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Magnetisch gesteuerter Übertrager oder Schalter, sogenannter Transfluxor
Die Erfindung betrifft einen magnetisch gesteuerten Übertrager oder Schalter, einen
sogenannten Transfluxor, mit einem Kern aus einem Material mit rechteckförmiger
Hysteresisschleife, in dem mindestens zwei Löcher derart vorgesehen sind, daß mindestens
drei Joche entstehen, von denen wenigstens zwei mit Wicklungen für die Steuerung
und Übertragung versehen sind.
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Transfluxoren sind an sich bekannt. Ihr Kern besteht beispielsweise
aus einer Ferritscheibe, welche eine rechteckförmige Hysteresisschleife aufweist.
Die Anzahl der hierbei notwendigen Löcher für die Steuer- und Übertragungswicklungen
sind der Verwendung des Transfluxors angepaßt. Neben den vorwiegend verwendeten
kreisförmigen Löchern hat man auch ovale Löcher verwendet, um mehr Wickelraum für
die Wicklungen zu haben.
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Transfluxoren besteht jedoch
darin, daß die Joche, welche die Löcher in der Transfluxorscheibe begrenzen, im
wesentlichen durch Bögen der exzentrisch liegenden Löcher begrenzt werden. Dadurch
ergeben sich zwischen den Löchern Joche, deren Querschnitt auf der Verbindungslinie
der beiden Lochmittelpunkte am kleinsten ist und nach beiden Seiten zunimmt. Die
kleinste Querschnittsfläche ist hauptsächlich für den magnetischen Widerstand der
Übertragungskreise im gesperrten Zusand des Transfluxors maßgebend. Da die Längsausdehnung
der Joche im Bereich der kleinsten Querschnittsfläche klein ist, treten die magnetischen
Feldlinien zum Teil in den parallel liegenden, verhältnismäßig kurzen Luftweg aus
und überbrücken den Bereich des großen magnetischen Widerstandes. Hierdurch erfolgt
auch im gesperrten Zustand des Transfluxors eine Restübertragung von der Treiberwicklung
auf die Ausgangswicklung. Die Folge davon ist ein ungünstiges Verhältnis zwischen
der übertragenen Spannung im geöffneten (eingestellten) Zustand des Transfluxors
und der übertragenen Spannung im gesperrten Zustand. Die Übertragungskennlinie,
d. h. die Kennlinie für die Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Einstellstrom der
bekannten Transfluxoren beginnt daher bei einem Einstellstrom 1e = 0 bereits
mit einem Restwert und nähert sich in einer verhältnismäßig flachen Krümmung ihrem
Maximum. Infolgedessen können derartige Transfluxoren beispielsweise dann nicht
verwendet werden, wenn die Forderung besteht, daß nur bei einem ganz bestimmten
Einstellstrom eine Ausgangsspannung geliefert werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen idealen Verlauf der
Übertragungskennlinie, d. h. eine erst bei einem definierten Einstellstrom plötzlich
einsetzende Übertragung zu ermöglichen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus,
daß es zu diesem Zweck erforderlich ist, die Zonen hohen magnetischen Widerstandes
zu vergrößern, um den durch die Treiberdurchflutung auch im Sperrzustand zusätzlich
bewirkten Magnetfluß sehr klein zu halten und damit die im Sperrzustand unerwünschte
Übertragung zu verringern bzw. möglichst ganz zu unterdrücken.
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Ausgehend von dieser Erkenntnis, besteht die Erfindung darin, daß
mindestens das eine der das für die Übertragungswicklungen bestimmte Loch begrenzenden
Joche in an sich bekannter Weise eine konstante Querschnittsfläche in demjenigen
Bereich aufweist, der etwa durch die Lochbreite dieses Loches bestimmt ist.
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Diese Formgebung mindestens eines Loches ergibt einen sich über die
gesamte Breite des Loches für die Übertragungswicklungen ausdehnenden Engpaß, durch
welchen der magnetische Widerstand im Bereich des Übertragungsflusses im blockierten
Zustand des Transfluxors wesentlich erhöht wird. Hierdurch sinkt für konstanten
Strom in der Treiberwicklung die bei einem Einstellstrom 1e=0 in der Ausgangswicklung
erzeugte Spannung praktisch auf den Wert Ua=0. Es ist also keine Restübertragung
vorhanden. Außerdem wird durch den längeren magnetischen Engpaß auch die Krümmung
am Fußpunkt der ansteigenden Flanke der Übertragungskennlinie schärfer. In Ausgestaltung
der Erfindung kann ferner durch
bestimmte Verhältnisse-.von Breite
und Länge des Übertragungsloches ein unterschiedlicher Verlauf der Übertragungskennlinie
in Abhängigkeit vom Einstellstrom verwirklicht werden.
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Es ist zwar eine Speicheranordnung mit geschlossenem Kern aus ferromagnetischem
Material bekannt, bei dem ein Loch so gestaltet ist, daß mindestens eines der Joche
über eine größere Länge eine konstante Querschnittsfläche hat; diese Form des Loches
ist jedoch anscheinend nur gewählt worden, um in dem Loch eine Abfragewicklung,
durch welche örtlich begrenzte reversible Induktionsänderungen hervorgerufen werden,
sowie eine Ausgangswicklung leichter unterbringen zu können. Die der Erfindung zugrunde
liegende Erkenntnis, daß durch eine derartige Lochform bei Transfluxoren mit irreversibler
Induktionsänderung eine Unterdrückung der Restübertragung möglich ist, kann dieser
Veröffentlichung nicht entnommen werden.
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Einige Anwendungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig.1 bis 6 dargestellt
und nachstehend erläutert. Fig.1, 3 und 5 zeigen gewünschte Kennlinienverläufe der
Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Einstellstrom; Fig. 2, 4 und 6 zeigen Transfluxorformen,
welche die Realisierung der gewünschten Kurvenverläufe gestatten.
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Fig. 1 zeigt einen Verlauf der Ausgangsspannung Ua in Abhängigkeit
vom Einstellstrom 1e. Es sei beispielsweise für ein Koinzidenzgatter gefordert,
daß für verschiedene Einstellströme in einem bestimmten Übertragungsbereich B eine
konstante Ausgangsspannung geliefert wird. Die in Fig.1 dargestellte Kurvenform
läßt sich mit Hilfe des in Fig.2 gezeigten Transfluxors - erfindungsgemäß dadurch
verwirklichen, daß der Transfluxorkörper K mit zwei Löchern L 1 und L 2 derart versehen
ist, daß das Loch L 2 an seinen Schmalseiten von zwei Jochen J 1 und J2 begrenzt
wird; welche über die Länge dieser Schmalseiten die gleiche konstante Querschnittsfläche
wie in der gestrichelt eingezeichneten Schnittebene SE haben. Das Joch J3 hat zweckmäßig
eine Querschnittsfläche, die so groß ist wie die Querschnittsflächen der Joche J1
und 12 zusammen. Auf dem Joch J3 befindet sich hier eine Steuerwicklung SW, in welcher
der Einstellstrom Ie fließt. Das Joch J2 ist mit einer Treiberwicklung TW und mit
einer Ausgangswicklung AW versehen. An den Klemmen der Ausgangswicklung AW wird
die Ausgangsspannung Ua abgenommen. Der Transfluxor wird für die Übertragung freigegeben,
wenn die ersten Elementarteile im Bereich des Joches J1 in eine bestimmte Richtung
umklappen. Wenn das gesamte Joch J1 in gleicher Richtung magnetisiert ist, d. h.
wenn die letzte im Joch J 1 verlaufende Feldlinie F 1 die gleiche Richtung wie alle
anderen Feldlinien durch das Joch J1 hat, ist die günstigste Übertragung vorhanden.
Die Übertragungseigenschaft wird wieder schlechter, wenn Feldlinien, z. B. die Feldlinie
F2, durch das Joch J2 ebenfalls in gleicher Richtung wie im Joch J 1 verlaufen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Übertragungsbreite B läßt sich mit einem
erfindungsgemäßen Transfluxor dadurch vergrößern, daß man die Differenz der Längen
zwischen der letzten in bezug auf das Loch L 2 innen verlaufenden Feldlinie F 1
und der ersten in bezug auf das Loch L 2 außen verlaufenden Feldlinie F2 groß macht.
Man erreicht das z. B. dadurch, daß man die radiale Ausdehnung des Loches L 2 vergrößert.
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Fig.3 zeigt einen Kurvenverlauf, der zunächst genau wie in Fig.1 steil
ansteigt für bestimmte Werte des Einstellstromes, eine konstante Ausgangsspannung
ergibt und für weiterzunehmende Einstellströme flach abfällt. Dieser Kurvenverlauf
wird mit Hilfe des in Fig.4 gezeigten Transfluxors dadurch verwirklicht, daß das
Joch J1 und das Joch J2 in der Schnittebene SE unterschiedliche Querschnittsflächen
aufweisen, und zwar ist das Joch J2 dicker als das Joch J'1 ausgebildet, so daß
es mehr ummagnetisierbares Material enthält. Die vollständige Sperrung tritt bei
diesem Transfluxor erst dann ein, wenn das gesamte Material des Joches J2 ummagnetisiert
ist. Dabei ist zu beachten, daß auch das Joch J3 eine hinreichende Querschnittsfläche
aufweist, die den gesamten Fluß, der sich aus den Flüssen durch die Joche J1 und
J2 ergibt, aufnehmen kann.
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Für bestimmte Zwecke, beispielsweise zur Stromüberwachung, kann es
erforderlich sein, einen steilen Übergang vom gesperrten zum geöffneten Zustand
zu verwirklichen, wobei nur für einen ganz bestimmten Einstellstrom Ie eine Ausgangsspannung
Ua geliefert wird. Einen solchen Kurvenverlauf zeigt Fig. 5. Dieser Kurvenverlauf
läßt sich mit Hilfe des in Fig.6 dargestellten Transfluxors verwirklichen, und zwar
dadurch, daß ein Loch L 3 vorgesehen ist, welches an seinen Längsseiten von zwei
Jochen J I und J2 begrenzt wird, die beide über die Länge der Längsseiten die gleiche
konstante Querschnittsfläche aufweisen, wobei die radiale Ausdehnung des Loches
L 3 klein ist.
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Für die erfindungsgemäßen Transfluxoren ist der Radius des großen
Loches L 1 dafür maßgebend, wie groß der Einstellstrom sein muß, ehe der Durchlaßbereich
beginnt. Da in den Ausführungsbeispielen das Loch L 1 stets den gleichen Radius
aufweist, beginnt der Durchlaßbereich etwa bei dem gleichen Einstellstrom. Für die
Steilheit des Flankenanstieges bzw. -abfalles der in den Fig. 1, 3 und 5 gezeigten
Kurvenverläufe sind die Breiten der Joche J1, J2
maßgebend. Die Ausdehnung
der Löcher L 2 bzw. L 3 in radialer Richtung in der Schnittebene SE ist für die
Breite der Durchlaßkurve maßgebend, d. h. für eine breite Durchlaßkurve, wie sie
Fig.1 zeigt, ist das Loch L 2 in radialer Richtung breiter zu machen als für eine
schmale Durchlaßkurve, wie sie Fig.5 zeigt. In diesem Fall ist die Ausdehnung des
Loches L 3 in radialer Richtung möglichst klein zu machen.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Transfluxoren besteht unter anderem
auch darin, daß durch die erfindungsgemäße Formgebung der Löcher genügend Wickelraum
für die in Fig. 1 gezeigten Wicklungen vorhanden ist. Diese Wicklungen sind in den
Fig.4 und 6 der Einfachheit halber fortgelassen.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Es ist denkbar, die Löcher auch noch anders zu formen, beispielsweise
das Loch L 2 in radialer Richtung extrem lang zu machen. Außerdem lassen sich mit
Hilfe der neuen Transfluxoren Koinzidenzschaltungen verwirklichen, wobei mehrere
Einstellwicklungen auf das Joch J3 gewickelt werden und die Summe der durch alle
Wicklungen fließenden Einstellströme für die Ummagnetisierung des Transfluxors maßgebend
ist. Dabei ist es zweckmäßig, einen bestimmten Bereich zu schaffen, bei dem der
resultierende Einstellstrom zu
klein ist, um die Übertragung einzuleiten.
Zu diesem Zweck ist - wie bereits ausgeführt - der Radius des Loches L 1 entsprechend
groß zu wählen.