DE1763130A1 - Magnet-elektrisches Schaltelement - Google Patents

Description

Carl-Otto leiter Karlsruhe, den 26. .März 1968 ) 75 Karlsruhe-JDurlaeh

\- Am Burgweg 11 - -

TDr. Günther Heimke

Λ j ^⁸ Mannheim-Friedriehsfeld 1763130

( Neekarhauser Str. 54

Magnet - elektrisches Schaltelement

Die Erfindung "betrifft ein Magnet -.elektrisches Schaltelement zur druckabhängigen Auslösung von Sehaltvorgangen, welches im wesentlichen aus einem magnetischen Kreis mit einem Schaltorgan zum Öffnen und Schließen des Kreises und einer Spule besteht, deren Windungen im Bereich des * magnetischen Feldes liegen und "bei Änderungen des magnetischen Flusses,.. .3.B. beim Zusammenbruch oder Aufbau des Feldes infolge Öffnung oder .Schließung des magnetischen Kreises, von den Kraftlinien des Feldes geschnitten werden.

Schaltelemente dieser Art eignen sich insbesondere für Magnet - elektrische Zünder für Geschosse oder dgl., da sie, wie unten noch näher beschrieben wird, keinerlei bewegliche Teile benötigen.

Magnetische Zünder an sich sind bereits bekannt.

Derartige Zünder beruhen auf dem Prinzip der Erzeugung einer I Änderung des magnetischen Flusses in einer Spule durch mechanisches Aufreißen oder Schließen eines magnetischen Kreises oder durch Erzeugung einer mechanischen Relativbewegung zwischen einer Spule und einer Quelle magnetischer Feldlinien, z.B. eines Dauermagneten. Diese bekannten Zünder sind ebenso wie rein Mechanische Zünder mit bewegbaren Teilen ausgerüstet, was aufwendige und auch störungsani'Mllige Konstruktionen bedingt. ,

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber in der Schaffung eines magnet-elektrischen Schalt-

109839/04 37

BAD

elementes für beliebige Zwecke, welches jeäoch in besonderem Maße als Baiistein für Gesclioßzünder od.dgl. verwendbar, ferner äußerst einfach im Aufbau und praktisch völlig wartungsfrei ist. Ausgehend von einem Gchalteleraent der eingangs beschriebenen Art ist diese Aufgabe nach de^ "Vorschlag der Erfindung: dadurch gelöst, daß als Schaltorgan eine mit Druck beaufschlagbare oder unter "Druck stehende und davon entlastbare Kontaktbrücke in den magnetischen Kreis eingeschaltet ist, die aus einer Metalllegierung mit druckabhängig veränderlicher Curie-Semperatiir besteht und bei Aufbringung eines bestimmten Druckes unter Absenkung der Curie-Temperatur vom ferromagnetischen in paramagnetischen Zustand bzw. umgekehrt bei Druckabbau unter Erhöhung der Curietemperatur vom paramagnetischen in ferromagnetischen Zustand übergeht.

Werkstoffe mit den vorgenannten Eigenschaften sind bereits bekannt, und als Kompensationswerkstoffe sum Bau magnetischer Kreise verwendet worden. EsAandelt sieh dabei um Metallegierungen mit beispielsweise 30 Gew. γ> ITi und 70 Gew. fo Fe, die in kubisch flächenzentrierten Modifikationen vorliegen. Derartige legierungen sind z.B. auf eine Gurietemperatur von etwa 155°C einstellbar und zeigen eine Erniedrigung des Curiepunktes durch einen aufgebrachten Druck von 5-6°C/Kilobar. Durch einen Druck von etwa 30 Kilobar kann somit die Curietemperatur auf etwa O⁰C erniedrigt werden.

39/ 04 37

BAD ORIGINAL

Bei einer Saumtemperatur ausgesetzten legierung der vorgenannten Art wird somit durch Aufbringen eines Druckes der genannten Größe der Übergang vom ferromagnetischen in den paramagnetischeii Zustand he x"b ei ge führt. Da die vorgenannte Absenkung der Curietemperatur in Abhängigkeit von der Aufbringung eines entsprechenden Druckes reversibel ist, kann durch Wegnahme einer bestehenden Druckbeaufschlagung der vorgenannten Größenordnung eine solche legierung auch vom paramagnetischen in den ferromagneti- m sehen Zustand gebrachu werden.

Die Zusammensetzung der vorgenannten legierung kann wesentlich von den obengenannten Prozentangaben abweichen. Z.B. hat sich auch eine legierung aus 36 Gew. 5» ITi und 64 Gew. £ Pe als sehr brauchbar erwiesen. Im übrigen besitzen auch andere als die vorgenannten legierungen driickabhängige Gurietemperaturen. Selbstverständlich kommen auch solche legierungen für die erfindungsgemäße Verwendung in Betracht.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform des ^ vorgeschlagenen Schaltelementes können mit Vorteil die Viindungen der Spule, die bei einer Inderung des magnetischen Feldes geschnitten werden, die Kontaktbrücke wenigstens auf einem Teil ihrer längserstreckung umgeben. Mit Vorteil kann dabei die Eontaktbrücke Kreisquerschnitt besitzen und von den Windungen der Spule konzentrisch «

umschlossen sein.

Selbstverständlich kann die Spule auch an einer be- ·

liebigen anderen Stelle des magnetischen Kreises angeordnet

1098 39/0437

sein» 2,B. im Bereich «Ines den magnetischen Kreis schließenden Joches aus beispielsweise Weicheisen.-Bei dieser Anordnung tritt jedoch eine durch die Wirbelstromdämpfung in den VteicfrmgnetisGlien Leitstücken des Joches bedingte ?ers8g*irung ein» die bfei dta? An-Ordnung dtr Spul« lcoas ent riech, zu der KontalctbrUoice y*raied«n let. . - >'" ·

In weiterer Bweekettßiger Aufcgee-tÄltiisg üat Erfindung kern, koaxial eur mm^w^Mtf^fi^'^ti^MUm-is^m^ tringung von BruokkriLiitwi. 'ImT ftl% Xjt)ii%ÄktbäiÜ.ßk* an'g#- ordnet »ein, , , . ^

Wenn das ob*n beödhrit^aii ßehfelt«l%iaent «Üb Sundör

flnflungsgeȊa wird bei'

druejc mm Öffn*n d·« aaL^S*tiBölien treleee binutet, indem \inter der Wii-irang d*ft feüöMiie Al« önriet*»iXir**ttr d«r

•itf

Wejan lutcsh

Merfaaal d«r arfißäung % den «i«C«9oh«Xt«| !Atf rt#*#tn «liMir 5»3l, slit ^4AA «Iää»

Ϊ ¹J

ί ν-

,v.

Λΐΐί1*Γ·ϊΐ Ende der timtaktfeetiiske verbunden i*t». *o der magntti*öh· Ä»»««i*inlMat it* aB»§n«ti*ah« Tor dem G^echoSaiifechlitg Itai, wenn dtr magnetieohe

1st ua4 »ifh 1ä Hetwownezustand 10Θ839/Ο437

Original inspected/

i,⁴

¹ 3 "*

■■•*.\_M

Durch den Übergang der Im magnetischen Kreis enthaltenen Kontakt brücke aus einer Elsen - nickellegierung vom ferroin den paramagnetischen Zustand "beim G-eeehoßaufschlag wird der magnetische Kreis geöffnet, wodurch eine Unterbrechung der magnetischen flußllnien eintritt, so daß sin entmagnetisierendes PeId entsteht. Dabei werden die Windungen der Spule geschnitten und in der Spule wird eine Spannung induziert» die als Zündspannung, ggf. über eine geeignete Verstärkung* zui* Verfügung steht.

Die Erfindung kann mit Torteil weiter dahingehend ausgestaltet sein, daß der Permanentmagnet mit einem Pol unmittelbar an einem Ende der Kontaktbrücke anliegt, während das andere Ende der Kontaktbrücke mit dem anderen Magnetpol- ^ über ein Joch aus vorzugsweise Weicheisen "verbunden ist. Dabei können der Permanentmagnet ttnd die Kontaktbrücke koaxial zueinander angeordnet 0ein, oder der Permanent- ■ magnet kann aus zwei Plattenmagneten bestehen, die sieh ) ' etwa im rechten Winkel von dem einen Ende der Kontakt- ' \ brücke einander gegenüberliegend forterstrecken, während der magnetische Kreis durch zwei die anderen Magnetpole mit dem anderen Ende der Kontaktbrücke verbindende Jochteile aus vorzugsweise Weicheisen geflossen ist. :

In Abwandlung von der vorbeschriebenen Ausführungsform kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Dauermagnet auch ein Ringkörper sein, der die Kontaktbrücke in radialem Abstand auf ihrer gesamten länge konzentrisch umschließt und dessen Pole mit den Enden der Kontaktbrücke über Endplatten als Leitstücke aus vorzugsweise Weicheisen

109839/0437
.,«..v^-^ :^-,:**■*.-. ORIGINAL INSPECTED

verbunden sind.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der besonders auf die "Verwendung in Gescnoßzündern gerichteten Aueführungsbeispiele, die in den "beigefügten Zeichnungen schematise!* dargestellt sind, beschrieben werden·

fig. 1 zeigt einen magnetischen Kreis, der aus dem Dauermagneten 1, einem weichmagnetischen Joch 2 und der druckempfindlichen Kontaktbrücke 3 aus einer Kl-Fe Legierung besteht. Der Dauermagnet ist s*B. in Pfeilrichtung magnetisiert. Die Spule 4 wandelt die beim Aufschlag fre!werdende magnetische Energie in elektrische Energie um, die, ggf. nach YerStärkung, als Ziind- bzw. Signalenergie oder für sonstige Zwecke zur Verfügung steht, z.B. beim Aufprall eines Geschosses entstehende Druckwelle Έ wird durch das Druckstück 5 auf die druckempfindliche Kontaktbrücke geleitet» die dadurch Tom ferromagnetischen in einen paramagrietischen Sustand tibergeht,

fig, 2 zeigt eine andere Anordnung der Elemente des magnetischen Kreises. Der Huß des radial magnetisierten Dauermagneten 6 wird durch ein gleichzeitig als Zfindergehäuse dienendes, weichisagnetisüheB Joeh 7 der aus der drueksmpfJlndllehen li-jfe legierung bestehenden Kontaktbrücke zugeführt» wodurch zugleich der magnetische Kreis geschlossen ist. Die Spule 9 hat die gleiche Aufgabe wie die Spule 4 in Fig. 1. Auch bei dieser Ausfiiitrungsform wird die Auftreffkraft P^$0£feh das Druckstück 10 auf die druckempfindlicä.»" kontaktbrücke B übertragen.

109839/0437

BAD ORIGINAL.

Bei der Anordnung nach tig, 2 wird der JIuS dee axial «agnetieierten Daueraagnatringea 11 durch die weichmagnetisciien L*sitatüo)ce 12 an lie druckempfindliche Kontaktbrüoke 13 herem^eitüirt, auf da» die luft reffkraft P durch das Druckstück H beisa Aufprall übertragen wird. Die Spule 15 ist wieder um die druckempfindliche Kontaktbrücke herum angeordnet. Sie hat die ^b iche funktion wie die Spule in Pig. 1,

Die Dimensioniarung des aus Dauerssagneten» weiohaagnetischen Leitstücken und druckempfindlicher 2ontaktbrüßk« bestehenden Kreises muß bezüglich seiner magnetischen SigensclJÄften «&f Möglichst grosse in- ,· dervuig de? magnetischen Sntrgie beim iguEtatftat abyeetellt sain· 3?er ^ Arl^eitspunkt $es ?5agn»teji äuS also beim lnfjpmli. »Ögliohit v4i% W ™ die Koersitivfeldatärke heranlcojsaen, d.h.*, er wmA »öglioiiit stark schert

3)er wesentlichste Yor;-:; ^e* er£iadungag«sÄ*«n. IQadts« besteht darin, €t&3 ^r keine mecfeaaleöh !»eifegten f·ϋ· iMeiist. Dies »Mkt den Zunder mechanisch sehr stabil« Bs »acht Um **d«r*r»«it· e*hr BGhaell» d* bu seinem ia@p2e«u&e» keiße iallt beeohlettiiigt t«r4*n

Sollte die Gefahr bestehen, daS der StUider «k»r dltt Ourl«t»»iwr«tar |

der ΗΙ-ϊβ £*gtt asms sa&itei wtrdea kSa&te, eo war· nach eiae* weite- i ren Yorsohlag der Erfindung ei» Α««υ9««α 1» dl·*«« »all Äuroh Einbau , eines BirnetsO-lkoütaktes 16 (?ig, IS) in di* eltktrlMlW Ableltutig der unaöglieh au machen.

löae Ansprechen des Zünders bsi kleinen Auftrefikräften P "XlSt sioh durch geeignete Druoküberaeteung da β SrackmtÄek««, da« die auf 41« Ϊ1-?β Legierung übertraf, erreichen. -

109-839/04^7

Claims (9)

1. Patentansprüche

   Magnet-elektrisches Schaltelement zur druckabhängigen Auslösung von Schaltvorgängen, im wesentlichen bestehend aus einem magnetischen Kreis, einem in diesem Kreis liegenden Schalt· organ zum Öffnen und Schließen dieses Kreises und einer Spule, deren Windungen im Bereich des magnetischen Feldes liegen und bei Änderungen des magnetischen Flusses, z.B. beim Zusammenbruch oder Aufbau des Feldes infolge Öffnung oder Schließung des magnetischen Kreises, von den Kraftlinien des Feldes geschnitten werden,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Schaltorgan eine mit Druck beaufschlagbare bzw. unter Druck stehende und davon entlastbare Kontaktbrücke (3,8,13) ist, die aus einer Metallegierung mit druckabhängig veränderlicher Curietemperatur besteht, und bei Aufbringung eines bestimmten Druckes unter Absenkung der Curietemperatur vom ferromagnetischen in paramagne'tischen Zustand bzw. umgekehrt bei Druckabbau unter Erhöhung der Curietemperatur vom paramagnetischen in ferromagnetißchen Zustand übergeht.
2. 2. Magnet-elektrischeβ Schaltelement,nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (3,8,15) aus einer Bi-Fe Legierung mit etwa JO $> - 36 $ und 70 $ - 64 $> Fe (^-Angaben auf Gew. bezogen) besteht.
3. 3. Magnet-elektrisches Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2,

   gekennzeichnet, da3 die Windungen der Spule (4,9,15) _f

   109839/0437

   BAD ORIGINAL

   ~ 9

   die bei einer .lüderung des magnetischer. Feldes geselimittsH.. werden, die Kontaktbrücke (3,8,13) tfeniggtesu! s,u£©ines Seil ."ihrer Mngserstreckung uiage"beiu "
4. 4. Magnet-elektrisches Schaltelement naeh-.lnspr&ofe gekennzeichnet, daß flie Kontaktbrücke (3s 8,1 $) S - scluiitt beel-fest und von den WiMuEgeB äsr Sptxld (4^9*15) zentrisch. iimscliloaseii ist»
5. S-iMaghet-eleJctrisciies Schalt element nach äea JbisprtiqSieii. t "bis 4, dadurch, gekennzeiclmet, daß koaxial znt Kontalfefbriloke C3_t 8,13) ein Druckstück (5,10,14) aur Aufbringusg τοη ten auf die Kontaktbrücke angeordnet ist.
6. 6. l-lagnet-elektrisches Schaltelemettt nacii den Ms 5, gekennzeichnet durch, einen Perjejientmögneten im magnetischen Kreis zur Erregung desaelbeHi dessen eint? Pol mit dem einen Ende der Kontaktbrücke und; dessen andere* Pol mit dem anderen Ende d#r Kontaktbrücke Terbuncten i
7. 7. I-Iagnet-elektrisches Schaltelement nach Mepmicii S_f ä%di3P?ch, : gekennzeichnet, daß der PermaneatBiagnet (1,6) mit einem %®1 unmittelbar an einem Ende der Kontaktbrücke (3*8) anliegt_f f während das andere Ende der Kontaktbrücke mit dem anderen Magnetpol über ein Joch (2,7) aus vorzugsweise Weicheisen verbunden ist,
8. 8. Magnet-elektrisches Schaltelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (1) und die Kontaktbrücke (3) koaxial zueinander angeordnet sind (Fig. 1).
9. 9. Magnet-elektrisches Schaltelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet aus zwei Plattenraagneten (6) besteht,

   BADORiGiNAi.

   ..'.> ^₃- 109839/0437

   die sich etwa im rechten Winkel von dem «inen Ende der Kontaktbrücke (8) einander gegemülierliegend forteret recken, während der magnetische Kreis durch zwei die anderen Magnetpole mit dem anderen Sude der Kontaktbrücke verbindende Jochteile aus vorzugsweise Weicheisen geschlossen ist (flg. 2)·

   IQ.Hagnet-elektrißchee Schaltelement nach Anspruch 6, dadurch gtkennzeichnet, daß der Bauermagnet ein Ringmagnet (11) ist, der die Kontaktbrücke (13) in radialem Abstand auf ihrer gesamten Mnge konzentrisch umschließt und dessen Pole mit den laden der Kontaktbrücke Über Sndplatten (12) als LeItstücke verbunden sind.

   BAD ORtGJNAl 109839/0437