DE1181742B - Anordnung zum selektiven Koppeln zweier Wicklungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: 1181742

Aktenzeichen: A 39321 Viii a / 21 al

Anmeldetag: 29. Januar 1962

Auslegetag: 19. November 1964

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Einrichtungen und insbesondere auf »Transfluxoren/und auf Verfahren zu deren Betrieb.

Der Transfluxor ist eine magnetische Einrichtung erst neueren Ursprungs, mit der Schaltfunktionen ohne bewegliche Teile ausgeführt werden können. Ein Transfluxor enthält einen Kern mit rechteckiger Hysteresissehleife, der mit mindestens einer mittleren Öffnung und einer Kopplungsöffnung versehen ist. Diese Öffnungen ergeben mindestens zwei geschlossene magnetische Wege mit gemeinsamen Teilen. Die Kopplung zwischen den Wicklungen kann als Ein-Aus-Schalter gesteuert werden. Die Wicklungen enthalten sowohl eine Primär- als auch eine Sekundärwicklung und sind an dem Flußweg angeordnet, der durch die Kopplungsöffnung bestimmt ist. Ein an die Primärwicklung gelegtes Wechselstromsignal wird auf die Sekundärwicklung gekoppelt, wenn die gemeinsamen Teile des magnetischen Weges in derselben Richtung zur Kopplungsöffnung gesättigt sind, Wenn jedoch die gemeinsamen Teile in entgegengesetzten Richtungen gesättigt sind, wird das Wechselstromsignal nicht auf die Sekundärwicklung gekoppelt. Ein Transfluxor kann also mit zwei Funktionen versehen betrachtet werden, nämlich dem offenen (übertragungsfähigen) Zustand, in dem eine Kopplung zwischen den Wicklungen besteht, und dem gesperrten Zustand, in dem keine Kopplung zwischen den Wicklungen besteht.

Der Sättigungszustand bei gemeinsamen Teilen wird durch den Fluß im magnetischen Weg gesteuert, der sich durch die mittlere Öffnung ergibt. Der Sperrzustand wird durch einen großen Steuerfluß hergestellt, der den Sättigungszustand in beiden gemeinsamen Teilen beeinflußt. Der offene Zustand wird durch einen folgenden Steuerfluß von bestimmter Größe hergestellt, der ausreicht, um eines der gemeinsamen Teile zu induzieren, nicht dagegen ausreicht, um den anderen Teil zu induzieren. In der Praxis ist es schwierig, den Kern offenzuhalten, wenn das Wechselstromsignal ständig fließt, da die Primärwicklung fortlaufend einen Fluß erzeugt, der abhängig von der Phase entweder den Steuerfluß unterstützt oder ihm entgegenwirkt. Dies ergibt häufiges Auftreten von Zuständen, die als »unterschaltet« oder »überschaltet« bezeichnet werden, in denen der Transfluxor weder an- noch abgeschaltet, d. h. weder offen noch gesperrt ist. In der Praxis ist »unterschaltet« und »überschaltet« insbesondere deshalb unerwünscht, weil dadurch die Kopplung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung beachtlich von einem eingeschalteten Zustand zum nächsten schwankt.

Anordnung zum selektiven Koppeln
zweier Wicklungen

Anmelder:

American Machine & Foundry Company,

New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Meissner,

Berlin 33, Herbertstr. 22,

und Dipl.-Ing. H. Tischer, München 2,

Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

William James Mahoney, Darien, Conn.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Januar 1961 (85 763)

Bisher wurden Unterschaltung oder Überschaltung durch zwei Verfahren eliminiert oder korrigiert. Das erste Verfahren erfordert im allgemeinen die Hinzufügung einer Schaltwicklung an einen der gemeinsamen Teile. Ein großer, durch diese Wicklung erzeugter Fluß öffnet den Kern und reicht aus, die Wirkung eines durch die Primärwicklung erzeugten Flusses zu überwinden. Die Schwierigkeit bei Verwendung einer Schaltwicklung besteht darin, daß viele Windungen für eine solche Wicklung notwendig sind und daß diese Windungen durch die Kopplungsund die Mittelöffnung hindurchführen müssen. Die mechanischen Abmessungen des Kerns macht dies oft schwierig. Beim zweiten Verfahren kann der magnetische Kern überschaltet werden. Die Überschaltung wird aber hierauf durch einen Fluß korrigiert, der durch einen großen positiven Teil eines an die Primärwicklung gelegten Asynchronimpulses erzeugt wird. Es ist jedoch schwierig, einen Signalgenerator zu konstruieren, der ein asynchrones Signal liefern kann, das hinreichend verschoben ist, um die Überschaltung auf diese Weise zu eliminieren. Ferner ist der negative Teil dieses Asynchronsignals oft groß genug, um den Kern unrichtig zu öffnen, wenn er in

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der gesperrten Stellung verbleiben soll, ein Fall, der offensichtlich unvorteilhaft ist.

Zusätzlich bewirkt die Verwendung eines großen, positiven Treibimpulses wegen der unvollkommen rechteckigen Hysteresisschleife des Kernmaterials des Tran:fluxors oft die Emission oder das Abfließen eines unechten Ausgangssignals, wenn der Transfluxor sich im abgeschalteten Zustand befindet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum selektiven Koppeln zweier Wicklungen, die zusammenwirkend auf einem ersten magnetischen Pfad angeordnet sind, der bestimmte Teile mit einem zweiten magnetischen Pfad gemeinsam hat. Dieser Pfad ist durch eine mittlere und eine Kopplungsöffnung in einem magnetischen Kern gegeben. Hierbei werden die Antriebsimpulse an die Primärwicklung der ersten beiden Wicklungen angelegt, und eine dritte Wicklung wird durch die mittlere Öffnung gewickelt und durch eine andere Impulsquelle gespeist. Diese Impulsquelle kann zu verschiedenen Zeiten einen ersten Fluß in der einen (z. B. rechts) um den zweiten magnetischen Pfad von großem Wert und einen zweiten Fluß in entgegengesetzter Richtung von geringerem Wert um den zweiten magnetischen Pfad erzeugen, um den Kern entsprechend zu sperren und eine Kopplung zwischen den beiden ersten Wicklungen aufzuheben.

Die Erfindung besteht darin, daß zur Verhinderung dieses Aufhebens der Kopplung eine vierte Wicklung vorgesehen ist, die durch die mittlere öffnung gewickelt ist und durch die Antriebsimpulse, die an der Primärwicklung aber mit entgegengesetzter Polarität liegen, um gleichzeitig mit dem zweiten Fluß einen dritten Ruß um den zweiten magnetischen Pfad zu erzeugen. Dieser Fluß ist in Richtung und Größe entgegengesetzt und wirkt der unerwünschten Wirkung des Flusses entgegen, der durch die Primärwicklung im ersten magnetischen Pfad bei freigebendem Fluß erzeugt wird, während beide gleichzeitig bestehen.

Die Art und Weise, in der dies gemäß der Erfindung erreicht wird, kann im einzelnen mit Hilfe der Zeichnungen verständlich gemacht werden. In diesen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Transfluxors nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 1 a eine Darstellung der Flußverteilung im Kern der Einrichtung nach Fig. 1,

F i g. 2 und 3 Darstellungen des gesperrten bzw. des offenen Zustandes eines Transfluxors,

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Transfluxors, der nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist, und

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Form des Ausführungsbeispieles nach Fig. 4.

Im wesentlichen wird die Überschaltung gemäß der Erfindung dadurch verhindert, daß ein Fluß erzeugt wird, der um die Mittelöffnung gerichtet und dem Steuerfluß hinzugefügt ist. Der zusätzliche Fluß, der gemäß der Erfindung verwendet wird, ist in Richtung und Größe dem unerwünschten, durch die Primärwicklung erzeugten und während des offenen Steuerflusses bestehenden Fluß entgegengesetzt. Die Beziehung des Flusses, über alles gemessen, ist derart, daß der gesamte zum Öffnen des Kernes verfügbare Fluß den Kern genau und ohne Rücksicht auf die Phase des an der Primärwicklung liegenden Signals gesteuert werden kann.

Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung ist, daß ein Gerät nach einem Ausführungsbeispiel betrieben werden kann, um eher ein Überschalten zu korrigieren, als es zu verhindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Fluß durch eine zusätzliche Wicklung in Serie mit der Primärwicklung erzeugt und durch ein asynchrones Signal erregt. Die Wicklungen

ίο sind so angeordnet, daß zwei durch die Primärwicklung und die zusätzliche Wicklung erzeugte Flüsse einander in einem der gemeinsamen Wegteile des Kerns unterstützen und einander in dem anderen Wegteil entgegenwirken. Auf diese Weise wird das Überschalten, das durch den großen Öffnungssteuerfluß vorher auftreten kann, korrigiert.

Vor einer eingehenden Beschreibung der Erfindung wird die Arbeitsweise üblicher Transfluxoren mit Hilfe der F i g. 2 und 3 erläutert, um die später ver-

ao wendete Terminologie aufzuzeigen. In F i g. 2 wird ein Transfluxorkern 1 aus magnetischem Material mit praktisch rechteckiger Hysteresisschleife gezeigt. Der Kern 1 kann also aus einem keramischen Ferrit der Mangan-Magnesium-Ferrospinde-Art bestehen, das üblich und allgemein für magnetische Speicherkerne verwendet wird, da es zwei remanente Zustände aufweist. Der Kern 1 kann als ein ringförmiger Körper mit einer Hauptöffnung 2 angesehen werden, die gewöhnlich Mittelöffnung genannt wird, und be-

sitzt eine Kopplungsöffnung 3. Beide öffnungen bestimmen die drei verschiedenen Schenkel oder magnetischen Wegteile, die mit 4, 5 oder 6 bezeichnet sind. Die Querschnittsflächen der Schenkel 5 und 6 sind ungefähr gleich oder größer als die Summe der Querschnittsflächen der Schenkel 5 und 6. Der Kernkörper, der die Mittelöffnung 2 umgibt, trägt einen geschlossenen, über alles reichenden, magnetischen Weg, der die Schenkel 4, 5 und 6 einschließt. Die umgebende Kopplungsöffnung 3 ist ein geschlossener magnetischer Weg, der durch die Schenkel 5 und 6 hindurchgeht. Diese beiden magnetischen Wege besitzen zwei gemeinsame Teile, das sind die Schenkel 5 und 6.

Eine Primärwicklung 7 und eine Sekundärwicklung 8 sind um den Schenkel 6 gewickelt und gehen durch die Kopplungsöffnung 3 hindurch. Eine Steuerwicklung 9 liegt auf dem Schenkel 4 und geht durch die Mittelöffnung hindurch.

Wenn ein großer Stromimpuls an die Steuerwicklung 9 mit einer Polarität gelegt wird, die hn Schenkel in der durch die Pfeile angezeigten Richtung einen Fluß erzeugt, fließt der Fluß um die Mittelöffnung 2 im Uhrzeigersinn und sättigt die Schenkel 5 und 6 in Abwärtsrichtung, wie die Zeichnung zeigt.

Der Kern wird hierdurch gesperrt. Der magnetische Weg, der die Kopplungsöffnung 3 umgibt, wie in der schattierten Fläche 10 leicht erkennbar ist, kann eine Änderung im Fluß nicht unterstützen und deshalb wird die Primärwicklung 7 nicht mit der Sekundärwicklung 8 gekoppelt. Der Fluß kann nicht um die Kopplungsöffnung im Uhrzeigersinn fließen, weil der Schenkel 6 bereits in dieser Richtung gesättigt ist. In ähnlicher Weise kann der Fluß nicht in entgegengesetzter Richtung um die Kopplungsöffnung fließen, weil der Schenkel 5 bereits in dieser Richtung gesättigt ist.

Der magnetische Kern kann folglich durch das Erzeugen eines entgegengesetzt um die Mittelöffnung 2

fließenden Flusses geöffnet werden, wie F i g. 3 zeigt. Am Anfang wird der Kern gesperrt und dadurch in der durch gestrichelte Pfeile gezeigten Richtung gesättigt. Das magnetische Feld, das durch einen an der Steuerwicklung 9 liegenden Impuls erzeugt ist, ist am Mittelpunkt der Mittelöffnung am stärksten und nimmt in Stärke mit der Zunahme des radialen Abstandes vom Mittelpunkt der Öffnung ab. Da der Kernl aus Material mit rechteckiger Hysteresisrials mit praktisch rechteckiger Hysteresisschleife, und der Kern ist mit einer Mittelöffnung 13 und einer Kopplungsöffnung 14 versehen. Die öffnungen 13 und 14 bestimmen die Schenkel 15, 16 und 17. Die Schenkel 16 und 17 sind Wege, die die Mittelöffnung 13 umgeben und der magnetische Weg, der die Kopplungsöffnung 14 umgibt. Eine Primärwicklung 18 und eine Sekundärwicklung 19 liegen auf dem Schenkel 17 und gehen durch die Kopplungsöffnung hindurch.

schleife besteht, wird die Sättigungsrichtung nur so- io Eine Wicklung 20 und eine Steuerwicklung 21 liegen weit bis zu einem bestimmten kritischen Umfang 11 auf dem Schenkel 15 und gehen durch die Mittelöffumgekehrt. Tatsächlich baut der entgegengesetzt dem
Uhrzeiger gerichtete, durch die Steuerwindung 9 er

zeugte Fluß zwei getrennte Gebiete auf, die in entnung hindurch. Die Wicklung 20 ist mit der Primärwicklung 18 in Serie geschaltet und so gewickelt, daß, wenn die Primärwicklung erregt wird, um einen ent

gegengesetzten Richtungen hoch gesättigt sind und 15 gegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Kopplungseine scharf definierte Begrenzung nichtgesättigten öffnung gerichtetn Fluß zu erzeugen, die Wicklung Materials am kritischen Umfang haben. Das magne- 20 einen Fluß im Uhrzeigersinn gerichtet um die tische Material innerhalb des kritischen Umfanges Mittelöffnung 13 herum erzeugt, wird in Richtung der stark ausgezogenen Pfeile ge- Die Primärwicklung 18 liegt an einer Signalquelle, sättigt. Das magnetische Material außerhalb des kri- 20 z.B. einem Oszillator22, und die Sekundärwicklung tischen Umfanges bleibt unverändert und ist deshalb
in der Richtung des gestrichelt gezeichneten Pfeiles
gesättigt. Der Kern wird nun geöffnet und die Primärwicklung 7 mit der Sekundärwicklung 8 gekoppelt. Wenn zunächst Strom an die Primärwicklung 7 25 der kleine negative Teil als Startimpuls bezeichnet in einer Richtung gegeben wird, in der ein Fluß im wird. Das asynchrone Signal besitzt eine solche PoIa-

19 an einer Belastung 23. Die vom Oszillator 22 erzeugte Schwingung ist asynchron und soll die in der Zeichnung dargestellte Schwingungsform aufweisen, in der der große positive Teil als Treibimpuls und

Uhrzeigersinn um die Kopplungsöffnung erzeugt wird, kann dieser Fluß nicht fließen. Wenn dann Strom an die Primärwicklung 7 gelegt wird, in der der Fluß in rität zur Primärwicklung 18, daß der Treibimpuls einen dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Fluß um die Kopplungsöffnung 14 erzeugt und von einei

der entgegengesetzten Richtung erzeugt wird, kann 30 solchen Polarität in der Wicklung 20 ist, um einen im

dieser Fluß um die Kopplungsöffnung 3 fließen, und Umkehrungen in Richtung des Fließens des Stromes, der hierauf an die Primärwicklung 7 gelegt ist, können Änderungen des Flusses um diese öffnung bewirken. Demgemäß induzieren an die Primärwicklung 7 gelegte Signale Potentiale in der Sekundärwicklung 8, und somit wird der Kern geöffnet und die Wicklungen wirksam verkoppelt. Wenn der Öffnungsstromimpuls an der Steuer-Uhrzeigersinn gerichteten Impuls um die Mittelöffnung 13 zu erzeugen. Der Treibimpuls kann groß sein, ohne eine unechte öffnung des Kernes befürchten zu müssen, da die Flüsse der Windungen 18 und 20 in einer Abwärtsrichtung (Sperr-Richtung) im Schenkel 16 sich vereinen, aber einander im Schenkel 17 entgegengesetzt sind. Dementsprechend kann weder der Schenkel 16 noch der Schenkel 17 aus dei nach unten gerichteten, gesättigten, gesperrten Rich-

wicklung 9 abnimmt, nimmt der kritische Umfang 40 tung geändert werden. Der Startimpuls muß in seiner ab, und wenn der Öffnungsstromimpuls ansteigt, Größe beschränkt werden, da der Impuls mit dieser steigt auch der kritische Umfang an. Der kritische Polarität eine unechte öffnung des Kerns bewirken Radius ist nicht derart festgelegt, daß er durch den
Mittelpunkt der Kopplungsöffnung 3 hindurchgeht;

daher tritt entweder Unterschaltung oder Überschaltung ein. Unterschaltungs- oder Überschaltungszustände fallen annähernd zwischen den gesperrten Zustand und den geöffneten und ergeben eine Kopplung zwischen der Primärwicklung 7 und der Sekunkönnte. Die durch den Startimpuls erzeugten Flüsse vereinigen sich in der Aufwärtsrichtung im Schenkel 16 und könnten die Sättigungsrichtung in die Aufwärtsrichtung umkehren, also den Kern öffnen. Demgemäß wird, wenn der Kern gesperrt ist und die Schenkel 16 und 17 in der Abwärtsrichtung gesättigt sind, das asynchrone Signal mit einem großen posi-

därwicklung 8. Die Kopplung ist in beiden Fällen be- 50 tiven Treibimpuls und einem kleinen negativen Startachtlich geringer, als sie während des voll geöffneten impuls den Kern nicht öffnen.

dies

Zustandes sein würde. Da dies weder der »Ein«- noch der »Aus«-Zustand ist, sind Unterschaltung und Überschaltung zu vermeiden. Dies ist manchmal schwierig, da die Primärwicklung 7 gewöhnlich mit einem in einem dauernden Betriebszustand befindlichen Oszillator verbunden ist und ein die Richtung wechselnder Fluß ständig versucht, um die Kopplungsöffnung 3 zu fließen. Abhängig von der Phase kann dieser Fluß entweder den Öffnungsfluß, der durch die Steuerwicklung erzeugt wird, unterstützen oder ihm entgegenwirken, was Schwankungen des kritischen Umfanges und entweder Unterschalten oder Überschalten zur Folge hat.

Das Überschalten kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in der in F i g. 1 schematisch gezeigten Weise verhindert werden. Der Transfluxor enthält hier einen magnetischen Kern 12 eines Mate-Ein Strom in der Wicklung 20 beeinflußt die normale Übertragung von Energie von der Primärwicklung 18 zur Sekundärwicklung 19 nicht ungünstig, nachdem der Öffnungsimpuls aufgehört hat, da die elekromotorische Kraft, die durch die Wicklung 20 erzeugt wird, zum Überwinden der Koerzitivschwelle des Weges um die Mittelöffnung nicht ausreicht und daher einen Einfluß auf die Flüsse in einem der Schenkel 16 oder 17 nicht ausüben kann. Während des Öffnungsimpulses, der die Koerzitivschwelle überschreitet, kann von der Wicklung 20 Energie in den Schenkeln 15, 16 und 17 Einfluß ausüben, was später erläutert werden wird. Der Zweck des Transfluxors ist es, wahlweise eine Kopplung zwischen det Primärwicklung und der Sekundärwicklung herzustellen und dabei wahlweise ein Signal an die Belastung zu legen. Da der Oszillator 22 ständig arbeitet

und an der Primärwicklung 18 liegt, besteht das Uberschalt-Problem.

Mit der Steuerwicklung 21 verbunden kann ein Impulsoszillator 24 in selektiver Weise Impulse von jeder Polarität erzeugen, um den Kern zu öffnen oder zu sperren. Es wird angenommen, daß ein Impuls einer ersten Polarität einen großen Fluß um die Mittelöffnung 13 im Uhrzeigersinn erzeugt, so tritt die Sperrstellung, wie sie in Verbindung mit F i g. 2

Primärwicklung 18 erzeugt. Der Fluß c ist entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet und wird durch die Steuerwicklung 21 erzeugt und überschreitet das zur vollen Sättigung des Schenkels 16 benötigte Maß und 5 kehrt einiges magnetische Material im Schenkel 17 um. Die Flüsse d und e werden durch eine zusätzliche Wicklung 20 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Mittelöffnung erzeugt. Da die zusätzliche Wicklung 20 in Serie zur Primärwicklung 18 liegt, ist

beschrieben ist, ein. Dieser Fluß ist ausreichend groß, io der durch die Wicklung 20 erzeugte Fluß stets proum die Wirkung eines anderen Flusses zu über- portional dem Fluß, der durch die Primärwicklung

erzeugt wird. Demgemäß ist der Fluß e stets in der richtigen Richtung und Größe, um die Wirkung des Flusses b aufzuheben, also die unerwünschte Wirkung

winden, der im Kern fließt.

Um bei diesem Ausführungsbeispiel den Kern zu öffnen, muß der Impulsoszillator 24 einen Impuls von

der zweiten Polarität von einer beschränkten Größe 15 des Flusses b am Fluß c zu eliminieren, der durch erzeugen. Dieser Impuls erzeugt einen Fluß, der ent- den Steuerimpuls erzeugt wird. Bei diesem Arbeitsgegengesetzt dem Uhrzeigersinn um die Mittelöffnung
13 fließt, und er muß eine sehr kleine Amplitude be

sitzen, die die Sättigungsrichtung des Materials bis

gang ist es nötig, die Amplitude und die Dauer des Steuerimpulses zu begrenzen.

Die Notwendigkeit der Begrenzung des an die

zu einem kritischen Umfang ändert, der leicht übet 20 Steuerwicklung 21 gelegten Impulses kann, wenn der den Mittelpunkt der Kopplungsöffnung 14 hinaus- Kern geöffnet wird, in einem zweiten Arbeitsgang gehen muß und eine geringe Überschaltung des Kerns eliminiert werden. Dieser Arbeitsgang des Transbewirkt. Wenn der Öffnungsimpuls mit der Phase des fluxors, der in F i g. 1 gezeigt wird, enthält willkür-Startimpulses des Oszillators 24 zusammenfällt, dei lieh große Impulse, die an die Steuerwicklung 21 geim Uhrzeigersinn um die Kopplungsöffnung 14 zu 25 legt sind. Ein großer Impuls, der einen Fluß im Uhrfließen versucht, versucht die durch das Oszillator- zeigersinn um die Mittelöffnung erzeugt, sättigt die signal erzeugte EMK in den Wicklungen 18 und 19 Schenkel 16 und 17 in Abwärtsrichtung und sperrt gegeneinander im Schenkel 17 zu wirken und verhin- den Kern. Das asynchrone Signal an der Primärwickdert die unerwünschten Störungen durch den off- lung 18 und der Wicklung 20 kann den Kern nicht nungsimpuls. Die Flüsse der Wicklungen 18 und 20 30 unter diesen Bedingungen durch Anlegen eines willaddieren sich im Schenkel 16 und befinden sich in kürlich großen Impulses an die Steuerwicklung öffderselben Aufwärtsrichtung wie der durch den nen. Der Kern könnte in den Öffnungszustand geSteuerimpuls in der Wicklung 21 erzeugte Fluß. Der bracht werden. Dies würde einen großen, entgegen Schenkel 16 ist somit vollkommen gesättigt. Wenn dem Uhrzeigersinn gerichteten Fluß um die Mittelder Öffnungsimpuls mit der Treibphase des Oszil- 35 öffnung erzeugen und die Schenkel 16 und 17 in Auflators 24, die entgegen dem Uhrzeigersinn um die wärtsrichtung sättigen. Dies ist ebenfalls eine Sperr-Kopplungsöffnung fließt, zusammenfällt, vereinen bedingung in umgekehrter Richtung. Der erste folsich die magnetomotorische Kraft der Wicklungen 18 gende Antriebsimpuls an der Primärwicklung 18 und und 20 in Abwärtsrichtung, im Schenkel 16, und die an der Wicklung 20 vereinigen sich im Schenkel 16 Gesamtgröße reicht aus, um die entgegengesetzt dem 40 in Abwärtsnchtung und können die Sättigungsrich-Uhrzeigersinn gerichteten Öffnungsimpulse daran zu tung des gesamten magnetischen Materials im hindern, im Schenkel 16 eine Induktion zu bewirken. Schenkel 16 ändern und dadurch den Kern öffnen. Die Kraftlinien des Öffnungsimpulses werden deshalb Diese Arbeitsweise unterscheidet sich von be-

von der üblichen Ringform weggeführt, die den kannten, vorher angeführten, in denen der TransSchenkel 16 enthält und alle in den Schenkel 17 in 45 fluxor absichtlich überschaltet ist, und die Überschal-Aufwärtsrichtung geleitet und im wesentlichen das tung wird hierauf für einen durch einen großen gesamte magnetische Material umkehren. Die beiden Treibteil eines Synchronimpulses an der Primär-Flüsse aus dieser Antriebsphase des Oszillator- wicklung erzeugten Fluß korrigiert. Die im Aufsatz signals heben sich gegenseitig im Schenkel 17 auf, so »Transfluxor« in Proceedings IRE, März 1956, von daß kein Widerstand gegen den oben angegebenen 50 Rajchman und Lo beschriebene bekannte Anord-Fluß der Wicklung 21 entsteht, der zu dieser Zeit im nung besitzt keine Wicklung 20, und das Oszillator-Schenkel 17 fließt. Beim Aufhören des Steuerimpulses signal liegt in solcher Phase, daß der große Antriebswird dann der Kern in den Zustand des Schenkels 16 impuls im Uhrzeigersinn um die Kopplungsöffnung gebracht, der in Abwärtsrichtung gesättigt ist, und 14 liegt und im Schenkel 17 abwärts gerichtet ist. Der der Schenkel 17 ist in Aufwärtsrichtung gesättigt, was 55 Antriebsimpuls muß beachtlich größer sein als beim der für eine maximale Kopplung der Primärwicklung Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, weil er die 18 mit der Sekundärwicklung 19 notwendige Zu- Koerzitivkraft des langen äußeren Umfangsweges des stand ist. Kerns zu überwinden hat, um einen Austausch des

Die Flüsse, die bestehen, wenn der durch den öff- Flusses vom Schenkel 17 in den Schenkel 15 zu benungsimpuls erzeugte Fluß mit den Flüssen der nega- 60 wirken, also den Fluß 15 im Schenkel 15 in eine Abtiven Startphase des Oszillators 22 zusammenfällt, wärtsrichtung zu bringen. Wenn der Schenkel 16 in sind in F i g. 1 a gezeigt. Der Fluß α ist entgegen dem der Aufwärtsrichtung verbleibt, befindet sich der Uhrzeigersinn um die Mittelöffnung 13 gerichtet, wie Fluß um die Kopplungsöffnung 14 dann im Zustand er durch die Steuerwicklung 21 erzeugt wird. Die der Energieübertragung zwischen der Primärwick-Größe dieses Impulses allein reicht aus, das gesamte 65 lung 18 zur Belastungswicklung 19. Im Sperrzustand Material im Schenkel 16 in Aufwärtsrichtung zu kann der große Treibimpuls, der für einen solchen sättigen. Der Fluß b ist im Uhrzeigersinn um die Vorgang notwendig ist, unerwünschte Leckströme Kopplungsöffnung 14 gerichtet und wird durch die zur Folge haben, die in die Sekundärwicklung ge-

koppelt sind, da irgendeine Kopplung immer zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung wegen der unvollständigen Rechteckform der Hysteresiskurve bei Sättigung besteht. Das Hinzufügen der Wicklung 20 und die Umkehrung der PoIarität des Oszillators 22 ermöglicht, wie beschrieben, daß das Treibsignal den Überschaltungsfiuß im Schenkel 26 umkehrt und den kurzen Weg um den Umfang der größeren Öffnung 16 verwendet. Dieser kürzere Weg ermöglicht mit seiner niedrigeren Koerzitivkraftschwelle eine viel kleinere magnetomotorische Kraft für die Flußumkehrung des Schenkels 16, und dies erfordert, daß er nur teilweise durch die Wicklung 18 gespeist wird. Der Rest wird durch die Wicklung 20 verteilt.

Somit kann die Amplitude der Treibphase beträchtlich kleiner in der Wicklung 18 sein, wodurch das vorhin erwähnte Leckstromproblem in der Sekundärwicklung 19 vermieden und somit die Arbeitsweise des ganzen Systems verbessert wird.

Ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird in F i g. 4 gezeigt und enthält einen magnetischen Kern 26 aus magnetischem Material mit im wesentlichen rechteckiger Hysteresisschleife. Der Kern ist mit einer Mittelöffnung 27 und einer Kopplungsöffnung 28 versehen. Diese Öffnungen bestimmen die Schenkel 29, 30 und 31. Der Kern erhält also einen ersten magnetischen Weg um die Mittelöffnung, der die Schenkel 29, 30 und 31 durchquert, und einen zweiten magnetischen Weg um die Kopplungsöffnung 28 herum, der durch die Schenkel 30 und 31 hindurchgeht. Die Schenkel 30 und 31 sind beiden magnetischen Wegen gemeinsam. Eine Primärwicklung 32 und eine Sekundärwicklung 33 liegen auf dem Schenkel 31 und gehen durch die Kopplungsöffnung hindurch. Eine Sperrwicklung 35 und eine Öffnungswicklung 34 liegen auf dem Schenkel 29 und gehen durch die Mittelöffnung hindurch.

Durch den Oszillator 36 erzeugte Asynchronsignale sind mit einer solchen Polarität an die Primärwicklung 32 gelegt, daß der Antriebsimpuls einen im Uhrzeigersinn gerichteten Fluß um die Kopplungsöffnung und einen Primärimpuls eines entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Flusses um die Kopplungsöffnung erzeugt. Ein Asynchronimpuls wird bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet, weil dadurch die größte mögliche Energieübertragung zur Sekundärwicklung 33 erfolgen kann. In diesem Beispiel ist das begrenzende Merkmal, die Neigung eine,n Fluß-so entgegen dem Uhrzeigersinn um die Kopplungsöffnung fließen zu lassen. Wenn dieser Fluß ausreichend groß ist, kann er um die Mittelöffnung und durch den Schenkel 29 fließen und so den Kern unrichtig öffnen. Die Sekundärwicklung 33 liegt an einer Belastungseinrichtung 37. Der Zweck des Transfluxors ist es, selektiv Energie zwischen der Primärwicklung 32 und der Sekundärwicklung 33 zu koppeln.

Die Sperrwicklung 35 liegt an einer Sperrimpulsquelle so, wie sie durch den Impulsgenerator 38 erzeugt werden kann. Der Impuls aus diesem Generator mit einer Polarität, die an den Leitungen dei Sperrwicklung 35 zu sehen sind, ist ausreichend groß, um einen Fluß zu erzeugen, der im Uhrzeigersinn um die Mittelöffnung 27 fließt und den Sperrzustand bewirkt. Dieser Fluß reicht auch aus, den durch eine andere Wicklung erzeugten Fluß zu überwinden. Die Öffnungswicklung 34 ist mit einer Quelle für Sperrimpulse verbunden, die durch einen Impulsgenerator 39 erzeugt werden. Die Impulse an der Öffnungswicklung 34 haben die in F i g. 4 gezeigte Polarität und sind ausreichend groß, um den Sättigungszustand des Materials zu ändern, sofern aus dem Mittelpunkt der Mittelöffnung als ein kritischer Umfang durch den Mittelpunkt der Kopplungsöffnung hindurchgeht. Die Öffnungswicklung 34 ist über den Kopplungswiderstand 40 ebenfalls mit dem Oszillator 36 verbunden. Zusätzlich zu dem durch den Öffnungsimpuls erzeugten Fluß wird ein zweiter überlagerter Fluß durch die über den Widerstand 40 gekoppelte Energie erzeugt. Dieser zweite Fluß ist so groß und so gerichtet, um mindestens wesentlich den Fluß aufzuheben, der anders um die Mittelöffnung 27 durch die Primärwicklung gerichtet sein würde. Die unerwünschte Wirkung der Oszillatorimpulse an der Primärwicklung während der Zeit der Öffnungsimpulse ist also im wesentlichen eliminiert. Die über den Widerstand 40 zur Öffnungswicklung 34 gekoppelte Energie hat beim Fehlen der Öffnungsimpulse keine Wirkung auf den Kern, da der dadurch erzeugte Fluß zum Überwinden der Koerzitivschwelle des magnetischen Weges um die Mittelöffnung nicht ausreicht. Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in F i g. 5 gezeigt und ist ähnlich dem nach F i g. 4, mit der Ausnahme, daß der Widerstand 40 fehlt und an seiner Stelle ein Kondensator 41 verwendet wird. Die Verwendung eines Kondensators ist oft vorteilhaft, da er die Gleichstrompomponente aus dem asynchronen Signal fernhält, also einen Treibimpuls und einen Startimpuls von ungefähr gleicher Größe an die Öffnungswicklung 34 legen läßt. Dies vergrößert den Startimpuls an der Öffnungswicklung 34, was wünschenswert ist, da der Startimpuls an der Primärwicklung 32 während des Öffnungsimpulses entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verläuft und derjenige ist, der sich mit dem entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gerichteten Öffnungsfluß vereint.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum selektiven Koppeln von zwei Wicklungen, die zusammenwirkend auf einem ersten magnetischen Pfad angeordnet sind, der bestimmte Teile mit einem zweiten magnetischen Pfad gemeinsam hat, der durch eine mittlere öffnung und eineKopplu'ngsöffnungin einem magnetischen Kern gegeben ist, wobei Antriebsimpulse an die Primärwicklung der ersten beiden Wicklungen angelegt werden und eine dritte Wicklung durch die mittlere öffnung gewickelt und durch eine andere Impulsquelle gespeist wird, die zu verschiedenen Zeiten einen ersten Fluß in der einen (z. B. rechts) um den zweiten magnetischen Pfad von großem Wert und einen zweiten Fluß in entgegengesetzter Richtung von geringerem Wert um den zweiten magnetischen Pfad erzeugen kann, um den Kern entsprechend zu sperren und eine Kopplung zwischen den beiden ersten Wicklungen aufzuheben, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung dieses Aufhebens der Kopplung eine vierte Wicklung (20) vorgesehen ist, die durch die mittlere Öffnung gewickelt ist und durch die Antriebsimpulse, die an der Primärwicklung (18) aber mit entgegengesetzter Polarität liegen, erregt wird, um gleichzeitig mit dem zweiten Fluß (c) einen dritten Fluß (e) um den zweiten magnetischen Pfad zu

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erzeugen, der in Richtung und Größe entgegengesetzt ist und der unerwünschten Wirkung des Flusses (b) entgegenwirkt, der durch die Primärwicklung (18) im ersten magnetischen Pfad (16, 17) bei freigebendem Fluß (c) erzeugt wird, wäh- S rend beide gleichzeitig bestehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wicklung mit einer Wechselspannungssignalquelle verbunden ist und die Größe der Flüsse im zweiten magnetischen Weg der Größe des Flusses entspricht, der durch die mit der Signalspannungsquelle verbundenen Wicklung erzeugt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, dem ersten entgegengerichtete Fluß ausreichend groß ist, um mindestens teilweise den Kern zu sperren und daß während eines folgenden Treibimpulses ein dritter Fluß im zweiten magnetischen Weg erzeugt wird, die beide einander in einem der ge- ao meinsamen Teile unterstützen.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselstromsignal die Größe des Flusses im zweiten magnetischen Weg steuert.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Weg um die durch zwei Schenkel begrenzte öffnung gleichzeitig zwei Flüsse erzeugt, die so groß sind, daß sie in einer oder beiden Schenkeln einander unterstützen und in dem anderen gegeneinandei wirken, um eine bestimmte Sättigungsrichtung in demjenigen Schenkel zu bewirken, in dem sich die Flüsse gegenseitig unterstützen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fluß im ersten magnetischen Weg ausreicht, um an einem gemeinsamen Teil den Fluß aufzuheben, der im zweiten magnetischen Weg zu fließen versucht.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste magnetische Fluß im ersten magnetischen Weg ausreicht, den Sättigungszustand in einem der gemeinsamen Teile zu ändern und daß der zweite, im ersten magnetischen Weg erzeugte Fluß so groß und so gerichtet ist, der er die Wirkung des Flusses aufhebt, der in dem anderen gemeinsamen Teil zu fließen versucht.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Löcher ein Mittelloch und das andere ein Kopplungsloch ist, das einen ersten Schenkel zwischen dem Umfang des Kerns und dem Mittelloch bestimmt, während ein zweiter Schenkel zwischen diesen Löchern liegt und ein dritter Schenkel zwischen dem Kopplungsloch und dem Kernumfang entsteht.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte und eine vierte Wicklung vorgesehen sind, die getrennt auf dem dritten Schenkel angeordnet sind, und daß die zweite Wicklung die Kopplung zwischen der dritten und der vierten Wicklung steuert und die erste Wicklung in Serie mit der dritten Wicklung liegt.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Wicklung am ersten magnetischen Weg einen Fluß im ersten magnetischen Weg erzeugt, der so groß und so gerichtet ist, daß er die Wirkung des durch die erste Wicklung erzeugten Flusses bei einem durch die Steuerwicklung erzeugten Fluß aufhebt.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zweiten Wicklung eine Einrichtung verbunden ist, die ein Asynchronsignal erzeugt und bei Erregung der zweiten Wicklung durch dieses Signal eine einzige magnetische Sättigungsrichtung in einem der gemeinsamen Teile erzeugt und einen ersten Treibimpuls des Asynchronsignals folgen läßt.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, aßS> eine Schaltwicklung und eine Sperrwicklung getrennt am ersten magnetischen Weg angeordnet sind und den Remanenzzustand des zweiten magnetischen Weges steuern und daß zwischen der Primärwicklung und der Schaltwicklung eine Impedanz geschaltet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz ein Widerstand ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz ein Kondensator ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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