DE1215258B - Elektromagnetisch gesteuerte Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21g-4/01

Nummer: 1215 258 '

Aktenzeichen: W 34806 VIII c/21 g

Anmeldetag: 29. Juni 1963

Auslegetag: 28. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisch gesteuerte Schaltvorrichtung mit mindestens zwei Kontaktstücken, die zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung mit Hilfe eines jedem Kontaktstück zugeordneten remanentmagnetischen Gliedes betätigbar sind, zwei Wicklungsanordnungen, von denen jede aus zwei in Serie liegenden Spulen unterschiedlicher Windungszahl zum Steuern der Magnetisierung der remanentmagnetischen Glieder besteht und einem magnetischen Nebenschluß zu den remanentmagnetischen Gliedern.

Es sind verschiedene Ausführungen von Schaltvorrichtungen dieser Klasse bekannt, bei denen eine Kombination von Kontaktmagnetfiüssen und Nebenschlußmagnetflüssen zur Steuerung ihrer Betätigung verwendet werden. Diese Vorrichtungen haben im allgemeinen einen Dauermagneten sowie einen hochpermeablen magnetischen Nebenschluß. Durch den Dauermagneten wird ein Vormagnetisierungsfluß erzeugt, während im Nebenschluß ein Nebenschlußfluß erzeugt wird. Die Richtung und die Größe des Vormagnetisierungsflusses werden in bestimmter Weise durch den Nebenschlußfluß gesteuert, so daß das Öffnen und Schließen der Kontakte wahlweise bewerkstelligt werden kann. Die vorerwähnten und weitere Betriebsmerkmale werden, durch die nachfolgende Beschreibung von Beispielen solcher bekannter Vorrichtungen besser verständlich.

Bei einer solchen bekannten Vorrichtung wird ein eingeschmolzener Zungenschalter mit einem Dauermagneten, benachbart im wesentlichen den Längen beider Zungen, und ein magnetischer Nebenschluß verwendet, der mit dem Dauermagneten magnetisch gekoppelt ist. Normalerweise fließt ein wesentlicher Anteil des Vormagnetisierungsflusses vom Dauermagneten in den Nebenschluß, während der übrige Fluß durch die Zungen fließt, jedoch nicht von einer zur Betätigung der Vorrichtung ausreichenden Größe ist. Zur Betätigung der Vorrichtung wird ein Betätigungsstrom dem Nebenschluß zugeführt, um einen Magnetfluß ringförmig zur Achse des Nebenschlusses zu erzeugen. Dieser Nebenschlußflüß verdrängt den Vormagnetisierungsfluß und hat zur Folge, daß der letztere mit einem größeren Anteil in die Zungen fließt und zur Betätigung derselben ausreicht. Der Schalter kann nur durch Aufrechterhalten des Betätigungsstromes dauernd betätigt gehalten werden.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung sind ein magnetischer Nebenschluß im wesentlichen innerhalb der Nachbarschaft der Kontaktflächen eines eingeschmolzenen Zungenschalters, ein Dauermagnet, der an mindestens einer der Zungen angebracht ist, und Elektromagnetisch gesteuerte Schaltvorrichtung

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

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

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:
Terrell Nicholson Lowry,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 29. Juni 1962 (206 501)

zwei Wicklungen vorsehen, von denen die eine um den Nebenschluß und die andere um die eine Zunge herum angeordnet ist. Ein offener Schaltzustand wird durch das Erregen nur einer der Wicklungen erreicht. Hierbei fließt ein wesentlicher Anteil des Vormagnetisierungsflusses vom Dauermagneten nur durch die eine Zunge in den magnetischen Nebenschluß. In die andere Zunge fließt ein sehr geringer Anteil des Vormagnetisierungsflusses, und der Nebenschlußfluß ist nicht von einer für die Verdrängung des Vormagnetisierungsflusses ausreichenden Größe. Auf diese Weise werden die Zungen geöffnet oder im geöffneten Zustand gehalten. Wenn beide Wicklungen gleichzeitig erregt werden, wird der Vormagnetisierungsfluß geschwächt, so daß der im Nebenschluß erzeugte Magnetfluß ausreicht, eine Verdrängung des geschwächten Vormagnetisierungsflusses aus dem Nebenschluß zu bewirken. Der Vormagnetisierungsfluß fließt daher durch beide Zungen und bewirkt ihre Betätigung. Der Schalter wird durch den Vormagnetisierungsfluß betätigt gehalten.

Aus diesen beiden Beispielen von Vorrichtungen bekannter Art ist ohne weiteres ersichtlich, daß diese mindestens einen Nachteil haben. Einerseits ist ein Vormagnetisierungsfluß erforderlich, um die Vorrichtung in den einen Betriebszustand zu bringen, und der Nebenschlußfluß ist notwendig, um den Vormagnetisierungsfluß zu verdrängen und dadurch einen anderen Betriebszustand herbeizuführen. Andererseits macht die Verwendung sowohl einer Dauermagnet-Vormagnetisierungseinrichtung als auch eines magnetischen Nebenschlusses die Vorrichtun-

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gen übermäßig kompliziert und führt zu einer Verringerung des Wirkungsgrades sowie der Verwendbarkeit. Die bauliche Anordnung der Teile solcher Vorrichtungen ist kompliziert, und die Mindestzahl von Teilen, die erforderlich sind, um eine betriebsfähige Vorrichtung zu erhalten, ist größer, als in manchen Fällen wünschenswert ist. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß, um die Schalter betätigt zu halten, entweder die Betätigungssignale kontinuierlich zugeführt werden müssen oder Vorsorge zur Verwendung der gleichen oder einer anderen Vormagnetisierungseinrichtung getroffen werden muß. Im ersteren Fall kann der Leistungsverbrauch, der notwendig ist, um den Schalter betätigt zu halten, beträchtlich sein. In beiden Fällen stellt sich heraus, daß die Vorrichtungen und die zum Schließen und Öffnen derselben erforderlichen Schaltanordnungen kompliziert sind und einen beträchtlichen Leistungsaufwand notwendig machen.

Ein wesentlicher Nachteil besteht außerdem darin, daß Vormagnetisierungsfluß und Nebenschlußfluß von genau bestimmten Größen und Richtungen mit Bezug aufeinander sein müssen. Jede Abweichung hiervon führt zu einem falschen Ansprechen und damit zu einer unwirksamen Arbeitsweise.
. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Dauermagnet-Vormagnetisierungseinrichtung in einer Schaltvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu vermeiden, bei welcher zur Steuerung ein Nebenschlußmagnetfluß verwendet wird. Insbesondere soll hierbei die Notwendigkeit der genauen Bestimmung der Größen des Vormagnetisierungs- oder anderen Flusses und des Nebenschlußflusses mit Bezug aufeinander vermieden und eine Erweiterung der oberen und unteren Grenzwerte dieser Flüsse erreicht werden. Es sollen also die zulässigen Größenbereiche der Betätigungssignale vergrößert werden, wobei zugleich eine dauernde Zufuhr von Halteströmen vermieden werden soll.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die erste Spule jeder Wicklungsanordnung je eines der remanentmagnetischen Glieder umgibt, die zweite Spule jeder Wicklungsanordnung das Nebenschlußglied umfaßt, die Windungszahl der zweiten Spule jedes Spulenpaars größer ist als diejenige der ihr zugeordneten ersten Spule und die zweiten Spulen so angeordnet sind, daß bei gleichzeitiger Erregung der Wicklungsanordnung die zweiten Spulen keinen wesentlichen, auf die remanentmagnetischen Glieder einwirkenden resultierenden Magnetfluß erzeugen und die Kontakte auf Grund des durch die ersten Spulen erzeugten Flusses betätigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus einem eingeschmolzenen Zungenschalter mit remanentmagnetischen Zungen und aus einem hochpermeablen Nebenschluß, der benachbart den Kontaktenden der Zungen angeordnet ist. Es sind zwei Sätze von je zwei in Serie geschalteten Wicklungen vorgesehen, von denen die eine jedes Satzes eine der Zungen und die andere den Nebenschluß umgibt. Die Wicklungen um den magnetischen Nebenschluß sind in magnetisch entgegengesetzten Richtungen gewickelt, d.h., der Wicklungssmn ist derart, daß, wenn die beiden Nebenschlußwicklungen gleichzeitig durch Impulse gleichen Vorzeichens erregt werden, die durch die jeweiligen Wicklungen verursachten magnetischen Flüsse im Nebenschluß aufgehoben werden. Die Wicklungen um die jeweiligen Zungen sind daher gleichsinnig gewickelt, d. h., daß, wenn die beiden Zungenwicklungen gleichzeitig durch Impulse gleichen Vorzeichens erregt werden, die resultierenden magnetischen FTüsse die gleiche Richtung haben. Impulsquellen gleicher Polarität sind an die beiden Wicklungssätze anschließbar und ermöglichen die Erregung der Wicklungen.

Permanentmagnetische Werkstoffe sind an sich bekannt und haben die Eigenschaft einer hohen Koerzitivkraft und einer niedrigen magnetischen Permeabilität. Sie besitzen zwei stabile Zustände magnetischer Remanenz, die durch elektrische Signale kurzer Dauer eingestellt werden können.

Es ergibt sich daher, wie noch ausgeführt werden wird, der folgende Erregungsmodus: Die Schalterbetätigung, d.h., das Schließen des Schalters, wird durch koinzidente Zufuhr gleichpoliger Signale erreicht, während das Öffnen des Schalters z. B. durch Zufuhr eines Betätigungssignals nur an einen der beiden Wicklungssätze, gleichgültig an welchen, erfolgen kann. Die verwendeten Signale müssen lediglieh ausreichende Mindestgrößen haben, um die gewünschten Flußbedingungen herbeizuführen, jedoch besteht hinsichtlich der oberen Grenze ihrer Größe keine Beschränkung. Es braucht daher nur Sorge getragen zu werden, daß der Wert ausreichend hoch über dem erforderlichen Mindestwert liegt.

Im einzelnen kann ein gelöster Zustand dadurch herbeigeführt werden, daß ein Impuls, z. B. positiven Vorzeichens, von angemessener Dauer und Größe von der Impulsquelle nur einen der Wicklungssätze zugeführt wird. Als Folge hiervon wird durch die Zungenwicklung des angesteuerten Wicklungssatzes ein erster Fluß erzeugt, und zwar axial zur Zungenwicklung und in Ausfluchtung mit der zugeordneten Zunge, während durch die Nebenschlußwicklung des angesteuerten Wicklungssatzes ein zweiter magnetischer Fluß im Nebenschluß erzeugt wird, und zwar in Ausfluchtung mit den Kontaktenden der Zungen. Der zweite Fluß, also der Nebenschlußfluß, ist in seiner Größe gegenüber dem ersten Fluß, dem Zungenwicklungsfluß, vorherrschend. Infolgedessen wird ein beträchtlicher Teil des zweiten Flusses vom Nebenschluß über die Kontaktöffnungen der Zungen und dann in gesonderte Zweige getrieben, von denen der eine über die eine Zunge, über Luft und zurück zum Nebenschluß verläuft, während der andere über die andere Zunge, über Luft und zurück zum Nebenschluß verläuft. Der zweite, der Nebenschlußfluß, überwindet den ersten, den Zungenwicklungsfluß, und bewirkt, daß gleichnamige magnetische Pole an den Kontaktenden der remanentmagnetischen Zungen induziert werden. Die gleichnamigen Pole haben zur Folge, daß sich die Zungen gegenseitig abstoßen und diese sich mit Unterstützung der natürlichen Zungensteifigkeit öffnen und auch geöffnet

bleiben.

Als weiterer Vorteil dieser Vorrichtung sei angeführt, daß, wie aus vorstehendem ohne weiteres ersichtlich ist, das Öffnen auch durch eine koinzidente Zufuhr von Impulsen entgegengesetzten Vorzeichens an beide Wicklungssätze bewerkstelligt werden kann, da wegen des unterschiedlichen Wicklungssinns der Nebenschlußwicklungen der beiden Wicklungssätze auch hierdurch im Nebenschluß der vorstehend als

zweiter Fluß bezeichnete Fluß erzeugt werden kann.

Der Schalter wird dadurch betätigt, daß Impulse von beispielsweise positiver Polarität sowie von angemessener Dauer und Größe gleichzeitig von den Impulsquellen beiden Wicklungssätzen zugeführt werden. Es werden daher vier verschiedene Flüsse von den vier Wicklungen erzeugt, nämlich zwei erste, gleichgerichtete Flüsse in Ausfluchtung mit den Zungen von den Zungenwicklungen und zwei zweite, entgegengesetzt gerichtete und etwa gleich große Flüsse im Nebenschluß von den Nebenschlußwicklungen. Die zweiten Flüsse heben sich daher im Nebenschluß gegenseitig auf, während sich die ersten Flüsse in den Zungen zueinander addieren, so daß ein Fluß zwischen den Kontaktenden der Zungen und über den Luftspalt zwischen ihnen fließt. Es werden entgegengesetzte Magnetpole an den Kontaktenden der Zungen erzeugt, die bewirken, daß sich die Zungen gegenseitig anziehen und der Kontakt geschlossen ist. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Wicklungen um den Nebenschluß mit spitzen Winkeln zu einer Linie angeordnet, die zu den Kontaktenden der Zungen senkrecht ist. Wenn nur einer der Wicklungssätze erregt wird, fließt ein beträchtlicher Anteil des zweiten Flusses, wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, in die beiden Zungen, so daß diese voneinander gelöst werden. Wenn jedoch die beiden Wicklungssätze gleichzeitig erregt werden, addieren sich die beiden zweiten Flüsse vektoriell, so daß der Gesamtfluß in einer Richtung fließt, die von den Kontaktteilen oder -enden der Zungen im wesentlichen abgelenkt ist, d. h., die verktorielle Summe der zweiten Flüsse ist in der Richtung zu den Kontaktteilen der Zungen im wesentlichen Null. Die zweiten Flüsse haben daher, wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, keine Wirkung auf die ersten Flüsse, welche die Betätigung der Zungen bewirken.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zwei parallel angeordnete eingeschmolzene Zungenschalter verwendet und ein Nebenschluß, der im rechten Winkel zu den beiden Schaltern und zwischen diesen und benachbart den Kontaktenden der Zungen der beiden Schalter angeordnet ist. An den entsprechenden Klemmenenden der beiden Schalter sind magnetische Glieder von hoher magnetischer Durchlässigkeit vorgesehen, um die Klemmenenden der Schalter miteinander zu verbinden. Die beiden Wicklungssätze sind um den Nebenschluß und um die Zungen in der gleichen Weise gewickelt, wie für die erste und die zweite Ausführungsform beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Wicklungen beiden Schaltern zugeordnet sind.

Die Betätigung wird in der gleichen Weise herbeigeführt wie bei den beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsformen und erfordert keine Veränderungen in den magnetischen Kreisen, mit der Ausnahme, daß zwei gesonderteKraftlinienwege vorhanden sind, d. h. je einer durch die Zungen jedes Schalters.

Der offene Zustand der Schalter wird in der gleichen Weise, wie vorangehend beschrieben, herbeigeführt, d. h. dadurch, daß nur der eine Satz der Wicklungen mit einem Impuls von positivier Polarität von einer Impulsquelle aus erregt wird. Bei dieser Ausführungsform wird ähnlich wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen ein zweiter Magnetfluß in gesonderte Wege durch die beiden Zungen jedes Schalters getrieben. Der eine Magnetfluß fließt jedoch vom Nebenschluß über die eine Zunge des einen Schalters, ein Endverbindungsglied, die eine Zunge des anderen Schalters und zurück zum Nebenschluß. In ähnlicher Weise fließt der andere Magnetfluß vom Nebenschluß über die andere Zunge des ersten Schalters, durch das andere Endverbindungsglied, die andere Zunge des anderen Schalters und zurück zum Nebenschluß. Die Endverbindungsglieder und die Zungen des zweiten Schalters bilden einen Kraftlinienweg von geringerem magnetischem Widerstand als der durch die Luft, so daß ein geöffneter Zustand der Schalter mit wesentlich geringerer Leistung erzielt werden kann als bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, bei denen die Kraftlinienwege durch die Luft verlaufen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein einziger eingeschmolzener Zungenschalter und eine besondere Wicklungsanordnung verwendet werden,
Fig. 2A, 2B und 2C mit Pfeilen die Remanenzzustände der Zungen des Schalters nach F i g. 1 und den Verlauf des Magnetflusses für die Betätigung und das Öffnen der Zungen,

Fig. 3 eine weitere beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung, bei der zwei eingeschmol- zene Zungenschalter und eine der Ausführungsform nach Fig. 1 ähnliche Wicklungsanordnung vorgesehen sind,

Fig. 4A, 4B und 4C mit Pfeilen in ähnlicher Weise wie in Fig. 2A, 2B und 2C die Remanenzzustände der Zungen der Vorrichtung nach Fig. 3 und den Verlauf des Magnetflusses, der die Betätigung und das Öffnen der beiden Schalter bewirkt, F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, die der Ausführungsform nach Fig. 3 ähnlieh ist, mit der Ausnahme, daß eine andere Wicklungsanordnung verwendet ist,

Fig. 6A, 6B und 6C, welche den Fig. 4A, 4B und 4 C mit der Ausnahme ähnlich sind, daß Fig. 6C den Kraftlinienverlauf darstellt, der durch die in F i g. 5 verwendete Wicklungsanordnung verursacht wird.

Der in Fig. 1 dargestellte eingeschmolzene Zungenschalter 1 besitzt zwei remanentmagnetische Zungen A und B, die so gehalten sind, daß sie sich überlappende Kontaktbereiche C bilden, und die von einer geeigneten Schutzatmosphäre, beispielsweise von einem Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch in einem Glasgefäß D, eineschlossen sind. Um das Gefäß D herum und im wesentlichen innerhalb der Nachbarschaft der Kontaktflächen C ist ein weichmagnetischer Nebenschluß 3 angeordnet. Der magnetische Nebenschluß 3 kann aus einem Material von hoher magnetischer Durchlässigkeit, beispielsweise aus Weicheisen, bestehen. Es sind zwei Sätze von Wicklungen vorgesehen, nämlich eine Wicklung 6 A, die um die Zunge B gewickelt und mit einer Wicklung 6 B in Reihe geschaltet ist, die um den Nebenschluß 3 gewickelt ist, und eine Wicklung TA, die um die Zunge A gewickelt und mit einer Wicklung IB in Reihe geschaltet ist, welche um den Nebenschluß 3 gewickelt ist. Die Zahl der Windungen der Wicklungen 6 A und TA braucht nicht genau bestimmt zu sein. Die Wicklungen IB und 6B müssen'jedoch hinsieht-

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lieh der Zahl der Windungen im wesentlichen gleich Widerstand über die Luft bedingt ist. Das für die und in magnetisch entgegengesetzten Richtungen ge- Zungen verwendete remanente Material soll daher wickelt sein. Der Betrag des Magnetflusses, der durch derart sein, daß dieses Verhältnis der magnetischen die Wicklung TB erzeugt wird, muß wesentlich größer Widerstände sichergestellt ist. Gleichartige remanentsein als der Magnetfluß, der durch die Wicklung TA 5 magnetische Pole werden an den jeweiligen Kontakterzeugt wird bzw. den die Wicklung ΊΑ das Be- enden C der Zungen A und B induziert, so daß die streben hat zu erzeugen. In gleicher Weise muß der Zungen sich gegenseitig abstoßen und daher in einem durch die Wicklung 6J5 erzeugte Magnetfluß wesent- geöffneten Zustand sind. Die magnetischen Kreise lieh größer sein als der Magnetfluß, der durch die werden durch magnetische Flüsse vervollständigt, die Wicklung 6 A erzeugt wird bzw. den die Wicklung io durch gestrichelte Linien und geschlossene Pfeile 23 6 A das Bestreben hat, zu erzeugen. Die beschriebe- dargestellt sind, welche von den Zungen A und B nen Magnetflüsse werden erzeugt, wenn die Strom- über die Luft zum Nebenschluß 3 in der dargestellten quellen 8 und 9 durch die entsprechenden Schalter Weise zurückkehren.

11 und 10 an die jeweiligen Wicklungen 6 A und IA Das Öffnen des Kontaktes kann auch dadurch

angeschaltet werden. Die Stromquellen 8 und 9 sind 15 herbeigeführt werden, daß nur der Schalter 11 kurzals Batterien dargestellt, können jedoch von beliebi- zeitig geschlossen wird. Die Stromquelle 8 wird in ger an sich bekannter Art sein, beispielsweise Gene- diesem Falle mit der Wicklung 6 A verbunden und ratoren, Oszillatoren usw., solange sie die erforder- legt ein Signal von positiver Polarität über die Wicklichen Ströme hinsichtlich ihrer Beträge, Polaritäten lung 6 A und die Wicklung 6 B an Masse. Der ma- und Dauer liefern können. 2° gnetische Zustand der Vorrichtung für diesen Fall

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Aus- ist in Fig. 2A dargestellt. In ähnlicher Weise, wie führungsform wird am besten in Verbindung mit vorangehend beschrieben, wird ein vorherrschender Fig. 2A, 2B und 2C verständlich. In Fig. 2A, Magnetfluß 21 durch die Wicklung 6B im Neben-2 B, 2 C stellen offene Pfeile 2O_{1 A} und 2O_{1 B} die re- Schluß 3 erzeugt. Dieser vorherrschende Fluß wird manenten Magnetisierungszustände der Zungen A 25 in die Zungen A und B getrieben und überwindet und B des eingeschlossenen Zungenschalters 1 dar. den Fluß in der Zunge B, der durch die Wicklung Die geschlossenen Pfeile 21 stellen den Verlauf des 6 A erzeugt wird bzw. den diese Wicklung das BeMagnetflusses im Nebenschluß 3 dar. Die gestrichel- streben hat zu erzeugen. Dies hat zur Folge, daß die ten Linien und die geschlossenen Pfeile 23 stellen die remanenten Magnetisierungszustände der Zungen A Magnetflüsse dar, welche durch die Luft verlaufen, 30 und B mit den durch den offenen Pfeil 2O_{1 A}, der nach um magnetische Kreise zwischen den Zungen in oben gerichtet ist, und den offenen Pfeil 2O_{1 B}, der Fig. 2A und 2B zu schließen, und zwischen den in Fig. 2A nach unten gerichtet ist, dargestellten Zungen in Fig. 2C zu schließen. Fig. 2Ä und 2B Richtungen eingestellt werden. Es werden daher stellen die remanenten Zustände und den Magnet- gleichartige remanentmagnetische Pole an den Konflußverlauf während des geöffneten Zustandes (Kon- 35 taktenden C der Zungen A und B induziert, so daß taktbereiche C nicht in Kontakt) des Schalters dar. sich diese voneinander lösen. Die magnetischen Fig. 2C stellt die remanenten Zustände und den Kreise werden durch Kraftlinienwege vervollständigt, Magnetflußverlauf während des betätigten Zustandes die durch gestrichelte Linien und geschlossene (Kontaktbereiche C in Kontakt) des Schalters dar. Pfeile 23 dargestellt sind und vom Nebenschluß 3

Ein geöffneter Zustand des Schalters 1 in F i g. 1 40 über die Luft und zurück zu den Zungen verlaufen, wird erreicht, wenn nur einer der beiden Sätze von wie inFig. 2A dargestellt.

Wicklungen 7 A, 7 B und 6 A, 6 B erregt wird. Bei- Ein betätigter, d. h. geschlossener Zustand der

spielsweise wird durch ein kurzzeitiges Schließen des Zungen wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 Schalters 10 von der Stromquelle 9 ein Signal von dadurch erreicht, daß den beiden Wicklungssätzen positiver Polarität über die Wicklung TB und die 45 6A, 6B und ΊΑ, ΊΒ gleichzeitig Signale zugeführt Wicklung IA an Masse gelegt. Der magnetische Zu- werden. Die magnetischen Zustände der Vorrichtung stand der Vorrichtung ist für dieses Beispiel in sind für diese Bedingung in Fig. 2C dargestellt. Für Fig. 2B dargestellt. Die Wicklung IA hat einen den beabsichtigten Zweck werden die Schalter 10 Magnetfluß erzeugt, durch den sich in der Zunge A und 11 kurzzeitig geschlossen, um die Stromquellen ein nach oben gerichteter, d. h. zum oberen Ende der 5° und 8 an die Wicklungen IB und 6 A anzuschließen. Figur gerichteter, remanenter Magnetismus einstellt. Von diesen Stromquellen fließen Signale von posi-Die Wicklung IB erzeugt jedoch gleichzeitig einen tiver Polarität durch die Wicklungen zur Masse. Der Magnetfluß 21, der, gesehen in Fig. 2B, nach links Magnetfluß, den die Wicklung 7B innerhalb des gerichtet und größer als der Fluß ist, welcher durch Nebenschlusses 3 erzeugt, wird durch den Fluß aufdie Wicklung IA hervorgerufen ist. Der Fluß 21 55 gehoben, den die Wicklung 6B innerhalb des Nebenwird im Kontaktbereich C in die Zungen A und B Schlusses 3 erzeugt. Daher ist, zum Unterschied von getrieben. Er überwindet jeden Fluß, welchen die dem vorangehend beschriebenen geöffneten Zustand, Wicklung TA das Bestreben hat, zu erzeugen, und kein vorherrschender Magnetfluß zur Überwindung bewirkt die Einstellung der Remanenz der Zunge A eines Flusses verfügbar, der durch eine der Wickin der durch den offenen Pfeil 2O_{1 A}, in Fig. 2A nach 60 lungen TA oder 6A erzeugt wird bzw. den eine unten dargestellten Richtung. Außerdem wird der dieser Wicklungen das Bestreben hat, zu erzeugen. Fluß 21 durch die Zunge B getrieben, so daß sich die Daher haben nur diejenigen Flüsse, welche durch die Remanenz derselben in der durch den offenen Pfeil Wicklungen TA und 6A erzeugt werden, eine Wir-2O₁ β, in Fig. 2B nach oben angegebenen Richtung kung auf die Veränderung der Remanenzzustände einstellt. Der Magnetfluß 21 verläuft im wesentlichen 65 der Zungen A und B. Der durch die Wicklung TA durch die Zungen statt durch die Luft, was durch die erzeugte Magnetfluß hat zur Folge, daß die Remageringeren magnetischen Widerstände des Weges nenz der Zunge A eine Richtung hat, die durch den über die Zungen'im Vergleich zu dem magnetischen offenen Pfeil 2O_{1 A}, der in Fig. 2 C nach oben ge-

richtet ist, dargestellt ist. In gleicher Weise hat der durch die Wicklung 6 A erzeugte Magnetfluß zur Wirkung, daß die Remanenz der Zunge B eine Richtung hat, die durch den offenen Pfeil 2O_{1 B}, der in Fig. 2C nach oben gerichtet ist, dargestellt ist. An den Kontaktenden der Zungen werden entgegengesetzt remanentmagnetische Pole induziert, was zur Folge hat, daß die Zungen sich gegenseitig anziehen und schließen. Der magnetische Kreis ist durch den Fluß geschlossen, der durch beide Zungen und durch die Luft zurück zu den Zungen fließt, wie durch die gestrichelten Linien und den geschlossenen Pfeil 23 dargestellt, der in Fig. 2C im Uhrzeigersinn gerichtet ist. Wenn der Schalter einmal geschlossen ist, hält die remanente Magnetisierung der Zungen diese geschlossen, Bis ein geöffneter Zustand in der vorangehend beschriebenen Weise herbeigeführt wird.

F i g. 3 zeigt Bauelemente, die denjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen, so daß die gleichen Bezugsziffern verwendet sind. Außerdem sind in F i g. 3 ein zweiter eingeschmolzener Zungenschalter 2 und zwei weichmagnetische Nebenschlüsse 4 und 5 dargestellt, die in der gezeigten Weise angeordnet sind. Der Nebenschluß 3 ist bei dieser Ausführungsform mit den Kontaktenden C beider Zungenschalter 1 und 2 magnetisch gekoppelt. Ferner sind bei dieser Ausführungsform die Wicklungen 6A und TA um die jeweiligen Zungen beider Schalter gewickelt.

Fig. 4A, 4B und 4C zeigen die gleichen offenen Pfeile 2O₁^ und 2O_{1 B} und die geschlossenen Pfeile 21 wie die entsprechenden Fig. 2A, 2B und 2C. Außerdem zeigen die geschlossenen Pfeile 22 in Fig. 4A und 4B die Richtungen des Magnetflußverlaufes in den magnetischen Nebenschlüssen 4 und 5 und die offenen Pfeile 2O_{2 A} und 2O_{2 B} die remanenten Magnetisierungszustände der jeweiligen Zungen des hinzugefügten Schalters 2. Aus Fig. 4A sind die magnetischen Zustände der Ausführungsform nach F i g. 3 im geöffneten Zustand ersichtlich, wenn die Stromquelle 8 allein an die Wicklungen 6 A und 6 B angeschlossen ist. Fig. 4 zeigt die magnetischen Bedingungen der gleichen Ausfuhrungsform im geöffneten Zustand, wenn die Stromquelle 9 allein an die Wicklungen IA und IB angeschlossen ist. Fig. 4C stellt die magnetischen Bedingungen der gleichen Ausführungsform im betätigten Zustand dar, wenn beide Stromquellen 8 und 9 mit den Wicklungen verbunden sind.

Ein geöffneter Zustand der beiden Schalter 1 und 2 wird, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, dadurch erzielt, daß nur einer der Wicklungssätze 6A, 6B und 7A, IB erregt wird. Der Unterschied zwischen der Ausführungsform nach Fig. 3 und der Ausführungsform nach F i g. 1 besteht darm, daß im geöffneten Zustand der Ausführungsform nach Fig. 3 die magnetischen Nebenschlüsse 4 und 5 und die Zungen des zweiten Schalters 2 eine wirksamere Ausnutzung des Magnetflusses ermöglichen. Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 im geöffneten Zustand die magnetischen Kreise durch Magnetflüsse vervollständigt wurden, die zwischen dem Nebenschluß und den Zungen durch die Luft verlaufen, sind bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die magnetischen Kreise im geöffneten Zustand im wesentlichen durch die Zungen und durch die magnetischen Nebenschlüsse 3, 4 und 5 geschlossen, ohne daß ein wesentlicher Anteil des Flusses durch die Luft austritt. Fig. 4A stellt beispielsweise die magnetischen Bedingungen dar, wenn die Stromquelle 8 an die Wicklung 6 A angeschaltet ist. Der erzeugte Magnetfluß, der durch den nach rechts gerichteten geschlossenen Pfeil 21 dargestellt ist, unterteilt sich in zwei Wege, von denen der eine im Gegenuhrzeigersinn durch die Zunge B des Schalters 2, den Nebenschluß 4, wie durch den nach links gerichteten geschlossenen Pfeil 22 dargestellt, und durch die Zunge B des Schalters 1 zurück zum Nebenschluß 3 verläuft, während der andere Weg im Uhrzeigersinn durch die Zunge A des Schalters 2, den Nebenschluß 5, wie durch den nach links gerichteten geschlossenen Pfeil 22 dargestellt, und über die Zunge A des Schalters 1 zurück zum Nebenschluß 3 verläuft. Fig. 4B zeigt die magnetischen Bedingungen, wenn die Stromquelle 9 an die . Wicklung IB angeschaltet ist, wobei die Richtungen des Magnetflußverlaufes denjenigen in Fig. 4A entgegengesetzt sind.

Ein betätigter Zustand der beiden Schalter wird in ähnlicher Weise erreicht, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 3 zwei Schalter 1 und 2 geschlossen sind, während bei der Ausführungsform nach F i g. 1 nur ein einziger Schalter geschlossen ist. Der magnetische Zustand der Ausführungsform ist in Fig. 4C dargestellt. Es sind zwei magnetische Rücklaufwege vorhanden, je einer für jeden Schalter, die durch gestrichelte Linien und geschlossene Pfeile 23 dargestellt sind.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, die der in •Fig. 3 dargestellten mit der Ausnahme ähnlich ist,, daß die Wicklungen 6A, 6B und ΊΑ, ΊΒ in abweichender Weise angeordnet sind. Die Wicklung 6 B ist in einem spitzen Winkel X₂ zu einer Linie Y angeordnet, die sich durch die Kontaktbereiche der Schalter 1 und 2 erstreckt. In ähnlicher Weise schließt die Wicklung IB einen spitzen Winkel X₁ mit der Linie Y ein. Die Winkel X₁ und Z₂ können beispielsweise 45° betragen. Die Wicklungen 6B und TB können mehr als die eine dargestellte Windung haben, solange die Winkelstelluhgen mit Bezug auf die erwähnte Linie Y aufrechterhalten werden und ein vorherrschender Fluß durch diese Wicklungen erzeugt wird, wie vorangehend beschrieben. Die verschiedenen Elemente der Ausführungsform nach F i g. 5 haben die gleichen Bezugsziffern wie die der Ausführungsform nach F i g. 3.

Fig. 6A und 6B sind mit den Fig. 4A und 4B identisch. Fig. 6C ist der Fig. 4C mit der Ausnahme ähnlich, daß der geschlossene Pfeil 21 einen Magnetfluß innerhalb des Nebenschlusses 3 während des betätigten Zustandes darstellt.

Ein geöffneter Zustand der Ausführungsform nach F i g. 5 wird in ähnlicher Weise, wie vorangehend für die Ausführungsformen nach F i g. 1 und 3 beschrieben, erreicht, d. h. dadurch, daß nur einer der beiden Wicklungssätze TA, TB und 6A, 6B erregt wird. Die Remanenzen der Zungen beider Schalter 1 und 2 und der im Nebenschluß 3 erzeugte Magnetfluß sowie der resultierende Magnetflußverlauf sind den vorangehend für die Ausführungsform nach Fig. 3 beschriebenen ähnlich. Der durch den Pfeil 21 dargestellte Magnetfluß durch den Nebenschluß 3 verläuft jedoch in einer von den Kontaktbereichen geringfügig versetzten Richtung. Beispielsweise ist,

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wenn die Winkel Z₁ und Z₂ je 45° betragen, der durch den Pfeil 21 dargestellte Fluß von der erwähnten Linie Y zwischen den Kontaktbereichen der Schalter 1 und 2 um 45° versetzt. Hierdurch wird die beschriebene Art und Weise des Öffnens der Kontaktvorrichtung nicht wesentlich beeinflußt.

Der betätigte Zustand wird jedoch in abweichender Weise erreicht. Wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3 werden, um einen betätigten Zustand herbeizuführen, beide Wicklungssätze 7A, IB und 6A, 6B gleichzeitig erregt. Jedoch werden, statt daß der durch die Wicklung 6B im Nebenschluß 3 erzeugte Magnetfluß durch den durch die Wicklung IB erzeugten Magnetfluß aufgehoben wird, die beiden Flüsse vektoriell addiert. Der resultierende Fluß hat eine Richtung, wie durch den Pfeil 21 gezeigt, der einen Winkel Z₃ mit der Wicklung 7 B in F i g. 5 einschließt und in F i g. 6 C nach links gerichtet ist. Wenn die Winkel X₁ und X₂ je 45° betragen und wenn gleiche Magnetisierungskräfte durch die Wicklungen 6B und IB erzeugt werden, ergibt sich, wenn der. Winkel Z₃ 45° beträgt, einen Winkel von 90° zur Linie Y. Diese Richtung entspricht im wesentlichen einer Ablenkung von den Kontaktenden der Zungen der Schalter 1 und 2. Daher werden durch die durch die Wicklungen 6B und 7 B im Nebenschluß 3 erzeugten Flüsse die durch die Wicklungen dA und IA erzeugten Flüsse nicht wesentlich beeinflußt oder überwunden. Dies hat zur Folge, daß die Remanenzen der Zungen beider Schalter 1 und 2 in Richtungen eingestellt sind, wie sie durch die nach oben zeigenden Pfeile 2Q_1A, 2O_{1 B}, 2O_{2 A} und 2O_{2 B} in Fig. 6C. darstellen. Die magnetischen Flüsse fließen durch die Zungen beider Schalter, so daß sich diese schlie- * ßen. Die Flüsse kehren dann durch die Luft zurück, wie durch gestrichelte Linien und durch die Pfeile 23 dargestellt ist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch gesteuerte Schaltvorrichrung mit mindestens zwei Kontaktstücken, die zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung mit Hufe eines jedem Kontaktstück zugeordneten remanentmagnetischen Gliedes betätigbar sind, zwei Wicklungsanordnungen, von denen jede aus zwei in Serie liegenden Spulen unterschiedlicher Windungszahl zum Steuern der Magnetisierung der remanentmagnetischen Gliederbesteht, und einem magnetischen Nebenschluß zu den remanentmagnetischen Gliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule (6A, 7A) jeder Wicklungsanordnung (6A, 65 und IA, IB) je eines der remanentmagnetischen Glieder (A, B) umgibt, die zweite Spule (6 B, 7B) jeder Wicklungsanordnung das Neben-Schlußglied (3) umfaßt, die Windungszahl der zweiten Spule jedes Spulenpaars größer ist als diejenige der ihr zugeordneten ersten Spule und die zweiten Spulen so angeordnet sind, daß bei gleichzeitiger Erregung der Wicklungsanordnung die zweiten Spulen keinen wesentlichen, auf die remanentmagnetischen Glieder einwirkenden resultierenden Magnetfluß erzeugen und die Kontakte auf Grund des durch die ersten Spulen erzeugten Flusses betätigt werden. 65 S.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der zweiten Spulen jeder Wicklungsanordnung relativ zur je ersten sowie der magnetische Nebenschluß so bemessen sind, daß bei Erregen nur einer der Wicklungsanordnungen der von der zweiten Spule im Verein mit dem magnetischen Nebenschluß erzeugte Fluß auch den Remanenzzustand desjenigen der remanentmagnetischen Glieder bestimmt, das unter der Einwirkung des von der zugehörigen ersten Spule erzeugten Flusses steht.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zwei Kontaktstückpaare und eine entsprechende Anzahl zugeordneter remanentmagnetischer Glieder vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß magnetisch permeable Glieder (4,5) vorgesehen sind, die die entsprechenden (A, A bzw. B, B) der remanentmagnetischen Glieder jedes Paares verbinden, daß der magnetische Nebenschluß (3) im Nebenschluß zu den remanentmagnetischen Gliedern beider Paare angeordnet ist und die je erste Spule (6 A, 7 A) beider Wicklungsanordnungen (6, 7) mit den entsprechenden (A, A bzw. B, B) der remanentmagnetischen Glieder beider Paare gekoppelt ist (Fig. 3 und 5).

4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Spulen (6 A, 7 A) jedes Wicklungspaares gleichen Wicklungssinn aufweisen und daß die für die Wicklungspaare vorgesehenen Stromquellen (δ, 9) zum selektiven Erzeugen von Betätigungssigrialen gleicher Polarität ausgelegt sind.

5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Spulen (6 B, 7B) jedes Wicklungspaares (6,7) entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen.

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der" zweiten Spulen (6B, 7B) unter verschiedenen Richtungen angeordnet sind und je einen spitzen Winkel mit dem magnetischen Nebenschluß (3) bilden sowie der Wicklungssinn beider zweiten Spulen, jeweils betrachtet von der Stelle der geringsten gegenseitigen Entfernung (Schnittpunkt) der beiden Spulenachsen, der gleiche ist, derart, daß bei gleichzeitiger Erregung beider Wicklungsanordnungen die beiden Spulen (6 B, 7B) einen resultierenden Magnetfluß innerhalb des Nebenschlusses in einer die remanentmagnetischen Glieder (A, B) nicht berührenden Richtung erzeugen (F i g. 5).

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die remanentmagnetischen Glieder (A, B) in einer Achse gelegen sind, daß der magnetische Nebenschluß (3) senkrecht hierzu angeordnet ist, und daß die Achsen der zweiten Spulen (6 B, 7B) unter gleichen Winkern zur Achse des magnetischen Nebenschlusses orientiert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»The Bell Syst. Technical Journal«, Januar 1960, 19. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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