转子上四块磁铁的作用磁极布置在距转轴中心最远的端面上，沿同一直径方向上布置的二个作用磁极其极性相同，而相互垂直的二块磁铁其端头上的磁极极性相反。当电磁线圈接收到来自控制单元的连续触发电平时、使磁极窗或转子上的十字磁极的极性发生连续变更，此时，转子作短时间的连续转动，以示系统中某一路由发生故障，这种连续的旋转动作也可以用来显示其它状态。在正常状态下来自中央控制单元的电平信号都是单一的脉冲触发，转子及转柄响应于每次触发作一次90°的角度翻转。
在工作时，十字形磁铁的某一作用磁极处于所述的磁极窗的作用磁场中，当磁极窗的二个面对面的磁极对该转子上位于磁极窗磁场中的作用磁极产生吸引力的时候、转子处于一种稳定状态；而当作用磁场(磁极窗)的极性发生翻转时，原来处于稳定的转子的那个作用磁极所受到的磁场作用力由吸力变为斥力，虽然此时转子和静止的磁极窗相对的位置并没有发生变化，但是转子的稳定状态已由原来的“稳定”转变为“随遇平衡状态”。此时，转子就开始翻转90°角度，当转子转动了90°角度之后，与原来那个作用磁极垂直的某个转子磁极就会转动到处于磁极窗作用磁场的位置上，取代了原先的那个作用磁极所在的位置，此时，新的作用磁极与磁极窗之间又呈现为相互吸引的磁力作用状态。
以下结合附图和实施例对本实用新型作描述。
图1本实用新型第一实施例的纵向剖视图，图2是图1的A－A横向截面剖视图，图3是图1的轴测剖视图，显示立体形态，图4是第一实施例的工作原理图、显示随遇平衡态，图5是第一实施例的工作原理图、显示稳定状态，图6是第二实施例的工作原理图、显示随遇平衡态，图7是第二实施例的工作原理图、显示稳定状态，图8是第三实施例的工作原理图、显示随遇平衡态，图9是第三实施例的工作原理图、显示稳定状态，图10是显示转子处于随遇平衡态的分析图，图11是显示转子处于稳定状态的理论分析图。
第一实施例是本实用新型的最佳方案。在壳体(1)的外侧面上有用于与与相邻模拟块的燕尾槽相互嵌接的榫(2)，在壳体的正面外侧有一模拟开关刀闸的转柄(3)、壳体(1)为中空的四方体、采用塑料制成。在壳体(1)的中空内腔里有一根水平转轴(4)、它通过芯轴(5)被固定在一个支架(6)上，转轴(4)上固定有呈十字形布置的四块永久磁铁(7)，这四块磁铁按顺时针方向的编号是A、B、C、D，如此，构成一个完整的转子。沿壳体(1)中空腔四周内壁的某一壁面(如上壁面)位置上布置一个作用磁场，它受来自中央控制单元的控制电平信号操纵，磁场的极性是随电路的动态变化而发生变化的，它的作用对象是位于其二个磁极之间的某一块转子磁铁(7)，我们把进入作用磁场(磁极窗)内的那个转子磁铁(7)称为作用磁铁。本实施例中采用一个称之谓定子的环形电磁铁来构成磁极窗、环形磁铁的一个缺口(8)就是一个磁极窗，定子与转子的几何中心呈同心布置，定子的中央是带二个弯折(9)的环形软铁(10)，其外绕有电磁线圈(11)，弯折(9)嵌入壳体上壁面二角的楔槽内使定子被固定安放在壳体(1)的内腔中，定子圆环与另外三个内腔侧壁相互接触(呈几何相切状态)。定子的二个弯折的端头处就是作用磁场(磁极窗)的二个磁极，其极性是动态变化的，从而使四块转子磁铁(7)中进入磁极窗的那一块作用磁铁受磁场力的作用产生运动，导致转子产生90°角度的翻转。
第一实施例的工作过程如下见图4所示，转子上有A、B、C、D四块永久磁铁(7)，其中A磁铁进入作用磁场(磁极窗)，每一块磁铁(7)的磁极面是分布在相背的二个侧面上，其极性相反，在十字形磁铁构成的四个几何象限内，每个象限相互垂直的二个侧面具有相同的极性。图4反映的是转子处于随遇平衡的状态，图10是对应于这种状态的原理分析图，此时的转子就好比是图10中处于顶峰位置的圆珠体、时刻有翻落坠入谷底的可能性。在图4中定子缺口所成的作用磁场的极性对转子中的A磁铁(7)的二侧面(磁极面)正好呈斥力状态，由于这二个力的大小和方向不大会相等、对称，所以转子磁铁A总要向左或向右转动，这样，磁铁A的位置渐渐脱离定子的作用磁场(磁极窗)，而磁铁B或D则渐渐靠近并最后进入磁极窗的作用磁场中，图5显示的就是这种状态。图5的状态是转子的稳定态，图11就是对应于这种稳定状态的原理分析图，此时的转子好比是落入谷底的圆珠体、稳定不动。从图4到图5的过渡就是一次触发电平使转子产生90°角度翻转的过程。如果来自中央控制单元的下一个触发电平使定子磁极窗的极性来了一个翻转(即原来的N、S极变为现在的S、N极)，那么，图5的稳定被破坏、变成类似于图4所示的随遇平衡状态，转子就又要作一次90°角度的翻转，进入新的稳定态。
第二实施例如图6、图7所示，其结构与第一实施例基本相同、区别在于转子上的四块十字形布置的永久磁铁(7)其作用磁极面不在两侧面上而是在距转轴(5)中心距离最远的端头上而不在两侧面上。转子的极性布置如下在同一直径方向上距中心最远的这二个端面上的极性相同，而呈相互垂直的二个磁铁端头的极性相反。图6所示的是第二实施例的转子处于临界的随遇平衡状态的瞬间，这时定子作用磁场与转子上作用磁极A、D之间呈斥力状态，转子马上要作90°的角度翻转。转子自开始运动到最后稳定在图7所示的稳态所转过的角度正好是90°角。
第三实施例如图8和图9所示，它与前二个实施例的区别在于，定子不是一个连续的开口圆环，而是由二个弧形电磁铁将转子同心包围形成上下对称的二个作用磁场(磁极窗)，这二个定子磁场同时作用于二个转子磁铁(7)，而这二个磁铁必定是位于同一直径位置上的。当转子和定子磁场变化到如图8所示的状态时，转子处于临界的随遇平衡状态，转子受定子作用磁场的斥力作用产生运动，其结果必然是在瞬间就过渡到如图9所示的稳态。在图9所示的稳态中转子和定子的作用磁极之间呈现相互吸引的作用力状态，这种状态对应于图11所示的原理分析图；而图8所示的状态则与图10所示的原理分析图相对应。从图8状态过渡到图9状态，转子相应转过90°的转角。当定子磁场极性再次发生翻转(即极性朝相反极性翻转)时，情况又会变化到类似于图8的那种不稳定(随遇平衡状态)，转子又将进行一次新的90°角翻转。
本发明的保护范围不限于上述的三个实施例，如果将转子上的四块磁铁(7)用绕线圈的电磁铁来取代，或者用永久磁铁来取代上述的电磁铁定子，这样的取代仍然是本发明的保护范围之内。另外，不采用环形的定子，在与沿壳体(1)内腔的某一内壁贴近的位置上面对面地设一对磁极形成的定子磁场(磁极窗)与前面所述的十字形转子磁铁搭配形成的模拟开关刀闸也是本发明的保护范围。
本实用新型的模拟开关刀闸对传统的采用人工扳动开关和刀闸的模拟显示屏来说是一项重大的改进和提高，它将人工操作改为自动转换、提高了自动化程度，更为重要的是它还优于用灯光显示来表示系统网络图上通断情况的这种显示方式、因为本实用新型的模拟开关刀闸显示直观、屏面清洁，克服了用灯光显示所带来的“满天星”的眩目状态给操作人员造成的目视上的疲劳，还带来节电效果。
权利要求1.一种在显示屏上使用的模拟开关刀闸、它包含有成中空四方形的壳体(1)、外露在壳体正面外侧的转柄(3)、固定转柄的转轴(4)和安装转轴的支架(6)，其特征是在壳体(1)内腔装有靠电磁力产生相对转动的转子和为转子的转动提供磁场力的磁极窗(8)，在所述的转子轴(4)上固定有四块磁铁(7)、它们互相垂直交叉呈十字形布置。
2.如权利要求1所述的模拟开关刀闸、其特征是在所述的四块磁铁(7)构成的四个几何象限中，每个象限互相垂直的相邻二侧面为同极性的磁极面，而同一块磁铁上相背的二个平行面为极性相反的磁极面。
3.如权利要求1所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的呈十字形布置的四块磁铁(7)、其距转轴(4)中心最远的端头上的极性按顺时针或逆时针方向呈N－S－N－S的规律相间排列。
4.如权利要求1所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的磁极窗(8)是一个由一对极性相异的磁极构成，它位于与壳体(1)内腔侧壁相贴近的位置上。
5.如权利要求1或4所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的磁极窗(8)为二个呈对称布置、分别贴近二个相对的侧面。
6.如权利要求4所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的磁极窗(8)是由一个将所述转子包围的定子的圆环断裂缺口的二个断裂面(9)(9′)形成，定子为电磁铁。
7.如权利要求5所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的二个对称布置的磁极窗(8)(8′)是由二个半圆弧的电磁铁定子形成。
8.如权利要求1或2或3所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的转子(4)上的四块磁铁(7)为电磁铁。
9.如权利要求4所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的磁极窗(8)的一对极性相异的磁极为永久磁铁。
10.如权利要求5所述的模拟开关刀闸，其特征是所述的呈对称布置的二个磁极窗(8)(8′)分别由二对永磁铁形成。
专利摘要本模拟开关刀闸是模拟显示屏上使用的一种模拟元件，它显示整个系统网络图中某一路由的通断变化情况。其主要特征是一个装在四方形中空壳体内腔中的转子和定子，其转子中固定有呈十字形布置的四块磁铁，在壳体内侧壁近处有一至二个静止的磁极窗，当转子处于稳态时，四块磁铁中的某一块至二块处于磁极窗的作用磁场中，每受一次电触发，转子就相应作一次90度的翻转，它取代了现有的靠手工扳动的模拟开关刀闸，实现了自动转换。
文档编号H02B15/00GK2051411SQ8921404
公开日1990年1月17日 申请日期1989年7月12日 优先权日1989年7月12日
发明者张明康, 俞益庭, 杨向天 申请人:浙江省宁海调度自动化成套设备厂