DE1458521A1

DE1458521A1 - Magnetisch betaetigbarer Schalter

Info

Publication number: DE1458521A1
Application number: DE19641458521
Authority: DE
Inventors: Gould Harold Lothrop Borden; Wenny Jun Daniel Herman
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1963-12-18
Filing date: 1964-12-02
Publication date: 1968-12-19
Also published as: GB1094988A; US3364449A; SE303338B; JPS4325818B1; NL6414243A; FR1419144A; DE1458521B2; BE657333A

Description

New York 7, M.Y., V.St.A.

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Magnetisch, betätigbarer Schalter

Die ürfhdung bezieht sich auf eine Klasse elektromagnetisch gesteuerter Sehaltvorrichtungen, üei denen remanent-magnetische Glieder verwendet werden, insbesondere auf solche Vorrichtungen, deren remanentrmagnetische Glieder unter Verwendung von Legierungen aus Vanadium, Kobalt und Eisen hergestellt sindo

In der Zeitschrift "The Bell System l'echnical Journal", Januar 1960, Seite 1 ff₀ ist eine mit "?erreeds" bezeichnete Schgcltvorrichtungsklasse beschriebene Biese Vorrichtungen zeichnen sich durch Verwendung eingeschmolzener Metallkontakte aus, die bei elektronischen Schaltgeschwindigkeiten steuerbar und so ausgelegt sind, daß sie im geschalteten Zustand verbleiben, ohne daß hierzu ein Haltestromkreis erforderlich wäre₀ Sie besitzen Ansprechzeiten die im Mikrosekundenbereich liegen, und sind in der lage, als Auswahlschaltelerne nt unter Verwendung koinzident auftretender Ströme arbeiten zu können»

Der' Prototyp der im vorstehend genannten Artikel beschriebenen Vorrichtungen weist ein magnetisch, hartes Ferrit-Glied auf, und zwar in Kombination mit einem magnetischen Zungenschalter, bei dem zwei weichmagnetische Zungen verwendet sind. Der Zungenschalter und das Ferrit-Glied sind so angeordnet, daß sie innerhalb eines magnetischen Kreises in Serie liegen; eine Magnetisierung des Ferritgliedes durch Hindurchschicken, eines Stromes durch eine das Ferritglied umgebende Spule verursacht ein Schließen der Kontaktzungen· Die Ferritzusammensetzungen werden so gewählt, daß sie eine für ein Aufrechterhalten des geschlossenen Kontaktzustandea ausreichende remaneirteEaagnetische Feldstärke besitzen, nachdem der Stromfluß wieder unterbrochen wird·

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Während de Ferritzusaminensetzungenj die in den im vorstehend genannten Artikel beschriebenen Vorrichtungen verwendet werden, geeignete Koerzitivkraft, Remanenz und Rechteck-. form besitzen, so daß eine v· befriedigende Arbeitsweise -^:- ■ sichergestellt ist, wurde aufgrund weiterer Entwicklungs- arbeit gefunden, daß die Koerzitivkraft stark cempeiatur- ' abhängig ist, so daß entweder eine genaue 'i'emperatursteu- . :. erung oder die Verwendung größerer Treibströme erforderlich werden, Umstände also, die bei einer Koinzidenzstrom-lietriebsweise höchst unerwünscht sind» - ->

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß eine Reihe Vanadium-Kobalt-Eisen-Legierungai, für die die beispielhafte Zusammensetzung 3,5$ Vanadium, 4^Kobalt, 4^Eisen und 0,5$ Mangan repräsentativ ist, eine beachtliche Temperaturunempfindlichkeit der Koerzitivkraft über einen großen Betriebstemperaturbereich zeigen, wenn sie gemäß der nachstehend im einzelnen angefüiarten Bedingungen hergestellt werden, zugleich aber Werte für die Koerzitivkraft, Remanz und Rechteckform zeigen₉ die für einen Betrieb eines Ferreeds gut geeignet sindο Der Ausdruck "Remendur" ist für die Zusammensetzungen gewählt worden, die gemäß uen nachstehend beschriebenen Bedingungen hergestellt werden. Der Ausdruck "Remendur"», wie er hierin verwendet wird, bezieht sich daher auf den gesamten Bereich der Zusammensetzung und Verfahrensbedingungen, wie diäse nachfolgend als für Per^ede geeignet, beschrieben werden.

Der Ausdruck "IFerreede" wird unter Hinweis auf den vor-, stehend genannten Artikel in der Zeitschrift "The Bell System Technicä. Journal" nachfolgend gleichfalls verwendet« Mit diesem Ausdruck sollten Vorrichtungen bezeichnet werden, die nicht nur Perrit-Elemente, sondern auch Metalllegierungselemente der in Rede stehenden Art verwendet werdeno . * ^; -

Mit der Verwendung diener metallischen Elemente wir* außer dem Hauptnachteil eines Ferrit element es, nämliob. der Tempe -

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raturabhängigkeit der Koerzitivkraft, ein offensichtlicher konstruktiver Vorteil erreicht* So ist die Herstellung •wesentlich leichter, die Empfindlichkeit gegen mechanische Erschütterungen oder Stöße wesenüLich geringer und dergleichen mehr«. Eine weiter«! Eigenschaft, nämlich ein etwa gleich großer Temperaturausdehnungskoeffizient, wie derjenige einer ühlich verwendeten Einschmelzlegierung, gestattet den Aufbau einer neuen Perreed-Klasse, "bei der die Zungen seihst aus dem remanent magnetischen Material hergestellt sind, so daß jegliche äußeren magnetischen Anordnungen entfallen können«

Es wurde angegeben, daß in den Vorriehtuhgen gemäß der Erfindung die nominelle Legierungszusammensetzung 3,5$ Vanadium, 48$ Kobalt, 48$ Eisen und 0,5$ Mangan verwendet wird. Die Manganbeigäbe"dient zur Verriengerung oder Kompensierung schädlicher Effekte, die infolge Schwefeleinschlüssen auftreten. Die ü-rößs des Manganzusatzes ist nicht kritisch, eiykann ganz entfallen, wenn Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um Schwefeleinschlüsse zu vermeiden« Während Zugaben bis zu einem Prozent oder mehr verwendet werden können, reicht üblicherweise ein halbes Prozent aus, da keine weiteren Vorteile bei höherer Manganbeigabe erhalten werden. Es ist auch allgemein bekannt, daß verschiedene andere Elemente einschließlich der, Magnesium, Beryllium und Calcium verwendet werden können.

Die Vanadiumbeigabe dient zur Verbesserung der Kaltbearbeitbarkeit der resultierenden Legierung. Die Hauptbestandteile, Kobalt und Eisen, sind in der Hauptsache verantwortlich für die magnetischen Eigenschaften der Legierung, Der Kobaltanteil liegt hierbei, bezogen auf hundert Teile von Kobalt und Eisen, zwischen 40 und 75 Seilen, vorzugsweise zwischen 45 und 65 Teileno Es ist ersichtlich, daß eine größere Freiheit hinsichtlich einer Erhöhung des Kohalt-anteiles vorhanden ist, und es ist das beigegebene Kobalt, das in der Hauptsache für die erhöhte Koerzitivkraf€ und für eine bessere Bearbeitbarkeit verantwortlich ist. Im allgemeinenresultiert ein zunehmender Kobaltanteil in einer Abnahme der Sättigung und Remanenz, jedoch treten solohe Werte bei allen Vorrichtungen der in Hede stehenden Art erst bei

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einer Höhe auf, die weit oberhalb des angegebenen maximalen Kobaltanteiles liegt_o Das Ausfüllungsverhältnis (Fullness ratio) und die Besehreibung erfolgt weitgehend anhand dieser Größe

lax , (hierin bedeuten BH_n- das Produkt des Flusses in

Gauss mit der angelegten Feldstärke in Oersted, genommen im zweiten Quadranten, mit dem der größte numerische Wert erhalten wird, und Br und Hc die Fluss- bzw₀ Feldwerte in den gleichen Einheiten beim herrschenden·Feld Null bzw ο beim herrschenden Fluss Hull) nimmt mit zunehmendem Kobaltgeha&t von etwa 62$ bei 40 Teilen Kobalt auf etwa 80$ bei 50$ Kobalt zu. Dieses Verhältnis nimmt bei noch größeren Kobal tanteilen etwas ab und liegt bei 75 Teilen Kobalt bei etwa 75$· Für die hierin betrachteten Zwecke werden 60$ als bevorzugter Minimalweft dieses Verhältnisses betrachtet,,

Der Vanadiumgehal't is-t kritische Er liegt zwischen 1$ und bis zu etwa 5$o Der hinsichtlich optimaler Eigenschaften erforderliche Minimalwert hängt etwas vo*m Kobalt anteil ab, wobei der untere angegebene Wert dem größten Kobaltanteil entspricht. Der minimale Vanadiumanteil liegt bei etwa 2$ für gleiche Kobalt- uni Eisenanteile und bei etwa 1$ bei 75 Teilen Kobalt· Die Vänadiumbeigabe verbessert die Bearbeitbarkeit, erhöht die Widerstandsfähigkeit (resistivity), verbessert das Jkusfüllverhältnis und erhöht die magnetische Sättigung sowie die Koerzitivkraft« Ein über die angegebene maximale Grenze hinaus zunehmender Vanadiumanteil verursacht eine Abnahme der remanenten Magnetisierungβ Remendur-Legierungen, die innerhalb des erläuterten Bereiohs liegen, sind - wenn sie gemäß den noch zu beschreibenden Verfahrensschritten hergestellt werden, magnetisch isotrop bis zu einem Vanadiumgehalt von etwa 3 1/2 Prozente Während auch geeignete Betriebseigenschaften der Sehaltvorrichtungen unter Verwendung anisotroper legierungen erhalten werden können, besteht bei isotropem Material eine größere Freizügigkeit hinsichtlich der Anpassung dieser Materialien auf die verschiedensten Ausführungsf er men der Schankvorrichtungen· Im Hinblick auf eine leichte Herstellung bestimmter Ferreed-llemente ist ein Abbiegen in Richtung der Kaltverformung erforderlich,

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ferner die Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften in einer senkrechten Richtung» Während es möglich ist, die gewünschten Eigenschaften in einer solchen senkrechten Richtung einzustellen, kann bei einem anisotropen Material ein anderes Fertigungsprogramm erforderlich sein, als es bei der Bearbeitung von Material verwendet wird, bei dem die magnetischen Eigenschaften parallel zur Bearbeitungsrichtung von Bedeutung sind· Demgemäß erscheint es zweckmäßig, den Yanadiumgehalt auf maximal. 3,5$ zu beschränken«. Dieser Wert wird daher als bevorzugtes Maximum betrachtete

Während die Iiegierungszusammensetzung innerhalb vergleichsweise großer Bereiche geändert werden kann₉ und zwar zumindest hinsichtlich der Hauptbestandteile, sind die magnetischen Eigenschaften des Endproduktes äußerst empfindlich auf die gewählten Herstellungsbedingungeno üs ist ein absoultes β Erfordernis, daß der letzte Verfahrensachritt

TtiUus4i«Mw»<etiereinejJDeilwarmbehandlung ist, die auf einen Kaltziehvorgang folgte Währen* keine Behandlung zwischen der am Ende stattfindenden Kaltbearbeitung und der Warmbehandlung vorgenommen werden sollte, die die magnetischen Eigensch aften beeinflußt, werden zu diesem Zeitpunkt die Teile gestanzt und geformt. Wo gesagt ist, daß der Kaltbearbeitung eine Sohlußwarmbehandlung direkt folgt, soll hierunter auch der vorstehend angegebene Sachverhalt verstanden werdenc Die Kaltreduzierung, die beispielsweise durch Walzen, Ziehen, durch im Gesenk erfolgendes Schmieden usw. bewirkt werden kann, muß mindestens 60% entsprechend der nachstehenden Gleichung betrageni

I ¹ x

I - -τ— ¹ x
A₀

Hierin bedeutet Z die Kaltreduktion in Prozent, A₀ und A* den Anfangs- bzwβ End querschnitt. Ein ¥ bevorzugter Wert ist eins 90?£ige Reduktion, die ein Auafüllverhältnis von mindestens 65$ lieferte

Die TeilwanBbshandlung kann bei zwischen 400 und 675⁰O lie genden Temperaturen ausgeführt werden· Die optimale Zeit der Wamrbehanälung reicht von einer halben Stunde bei

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675⁰C bis zu zwanzig Stunden bei 40O⁰C₀ Eine leichte Erhöhung der Warmbehandlungsdauer ist zuässig, die maximalen Zeiten liegen zwischen einer und 25 Stunden, wobei der . untere Wert wieder der höheren Temperatur von 675⁰O entspricht. Die Mindestdauer der Warmbehandlung kann zwischen einer Viertelstunde und fünfzehn Stunden liegen, wobei wieder der untere Wert der höheren Temperatur entspricht» .Die mini-_# male Wamrbehandlungszeit hängt etwajr vom Querschnitt des warm zu behandelnden Wertstückes ab» Während dieser letzte Gesichtspunkt keine prinzipeielle Rolle bei für Vorrichtungen angepaßte Abschnitte spielen, die im allgemeinen 1,25mm (0,05') nicht überschreiten, sollte bei wesentlich größeren Abmessungen die Warmbehandlungsdauer ausreictend sein, den inneren Teil des Körpers aufzuheizen» Einige nachstehend angegebene Beispiele beziehen sich auf Elemente, die zwischen einer und drei Stunden bei zwischen 550 und 575 C liegenden Temperaturen einer Warmbehandlung unterzogen worden sind; dieser Warmbehandlungsbereich wird als optimaler Bereich angesehen»

Die Teilwarmbehandlung (partial anneal) wird, ebenso wie alle anderen Warmbehandiunfesschritte des Verfahrens im angegebenen Temperaturbereich bis herunter auf 35O⁰O zweckmäßig unter Schutzgas durchgeführt, so daß eine Oxydation des Vanadiums verhindert v/ird, obgleich bei der Herstellung dickerer Abschnitte, 1,5jm und darüber (60 χ 10 Zoll), Luft zugelasseh werden kann» Als Schutzgas kommen Wasserstoff, lormiergas, Argon,B Helium, Stickstoff uswo infrage_o

Einige der physikalischen Eigenschaften von Remendur sollen kurz beschrieben werden» Die abgehandelten Verarbeitungs—

bcfoatu sisJU Auf afit

bedxngungen beiden letzten Verfahrenssohritte« Die Vorgeschichte hat wenig Einfluß und kann beispielsweise die übliche Folge von Kaltzieh- und Totglühvorgängen umfassen, wie diese auf viele Materialien bei der Herstellung feiner Drahtbänder oder anderer feiner Drahtformen angewandt werden, d ie für Schalterelemente der beschriebenen Art geeignet sind*

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bearbeitbarkeitj Die Legierung ist mechanisch ziemlich hart. und^XHxm ausgeglühten Zustand eine Rockwell-Härte C-20 bei güter Hämmerbarkeit und Duktilitat. Die legierung konnte zu Blechen und Folien bis auf eine Dicke von 0,005mm heruntergewalzt werden, zu Drähten mit 0,025mm Durchmesser gezogen werden und zu Bändern ausgewalzt werden, deren Dicke zwischen 0,0127 und 0,2032mm und deren Breite zwischen 0,127 und 1,651mm lag.

Der mittlere Temperaturausdehnungskoeffizient liegt im Tempeaturbereich von 30⁰O bis 55O⁰O bei 10,26 χ 10"T³G, Dieser Wert ist etwa der gleiche, wie derjenige der handelsüblichen 52$igen Uickel-lisen-Legierung, dme zum Einschmelzen in Glas vorgesehen ist und bei trockenen und quecksilbergefüllten Zungensohaitern verwendet wird. Zasätzlbh läßt sich die legierung leicht in Glas einschmelzen·

Plattiereigenschaften? Eemendur wurde mit Kupfer-, öilber- und Goldschichten bis zu einer Stärke von 0/>127mm. plattiert, wobei diese Plattierungen gut haften ohne zusätzliche, der Anlegierung dienende Warmbehandlung und ist auch gegenüber einer Kaltverformung beständig·

Einige der magnetischen Eigenschaften sind nachfolgend angeführt.

Magnetostriktion! A £/£ = 40 χ 10"⁶ bei H = 100.

Permanentmagnetische Eigenschaften: Die Koerzitivkraft reioht bis etwa 60 Oersted und die Eestinduktion (remanente leider) bis zu etwa 21500 Gauss«

Temperaturstabil!tatt Wie im Zusammenhang mit !ig. 1 erläutert worden ist, ist die Koarzü
54,4⁰G (-6Q⁰F bis 13O⁰J) stabil,

tert worden ist, ist die Koerzitivkraft von -15,6⁰O bie

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeiohnung beschrieben! es zeigern

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Pig» 1 Die 'i'emperaturabhängigkeit der erscheinenden.

Koerzitivkraft von itemendur (Kurve 1) und einer typischen Ferritzusammensetzung (F-ig-o 2),

Figo 2 die Form der Hysteresischleife, gemessen mit Gleichstrom,einer Hemendur-Probe, wobei auf der Abszisse die Feldstärke und auf der Ordinate der Fluß aufgetragen ist,.

Fig» 5 eine perspektivische Ansicht eines Ferreedes, bei dem Remendurelemente verwendet sind,

Figo 4 eine eperspektivisehe Ansicht eines weiteren <

Ferreedesa, bei dem gleichfalls ein Remendur-' element verwendet ist, und

Figo 5 eine Ansicht,teilweise im Schnitt, eines

Ferreed-Aufbaues, bei dem eine Zunge selbst aus Hemendur hergestellt ist.

In der Figo 1 zdgt die Kurve 1 die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivkraft für eine· legierung nach der Erfindung, während die Kurve 2 die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivkraft für eine Ferritzusammensetzung wiedergibt, die ansonsten, die erforderlichen magnetischen Eigenschaft4m, wie sie bei einem Ferreed verwendet werden, besitzt« Ein Vergleich der beiden Kurven ergibt ohne weiteres eine vergleichsweise gute Temperatu3(empfindlichkeit der Koerzitivkraft der Kernendurprobe.

In der Fig. 2 ist in üblicher Dargtellung die & Hysteresis-.sohleife einer erfindungsgemäßen Legierung der nominellen Zusammensetzung 3» 5$Vanadium, 48$ Kobalt, 48$ Eisen und 0,5$ Mangan dargestellt.

Die Bedeutung des Ausfüllfaktors "max ist aus dieser

Figur ersichtlich, Der Punkt im zweiten Quadranten, der dem maximalen Wert des Produktes BH entspricht, liegt im

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Knie 10 der Kurve ο Dieses Produkt wird verglichen mit dem Produkt 33_r, der remanenten feldstärke, genommen am Punkt 11, und der Koerzitivkraft H., genommen am Punkt 12₀ Der Ausfüllfaktcr ist ein aufschlußreicherer Ausdruck als das übliche Rechtecksverhältnis, das normalerweise definiert ist als das Verhältnis von B_ zum Sättigungsflußwert B_a (genommen "bei 13). Der Ausfüllfaktor für die dargestellte %steresisschleife ist 71,5$. Er liegt also im Hinblick auf den Minimalwert von 50$, der üblicherweise für Vorrichtungen der in Rede stehenden Art gefordert wird, sehr günstige

Die Vorrichtung der Pig» 3, deren Prototyp in der US-Patentschrift 3 075 059 vom 2.1d963 beschrieben ist, wird manchm.l als Serien-lerreed bezeichnet. Die dargestellte Vorrichtung weist ein Paar magnetisierbarer Zungen 21 und 22 auf, die aus weichmagnetischem Material besteaen und in einer Glasrohre eingeschmolzen sindo Die beiden Zungen überlappen sich, wie bei 23 dargestellt ist, zur Bildurg eines Kontaktgebietesο Die einander überlappenden- Teile sind normalerweise voneinander getrennte Das Glasrohr 24 ist von einer längsgeschlitzten oder "0"-HUlSe 25 umgefeen, die aus der erfindungsgemäßen Legierung besteht. Die Hülse 25 ist ihrerseits auf der Höhe des Kontaktgebietes 23 der Zungen 21 und 22 von einer Nebenschluß-Platte 26 umgeben, die aus weichmagnetischem, permeablem Material besteht.

Auf beiden Seiten der Nebenschluß-Piatte 26 sind auf die Hülse 25 zwei Wicklungsgruppeη 27-, 2I₀ und 2S₁, 28₉ gewidkelt· Die Wicklungspaare 27 und 28 sind A, A₂ bzw* B, B₂ angeschlossen. Jede der Weicklungen 27-j und 28^ hat die doppelte Wicklungszahl jeder der Wicklungen 27₂ und 28g, wodurch eine differentielle Wirkungsweise ermöglicht wird, wie in der US-Patentschrift 3 075 059 beschrieben isto Die Wicklungen A sind am Anschluß A₁ miteinander verbunden, während die Wicklungen B am Anschluß B₁ miteinander verbunden sinde

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Eine vollständige Beschreibung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Mgο 3 oder der der übrigen dargestellten Vorrichtungen erscheint nicht notwendig, da sie der vorstehend genannten US-Patentschrift oder dem vorstehend erwähnten Artikel in "The Bell System Technical Journal" entnommen werden kann_o Kurz gesagt wird ein Schließen des Schalters erreicht durch Hindurchschicken von Strom durch die Wicklungen Hierbei entsteht eine magnetischer Flußweg so, daß dieser über die Zungen 21 und 22 am Kontaktgebiet 23 geschlossen wirdo Das zur Aufrechterhaltung der Kontaktschließeung erforderliche remanente PeId muß selbstverständlich ausreichend groß sein, um die Rückstellkraft der Zungen überspielen zu können« Dieser Zustand■tritt bei der Vorrichtung nach Figo 3 ein, wenn Impulse den Anschlüssen A und B zugeführt werden, und zwar so, daß die gleiche Magnetisierungsrichtung in den auf beiden Seiten der Efebenschlußplatte 26 gelegenen Hülsenteilen entsteht_β Eine Umkehr der Magnetisierungsrichtung einer der beiden Hälften der Hülse 25 resultiert in einem über die ^ebenschlußplatte 26 führenden Flußweg, wodurch kein wesentlicher Fluß mehr über die Zungen läuft·

Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 sind zwei aus der erfindungsgemäßen Legierung bestehende, remanentmagnetische Glieder zur Steuerung zweier Zungenschalter vorgesehene Die dargestellte Vorrichtung ist ein Typ der sogenannten Parallel-Ferreede.

Diese Vorrichtung ist in der US-Patentschrift 2 995 637 vom 8_β8β196ΐ beschrieben.

Die Vorrichtung nach Fig» 4 weist ein Paar Remendurstäbe 30 und 31 auf, die zwischen einem Paar weichmagnetischer Soheiben32 und 33 gehalten werden«, Zwischen den Scheiben 32 und 33 werden außerdem benachbart zu den Stäben 30 und zwei Zungenschalter 34 gehaltet» Sie haben einzelne Anschlüsse 35, die sich durch die Scheiben 32 und 33 hindurch erstrecken und gegenüber diesen elektrisch isoliert sind» Die Zungenschalter 34 können mit dea innerhalb der Hülse 2.5' der Fig. 3 angeordneten Zungenschalter identisch sein. Eine Wicklung 36 umgibt beide Stäbe 30 und 31, während eine Wick-' lung 37 nur auf den Stab 31 allein gewickelt iet.

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Die dargestellte Anordnung ist' dafür ausgelegt, daß sie im Koinzidenzfall die Schalter 34 betätigt, daß aber der Schalter abfällt, wenn Strom einer einzigen Wicklung zugeführt wird«, Anfänglich werden zur Vorbereitung der Vorrichtung die Remendurstäbe 30 und 31 in der gleichen Richtung magnetisch gesättigt (entweder nach oben oder nach unten), und zwar durch Hindurchechicken eines Stromes durch die Wicklung 36. Da'der jeder der Remendurstäbe 30 oder zugeordnete Fluß dem des anderen entgegengerichtet ist, sucht sich der Fluß beider Stäbe einen über die Zungen siaalter 34 laufenden Weg, wodurch ein Schließen hervorgerufen wird. Pur die dargestellte Ausführungsform wird nun der remanentmagnetische Zustand des Stabes 30 hergestellt und bleibt durch zukünftige Operationen unbeeinflußt.

Beim normalen Betrieb werden die Shhalter 34 geöffnet durch Hindurchschicken eines Stromes durch die Wicklung 37, und zwar unter einer Richtung und mit einer Größe derart, daß die remanente Magnetisierung des Stabes 31 umgekehrt"wird. Hierdurch wird ein Flußverlauf erzeugt, der - da nunmehr der Fluß in entgegengesetzten Richtungen innerhalb der beiden Stäbe 30 und 31 verläuft^ einen geschlossenen, die Schalter 34 umgehenden magnetischen Kreis bildet.

Ein Schließen wird durch gleichzeitig zu den Wicklungen und 37, also koinzident erfolgendes Zuführen von Treibströmen erreicht. Jeder dieser Ströme ist allein nicht ausreichend, die Magnetisierung dee Stabes 31 umzukehren{ hierfür ist die Magnetisierungiraft beider koinzidenten ¥ Ströme erforderlich. Hierdurch wird der anfängliche Flußverlauf, der ein Sohließen der Schalter 34 bewirkt, wieder hergestellt· Da nur eine Wicklung 36 dem Stab 30 zugeordnet ist, und da der der Wicklung 36 augeführte Strom selbst nicht ausreicht, die remai£JVte Magnetisierung im Stab 30 umzukehren, bleibt diese unbeeinflußt.

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Die Vorrichtung nach 3?ig_o 5 ist für diejenigen Ausführungsfofmen repräsentativ, bei denen zumindest eine der Zungen selbst aus remanentmagnetischen Material gemäß der Erfindung besteht ο Dieser Zungenschalter weist ein Glasrohr 41 mit eingeschmolzenen Anschlüssen 42 aufο Eine Hemendurzunge 43 ist am linken Anschluß 42 befestigte < Eine zweite Zunge 44, die aus hochpermeablem, weichmagnEbischem Material oder aus einer legierung gemäß der Erfindung hergestellt sein kann, isj am rechten Anschluß

42 befestigt, und zwar so, daß ihr freies Ende das freie Ende der Zunge 43 zur Bildung eines Kontaktgebietes 49 überlappt« Ferner ist am rechten Anschluß 42 ein Permanentmagnet 45 mit der angeschriebenen Polrichtung befestigt. Eine Spule 46 ist auf den die Zunge 43 umgebenden Teil des Glasrohres 41 aufgewickelte

Die Wirkungsweise dieses Schalters ist ähnlich der der vorstehend beschriebenen» Hierbei die Spule 46 so vorgespannt, daß die Magnetisierungsrichtung der Zunge

43 der der Zunge 44 (induziert durch den Permanentmagneten 45) entspricht, wodurch ein Schließen des Schalters bewerkstelligt wird. Eine Umkehrung der Magnetisierungsrichtung in der Zunge 30 führt zu zwei getrennten

• llußwegen, wobei im einen die Zunge 43 und im anderen die Zunge 3 44 liegt. Unter diesen Bedingungen öffnet sich der Schalter wegen der Eückstel lkraft der Zungen.

Nachfolgend sind Beispiele angegeben, die sich auf die unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen erfolgende herstellung der erfindungsgemäßen legierung beziehen.

Beispiel 1s

Eine Schmelze wurde unter Verwendung folgender Materialien vorbereitet: ' .

1,536 kg Elektrolyt-Kobalt

1,375 kg Elektrolyt-Eisen

0,273 kg Ferro'-Vanadium (0,112 kg Vanadium, O₉161 kg Eisen)

0,016 kg Elektrolyt-Mangan

3,200 kg

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Nach. Erreichen einer Temperatur von 155O⁰O wurde die Schmelze zwei Minuten lang Me- dieser Temperatur gehalten, so daß ein Durchmischen und ein völliges Auflösen der Bestandteile sichergestellt ist« Anschürend wird die Schmelze zur Herstellung eines Blockes in eine ]?orm gegossen und. erstarren gelassene Zum warm erfolgenden Herunterwalzen des Blockes zu einem Band von 1,524mm Dicke oder zum warmen im Gesenk erfolgenden Einschnüren zu einer Stange mit 6,35mm Durchmesser wurde der Slock auf etwa 1250⁰O erwärmt· Das Warmwalzen geschah in 14 Durchgängen mit einer nominellen Reduzierung von 1,27mm pro Durchgang und - soweit erforderlich - unter zwischendurch erfolgendem Wiederaufwärmen· Das Warmeinschnüren erfolgte in 20 Schritten, und zwar mit einer Reduktion von 0,635mm pro Schritte Das warm-verformte Band- oder Stangenmaterial wurde zum Kaltbearbeiten durch Erwärmen auf 90O⁰C und durch Abschrecken in Eis-Salzwasser vorbereitet· Die so erhaltenen Proben waren dann für eine Kaltverformung ausreichend duktil· Das Bandmaterial wurde auf 0,015mm Dicke reduziert (Querschnittsreduktioh von 90$) und der Draht auf 0,56mm, und zwar mit Zwischenglühungen bei 3,17 und 1,58mm.

Die kaltverformte legierung wurde dann bei 595° ± 15⁰O (1103° ± 27⁰I) während 120 + 10 Minuten unter Schutzgas, z.B. Forgtiergaar oder Wasserstoff, warm behandelte Anschließend wurde der Ofen einea? Abkühlung auf 350 - 30O⁰O (662 - 572⁰I¹) überlassen, wonach dann das Schutzgas durch Luft ersetzt wurde.(Die luft dient lediglich zum Anblauen der Legierung und zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit.) Diese Temperatur und diese Ümgebungsatmpsphare wurden etwa Ίθ - 15 Minuten lang aufrechterhalten. Nach der Warmbehandlung hatte die Legierung folgende magnetische Eigenschaft!

Rest-Induktion Koerzitivkraft Rechteck- Ausfüllgrad

Verhältnis

B_r (Gauss) H₀ (Oersted) B^ BH

18200 .

	max	Vo
38 ·	0,92	0,75
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Alle Messungen waren Gleichstrommessungen bei einer Magnetisierungskraft von H = 100 + 5 Oersted»

Beispiel 2 t

Die Prozedur des Beispieles 1 wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung folgender Ausgangsmaterialien:

1,536 kg Kobalt " ' . · . '

1,360 kg Eisen 0,288'kg Perro-Vanadium (0,144 kg Vanadium,

0,144 kg Bisen)

0,016__kg Mangan 3,200~kg_e

Nach der wie vorstehend beschriebenen Bearbeitung hatte die legierung folgende magnetische Eigenschaften:

Rest-Induktion B_r -.17 200 Gauss Koerzitivkraft H„ - 48 Oersted

Rechteckverhältnis 0,90 Ausfüllgrad 0,74

Die Prozedur des Beispieles 1 wurde unter Verwendung folgender Materialien wiederholt:

1,568 kg Kobalt 1,568 kg Eisen 0,064 kg Vanadium 3,200 kg

Nach der wie oben angegebenen erfolgten Verarbeitung hatte die legierung folgende magnetische Eigenschaften»

Rest-Induktion 21 500 Gauss Koerzitivkraft 25 Oersted Rechteckverhältnis O_a95 Ausfüllgrad 0,85

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Beispiel Ax

Die Prozedur des Beispieles 1 wurde unter "Verwendung folgender Materialien wiederholt:

2,240 kg Kobalt

0,677 kg Eisen

0,267 kg Perro-Vanadium (0,112 kg Vanadium

0,156 kg Eisen) 0,016 kg Mangan
3,200 kg

Nach der wie oben g angegebenen erfolgten Verarbeitung hatte die legierung folgende magnetische Eigenschaftenι

Rest-Induktion 15 000. Qauss Koerzitivkraft 50 Oersted
Reohteckverhältnis 0,96
Ausfüllgrad · 0,71

Die Erfindung wurde anhand einer begrenzten Anzahlillustrativer Ausführungsbeispiele beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß die dargestellten Vorrichtungen nur eine begrenzte Auswahl einer breiten Sohalterklasse darstellen, bei denen die Kontaktschließung mlthllfe des remantent-magnetisohen Feldes eines oder mehrerer zugeordneter Elemente aufrechterhalten wird· Die Beschreibung erfolgte überwiegend anhand einer bestimmten Schalterklasme, die als Ferreede aufgrund des Umstandes bekannt sln^ daß das hierzu verwendete remanent-magnetische Material ein Ferritmaterial ist. Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß die remanent-magnetisohen Materialien nicht nur für alle diese Vorrichtungen geeignet sind, sondern auch für jede andere Bauform, bei der ein remanent-magnetisches Feld ausreichender Stärke dazu benutzt wird, die ein öffnen der Kontakte anstrebende Rückstellkraft zu überwinden, ohne daß hierzu ein Haltestrom erforderloh wäre. Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die beschriebenen Legierungen eine Temper at urunempfindlioh,-,keit 'der Koerzitivkraft besitzen, ferner eine recht-

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eckige Hysteresisschlei-fe, eine hohe Kest-Induktion sowie andere Eigenschaften, die die Legierungen zum Einsatz bei dieser Vorrichtungsklasse geeignet erscheinen lassen.

Die magnetische Legierung wurde anhand der nominellen
Zusammensetzung Vanadium-Eisen-Kobalt beschrieben. Es ist allgemein bekannt, daß kleine Beigaben verschiedener
Elemente, z.B. Chrom, Zirkon, 2itan₉ Nickel usw. zu
solchen Legierungen im Hinblick auf die Änderung
verschiedener Eigenschaften derselben, z.B» der Dmschaltzeit, der Beständigkeit (resistivity) usw., wünschenswert sein können. Solche zusätzlichen Beigaben werden als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend beträchtet.

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Claims

Λ*

Pat β n1«ansprüche

1β Magnetisch betätigbare Schaltvorrichtung mit mindestens einem magnetisierbaren, den Schaltvorgang steuernden Organ, z»B. ein Zungenschalter mit einem Paar magnetisierbarer Köntaktzungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan, z.B« eine oder beide der KontaktzuJigen_t zumindest teilweise aus einer legierung rechteckiger Hysteredsschleife der Zusammensetzung 40 - 75 Gewichtsprozent Kobalt, 25 - 60 Gewichtsprozent Bisen und 1-5 Gewichtsprozent Vanadium bestehtο

2« Verfahren zum Herstellen der Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden letzten Herstellungsschritte eine Kaltreduktion von mindestens SOfi, gefolgt von einer Teilwarmbehandlung, sind, wobei die Warmbehandlung bei einear zwischen 400 und 675⁰O liegenden Temperatur eine Viertelstunde bis 25 Stunden lang erfolgt, wobei die kürzeren Zeiten der höheren '-temperatur entsprecheno

3* Verfahren nach Anspruch 2» ebaänsek gekennzeichnet,, durch Durchführen der Warmbehandlung in einer nichtoxydierenden Atmosphäre.

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