CH378949A - Magnetkernvorrichtung, insbesondere für Speicherzwecke - Google Patents

Description

      Magnetkernvorrichtung,    insbesondere für Speicherzwecke    Die vorliegende Erfindung betrifft eine     Magnet-          kernvorrichtung,    die sich beispielsweise in     Codie-          rungs-    und     Decodierungseinrichtungen    für elektrische       Impulscodemodulationsanlagen    zur Nachrichtenüber  tragung verwenden     lässt.     



  Es sind     Codierungs-    und     Decodierungseinrichtun-          gen    vorgeschlagen worden, welche geeignet gewickelte  Kerne aus     sättigbarem    magnetischem Material ver  wenden, in welchen Einrichtungen ein Kern für jeden  darzustellenden Signalpegel vorgesehen ist. Damit die  Signalwellen mit hinreichender Treue wiedergegeben  werden können, müssen eine verhältnismässig grosse  Anzahl von Pegeln vorgesehen werden, und die     Be-          wicklung    und der Zusammenbau der entsprechenden  Kerne erweisen sich als ziemlich kostspielig und eig  nen sich nicht besonders für automatische Prozesse.  



  Bisher wurden die Kerne üblicherweise aus einem  geeigneten     Ferrit    hergestellt, und die heutzutage ver  fügbaren     Ferrite    weisen gewisse Grenzen hinsichtlich  der Umschaltgeschwindigkeit auf, und ausserdem ist  die     Hysteresisschleife    gewöhnlich von einer unzweck  mässig grossen Breite. Gewisse metallische Stoffe, wie  z.

   B. das     sogenannte         Permalloy     (eingetragene  Marke), sind im Prinzip in dieser Hinsicht vorteil  hafter, aber wenn diese Vorteile ausgeschöpft werden  sollen, werden die entsprechenden     Keine    derart klein,       dass    sie sich nicht mehr gut handhaben lassen und  das Anbringen der Wicklungen zu steigenden Schwie  rigkeiten führen würde.  



  Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht  daher in der Schaffung eines Aufbaues für eine     Ma-          gnetkernvorrichtung,    welche beispielsweise in einer       Impuls-Codierungs-    oder     -Decodierungseinrichtung     verwendet werden könnte und welche sich zur Her  stellung durch einen automatischen Vorgang eignet  und die Verwendung von metallischen magnetischen  Stoffen anstelle von     Ferriten        zulässt.       Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die  Zeichnung näher erläutert.  



  Es zeigen:  Die     Fig.   <B>1</B> einen     Grundriss    eines Ausführungsbei  spiels des Erfindungsgegenstandes und die       Fig.    2 und<B>3</B> verschiedene Schnitte der     Fig.   <B>1.</B>  Der elektrische Vorteil der Verwendung von        Permalloy     oder von anderen gleichartigen Legie  rungen als magnetisches Material für die Magnet  kerne einer Codierungseinrichtung     lässt    sich nur dann  erzielen, wenn das      Permalloy     sehr dünn ist und  entweder in der Form eines dünnen Bandes oder in  Form von aufgebrachten     überzügen    verwendet wird.

    Es ist bekannt, einen Ringkern dadurch herzustellen,       dass    man eine flache Spirale aus      Permalloy -Band.     eng aufwickelt. Das Ausführungsbeispiel der Erfin  dung, welches in der     Fig.   <B>1</B> dargestellt ist, weist eine  derartige gewickelte Spirale<B>1</B> auf, wobei zur Er  höhung der Klarheit der Zeichnung die einzelnen Win  dungen mit grossem gegenseitigem Abstand dargestellt  sind.

   Dieser Kern weist ausserdem eine Anzahl Wick  lungen auf, um eine einem     Kernzusammenbau    gleich  wertige Vorrichtung zu schaffen, welche die     Quante-          lungsamplitudenpegel    in einer     Impuls-Codierungsein-          richtung    bestimmt. Der Kernzusammenbau einer be  kannten derartigen Einrichtung weist z. B.<B>70</B>     Einzel-          magnetkerne    auf, von denen jeder eine     Abtastwick-          lung,    eine Signalwicklung, eine     Vorspannwicklung    -und  mehrere Ausgangswicklungen für die     Ziffernünpulse     aufweist.

   Das Bewickeln eines solchen Kernzusam  menbaus ist ein komplizierter Vorgang, welcher von  Hand ausgeführt werden     muss.     



  In der     Fig.   <B>1</B> der befliegenden Zeichnung ent  spricht jede Windung der Spirale<B>1</B> auf der rechten  Seite der Figur einem der Kerne der erwähnten Codie  rungseinrichtungen. Tatsächlich sind     ün    vorliegenden      Fall nur sechs Windungen der Spirale gezeigt, wäh  rend in praktischen Fällen bedeutend mehr, beispiels  weise ungefähr<B>70</B> Windungen vorhanden sind. Ent  gegen der Darstellung, gemäss welcher die einzelnen  Windungen der Spirale<B>1</B> unter sich einen Abstand  aufweisen, liegen diese in praktischen Fällen eng an  einander, so     dass    sich auf der linken Seite ein prak  tisch fester Querschnitt des Ringkernes ohne Zwi  schenräume ergibt.

   Auf diesem Teil des Kernes sind  zwei Wicklungen vorhanden, nämlich eine     Abtast-          wicklung    2 und eine Signalwicklung<B>3.</B> Diese Wick  lungen sind mit<B>je</B> zwei Windungen dargestellt, welche  entgegengesetzt gewickelt sind. In Praxis können  diese Wicklungen jedoch eine oder irgendeine andere  geeignete Anzahl von Windungen aufweisen, und  ausserdem kann der Wicklungssinn beider Wicklungen  der gleiche sein.  



  Auf der rechten Seite der     Fig.   <B>1</B> ist eine     Vorspann-          wicklung    4 dargestellt, deren Windungen unterschied  liche Anzahlen von Windungen der Spirale umschlie  ssen und daher notwendigerweise zwischen den Win  dungen der Spirale hindurchgeführt werden müssen,  wie dies aus der     Fig.   <B>1</B> hervorgeht. Ausserdem sind  vier     Ausgangsziffernwicklungen   <B>5, 6, 7</B> und<B>8</B> dar  gestellt, wobei zu verstehen ist,     dass    eine geringere  oder grössere Anzahl von     Ziffemwicklungen    vor  handen sein können. Jede     Ziffernwicklung    umgibt  nur gewisse Windungen der Spirale.  



  Die     Fig.    2 und<B>3</B> zeigen Querschnitte durch den       Kein    der     Fig.   <B>1,</B> aus denen hervorgeht, wie die Wick  lungen gewunden sind. Diese Figuren sind rein  schematisch und zeigen keine genauen Schnittbilder.  Die     Fig.    2 zeigt einen Schnitt in der Nähe der Wick  lungen 2 und 4 der     Fig.   <B>1,</B> während die     Fig.   <B>3</B> einen  Schnitt in der Nähe der Wicklungen<B>3</B> und<B>5</B> bis<B>8</B>  der     Fig.   <B>1</B> zeigt.

   Aus der     Fig.    2 geht hervor,     dass    die       Abtastwicklung    2 eine gewöhnliche Wicklung ist, wel  che sämtliche Windungen der Spirale<B>1</B> umgibt, wäh  rend     aufeinanderfolgende    Windungen der     Vorspann-          wicklung   <B>3</B> eine, zwei, drei     usw.    Windungen der  Spirale umgeben. Der Grund für diese Anordnung  besteht darin,     dass    die für die     aufeinanderfolgenden     Windungen der Spirale erforderlichen     Vorspannfelder     proportional zu den Zahlen<B>1,</B> 2,<B>3,</B> 4     usw.    ansteigen.

    Es ist klar,     dass,    wenn ein gegebener     Vorspannstrom     durch die Wicklung 4 fliesst, die innerste Windung  der Spirale von allen Windungen der     Vorspann-          wicklung    umschlossen ist und damit das maximale       Vorspannfeld    aufweist, während die äusserste Win  dung der Spirale nur von einer Windung der     Vor-          spannwicklung    4 umgeben ist und damit das kleinste       Vorspannfeld    aufweist.  



  Auf der linken Seite der     Fig.   <B>3</B> ist die Signalwick  lung<B>3</B> dargestellt, welche alle Windungen der Spirale  umschliesst, in der gleichen Weise, wie dies für die       Abtastwicklung    2 gilt. Auf der rechten Seite der       Fig.   <B>3</B> ist nur die Ziffernwicklung<B>7</B> dargestellt. Wie  ersichtlich, umschliesst diese Wicklung die ersten bei  den Windungen der Spirale (von der Innenseite aus  -gezählt) und die fünfte Windung. Diese Wicklung    kann auch gewisse andere Windungen der Spirale  umgeben, welche in der     Fig.   <B>1</B> nicht dargestellt sind.  Das Codebild bestimmt, welche Wicklungen um  schlossen sind.

   Alle übrigen Ziffernwicklungen wer  den in der für die Ziffernwicklung<B>7</B> dargestellten  Weise angebracht, wobei sie aber andere Kombina  tionen von Windungen der Spirale umgeben. So um  schliesst die Wicklung<B>5</B> die Windung<B>1</B> der Spirale;  die Wicklung<B>6</B> die Windungen<B>1, 3</B> und<B>5</B> der Spi  rale und die Wicklung<B>8</B> die Windungen 2,<B>3</B> und 4.  Auch diese Wicklungen können andere nicht gezeigte  Windungen der Spirale umschliessen.  



  Die     Vorspannwicklung    und die Ziffernwicklungen  werden vorzugsweise während des Wickelvorganges  der Spirale angebracht, welcher mit Hilfe eines (nicht  gezeigten) zentralen Dornes vorgenommen wird. Die  Wicklungen werden in ihre Lage gebracht, während  die Spirale gewickelt wird. Somit wird nach jeder  gewickelten Windung der Spirale eine Windung der       Vorspannwicklung    aufgebracht, indem sie (beispiels  weise durch einen geeigneten horizontalen Schlitz im  Dorn) über die Innenseite des Kernes geführt wird,  und weiter wird ein Draht für jede Ziffernwicklung,  welcher die Windung der Spirale zu umgeben hat,  in seine Lage gebracht.

   Hierauf wird die nächste Win  dung der Spirale gewickelt, und es werden wiederum  die entsprechenden Windungen der anderen Wick  lungen gewickelt     usw.     



  Nachdem die     Vorspannwicklung    und die Ziffern  wicklungen aufgebracht worden sind, werden die     Ab-          tastwicklung    2 und die Signalwicklung<B>3</B> in der  üblichen Weise auf den fertiggestellten Kernen auf  gebracht.  



  Diese Wickelvorgänge können automatisch mit  Hilfe einer Maschine ausgeführt werden, bei welcher  die bekannte Technik der     Bewicklung    von Ring  kernen und des Webens in geeigneter Weise kombi  niert sind. Man erkennt,     dass    das Durchsetzen von  Windungen der Spirale durch die Drähte der     Vor-          spannwicklung    und die Ziffernwicklungen im Prinzip  gleich ist wie ein     Webevorgang.     



  Es kann erwünscht sein, einen (nicht gezeigten)  dünnen Ring aus geeignetem nicht magnetischem  Material zu verwenden, welcher als Basis für die Spi  rale dient. Es ist ausserdem zweckmässig, die erste  Windung der Spirale an einer Stelle<B>9</B> zu beginnen,  die in der Nähe des Ortes liegt, wo die Ziffernwick  lungen und die     Vorspannwicklung    anzubringen sind,  so     dass    ein möglichst grosser Kontaktbogen zwischen  der ersten und der zweiten Windung der Spirale erzielt  wird, bevor die erste Windung durch irgendeine Wick  lung umschlossen wird. Gemäss einer Variante können  zwei oder drei Windungen der Spirale als Basis ver  wendet werden, bevor irgendein Durchsetzen des  Kerns durch die Drähte der verschiedenen Wicklun  gen einsetzt.

   In diesem Falle können die genannten  zwei oder drei Windungen als  erste Windung  der  Spirale vom Standpunkt der     Vorspannwicklung    und  der Ziffernwicklung aus betrachtet werden.      Es ist selbstverständlich,     dass    die Spirale so eng  als möglich gewickelt sein sollte, so     dass    ihre Windun  gen auf dem weitaus grössten Teil eines Umganges  miteinander in Berührung stehen.

   Die Wirkung des       Durchsetzens    des Kernes durch die verschiedenen  Wicklungen besteht darin, den magnetischen Kreis  örtlich in eine Anzahl paralleler magnetischer Kreise  aufzuteilen, von denen jeder getrennt vorgespannt und  umgeschaltet oder gewickelt werden kann und von  denen jeder einem der     Keine    der oben erwähnten  bekannten Einrichtung entspricht. Die magnetischen  Kreise der äusseren Windungen sind selbstverständlich  länger als diejenigen der inneren Windungen. Der  extreme Längenbereich kann sich daher beispielsweise  über ein Verhältnis 2:<B>1</B> erstrecken.

   Wenn die magne  tischen Kreise durch die Verwendung von     Abtast-          impulsen    mit besonderer     Flussverkettung    umgeschaltet  werden, ist der Unterschied der magnetischen Weg  länge von geringer Bedeutung. Die längeren magne  tischen Kreise erfordern grössere Ströme zur Umschal  tung, aber solche grössere Ströme sind verfügbar, wenn       Abtastimpulse    der erwähnten Art verwendet werden.  



  Während die Anordnung gemäss     Fig.   <B>1</B> beispiels  weise bis zu<B>70</B> Pegel liefern kann, ist es im Fall der  Codierung einer Signalwelle mit<B>35</B> positiven und<B>35</B>  negativen Pegeln von Vorteil, zwei Anordnungen ge  mäss     Fig.   <B>1</B> zu verwenden, von denen jede für<B>35</B> Pe  gel ausgelegt ist, wobei diese beiden Anordnungen  dann in entgegengesetzten Richtungen vorzuspannen  wären.  



  Das in der     Fig.   <B>1</B> gezeigte Gebilde sollte möglichst  kleine Abweichungen aufweisen, um die     Hysteresis-          verluste    möglichst klein zu halten. So könnte der Kern  beispielsweise einen Innendurchmesser von<B>6,35</B> mm  aufweisen und mit einem      Permalloy -Band    von einer  Dicke von<B>0,0127</B> mm und einer Breite von 0,254 mm  gewickelt werden, wobei beispielsweise für die Wick  lungen ein emaillierter     Kupferdraht    von<B>0,061</B><U>mm</U>  Durchmesser verwendet werden könnte. Dann wäre  die maximale magnetische Weglänge ungefähr     1,6mal     so gross wie die maximale Weglänge im Falle eines  Kernes, welcher für<B>35</B> Pegel ausgelegt ist.  



  Anderseits könnte für die Wicklungen anstelle von  Kupferdraht auch isoliertes Kupferband verwendet  werden.  



  Während im vorstehenden Beispiel      Permalloy      als Material für das magnetische Band vorgeschlagen  wurde, können selbstverständlich andere magneti  sche Metalle oder Legierungen mit geeigneten magne  tischen Eigenschaften verwendet werden, voraus  gesetzt,     dass    sie sich in der Form von dünnem Band  herstellen lassen.  



  Da eine     Decodierungseinrichtung    Magnetkerne  mit Ziffernwicklungen und anderen Wicklungen ver  wendet, welche von gleicher Art sind wie die Wick  lungen auf den Kernen der Codierungseinrichtung, ist  es klar,     dass    die Anordnung     gemüss        Fig.   <B>1</B> sich auch  zur Verwendung in einer     Decodierungseinrichtung     ausbilden     lässt,    indem man die benötigten Wicklungen  in der bereits- beschriebenen Weise anbringt.

      Ausserdem eignet sich die anhand der     Fig.   <B>1</B> dar  gestellte Anordnung nicht nur für     Codierungs-    und       Decodierungseinrichtungen,    sondern auch für -andere  Anwendungen. So weist beispielsweise- ein sog.        Transfluxor ,    welcher     zur    Informationsspeicherung  verwendet wird, einen festen     Toroidkern    aus     ferro-          magnetischem    Material auf, durch welchen ein oder  mehrere kleine Löcher parallel zur Kernachse gebohrt  sind, wobei diese Löcher den magnetischen Kreis  des Ringkernes in zwei oder mehrere parallele magne  tische Kreise aufteilen.

   Durch diese Löcher sind  Wicklungen hindurchgeführt, welche nicht die Mitte  des Ringkernes durchsetzen. Man erkennt nun,     dass     mit Hilfe der in     Fig.   <B>1</B> gezeigten Vorrichtung eine  einem     Transfluxor    äquivalente Vorrichtung geschaf  fen werden kann, indem man geeignete Wicklungen  mit den Windungen der Spirale verschachtelt, wo  durch sich eine Anordnung ergibt, welche eine be  deutend grössere Anzahl von parallelen magnetischen  Kreisen liefert, als dies mit einem     Transfluxor    der  bisher bekannten Form möglich ist.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> I Magnetkernvorrichtung, insbesondere für bpei- cherzwecke, mit einem Ringkern, welcher aus einer straff gewickelten Spirale aus einem Band aus ferro- magnetischem Material besteht, und mit einer Strom wicklung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Windung der Stromwicklung zwischen zwei Windungen der Spirale hindurchgeführt ist.

   <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wicklung mit den Windungen der Spirale in der Weise verflochten ist dass die Wicklung eine Windung aufweist, welche nur einen Teil der Windungen der Spirale umschliesst. 2. Vorrichtung nach Unteranspruch<B>1,</B> gekenn zeichnet durch eine weitere Stromwicklung, welche eine Anzahl Windungen aufweist, welche mit den Windungen der Spirale in der Weise verflochten sind, dass verschiedene Windungen der weiteren Wicklung verschiedene Anzahlen von Windungen der Spirale umschliessen.

   <B>3.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch I, gek;-,nn- zeichnet durch eine zusätzliche Stromwicklung, welche alle Windungen der Spirale umschliesst. 4. Vorrichtung nach Unteranspruch<B>1,</B> gekenn zeichnet durch eine zusätzliche Stromwicklung, welche alle Windungen der Spirale umschliesst. <B>5.</B> Vorrichtung nach Unteranspruch 2, gekenn zeichnet durch eine zusätzliche Stromwicklung, welche alle Windungen der Spirale umschliesst.

   <B>PATENTANSPRUCH</B> II Verwendung der Magnetkernvorrichtung nach Patentanspruch I in einer Impuls-Codierungs- oder -Decodierungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern eine flache ringförmige Scheibe bildet, dass die Vorrichtung weiter eine Anzahl Ziffernwicklungen aufweist, von denen jede einen Leiter aufweist, welcher zwischen benachbarten Win dungen der Spirale in solcher Art hindurchgeführt ist, dass jede Ziffernwicklung eine oder mehrere Windun gen der Spirale aber nicht andere Windungen um schliesst, wobei die Anzahl der Windungen der Spirale, welche umschlossen sind,

   für - jede Ziffernwicklung unterschiedlich sind, dass weiter eine Vorspannwick- Jung mit einer Anzahl Windungen vorhanden ist, wel che aus einem Leiter besteht, welcher mit den Win dungen der Spirale in solcher Weise verflochten ist, dass verschiedene Windungen der Vorspannwicklung verschiedene Anzahlen von Windungen der Spirale umschliessen, und dass schliesslich zwei weitere Wick lungen vorhanden sind, welche<B>je</B> alle Windungen der Spirale umschliessen.