DE1079109B - Magnetischer Wechselschalter, insbesondere fuer das Eisenbahn-sicherungswesen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Wechselschalter, insbesondere für das Eisenbahnsicherungswesen, nach dem sogenannten Transfluxorprinzip unter Verwendung eines Übertragerkernes aus einem Werkstoff mit rechteckförmiger Hysteresisschleife, z. B. eines Ferritkernes, Bandringkernes aus hochpermeabletn Eisen od. dgl., mit wenigstens einem zwischen zwei Außenlöchern liegenden Mittelloch, dessen umgebende Zonen von auf die Außenjoche der Außenlöcher gewickelten Schaltwicklungen magnetisch beeinflußbar sind.

Magnetische Schalter nach dem Transfluxorprinzip sind an sich bekannt. So hat man z. B. einen magnetischen Schalter mit einem Kern gebaut, in dem zwischen je zwei Außenlöchern ein Mittelloch angebracht ist, dessen umgebende Zonen von auf die Außenjoche der Außenlöcher gewickelten Schaltwicklungen magnetisch beeinflußbar sind. Hierbei handelt es sich aber um eine Und-Schaltung. Die Eingangs- und die Ausgangswicklung umschließen dort den gesamten zwischen dem mittleren Loch und dem Außenrand des Transfluxors liegenden Kernquerschnitt. Daher muß dort zur Funktionssicherung der Treiberwicklung eine besondere Strombegrenzung für den Treiberstrom vorgesehen werden.

Ein bekannter magnetischer Wechselschalter ist so gebaut, daß er auf Grund sich addierender magnetischer Wirkungen als ausschließende Oder-Schaltung arbeitet. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß ganz bestimmte Toleranzbedingungen für die sich addierenden Wirkungen einzuhalten-sind. Die- EinhalP. tung solcher Toleranzen verursacht praktische Schwierigkeiten, welche für ihre Beseitigung einen entsprechenden Aufwand erfordern. Ferner ist die Wirkungsweise bezüglich der sicheren und überwachbaren Funktion bisher bekannter Schalter mit Transfluxoren· unzureichend.

Im Eisenbahnsicherungswesen verwendete Bauelemente müssen aber gerade hinsichtlich ihrer sicheren Arbeitsweise besonders hohen Anforderungen genügen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wechselschal-' ter mit einem Transfluxor zu verwirklichen, der sicher arbeitet und keine besonderen Toleranzbedingungen bezüglich seiner Steuerung einzuhalten hat.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich Wechselschalter mit Transfluxoren auch unter Ausnutzung sich multiplizierender Wirkungen realisieren lassen.

Ausgehend von dieser Erkenntnis besteht die Erfindung darin, daß bei einem Übertragerkern mit wenigstens einem zwischen zwei Außenlöchern liegenden Mittelloch von den zwischen dem Mittelloch und den. Außenlöchern liegenden Innenjochen das eine mit einer Magnetischer Wechselschalter,
insbesondere für das Eisenbahnsicherungswesen

Anmelder;

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Adolf Bacher, München,
ist als Erfinder genannt worden

Treiberwicklung und dasselbe oder das andere Joch mit einer Ausgangswicklung versehen ist, so daß eine durch die Schaltwicklungen steuerbare exklusive Oder-Schaltung entsteht.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen magnetischen Wechselschalters besteht darin, daß die Schaltwicklungen der Außenzonen auf Joche dieser Zonen mit derart bestimmten Jochquerschnitten gewickelt sind, daß die Ein- und Ausschaltimpulse und' die von ihnen bewirkten Fluß änderungen auf das zugehörige gesteuerte Joch begrenzt bleiben. Das hat nämlich den Vorteil, daß für die Zuführung bzw. für die Abnahme der Impulse keine zusätzlichen Ringkerne für die Begrenzung erforderlich sind.
- Die Erfindung und nähere Einzelheiten seien im folgenden an Hand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, und zwar zeigt . Fig. 1 einen erfindungsgemä.ßen Wechselschalter mit einem Transfluxor,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung der Funktion des Schalters gemäß Fig. 1,,

Fig. 3 das magnetische Feldbild im Übertragerkern, wenn keine Übertragung möglich ist (Schalter geöffnet), ' " ,

Fig. 4 das magnetische Feldbild, welches eine Übertragung mit minimaler Dämpfung gestattet (Schalter¹ geschlossen), I

Fig. 5 das magnetische Feldbild beim bzw. nach dem Übertragen, , -, , ^;

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Übertragerkern int einen Schalter mit mehreren gleichzeitig steuerbaren Schaltsystemen, '

909 769'/354

3 4

In Fig. 1 sind in dem Übertragerkern ÜK, der aus Schalters die äußeren Kraftlinien, wie sie durch die

einem Material mit nahezu* rechteckförmiger Hyste- Pfeile P 4 angedeutet werden, vom Außenjoch AI 1

resisschleife, z. B. aus Ferrit, besteht, zwei Außenlöcher über das Außenjoch AI 2. Der Treiberstrom der

ALI und AL 2 vorgesehen. Zwischen diesen Löchern Wicklung TW kann nur das Innenjoch//1 sättigen, befindet sich ein Mittelloch "ML. Die Löcher sind so in 5- so daß 'der Fluß, der in der Zone um das Mittelloch

dem.Übertragerkern verteilt, daß' vier Joche entstehen, ML liegt, nicht in die Außenzone gelangen kann, in

und zwar,-die beiden Außenjoche AI 1 und AI 2 so- welcher die Kraftlinien vom Außenjoch All zum

wie die beiden Innenjoche//1 und 112. Auf dem Außenjoch AI 2 verlaufen. Außerdem legt sich der im

Außenjoch A-L1, , sind hier zwei Schaltwicklungen Innenjoch III erzeugte Fluß nur um das Innenjoch

SWIl und SW12 vorgesehen. Dabei kann man bei- io 112, da dieser Weg wegen seiner kleinen Länge den

spielsweise die eine Wicklung gegensinnig zur anderen kleinsten magnetischen Widerstand für diesen Fluß

Wicklung auf das Joch wickeln. Gleichermaßen trägt darstellt.

dasAußenjochyi/2hier zwei SchaItwicldungen.S'fF21 Es ist zweckmäßig, die Querschnitte aller Joche

und SW 22, die ebenfalls gegensinnig gewickelt sein AI 1, AI 2, II1, II2 in der Schnittebene SB gleich

können. Auf dem Innenjöch'//1 ist eine Treiberwick- 15 groß zu machen. Das hat den Vorteil, daß die Schalt-

lung TW vorgesehen, die von einem Treibergenerator impulse, welche auf die Schaltwicklungen SW11,

TG gespeist wird. Auf dein anderen Innenjoch 112 SW12 bzw. SW 21, SW 22 gelangen, beliebig groß

befindet sich die AusgangswjcklungyiPF, die beispiels- sein können, weil sie infolge der Ouerschnittgleichheit

weise auf einen Belastungswiderstand R arbeitet. derart begrenzt werden, daß sie vollständig zur Um-

Ferner ist für die Einstellung des magnetischen Null- 20 magnetisierung des einen Innenjoches //1 oder // 2

zustandes {s. Fig. 3), eine sogenannte Rückstell- ausreichen, aber keine Beeinflussung darüber hinaus

wicklung RW vorgesehen, welche die beiden Innen- ausüben können. -

joche // 1 und // 2 umfaßt. Außerdem ist eine zusatz- ■ Der in Fig. 5 dargestellte magnetische Zustand beim

liehe Einstellwicklung Ei^ angeordnet, mit deren Hilfe oder nach dem Übertragen läßt sich durch eine Aus-

man die Übertragung zwischen der Treiberwicklung 25 schaltung ändern. Diese Ausschaltung kann mit Hilfe

TWiund' der Ausgangsspule^fF einschalten kann., eines Impulses, der auf eine der Schaltwicklungen SW

Öie Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schal- gelangt, erfolgen. Es sei angenommen, daß ein Austers ist an Hand des in "Fig. 2 dargestellten Ersatz- schaltimpuls ausreichender Größe an die Schaltwickschaltbildes-zu erkennen. Dieses Schaltbild zeigt, daß lung SW 21 gelangt. Dieser Impuls magnetisiert das der Belastungswiderstand R von dem Generator G über 30 Außenjoch AI2 um, und die Kraftlinien im Innenjoch die Kontakte Kl, K 2 gespeist werden kann, wenn der // 2 werden wieder in bezug auf das Mittelloch ML eine Kontakt K 1 oder der andere Kontakt K 2 in seine von oben nach unten verlaufen und geschlossene Kreise entgegengesetzte Lage gebracht wird (ausschließende um das Loch AL 2 bilden, wie es in Fig. 3 dargestellt Oder-Schaltung). ist. Die Kraftlinien, welche aus dem Joch AI 1 in die

Diese Funktion wird mit Hilfe des in Fig. 1 dar- 35 Randzonen Z laufen·, werden damit unterbrochen, und

gestellten magnetischen Schalters wie folgt verwirk- die im Joch AI 1 liegenden Kraftlinien schließen sich

licht. . über das Joch // 1, wobei sie hier beim Ausschaltvor-

Wenn auf die Rückstellwicklung RW ein Impuls gang die Kraftlinien im Joch II1 umpolen. Damit beausreichender Größe gelangt, so werden die Außen- steht um das Mittelloch ML herum kein geschlossenes joche.4/1 und AI2 sowie die Innenjoche//1 und 40 Kraftlinienfeld mehr. Der Schalter ist geöffnet und II2 so magnetisiert, daß alle Molekularmagnete in der kann jetzt durch einen entsprechenden Impuls z. B. auf gleichen Richtung polarisiert liegen. Diese Magnetisie- die Schaltwicklung SW11 wieder geschlossen werden, rung schreitet jeweils von den Innenrädern der Löcher Die Übertragung zwischen der TreiberwicklungTW AL 1 und AL 2 nach außen weiter. Das entsprechende und der Ausgangswicklung AW kann mit Hilfe eines magnetische Feldbild ist in Fig. 3 dargestellt. Es bil- 45 Impulses, der auf eine der Schaltwicklungen, z. B. den sich um jedes der Außenlöcher AL 1 und AL 2 in SWIl, gelangt, eingeschaltet werden. Ein gegensinnig der magnetischen Nullstellung geschlossene Kraft- gerichteter Impuls, der auf die gleiche Wicklung gelinien aus, deren Richtung durch die Pfeile P 1 bzw. langt, kann zur Ausschaltung benutzt werden. Ein P 2 gezeigt wird. In diesem Zustand ist keine Über- Impuls, der an die Schaltwicklung SW 11 gelangt und tragung zwischen der Treiberwicklung TW und der 50 damit die Einschaltung bewirkt, kann gleichermaßen Ausgangswicklung AW möglich. Der Schalter ist also auch zur Ausschaltung dienen, wenn er an die gegengeöfrhet, wie es auch Fig: 2 zeigt. sinnig zur Schaltwicklung SW11 gewickelte Schalt- _ Wird nun beispielsweise auf die Schaltwicklung wicklung SW12 gelangt. Gleiches gilt für die Schalt- SW 21 ein Impuls gegeben, der das Joch AI 2 um- wicklungen SW 21 bzw. ,W 22. Schließlich kann man magnetisiert, so wird damit auch noch das Joch // 2 55 mit Hilfe eines Impulses, der an die Wicklung SW11 ummagnetisiert Das Innenjoch // 1 ist jetzt in bezug oder SW12 gelangt, die Einschaltung bewirken und auf das Mittelloch ML von oben nach unten und das die Ausschaltung über die Wicklungen SW 21 bzw. Innenjoch // 2 ist in bezug auf das Mittelloch ML von SW 22 vornehmen. Auch die umgekehrte Arbeitsweise unten nach oben magnetisiert, wie es Fig. 4 zeigt. In der genannten Wicklungen ist möglich. Ferner ist eine diesem Magnetisierungszustand des gesamten Über- 60 Einschaltung mit Hilfe der zusätzlichen Einschalttragerkerns ist eine Übertragung zwischen der Trei- wicklung EW möglich.

berwicklungTPF und der AusgangswicklungyifF mög- Fig. 6 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines

lieh. Der Kraftlinienverlauf, der sich beim Einschalten erfindungsgemäßen Magnetschalters, der als Mehrfach-

des Treibergenerators TG bzw. nach dem Übertragen schalter zu verwenden ist. Die beiden Außenlöcher

ergibt, ist in Fig. 5 dargestellt. Um das MittellochML 65 AL 11 und AL 12 sind hier als Langlöcher ausgebildet

hat sich der übertragene Fluß ausgebildet, der seiner- und schließen zwischen sich einen Steg ein. In diesem

seits für die Übertragung von der Treiberwicklung TW Steg sind beliebig viele Mittellöcher ML1, ML 2,

auf die· Ausgangswicklung AW wirksam wird. Dies ML 3i... vorgesehen. Damit entstehen rechts und links

wird durch die Pfeile P3 angedeutet. Außerdem jedes Mittelloches Joche/11, / 12, / 13 ..., die zur

schließen sich in diesem Zustand des magnetischen 70 Aufnahme individuell zugeordneter Treiber- und/oder

Ausgangswicklungen geeignet sind. Diese Wicklungen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Auf die langen Außenjoche A 1 und A 2 kann man eine den gewünschten Schaltmöglichkeiten entsprechende Anzahl von Schaltwicklungen unterbringen, die allen Treiber- und Ausgangswicklungen gemeinsam zugeordnet sind. Zwei Schaltwicklungen bilden mit je einer Treiber- und Ausgangs wicklung ein Schaltsystem. Jedes Paar, bestehend aus einer Treiber- und Äusgangswicklung, ist rückwirkungsfrei von allen anderen solchen Paaren auf dem gleichen Kern. Die Jochquerschnitte zwischen benachbarten Innenlöchern MLl, . .. sind zweckmäßig doppelt so groß wie die Jochquerschnitte zwischen einem Innenloch ML .. . und einem Außenloch AL 11 bzw. AL 12 bzw. doppelt so groß wie die Querschnitte der Außenjoche A 1, A 2.

Zur Vereinfachung der Wickelarbeit ist es möglich, den Übertragerkern aus zwei Teilen herzustellen, indem die Berührungsflächen entlang der Linie L zunächst geschliffen und dann miteinander zusammengeklebt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann man dem Übertragerkern auch andere Formen geben, welche ebenfalls die Verwirklichung eines Wechselschalters gestatten, dessen Funktion auf sich multiplizierenden magnetischen Wirkungen beruht. Außerdem kann man in einem einzigen Übertragerkern mehrere Außenlöcher und Innenlöcher vorsehen, wobei je zwei Außenlöcher zusammen mit einem Innenloch und den entsprechenden Wicklungen zu einem gemeinsamen Schaltsystem gehören.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: 35

1. Magnetischer Wechselschalter, insbesondere für das Eisenbahnsicherungswesen, nach dem Transfluxorprinzip unter Verwendung eines Übertragerkernes aus einem Werkstoff mit rechteckförmiger Hysteresisschleife und mit wenigstens einem zwischen zwei Außerlöchem liegenden Mittelloch, dessen umgebende Zonen von auf die Außenjoche der Außenlöcher gewickelten Schaltwicklungen magnetisch beeinflußbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwischen dem Mittelloch und den Außenlöchern liegenden Innenjochen das eine mit einer Treiberwicklung und dasselbe oder das andere Joch mit einer Ausgangswicklung versehen ist, so daß eine durch die Schaltwicklungen steuerbare exklusive Oder-Schaltung entsteht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwicklungen der Außenzonen auf Joche (All, AJ2) dieser Zonen mit derart bestimmtem Querschnitt gewickelt sind, daß die Ein- und Ausschaltimpulse an diesen Wicklungen automatisch begrenzt wer,den (S₁U(It).

3. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellwicklung (RW) vorgesehen ist, welche die beiden Innenjoche umfaßt.

4. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Einschaltwicklung (EW) vorgesehen ist.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Übertragerkern mehrere Schaltsysteme untergebracht sind, wobei jedes System drei Löcher und vier Joche enthält.

6. Schalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ausbildung eines Mehrfachschalters ein Übertragerkern mit zwei länglichen Löchern versehen ist, zwischen welchen sich ein Steg befindet, der eine beliebige Anzahl von Innenlöchern enthält, derart, daß die beiden Langlöcher zusammen mit je einem der Innenlöcher und den entsprechenden Wicklungen ein Schaltsystem ergeben.

7. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Mehrfachschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragerkern zwecks einfacherer Anbringung der Wicklungen aus mindestens zwei Teilen besteht, welche an ihren, vorzugsweise geschliffenen Teilungsflächen nach dem Anbringen der Wicklungen miteinander zusammengeklebt od. dgl. sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Proc. IRE, März 1956, S. 331, Fig. 16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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