DE2303854A1 - Miniaturisierter haftkoppelpunkt - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dipl. Phys. Leo THUL oonooc/

Stuttgart I J U O Q O %

J.B.Raso-E.M.A.Jammes 2-1

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New York

Miniaturisierter Haftkoppelpunkt

Die Erfindung betrifft einen durch Stromimpulse steuerbaren, bistabilen, miniaturisierten Haftkoppelpunkt mit einem abgeschlossenen Gehäuse für Koordinatenschalter.

Derartige Koppelpunkte und Koordinatenschalter sind bekannt und beispielsxreise in dem Aufsatz "TJn autocommutateur telephonique electronique" von A.J.Henquet in der Nr. 208 der Zeitschrift "Mechanique et Electricity" vom März 1967 beschrieben.

Besondere Aufmerksamkeit wird allgemein der Verkleinerung von Telefonvermittlungseinrichtungen gewidmet. Bei gewöhnlichen Koppelpunkten mit Schutzrohrankerkontakten sind die Spulen außerhalb der die Kontaktzungen umschließenden Röhrchen angeordnet. Die magnetische Wirkung in der Ebene der Koppelpunkte ist daher gering. Außerdem müssen zwischen benachbarten Koppelpunkten entweder erhebliche Zwischenräume oder zusätzliche Abschirmungen vorgesehen werden, um eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. Die Zwischenräume vergrößern jedoch die Anlage und die Abschirmungen tragen zur Verminderung der magnetischen Wirksamkeit bei. Ferner ist die Montage eines gewöhnlichen Matrix-Koppelpunktes ein schwieriger Arbeitsgang im Vergleich mit anderen einfachen Bauelementen, v/eil die Spulen und Kontakte vor der Montage der Matrix nicht zusammengebaut sind.

26.I.I975, G/Ku ./.

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Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Schaffung weiterer Möglichkeiten zur Miniaturisierung. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Haftkoppelpunkt innerhalb des abgeschlossenen Gehäuses zumindest die folgenden Elemente aufweist:

a) zwei Spulenanordnungen, die Seite an Seite nebeneinander liegen und jeweils aus mindestens zwei koaxialen Spulen bestehen;

b) "2m" Kontaktzungen, die jeweils aus einer elastischen, unmagnetischen Halbzunge, die an ihrem einen Ende fest eingespannt ist, und einer remanent magnetischen Halbzunge bestehen, die an ihrem einen Ende mit einer Kontaktfläche versehen ist, während ihr anderes Ende an dem freien Ende der elastischen Halbzunge so befestigt ist, daß die beiden Halbzungen seitlich nebeneinander liegen:

weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die "2m" Kontaktzungen seitlich nebeneinander in Gruppen von "m" Kontaktzungen den Innenraum je einer der beiden Spulenanordnungen längs durchdringend so angeordnet sind, daß jede Kontaktzunge die ihr zugeordnete, im Innenraum der anderen Spulenanordnung liegende Kontaktzunge berührt, wenn die durch die Spulen erzeugten elektromagnetischen Felder wirksam v/erden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung zur Erklärung des Betätigungsprinzips eines Relais nach der Erfindung;

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•a ~*1 mm

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Pig 2 eine sehematisehe Zeichnung eines Relais nach der Erfindung, das als Matrix-Kreuzpunkt ausgebildet ist;

Pig. J)Q. und yo Schnittzeichnungen eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte Relais enthält zwei Kontaktzungen

1 und 2 aus elastischem, magnetisch leitenden Material, die an ihrem einen Ende in einem Isolierkörper Z> so befestigt sind, daß ihre Kontaktenden 4 und 5 nur durch einen schmalen Zwischenraum voneinander getrennt sind, der einen magnetischen Luftspalt bildet.

Auf der gleichen Seite des Isolierkörpers 3 wie die Kontaktenden 4 und 5 sind zwei Leerspulen β und 7 angeordnet, von denen eine die Kontaktzunge 1, die andere die Kontaktzunge

2 umschließt. Der Spuleninnenraum jeder Spule ist so bemessen, daß sich die darin befindliche Kontaktzunge bis zur Kontaktgabe mit der anderen Kontaktzunge bewegen kann.

Wenn die Spulen 6 und 7 in der richtigen Weise bestromt werden, werden die Kontaktenden 4 und 5 magnetisch gegeneinander gezogen und stellen eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktzungen 1 und 2 her. Sind die Kontaktzungen 1 und 2 aus remanent magnetischem Material hergestellt, bleibt der Kontakt auch nach dem Abschalten des Spulenstromes noch bestehen, und wird nur dann aufgehoben, wenn die Spulen mit Strömen versorgt werden, die eine entgegengesetzte Induktion ausreichender Größe in den Kontaktzungen 1 und 2 hervorrufen, so daß sich die Kontaktzungen unter der gemeinsamen Wirkung der magnetischen Rückstellkräfte und der elastischen Kräfte seitwärts auseinanderbewegen. Eine derartige Anordnung ist jedoch schwierig zu betätigen, weil die Kontaktzungen zweierlei, sich widersprechende Charakteristiken haben müßten.

•A

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Die Kräfte, welche die Kontaktenden 4 und 5 gegeneinanderziehen, sind gleich der Differenz zwischen den magnetischen Anziehungskräften und den elastischen Kräften.

Die magnetischen Anziehungskräfte müssen wesentlich höher als die elegischen Kräfte sein, um ein festes Haften der geschlossenen Kontakte nach Beendigung der Steuerimpulse sicherzustellen. Dies erfordert die Verwendung von Kontaktzungen mit relativ großen Querschnittsflächen.

Die elastischen Kräfte müssen relativ klein sein, einerseits, weil das öffnen des durch die Kontaktenden 4 und 5 gebildeten Kontaktes hauptsächlich von der magnetischen Rückstellwirkung abhängig ist, und andererseits, weil diese elastischen Kräfte den magnetischen. Anziehungskräften entgegengerichtet sind, wenn der Kontakt geschlossen wird oder geschlossen ist. Dies erfordert; die Verwendung von Kontaktzungen mit kleinen Querschnittsflächen gegenüber den oben erwähnten großen Querschnittsflächen.

Es ist jedoch anzumerken, daß die^ elastischen Kräfte für das Rückstellen oder Halten der Kontaktzungen in ihrer Ruhelage nicht vernachlässigbar sein müssen, weil die magnetischen Rückstellkräfte mit wachsendem Abstand zwischen den Kontaktzungen vermindert werden.

Dieses Problem wird durch die Verwendung von Kontaktzungen gelöst, die, wie in Fig. 2 dargestellt, zweiteilig ausgebildet sind. Derartige zweiteilige Kontaktzungen sind für einen Kreuzpunkt anwendbar, der durch Stromimpulse gestaiert wird und mit magnetischer Haftung versehen ist. Der in Fig.

kann

dargestellte KreuzpunktV"m" Paare von Kontaktzungen enthalten, von denen nur ein Paar gezeigt ist.

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Wie schon erwähnt, sind die Kontaktzungen 1 und 2 in einem Isolierkörper 3 befestigt, der auf einer ebenen Grundplatte 26 angeordnet ist. Die Kontaktzunge 1 wird von den Leerspulen 6 und 8, die Kontaktzunge 2 von den Spulen 7 und 9 umschlossen. Jede Kontaktzunge, z.B. 1, besteht aus einer Halbzunge 10 geringen Querschnitts aus magnetisch nicht leitendem Material, die als Feder wirkt und die Spulen 6 und 8 längs durchdringend in dem Isolierkörper 3 befestigt ist, sowie aus einer Halbzunge 12 großen Querschnittes aus remanentmagnetischem Material, die mit einem Kontaktende 4 versehen ist und an dem dem Kontaktende 4 abgexrandten Ende an der Halbzunge 10 so befestigt ist, daß eine gute elektrische Verbindung durch die gesamte Kontaktzunge 1 sichergestellt ist.

Das Kontaktende 4 ist außerhalb der Spulen 6 und 8 angeordnet, die axial hintereinander liegen und die Bewegung der Kontaktzunge 1 zur Kontaktgabe zwischen ihrem Kontaktende 4 und dem Kontaktende 5 der Kontaktzunge 2 erlauben.

Die Arbeitsweise eines Relais, dessen Kontaktzungen gemäß der obigen Beschreibung ausgebildet sind, ist im wesentlichen identisch der Arbeitsweise, die in Verbindung mit Fig. 1 kurz beschrieben wurde, und erfordert keine v/eiteren Erklärungen. Umgekehrt erlaubt die Fig. 2 die Erläuterung der Arbeitsweise von Kreuzpunkten gemäß der Erfindung, die in einer Rechteckmatrix angeordnet sind, die "n" Reihen und "p" Spalten auf v/eist und koordinatenge st eiart ist nach einem Verfahren, das im Einzelnen in der französischen Patentschrift 1 393 336 beschrieben ist.

In an sich bäcannter Weise wird das Schließen des durch die Kontaktzungen 1 und 2 gebildeten Kontaktes dadurch erreicht,

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daß gleichzeitig vier Impulse, die eine ausgewählte Stromstärke und unterschiedliche Längen haben, an die vier Spulen 6, 7» 8 und 9 angelegt werden. Der erste Impuls X, wird an die Kreuzpunkt-Spule 6 und an alle entsprechenden Spulen in den "n" anderen Kreuzpunkten (nicht dargestellt) in der gleichen Reihe X angelegt.

Der zweite Impuls Y₁ hat die selbe Länge wie der Impuls X, und wird an die Kreuzpunkt-Spule 7 und an alle entsprechenden Spulen in den "p" Kreuzpunkten der selben Spalte Y in der Matrix angelegt.

Die beiden anderen Impulse X₂ und Yg sind kürzer und werden gleichzeitig mit den ersteren angiegt; Xp an die Spule 8 und an alle entsprechenden Spulen in den "n" Kreuzpunkten der Reihe X, und Y₂ an die Spule 9 und an e,lle entpsrechonden Spulen in den "p" Kreuzpunkten der Spalte Y.

Wenn die vier Impulse X,, Y,, X₂ und Y₂ gleichzeitig axi die Spulen 6, 7, 8 und 9 angelegt werden, seht die Kontaktzunge 1 in an sich bekannter Weise unter dem Sinfluß zweier Flüsse, die gleich groß sind und von den Spulen β und 8 in entgegengesetzter Richtung aufgebracht werden, während die Kontaktzunge 2 unter dem Einfluß zweier Flüsse steht, dio ebenfalls gleich groß sind und von den Spulen 7 und 9 in entgegengesetzter Richtung aufgebracht werden. Aus diesem Grunde haben die Flüsse keine Wirkung auf den ausgewählten Kreuzpunkt. Demgegenüber magnetisieren die durch die Spulen 6 und 7 erzeugten Flüsse die remanenten Halbzungen 12 und 15 in Serie, nachdem die kürzeren Impulse X₂ und Y₂ beendet sind. Dabei berühren sich die Kontaktenden 4 und 5 gegenseitig.

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Nach der Beendigung der Impulse X, und Y. wird der Kontakt aufgrund der serienweisen remanenten Magnetisierung der Halbzungen 12 und 13 geschlossen gehalten.

Wenn ein Kreuzpunkt durchgeschaltet ist, und wenn er entweder zu der gleichen Reihe oder zu der gleichen Spalte wie der ausgewählte Kreuzpunkt gehört, z.B. Reihe X, kommen bei ihm auch in bekannter Weise zwei Impulse X, und Xp an, die Flüsse entgegengesetzter Richtungen in den Halbzungen 12 und 13 erzeugen, deren Kontaktenden 4 und 5 sich durch die magnetischen Abstoßungskräfte und die elastische Wirkung der Halbzungen 10 und 11 voneinander entfernen, wobei die elastischen Kräfte im Verhältnis der Vergrößerung des Abstandes zwischen den Kontaktenden 4 und 5 ansteigen.

Wenn die Kontaktenden 4 und 5 schon getrennt waren, ändern die von den Spulen 6 und 9 erzeugten entgegengerichteten Flüsse die Ruhestellung des Kontaktes nicht.

In Verbindung mit dem oben Gesagten kann anhand der Fig. 3a und ya ein miniaturisierter Kreuzpunkt in einem dichten Gehäuse, das eine magnetische Abschirmung bildet, näher erläutert werden.

Dieser Kreuzpunkt enthält vier Spulen 6, 7* 8 und 9* von denen jeweils zwei koaxial zueinander angeordnet sind. Diese Spulen können in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Der Kreuzpunkt enthält weiterhin zwei Paare von Kontaktzungen, die zwei seitlich nebeneinander angeordnete, getrennte Kontakte bilden. Jodes Paar koaxialer Spulen, d.h. 6, 8 bzw. 7, 9 umschließt je eine Kontaktzunge jeden Kontaktes. Die zwei Kontaktzungen, die in dem gleichen Spuleninnenraum angeordnet sind, bestehen jeweils aus zwei Halbzungen, wie

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anhand von Pig. 2 beschrieben. Daher enthalten die Spulen 6 und 8 zwei Kontaktzungen mit den Teilen 10a, 10b, 12a und 12b, die sich so im Innenraum der Spulen bewegen können, daß ihre Kontaktenden 4a und 4b die entsprechenden Kontakt-· enden 5a und 5b der im Innenraum der Spulen 7 und 9 angeordneten Kontaktzungen¹ berühren können.

In dem in den Fig. J>& und Jh gezeigten Ausführungsbeispiel sind die magnetischen Halbzungen, wie z.B. 12a, zusammen mit dem entsprechenden Endkontakt, wie z.B. 4a, als einstückiges Teil ausgebildet. Das Kontaktende 4a der Halbzunge 12a besteht beispielsweise aus einem Metallüberzug, der auf einer nichts remanent magnetischen Zone der Halbzunge 12a aufgebracht ist, die ihrerseits außerhalb dieser Zone remanent magnetisch ist. Das Kontaktende 4a wird in bekannter Weise durch Abkröpfen der Halbzunge 12a hergestellt.

Selbstverständlich kann auch jede andere Technik zur Herstellung der Kontakte benutzt werden, z.B. die in Fig. 2 gezeigte Zusammensetzung der Kontakte.

Die Fig. J>a. und 35b zeigen weiterhin eine Kappe 14 aus nicht remanent magnetischem Material, wie z.B. Weicheisen, die zusammen mit der Grundplatte 26 einerseits eine dichfcverschlossene Baugruppe und andererseits eine magnetische Abschirmung bildet. Der Zusammenbau wird beispielsweise unter einer neutralen Atmosphäre vorgenommen, um jede weitere Oxydation der Kontakte zu vermeiden.

Die magnetische Abschirmung ermöglicht eine dichtere Anordnung der verschiedenen Kreuzpunkte in einer Matrix ohne die Gefahr von gegenseitigen StörInduktionen, welche gewöhnlich die Herabsetzung der Matrixgröße begrenzen.

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Die Spulenanschlüsse 17, l8, 19, 20, 20',^. 21, 22, 23 und die Kontaktzungenanschlüsse 15a, l6a und 15b, l6b sind in zxvei Reiehen parallel zu den Längsseiten der Grundplatte 2β angeordnet, um das Einsetzen in gedruckte Schaltungsplatten zu erleichtern. Eine derartige Befestigung ist als "Dual-inline ,-Anordnung" bekannt.

Die Isolierung der Anschlüsse von der Grundplatte 26 wird z.B. in an sich bekannter Weise durch Anquetschen einer Isolierhülse mittels eines Werkzeuges vorgenommen.

In der ausgewählten Ausführung bestehen die elastischen Halbzungen "aus nichtmagnetischem Material, um magnetische Streuverluste gegenüber dem Gehäuse zu vermeiden, wobei die gedrängte Anordnung dieser Halbzungen und des Gehäuses vor den zugehörigen Anschlüssen in Betracht zu ziehen ist, wie z.B. l6a und l6b vor den Halbzungen lOa und lob.

Umgekehrt ist das bewegliche Ende 24 bzw. 25 der elastischen Halbzunge, das an der magnetischen Halbzunge befestigt ist, dicht an der benachbarten Gehäusewand angeordnet, um den Widerstand des magnetischen Luftspaltes auf·einen Wert herabzusetzen, der nur durch die benötigte elektrishe Isolierung zwischen der betrachteten Kontaktzunge und dem Gehäuse bestimmt, ist.

J5 Ansprüche

1 Blatt Zeichnungen ./.

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Claims (2)

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   Ansprüche

   Durch Stromimpulse steuerbarer, bistabiler, miniaturisierter Haftkoppelpunkt mit einem abgeschlossenen Gehäuse für Koordinatenschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftkoppelpunkt innerhalb des abgeschlossenen Gehäuses zumindest die folgenden Elemente aufweist:

   a) zwei Spulenanordnungen, die Seite an Seite nebeneinander liegen und jeweils aus mindestens zwei koaxialen Spulen (6 und 8 bzw. 7 und 9) bestehen;

   b) "2m" Kontaktzungen (1, la, 2), die jeweils aus einer elastischen, unmagnetischen Halbzunge (10,,1Oa, lOb, 11, 11a, lib), die an ihrem einen Ende fest eingespannt ist, und einer remanent magnetischen Halbzunge (12, 12a, 12b, 13» l^a, 13b) bestehen, die an ihrem einen Ende mit einer Kontaktfläche versehen ist, während ihr anderes Ende an dem freien Ende (24^ 25) der elastischen Halbzunge (10, 10a, lOb, 11, 11a, lib) so befestigt ist, daß die beiden Halbzungen seitlich nebeneinander liegen:

   weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die "2m" Kontaktzungen seitlich nebeneinander in Gruppen von "m" Kontaktzungen den Innenraum je einer der beiden Spulenanordnungen längs durchdringend so angeordnet sind, daß jede Kontaktzunge die ihr zugeordnete, im Innenraum der anderen Spulenanordnung liegende Kontaktzunge berührt, wenn die durch die Spulen erzeugten elektromagnetischen Felder wirksam werden.

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   J.B.Raso-E.M.A.Jamraes 2-1
2. 2. Miniaturisierter Haftkoppelpunkt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeschlossene Gehäuse (14, 26) zumindest teilweise aus nicht remanent magnetischem Material besteht und eine magnetische Abschirmung bildet.

   J5. Miniaturisierter Haftkoppelpunkt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse hermetisch verschlossen ist und eine Grundplatte (26) aufweist, durch welche die Kontaktzungen- und SpulenanschlUsse (15a ... 25) in parallelen Reihen so hindurchgeführt sind, daß eine "Dual-in- line-Anordnung" gebildet wird.