Vorrichtung mit einem ferromagnetischen Kreis. Die Erfindung bezieht. sich auf eine Vor rielitung mit mindestens einem Kreis mit hoelipermeahlein ferroma;netischem Material, einer oder mehreren Wicklungen zur Erzeu gung eines veränderbaren Magnetfeldes in diesem Kreis, mindestens einem Körper aus dauermagnetischem Material zur Erzeugung eines vormagnetisierenden Feldes in diesem Kreis und einem Luftspalt,
der mit dem ferro- niagnetisehen und dem dauernd magnetischen Zweig einen geschlossenen Magnetkreis bildet.
Die Erfindung bezweckt, im Luftspalt ein möglichst grosses vormagnetisierendes Feld zu erzeugen. Anderseits soll der weitere magnetische Widerstand des Kreises, insbe sondere der vom dauernd magnetischen Kör per gebildete, möglichst gering sein, damit kleine Stromänderungen eines der Wicklung zugeführten Stromes eine grösstmögliche Än derung des genannten veränderlichen Magnet feldes herbeiführen.
Nach der Erfindung besteht der in der Richtung seiner kleinsten Abmessung quer zur Berührungsfläche mit dem ferromagneti- sdien Zweig m.agnetisiei'te und wenigstens an@ geiläliert parallel zu den vom veränderlichen Malnetfeld uni Kreis erzeugten Kraftlinien angeordnete Körper aus dauermagnetischem Material mit einer hoerzitivfeldstä:rke von wenigstens 750 Oersted.
Die Erfindung kann als polarisiertes Re lais ausgebildet sein, bei dem z. B. bei einer bestimmten Stromstärke durch die Wicklung das Felddes dauermagnetischen Körpers aus geglichen wird, und eine geringe Stromände- rung ein hinreichend grosses Magnetfeld damit der Anker des Relais angezogen wird. Die Erfindung kann auch als magnetisches Telephon bzw. Mikrophon ausgebildet wer den.
Weiter ist die Erfindung als magnetische Elektronenlinse aushildbar, bei der sie dann zu geringen Abmessungen der Spule führt.
Die Erfindung wird-nachstehend an Hand der in der beiliegenden. Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1, 2 und 2a zeigen polarisierte Relais.
Fis. 3 zeigt ein magnetisches Telephon bzw. Mikrophon, und Fig. 4 zeigt eine magnetische Elektronen linse.
In Fig. 1 sind die Teile des ferromagne- tischen Kreises mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Mit 4 ist ein Körper aus dauermagnetischem Ma terial, mit 5 ein Liftspalt und mit. 6 eine Wicklung bezeichnet, die auf dem Schenkel 1. des feromagnetischen Kreises angeordnet ist. Die Teile 1 und 2 des ferromagnetischen Krei ses sind fest. angeordnet, der Teil 3 ist beweg lich und dient als Anker.
Von einer schema tisch dargestellten Feder 7 wird dieser Anker 3 gegen den Kontakt 8 gezogen, und wenn. ein die Wicklung 6 durchfliessender - Strom ein hinreichend grosses Magnetfeld im Luftspalt 5 erzeugt, wird sich der Anker 3 zum Kontakt 9 bewegen.
Das Relais soll so ausgebildet werden, dass die erforderliche Stromänderung zur Anker- verstellung- auf ein Minimum beschränkt ist, und dass es nur in der Umgebung eines be stimmten Nennstromes ansprechen kann.
Zu diesem Zweck ist von einem dauernd magne tischen Material mit einer hohen Koerzitiv- kraft der magnetischen Induktion BHC, das heisst höher als 750 Oersted ausgegangen, so dass der Körper 4 bei einer geringen Abmes sung in Richtung N-S seiner Magnetisierung trotzdem das Feld des die Wicklung 6 durch fliessenden Nennstromes auszugleichen ver mag.
Dieser Körper 4, der in der Richtung seiner kleinsten Abmessung quer zu seiner grossen Berührungsfläche mit. den Teilen 1 und 2 magnetisiert ist, wird in einer Rich tung etwa parallel zu den von der Wicklung 6 in den Teilen 1 und 2 erzeugten magneti schen Kraftlinien angeordnet und bildet in dieser Weise einen geringen magnetischen Widerstand im fernmagnetischen Zweig 1, 2, 3, so dass eine hohe Empfindlichkeit erreicht wird.
Wird die Feder 7 verhältnismässig schwach ausgebildet, so wird bei einer bestimmten Stromstärke (Nennstrom) das Feld H der Wicklung 6 gerade das Magnetfeld Ho des Körpers 4 ausgleichen, so dass im Luftspalt 5 kein Feld erzeugt wird und die Feder 7 den Anker 3 gegen den Kontakt 8 zieht. Weicht nun der die Wicklung 6 durchflie ssende Strom um einen geringen Betrag von diesem Wert ab, so wird im Luftspalt 5 ein mit. dieser Stromabweichung übereinstimmen des Magnetfeld entstehen, das den Anker 3 gegen den Kontakt 9 zieht.
Die Anziehungs kraft ist dabei (H-Ho) <I>2</I> proportional, so dass sowohl kleinere wie auch grössere Ströme als der Nennstrom den Anker anziehen.
Man kann das Relais weiter z. B. mit zwei Ankern und zwei gesonderten (nicht darge stellten) ferromab etischen Teilen ausbilden, deren Vormagnetisierungen ein wenig ver schieden sind; in diesem Fall ist z. B. eine Vorrichtung erzielbar, bei der, von den klei neren zu den grösseren Stromstärken gerech net, zunächst. die beiden Anker angezogen sind, danach fällt der erste Anker ab, dann auch der zweite Anker, darauf wird der erste Anker wieder angezogen, und schliesslich sind wieder die :beiden. Anker angezogen. Das Re lais ist dann z.
B. als llalimal-llinimalrelais geeignet..
In der Vorrielrtun- nach Fi-. 2 kommen ebenfalls zwei gesonderte Teile 2 und 2' zur Verwendung, bei denen mittels dauerrnagneti- scher Körper 4 bzw. 4' in den Luftspalten 5 bzw. 5' z. B. die Felder H<I>+</I> H, <I>bzw. H - H2</I> erzeugt werden. Die gesamte auf den Anker 3 ausgeübte Kraft wird dann proportional zu (II <I>+</I> 11 1)2 <I>- (H -</I> H.)2 <I>- (2H +</I> IIl <I>-H2) .</I> (1I, <I>+ I12)2.</I> Sind z.
B. die Magne- tisierungen der Körper 4 und <B>-9</B> gleich gross, so dass die Felder Hl und 11.. gleich gross sind, so wird sieh der Anker 3 bei positiven Strö men in die eine Richtung, bei negativen Strö men in die andere I"@iclrtung, bewegen. Ge-e- benenfalls können die Schenkel 2 und 2' in der Nähe voneinander angeordnet werden, wie schematisch in Fig. 2a dargestellt ist, was einen gedrängteren Bau ergibt.
Wird die Feder 7 in Fi-. 1. als sehr stark ausgebildet, so wird ebenfalls, wenn das von dem Körper 4 und von dem die Wicklung 6 durchfliessenden Strom zusammen erzeugte Magnetfeld H + Ho einen bestimmten Wert übersteigt, der Anker 3 angezogen. Auch in diesem Fall wird das Relais beträchtlich empfindlicher, als wenn es ohne dauernd magnetischen, Körper 4 ausgebildet ist.
In Fig. 3 ist. eine als magnetisches Tele- phon ausgebildete Vorrichtung dargestellt, bei der in den Luftspalten 5 und 5' des aus den fest. angeordneten Teilen. 1 und 2 bzw. 1' und 2' bestehenden ferromagnetisehen Zweiges ein konstantes Magnetfeld IIo mittels dauer magnetischer Körper 4 bz -. -1' mit entgegen gesetzten Magnetisierungsrichtungen und ein veränderliches Magnetfeld 1I mittels der Wicklungen 6 bzw. 6' erzeugt wird.
Auf eine in den Luftspalten 5 und 5' angeordnete Membran 3 wird somit eine zu (11 + Ho)2 <I>-</I> (II <I>- Ho) 2 -</I> 4H0H proportionale Kraft ausgeübt. Ein derartiges Telephon hat eine sehr grosse Empfindlichkeit, da sich dem Felde der Wicklungen 6 und 6' ein sehr ge ringer magnetischer Widerstand entgegen setzt, da die Körper 4 und 4' als in Richtung der kleinsten Abumessung magnetisierte Kör per mit grosser Oberfläche ausgebildet sind und anderseits diese Körper ein grosses kon stantes Feld Ho erzeugen, das jedoch nietet in die Membran 3 eindringt.
Die an die Körper H und H' gestellten Anforderungen sind in der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt.
Es versteht sieh, dass die geschilderte Vor richtung auch als Mikrophon benutzt werden kann.
In Fig. 4 ist eine magnetische Elektronen linse dargestellt., die einen ferromagnetischen Kreis mit den Teilen 1 und 2 und einen Luft spalt ö enthält, in dem mittels einer Wicklung 6 ein grosses und möglichst 7usammengedräng- tes Magnetfeld erzeugt werden muss. Um die Abmessungen der Wicklung 6 dabei klein zu halten, ist in den Aussenmantel des Kreises ausserdem wieder ein dauermagnetischer Kör per 4 aufgenommen, der einen bedeutenden Teil des erforderlichen Magnetfeldes im Luft spalt 5 erzeugt.
Die an diesen Körper gestell ten Anforderungen sind wieder die gleichen wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1. Es kann dabei gegebenenfalls vorteilhaft sein, den Kreis 1, 2 an zwei Stellen durch dauermagne tische Körper gleicher Magnetisierungsrich- tung ztt unterbrechen.
Ein geeignetes dauer magnetisches Material ist zusammengesetzt aus im wesentlichen nichtkubischen Kristallen aus Eisenoxyd und wenigstens einem Oxyd der Metalle Barium, Strontium, Blei und ge gebenenfalls zusätzlich Calcium, so dass sie also aus billigen, nicht knappen Rohstoffen hergestellt wenden können:. Das meist verwen dete Material ist. BaFei2019 oder (Ba0)6. (Fe20#.). Die Herstellung dieser Materialien ist. im Schweizer Patent Nr. 306773 beschrie ben.
Dieses Material hat dank seiner nicht kubischen Kristallstruktur noch den besonde ren Vorteil, da es nicht. leitend ist und sich schwer entmagnetisieren lässt, was insbeson- dere bei Verwendung in einem magnetischen Telephon oder Mikrophon wichtig ist.
Device with a ferromagnetic circuit. The invention relates. on a supply line with at least one circle with hoelipermealin ferromagnetic material, one or more windings to generate a variable magnetic field in this circuit, at least one body made of permanent magnetic material to generate a pre-magnetizing field in this circuit and an air gap,
which forms a closed magnetic circuit with the ferromagnetic branch and the permanent magnetic branch.
The aim of the invention is to generate the largest possible pre-magnetizing field in the air gap. On the other hand, the further magnetic resistance of the circuit, in particular the special one formed by the permanent magnetic body, should be as low as possible, so that small changes in current of a current supplied to the winding cause the greatest possible change in said variable magnetic field.
According to the invention, in the direction of its smallest dimension transversely to the contact surface with the ferromagnetic branch m.agnetisiei'te and at least an @ geiläliert parallel to the lines of force generated by the variable magnetic field uni circle arranged body of permanent magnetic material with a hearing field strength of at least 750 oersteds.
The invention can be designed as a polarized Re lais, in which z. B. at a certain current strength through the winding the field of the permanent magnetic body is compensated, and a small change in current a sufficiently large magnetic field so that the armature of the relay is attracted. The invention can also be designed as a magnetic telephone or microphone who the.
Furthermore, the invention can be designed as a magnetic electron lens, in which it then leads to small dimensions of the coil.
The invention is described below with reference to that in the enclosed. Drawing dargestell th embodiments explained in more detail.
Figures 1, 2 and 2a show polarized relays.
F sharp. Fig. 3 shows a magnetic telephone or microphone, and Fig. 4 shows a magnetic electron lens.
In FIG. 1, the parts of the ferromagnetic circle are labeled 1, 2 and 3. With 4 is a body made of permanent magnetic Ma material, with 5 a lift gap and with. 6 denotes a winding which is arranged on the leg 1 of the feromagnetic circuit. Parts 1 and 2 of the ferromagnetic circle are fixed. arranged, the part 3 is movable Lich and serves as an anchor.
From a schematically shown spring 7, this armature 3 is pulled against the contact 8, and if. If a current flowing through the winding 6 generates a sufficiently large magnetic field in the air gap 5, the armature 3 will move towards the contact 9.
The relay should be designed in such a way that the change in current required for armature adjustment is limited to a minimum and that it can only respond in the vicinity of a certain nominal current.
For this purpose, a permanently magnetic material with a high coercive force of the magnetic induction BHC, ie higher than 750 Oersted, is assumed, so that the body 4 with a small dimension in the direction of NS of its magnetization still has the field of the winding 6 can be compensated for by flowing nominal current.
This body 4, in the direction of its smallest dimension transversely to its large contact surface with. the parts 1 and 2 is magnetized, is arranged in a direction approximately parallel to the magnetic lines of force generated by the winding 6 in parts 1 and 2 and in this way forms a low magnetic resistance in the remote magnetic branch 1, 2, 3, so that a high sensitivity is achieved.
If the spring 7 is relatively weak, at a certain current strength (nominal current) the field H of the winding 6 will just compensate the magnetic field Ho of the body 4, so that no field is generated in the air gap 5 and the spring 7 pushes the armature 3 against the Contact 8 pulls. If the current flowing through the winding 6 now deviates from this value by a small amount, a with is in the air gap 5. this current deviation coincide with the magnetic field that pulls armature 3 towards contact 9.
The attraction force is (H-Ho) <I> 2 </I> proportional, so that both smaller and larger currents than the rated current attract the armature.
You can continue the relay z. B. form with two armatures and two separate (not presented Darge) ferromab etic parts, whose biases are a little different ver; in this case z. B. A device can be achieved in which, from the small ner to the larger currents calculated net, initially. the two anchors are tightened, then the first anchor drops, then the second anchor as well, then the first anchor is tightened again, and finally the two are again. Anchor tightened. The relay is then z.
B. suitable as a llalimal-llinimal relay.
In the Vorrielrtun- after Fi-. 2, two separate parts 2 and 2 'are also used, in which, by means of permanent magnetic bodies 4 and 4' in the air gaps 5 and 5 ', e.g. B. the fields H <I> + </I> H, <I> resp. H - H2 </I> can be generated. The total force exerted on the armature 3 is then proportional to (II <I> + </I> 11 1) 2 <I> - (H - </I> H.) 2 <I> - (2H + </ I> IIl <I> -H2). </I> (1I, <I> + I12) 2. </I> Are e.g.
B. the magnetizations of the bodies 4 and <B> -9 </B> are the same size, so that the fields Hl and 11 .. are the same size, so see the armature 3 with positive currents in one direction, in the case of negative currents, move into the other direction. If necessary, the legs 2 and 2 'can be arranged in the vicinity of one another, as shown schematically in FIG. 2a, which results in a more compact structure.
If the spring 7 in Fi-. 1. as very strong, so when the magnetic field H + Ho generated by the body 4 and the current flowing through the winding 6 together exceeds a certain value, the armature 3 is attracted. In this case, too, the relay is considerably more sensitive than if it were designed without a permanently magnetic body 4.
In Fig. 3 is. a device designed as a magnetic telephone shown, in which in the air gaps 5 and 5 'of the fixed. arranged parts. 1 and 2 or 1 'and 2' existing ferromagnetic branch a constant magnetic field IIo by means of permanent magnetic bodies 4 or -. -1 'with opposite directions of magnetization and a variable magnetic field 1I is generated by means of the windings 6 and 6'.
A force proportional to (11 + Ho) 2 <I> - </I> (II <I> - Ho) 2 - </I> 4H0H is thus exerted on a membrane 3 arranged in the air gaps 5 and 5 '. Such a telephone has a very high sensitivity, since the field of the windings 6 and 6 'opposes a very low magnetic resistance, since the bodies 4 and 4' are designed as magnetized bodies with a large surface area and in the direction of the smallest dimension on the other hand, these bodies generate a large constant field Ho which, however, penetrates the membrane 3 by riveting.
The requirements placed on the bodies H and H 'are mentioned in the description of FIG.
It is understood that the device described can also be used as a microphone.
In Fig. 4, a magnetic electron lens is shown. That contains a ferromagnetic circuit with the parts 1 and 2 and an air gap δ in which a large and as much as possible 7 squeezed magnetic field must be generated by means of a winding. In order to keep the dimensions of the winding 6 small, a permanent magnetic body 4 is also added to the outer jacket of the circle, which generates a significant part of the required magnetic field in the air gap 5.
The requirements placed on this body are again the same as for the device according to FIG. 1. It may be advantageous to interrupt the circle 1, 2 at two points by permanent magnetic bodies of the same magnetization direction.
A suitable permanent magnetic material is composed of essentially non-cubic crystals of iron oxide and at least one oxide of the metals barium, strontium, lead and, if necessary, calcium, so that they can be made from cheap, uncommon raw materials. The most commonly used material is. BaFei2019 or (Ba0) 6. (Fe20 #.). The manufacture of these materials is. in Swiss Patent No. 306773 described ben.
Thanks to its non-cubic crystal structure, this material has the particular advantage that it is not. is conductive and difficult to demagnetize, which is particularly important when used in a magnetic telephone or microphone.