DE1439524C

DE1439524C - Device with a permanent magnet see body on which at least two excitation windings are arranged

Info

Publication number: DE1439524C
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing 7140 Ludwigsburg Grobe
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Publication date: 1971-05-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem dauermagnetischen Körper, an welchem mindestens zwei Erregerwicklungen angeordnet sind, von denen die eine für sich eine Magnetisierung in bestimmter Richtung, z. B. Längsrichtung, und die andere für sich eine Magnetisierung in um 90° gedrehter Richtung, z. B. Querrichtung, erzeugt.The invention relates to a device with a permanent magnetic body on which at least two excitation windings are arranged, one of which is magnetized in certain Direction, e.g. B. longitudinal direction, and the other for itself a magnetization in a direction rotated by 90 °, z. B. transverse direction generated.

Derartige Einrichtungen sind z. B. bei Sperrmagneten bekannt, bei denen zum Abwurf des Ankers in gewissen Teilen des Kernes die Richtung des Flußverlaufes geändert wird. Diese Flußrichtungsänderung geschieht jedoch im Prinzip in der Ebene des ursprünglichen Flußverlaufes (vgl. ETZ-A, 1953, Heft 11, S. 343 ff., Aufsatz von P. D u f f i η g, »Der Sperrmagnet«).Such facilities are z. B. known for blocking magnets, in which to throw off the armature in certain parts of the core the direction of the flow of the river is changed. This change of direction of flow in principle, however, occurs at the level of the original course of the river (cf.ETZ-A, 1953, Issue 11, p. 343 ff., Article by P. D u f f i η g, "Der Sperrmagnet").

Es ist auch bekannt, solche Dauermagnete unter anderem zum Aufbau von Relais mit zwei stabilen Ankerstellungen zu benutzen, insbesondere auch für Haftrelais, bei denen eine der Ankerstellungen durch Haften des Ankers an einer Flußaustrittsfläche des Dauermagnetkreises aufrechterhalten wird. Bei diesen Relais wird der Anzug des Ankers in seine Haftstellung mittels einer besonderen, den Dauermagnet-Nutzfluß hervorrufenden bzw. verstärkenden Erregerwicklung und der Abwurf des Ankers mittels einer weiteren Erregerwicklung, welche den Ankerhaltefluß mindestens so weit vermindert, daß der Anker mit Sicherheit abfällt, herbeigeführt.It is also known such permanent magnets, among other things, to build relays with two stable To use armature positions, especially for latching relays, in which one of the armature positions is through Adherence of the armature to a flux exit surface of the permanent magnet circuit is maintained. With these Relay is the attraction of the armature in its holding position by means of a special, the permanent magnet useful flux causing or amplifying excitation winding and the shedding of the armature by means of a further excitation winding, which reduces the armature holding flux at least so far that the armature with Security falls, brought about.

Gegenüber dem Abwurf des Ankers durch Unterdrückung des Längsflusses mittels einer gegengepolten Wicklung, wie dies in anderen bekannten Relaisausführungen der Fall ist, hat der Abwurf mittels Quererregung den Vorteil, daß ein Umkehren der Flußrichtung und damit ein Wiederanziehen des Ankers auch bei beliebiger Übererregung nicht auftreten kann. Allerdings ist bei Relais mit Abwurf durch Quererregung eine starke Erregerdurchflutung nicht nur zulässig, sondern auch erforderlich, weil sich die zu unterdrückende Flußlängskomponente mit zunehmender Querkomponente infolge der hierbei herrsehenden nichtlinearen Abhängigkeit nur asymptotisch dem Nullwert nähert.Compared to the shedding of the anchor by suppressing the longitudinal flow by means of an opposing polarity Winding, as is the case in other known relay designs, is released by means of transverse excitation the advantage that a reversal of the flow direction and thus a re-tightening of the anchor can not occur even with any overexcitation. However, in the case of relays with shedding, it is through Cross excitation a strong excitation flow is not only permissible, but also necessary because the Longitudinal flux component to be suppressed with increasing transverse component as a result of the resulting nonlinear dependence only approaches the zero value asymptotically.

In diesem Zusammenhang besteht die Aufgabe der Erfindung darin, unter Wahrung der hohen Sicherheit von Quererregungsrelais gegen Umkehren der Magnetisierung in die Gegenrichtung eine Verbesserung der Ansprechempfindlichkeit hinsichtlich der Quererregung zu erreichen, also z. B. bei einem Haftrelais eine Verringerung des erforderlichen Abwurfstromes. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei der Einstellung mindestens einer der beiden Magnetisierungsrichtungen die für die beabsichtigte Magnetisierungsrichtung vorgesehene Erregerwicklung und zugleich die für den vorausgehenden Magnetisierungszustand maßgebende Erregerwicklung ganz oder zum Teil im gegenerregenden Sinne eingeschaltet wird. Eine Untersuchung der vorliegenden Zusammenhänge hat ergeben, daß die Abhängigkeit z. B. des Längsflusses von der Quererregung bei zunehmenden Werten der letzteren ihren asymptotischen Verlauf gegen den Nullwert verliert und statt dessen eine definierte Nullstelle durchläuft.In this context, the object of the invention is to maintain the high level of security of transverse excitation relays against reversing the magnetization in the opposite direction an improvement in the To achieve responsiveness in terms of transverse excitation, so z. B. a reduction in a latching relay the required discharge current. This is achieved according to the invention in that in the Set at least one of the two directions of magnetization for the intended direction of magnetization intended excitation winding and at the same time that for the previous magnetization state decisive excitation winding is switched on in whole or in part in the counter-exciting sense. An examination of the present relationships has shown that the dependency z. B. des The longitudinal flow of the transverse excitation changes its asymptotic course with increasing values of the latter loses towards the zero value and instead passes through a defined zero point.

Insbesondere für Relais mit Schutzrohrankerkontakten ist es vorteilhaft, wenn der dauermagnetische Körper ein Zylindermagnet ist, in dessen Zylindermantel eine mäanderförmige Schleifenwicklung ais Quererregerwicklung untergebracht und auf dessen Zylinderoberfläche außer einer Längserregerwicklung noch eine mit der mäanderförmigen Quererregungswicklung in Reihe geschaltete Gegenlängserregerwicklung vorgesehen ist. Auf diese Weise wird auch ein gleicher Zeitablauf des Feldaufbaues der Quer- und Gegenlängserregerwicklung gewährleistet. Der mit einem Gegenlängsfluß zusammenwirkende Querfluß verläuft bei dieser Anordnung zirkulär um die einzelnen Leiter der Mäanderwicklung innerhalb des Wandquerschnitts des Magnetzylinders. Eine solcheIn particular for relays with armature contacts, it is advantageous if the permanent magnet The body is a cylinder magnet with a meandering loop winding in the cylinder jacket housed as a transverse excitation winding and on its cylinder surface except for a longitudinal excitation winding another opposing longitudinal exciter winding connected in series with the meander-shaped transverse excitation winding is provided. In this way, the field build-up of the transverse and Back-to-back excitation winding guaranteed. The transverse flow interacting with a counter-longitudinal flow runs in this arrangement circularly around the individual conductors of the meander winding within the Wall cross-section of the magnetic cylinder. Such

ίο Wicklung ist insbesondere für Kerne, die eine allseitige Einbettung der Mäanderwicklungen erlauben, einfach und daher wirtschaftlich herstellbar. Außerdem ist die für den Querfluß erforderliche Durchflutung vergleichsweise gering, da der Feldverlauf in der unmittelbaren Umgebung der Mäanderleiter auf kürzestem Wege geschlossen ist.ίο Winding is especially useful for cores that have an all-round Embedding the meander windings allow them to be produced easily and therefore economically. Besides, the The flow required for the transverse flow is comparatively low, since the field profile is in the immediate area The area around the meander ladder is closed by the shortest possible route.

Die französische Patentschrift 1 277 335 zeigt zwar ebenfalls Mäanderwicklungen, jedoch im Gegensatz zu der beschriebenen Anordnung nicht zur Erzeugung eines größtenteils im Magnetwerkstoff geschlossen verlaufenden »Kurzschlußflusses«, sondern zwecks Erzeugung eines Nutzflusses, der über Arbeitsluftspalte verläuft und nicht mit weiteren Wicklungen quer- ( liegender Magnetisierungsrichtung zusammenwirkt.The French patent specification 1,277,335 also shows meander windings, but in contrast not closed to the described arrangement to generate a largely in the magnetic material running »short-circuit flow«, but for the purpose of generating a useful flow that flows through working air gaps runs and does not interact with other windings transversely (horizontal direction of magnetization.

Eine weitere Ausführung sieht vor, daß die Längserregerwicklung und die Quererregerwicklung mit je einem Ende verbunden, d. h. in Reihe geschaltet sind, daß sie jede einen Abgriff haben und daß jeweils das freie Ende der einen und der Abgriff der anderen Wicklung an Spannung gelegt ist. Bei dieser Anordnung sind beide senkrecht zueinander orientierten Erregerwicklungen gleichwertig aufgebaut und arbeiten jeweils mit dem abgegriffenen Abschnitt der anderen Wicklung als Gegenlängserregerwicklung zusammen.Another version provides that the series excitation winding and the transverse excitation winding with each connected to one end, d. H. are connected in series that they each have a tap and that each voltage is applied to the free end of one winding and the tap of the other winding. With this arrangement Both excitation windings oriented perpendicular to one another are constructed and work equally well each together with the tapped section of the other winding as a counter-longitudinal exciter winding.

Dadurch wird der Vorteil des geringeren Durchflutungsbedarfs zur Unterdrückung eines Magnetflusses für beide Richtungen ausgenutzt. Außerdem besitzt diese Wicklungsanordnung einen vorteilhaft einfachen Aufbau, da für Quer- und Gegenlängserregung beider Magnetisierungsrichtungen insgesamt nur zwei Wicklungen mit je einem Abgrifferforderlich sind.This has the advantage of lower flow requirements used to suppress a magnetic flux for both directions. In addition, this winding arrangement has an advantageous simple structure, since only for transverse and counter longitudinal excitation in both directions of magnetization two windings with one tap each are required.

Endlich kann das Verhältnis der beiden Erregerflüsse bequem durch Festlegen der Abgriffe bestimmt werden.Finally, the relationship between the two excitation flows can be easily determined by setting the taps.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zu jeder (According to a further embodiment, for each (

Erregerwicklung für eine bestimmte Magnetisierungsrichtung (z. B. Längserregerwicklung) eine Reihen- j schaltung aus einem regelbaren Widerstand und der Gegenerregerwicklung für die andere Magnetisierungsrichtung (z. B. gegen Quererregerwicklung) parallel geschaltet. Diese Anordnung empfiehlt sich besonders dann, wenn das Verhältnis der Quererregung zur Gegenlängserregung gegebenenfalls auch nachträglich ohne Veränderung der Wicklungsdaten einjustiert werden soll.Excitation winding for a certain magnetization direction (e.g. series excitation winding) one series j circuit of a controllable resistor and the counter excitation winding for the other magnetization direction (e.g. against transverse excitation winding) in parallel switched. This arrangement is particularly recommended when the ratio of the transverse excitation to the Counter-longitudinal excitation can also be adjusted subsequently without changing the winding data shall be.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Hierin zeigtFor a more detailed explanation of the invention, reference is made to the exemplary embodiments shown in the drawings Referenced. Herein shows

F i g. 1 ein Schutzrohrankerkontaktrelais mit Dauermagnet und Wicklungsanordnung,F i g. 1 a protective tube armature contact relay with permanent magnet and winding arrangement,

F i g. 2 den Dauermagnet mit eingetragener Richtung der Erregerfeldstärken,F i g. 2 the permanent magnet with the indicated direction of the excitation field strengths,

F i g. 3 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Längs-, Gegenlängs- und Quererregung sowie der Induktion in Längsrichtung, währendF i g. 3 a graphical representation of the relationship between longitudinal, counter-longitudinal and transverse excitation as well as longitudinal induction while

F i g. 4 und 5 je eine Schaltung für eine Wicklungsanordnung mit Längs- und Quererregung wiedergeben; endlich zeigtF i g. 4 and 5 each have a circuit for a winding arrangement reproduce with longitudinal and transverse excitation; finally shows

F i g. 6 einen Zylindermagnet mit mäanderförmiger Quererregerwicklung und axial durchfluteter Längsund Gegenlängserregerwicklung undF i g. 6 a cylinder magnet with a meander-shaped Transverse exciter winding and axially flooded longitudinal and counter-longitudinal exciter winding and

F i g. 7 den Flußverlauf des Querfeldes des Magneten nach F i g. 6.F i g. 7 shows the course of the flux of the transverse field of the magnet according to FIG. 6th

Das in F i g. 1 dargestellte Relais besteht aus einem Dauermagnet 1 mit angesetzten Flußleitjochen 2 und einem Schutzrohrankerkontakt 3. Der Dauermagnet 1 kann in einer der beiden in den F i g. 2 angedeuteten Magnetisierungsrichtungen 4 und 5 einen remanenten Magnetfluß führen. Der remanente Fluß in Richtung 4 ist derart bemessen, daß der Ankerkontakt 3 durch Einstellen dieser Magnetisierungsrichtung in jedem Fall zum Anzug kommt. Auf dem Dauermagnet ist eine Längserregerwicklung 6, eine Gegenlängserregerwicklung 7 und eine Quererregerwicklung 8 angeordnet.The in Fig. 1 relay shown consists of a permanent magnet 1 with attached Flußleitjochen 2 and a protective tube armature contact 3. The permanent magnet 1 can be in one of the two in FIGS. 2 indicated Magnetization directions 4 and 5 lead a remanent magnetic flux. The remanent flow towards 4 is dimensioned such that the armature contact 3 by setting this direction of magnetization in each Case comes to suit. On the permanent magnet there is a series exciter winding 6, an opposing series exciter winding 7 and a cross excitation winding 8 are arranged.

Das Diagramm nach F i g. 3 zeigt die Abhängigkeit der Längsinduktion Bi₊ in Abhängigkeit von der Quererregung H_a. Diese Kurve zeigt mit zunehmenden Werten der Quererregung einen asymptotisch gegen den Nullwert der Längsinduktion strebenden Verlauf. Demzufolge ist z. B. ein verhältnismäßig hoher Wert Hq₀ der Quererregung erforderlich, um die Längsinduktion auf einen vernachlässigbaren Wert zu bringen. Eine mit der Quererregung linear zunehmende Gegenlängserregung führt dagegen zu einer Kurve der resultierenden Längsinduktion Bi_n die einen definierten Schnittpunkt mit der i/g-Achse im Punkt H_qi aufweist und somit eine beträchtliche Verminderung der erforderlichen Quererregung ermöglicht.The diagram according to FIG. 3 shows the dependence of the longitudinal induction Bi ₊ as a function of the transverse excitation H _a . With increasing values of the transverse excitation, this curve shows a course tending asymptotically towards the zero value of the longitudinal induction. Accordingly, z. B. a relatively high value Hq _{0 of} the transverse excitation is required to bring the longitudinal induction to a negligible value. A counter-longitudinal excitation that increases linearly with the transverse excitation, on the other hand, leads to a curve of the resulting longitudinal induction Bi _n which has a defined intersection with the i / g axis at point H _qi and thus enables a considerable reduction in the required transverse excitation.

Für zwei zueinander senkrechte Magnetisierungsrichtungen, die mittels Quer- und Gegenlängserregung bzw. mittels Längs- und Gegenquererregurg eingestellt werden sollen, kommt eine nach F i g. 4 geschaltete Wicklungsanordnung in Betracht. Hier sind die beiden zueinander senkrecht orientierten Wicklungen 9 und 10 mit ihren Enden 11 zusammengeschaltet und mit je einem Abgriff 12 bzw. 13 versehen. Beide Abgriffe und die zwei Wicklungsenden 14 bzw. 15 sind an je einen Umschalter angeschlossen. Durch entsprechend zugeordnete Betätigung beider Umschalter wird jeweils der zwischen Abgriff 12 und Wicklungsende 11 liegende Wicklungsabschnitt als Gegenerregerwicklung mit Wicklung 10 in Reihe in den Erregerstromkreis geschaltet. Entsprechendes gilt für Wicklung 9 und Abgriff 13.For two mutually perpendicular directions of magnetization, which are generated by means of transverse and counter longitudinal excitation or are to be set by means of longitudinal and opposing transverse regulators, one according to FIG. 4 switched Winding arrangement into consideration. Here are the two windings oriented perpendicular to each other 9 and 10 connected together with their ends 11 and each provided with a tap 12 and 13, respectively. Both taps and the two winding ends 14 and 15 are each connected to a changeover switch. By appropriately assigned actuation of both changeover switches, the one between tap 12 and Winding end 11 lying winding section as a counter excitation winding with winding 10 in series in switched the excitation circuit. The same applies to winding 9 and tap 13.

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 ist zur Umschaltung zwischen den beiden senkrecht zueinander orientierten Wicklungen 16 und 17 nur ein Umschalter 18 erforderlich. Zu beiden Wicklungen 16 und 17 ist eine bezüglich des betreffenden Querflusses gegensätzlich gepolte Wicklung 19 bzw. 20 in Reihe mit je einem Einstellwiderstand 21 bzw. 22 parallel geschaltet. Letztere dienen zum Einstellen der Stromverteilung zwischen Quer- und Gegenlängs- bzw. Längs- und Gegenquererregerwicklung, allerdings unter Inkaufnahme von Verlustleistung in den Widerständen. In the circuit arrangement according to FIG. 5 is perpendicular to each other to switch between the two oriented windings 16 and 17, only one changeover switch 18 is required. To both windings 16 and 17 is a winding 19 or 20 in series with opposing polarity with respect to the relevant transverse flux each with a setting resistor 21 or 22 connected in parallel. The latter are used to adjust the power distribution between transverse and opposing longitudinal or longitudinal and opposing transverse exciter winding, however accepting power loss in the resistors.

Das Relais nach F i g. 6 besteht aus einem Zylindermagnet 23 mit beiderseits angesetzten flanschförmigen Polschuhen 24, zwischen denen längs des Zylinderumfangs Schutzrohrankerkontakte 25 parallel nebeneinander angeordnet sind. Der Magnet 23 trägt eine koaxiale Zylinderwicklung 26, die in beiden Richtungen mit einem Erregerstrom beaufschlagt werden kann und als Längs- bzw. als Gegenlängserregerwicklung wirkt. Der Längsfluß zum Abzug der Ankerkontakte verläuft über den Flußweg 27, d. h. über den Zylinderkörper, die Polschuhe 24 und die Ankerkontakte 25. Dieser Magnetfluß kann die Ankerkontakte 25 in diesem Fall auch ohne Bestehen eines Erregerstromes in der Wicklung 4 schließen und in geschossenem Zustand halten. Zum Überführen der Kontakte in ihre Öffnungsstellung soll daher der axial gerichtete Magnetfluß in eine zur Zylinderachse senkrechte Richtung gedreht werden. Dies erfolgt in der oben grundsätzlich beschriebenen Weise durch gleichzeitige Erregung der Wicklung 26 oder eines Teilabschnittes derselben gegensinnig zur im Ausgangszustand bestehenden Feldrichtung und einer über den Zylinderumfang mäanderf örmig angeordneten Quererregerwicklung 28. Nach F i g. 7 ist die Mäanderwicklung 28 allseitig in den Zylindermagnet 23 eingebettet. Infolgedessen ist jeder Einzelleiter der Mäanderwicklung 28 von einem eisengeschlossenen zirkulären Magnetfluß umgeben. Im Hinblick auf die eingetragene Richtungspfeile für die einzelnen Schleifenseiten ergeben sich daher für den inneren und äußeren Umfang des Zylinders aufeinanderfolgende Abschnitte mit jeweils entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung. Es kann sich daher im Zylinder kein zirkularer Gesamtfluß ausbilden. Im Bereich zwischen benachbarten Streifenseiten sind die von beiden Leitern herrührenden Flußanteile zwar gleichsinnig, von Schleife zu Schleife jedoch gegensinnig gerichtet. Der Fluß wirkt daher als Querfluß im Gegensatz zu dem durch die Ankerkontakte geschlossenen Längsfluß.The relay according to FIG. 6 consists of a cylinder magnet 23 with flange-shaped attached on both sides Pole shoes 24, between which along the cylinder circumference Protective tube armature contacts 25 are arranged parallel to one another. The magnet 23 carries a coaxial Cylinder winding 26, which can be subjected to an excitation current in both directions and acts as a longitudinal or counter-longitudinal exciter winding. The longitudinal flow to the withdrawal of the armature contacts runs via river path 27, d. H. via the cylinder body, the pole shoes 24 and the armature contacts 25. This magnetic flux can in this case the armature contacts 25 even without an excitation current close in the winding 4 and hold in the closed state. To transfer the contacts to yours The open position should therefore be the axially directed magnetic flux in a direction perpendicular to the cylinder axis be rotated. This is done in the manner basically described above by simultaneous excitation of the Winding 26 or a section of the same in opposite directions to the existing in the initial state Field direction and a transverse excitation winding 28 arranged in a meandering shape over the cylinder circumference. According to FIG. 7, the meander winding 28 is embedded in the cylinder magnet 23 on all sides. Consequently each individual conductor of the meander winding 28 is surrounded by an iron-closed circular magnetic flux. With regard to the entered direction arrows for the individual loop sides, the result is therefore for the inner and outer circumference of the cylinder successive sections with each opposite direction of magnetization. There can therefore be no total circular flow in the cylinder form. In the area between the adjacent strip sides are the river components originating from both conductors in the same direction, but directed in the opposite direction from loop to loop. The river therefore acts as a Cross flow in contrast to the longitudinal flow closed by the armature contacts.

Claims

Patent claims:

1. Device with a permanent magnetic body on which at least two excitation windings are arranged, one of which is magnetized in a certain direction, z. B. longitudinal direction, and the other for itself a magnetization in a direction rotated by 90 °, z. B. transverse direction generated, characterized in that when setting at least one of the two directions of magnetization is the field winding provided for the intended direction of magnetization and at the same time the exciter winding decisive for the previous magnetization state or is partly switched on in the counter-exciting sense.

2. Device according to claim 1, characterized in that the permanent magnetic body is a cylinder magnet, in whose cylinder jacket a meander-shaped loop winding as a transverse excitation winding housed and on the cylinder surface except for a series exciter winding another opposing longitudinal exciter winding connected in series with the meander-shaped transverse excitation winding is provided.

3. Device according to claim 1, characterized in that the series excitation winding and the transverse excitation windings are each connected to one end, i.e. connected in series so that each have a tap and that in each case the free end of one winding and the tap of the other winding voltage is applied.

4. Device according to claim 1, characterized in that for each field winding for a certain direction of magnetization (e.g.

Series excitation winding) a series connection of a controllable resistor and the opposing excitation winding for the other direction of magnetization (e.g. against transverse excitation winding) parallel is switched.

1 sheet of drawings