DE861109C - Durch Magnetfelder gesteuerte elektrische Stromkreise - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in durch Magnetfelder gesteuerten elektrischen Stromkreisen und auf deren Verwendbarkeit zur Speicherung von Angaben.
/ In der Praxis ist es oft wünschenswert, durch j kleine Abänderungen in dem einen Stromkreis eine große Abänderung in einem anderen Stromkreis zu erzeugen. Dies kann durch Elektronen- und Gasentladevorrichtungen geschehen. Solche Vorrichtungen weisen eine hohe Empfindlichkeit auf und sprechen auf sehr schnelle Änderungen in dem Steuerstromkreis an. Alber solch eine Vorrichtung ist auch gegen Stoß und Vibration empfindlich, ist zerbrechlich und hat eine -begrenzte elektrische Leistungsfähigkeit. Wie es bereits· bekanntgeworden ist, wurden mehrfach magnetische Verstärker, die mit Kernsättigung arbeiten, mit dem Ziel entwickelt, eine widerstandsfähige, hochpotenzielle Steuervorrichtung zu schaffen. Diese Vorrichtungen besitzen nicht die Empfindlichkeit und Anspraohegeschwindigkeit der Elektronenverstärker.

Der vorliegenden Erfindung gemäß' wind ein magnetisch gesteuertes, elektrisches Gerät mit hoher Empfindlichkeit und Ansprachegeschwinldigkeit bereitgestellt, indem zu der bekannten Spulen- und Kernanordnung zwei oder mehr Magnete hinzugefügt werden, von denen einer oder mehrere eine auf ihn aufgewickelte Spule aufweisen können, die an den Steuerstromkreis angeschlossen sind. Ein zweiter Magnet kann mechanisch in das Magnetometer!eld verlagert werden, um ihn anfangs

entweder auszugleichen oder vorzumagnetisieren. Zusätzliche Steuermagnete können wahlweise hinzugefügt werden.

Ein vollständiges Bild der Konstruktion und Handhabung dieser Erfindung ist aus der folgenden Beschreibung des Erfmdungsgegensiandes in Verbindung mit den Zeichnungen entaehmbar, wobei

Fig. ι eine Vertikal ansicht ist, teilweise im Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer magnetischen Steuervorrichtung,

Fig. 2 ein horizontaler Ausschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 der magnetischen Steuervorrichtung ist,

Fig. 3 ein erweiterter Ausschnitt eines Teils der Umformerkerne ist, der die Befestigung und die Spulenwindungen zeigt,

Fig. 4 eine schematisohe Darstellung einer schaltergesteuerten Ausführung der magnetischen Steuervorrichtung ist, die das Atbeitsprinzip zeigt, Fig. 5 a eine Darstellung der 5-if-Funktion eines Kerns der Primärwicklung ist und den Eingang und Ausgang verschiedener Arbeitspunkte veranschaulicht,

Fig. 5 b eine ähnliche Darstellung für den anderen Kern der Primärwicklung ist,

Fig. 6 eine schematisohe Darstellung einer impulsgesteuerten Ausführung der magnetischen Steuervorrichtung ist,

Fig. 7a eine Darstellung der Leistungsabgabe der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung mit einer Einstellung des Polwechselschalters ist,

Fig. 7 b eine Darstellung der Leistungsabgabe der in Fig.. 4 gezeigten Vorrichtung mit einer anderen Einstellung des Polwechselschalters ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform wirkungsmiäißig kaskadisch hintereinandergeschalteter Steuervorrichtungen ist,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform wirkungsmälßig kaskadisch hintereinandergeschalteter Steuervorrichtungen ist,

Fig. ίο eine scheiraatische Darstellung einer Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung mit zwei Steuermagneten ist und

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung ist, in .der der Steuermagnetkern mit der Steuerstromquelle in eine Reihe geschaltet ist. In den einzelnen Zeichnungen und insbesondere in Fig. ι wird eine bevorzugte Bauart der Steuervorrichtung gezeigt, in der ein Paar parallele Umformerkerne vorgesehen sind (20 und au). Auf jedem derselben sitzt eine Spule 22 und 213; beide werden von einer Spule 24 umfaßt. Die Kerne 20 und £2ii sitzen, fest in den aus Isolierstoff bestehenden Scheiben ·2ζ und 26, die sich ihrerseits in einer Metallhülle 27 befinden, wie z. B. die Metallhülle einer Vakuumröhre des Empfänger typs. Die Scheiben 25 und 06 tragen auch ein C-förmiges Stück magnetischen ,Materials 28, das mit einer Spule 32 umwunden ist und dessen Enden 30 und 31 mit den Enden des- Kerns 21 in einer Richtung liegen. Die Stifte 34 gehen durch die Dichtung 33 in der bei Vakuumröhren üblichen Weise und sind vermittels Leitungen mit den Spulen 22, 23, 24 und 32 verbunden. Ein -kleiner Dauermagnet 35 ist in einem Ring aus Isoliermaterial-36 befestigt, der in einem Ausschnitt der Scheibe 26 sitzt und so eingestellt ist, daß er vor dem Abdichtvorgang die Magnetfelder der Kerne 20, 21 und 30 vormagnetisiert und ausrichtet.

Diese Vorrichtung kann in einem solchen Stromkreis verwendet werden, wie er in Fig. 4 zur VeranschauHchung des Arbeitsprinzips gezeigt wird. Die Kerne 20 und 21 mit ihren entsprechenden Spulen 22 und ^3 sind so gewickelt und verbunden, daß sie entgegengesetzte Magnetflüsse erzeugen; folglich wird keine Spannung in die mit dem Belastungsstromkreis 40 über den Kondensator 41 hinweg veribundene Sekundärwicklung 24 induziert, wenn diese Kerne 20 und 21 in Reihe mit einer Batterie 37 und einer Wechselstromquelle 38 verbunden sind. Der Dauermagnet 35 kann so in Lage gebracht werden, (daß diese Wirkung erzielt wird oder daß eine Vormagnetisierung geliefert wird, und so eine Leistungsahgabe ohne eine Signalvorgabe erzeugt wird; er wirkt also wie eine Vorbelastung. Der C-förmige Kern 28 kann ein Dauermagnet sein, der mit einer mit den äußeren Enden go 4'2 und 43 eines doppelpoligen Polwechselschalters 44 verbundenen Spule 32 umwickelt ist. In diesem Fall besteht dde Wirkung des Steuerstroms darin, entweder diesen magnetischen Fluß zu vermehren oder ihm entgegenzuwirken.

Der aus remanentem Stoff bestehende Kern 28 kann dazu benutzt wenden, eine Speicherwirkung zu erzielen, wobei die Bedingungen für die Produktion einer gewissen Leistungsabgabe, die einmal durch ein Signal eingestellt worden ist, nach dem Aufhören des Signals und des Erregungsstroms für die Dauer eines Intervalls zurückgehalten werden. Die Arme 45 und 46 .des Polwechselschalters 44 sind über eine Gleichstromspannungsquelle 47 und einen einpoligen Einwegeschalter 48 miteinander verbunden. Der Schalter 48 liegt hierbei in der Verbindungslinie zwischen dter Gleic'hstromspannungsquelle 47 und dem Arm 46. Bei geschlossenen Schal tern 44 und 48 wird die Spannung an die Wicklung 32 angelegt, um einen Magnet- no nuß im Kern 28 zu erzeugen, wobei entweder dessen Magnetismus unterstützt oder ihm entgegengewirkt wird. Die Grundikurve X-Y in Fig. 5 a stellt die B-iT-Kurve des Kerns 20 und der Spule 22 dar. Die Punkte X¹ und Y¹ stellen die Arbeitspunkte n₅ dar, die durch unterschiedliche Werte der Gleichstromspannung in der Batterie 37 bestimmt werden. Die Sinuswellen A¹ und C¹ stellen eine mögliche Wechselspannung dar, die von dem Generator geliefert wird. Es ist ersichtlich, daß die B-H- -120 Kurve eine scharfe Krümmung zwischen den Punkten X¹ und F¹ 'aufweist, die für da's Material, aus dem die Kerne 20 und 21 hergestellt sind, bezeichnend ist. Daraus folgt, daß eine Ausgangsspannung B¹ an der Sekundärspule 24 erscheint, wenn die Vormagnetisierung an Punkt X¹ angesetzt

wird und wenn die Wechselspannung A¹ der Spule 22 zugeführt wird; aber wenn; die Vormagnetisierung auf Punkt Y¹ über die Krümmung der B-H-K-arve hinaus überwechselt und wenn dieselbe Wechselspannung C¹ angelegt wird, dann wird an der Sekundär spule 124 eine bedeutend kleinere SpannungD¹ erzielt. Fig. 5b zeigt eine ähnliche Kurve für den Kern 21 und die Spule 23 ;· allerdings erscheint die i?-i?^JK(Urve wegen der Art, wie die Spude 23 gewickelt ist, im dritten Quadranten. Die Punkte X² und Y² wenden unterhalb der Krümmung gezeigt. Ebenso wie bei der Spule 22 erzeugt die an Spule 213 angelegte Wechselspannung A^z eine Ausgangs spannung B² und eine an die auf Punkt Y² entsprechend vormagnetisierte Spule 23 angelegte Wechselspannung C², eine Ausgangsspannung D² an der Sekund'ärspule 24.

Wenn der Magnetfluß in »beiden Kernen 20 und 21 gleichartig fließt und in entgegengesetzter Richtung, so wird keine Spannung in die Spule 24 induziert.. Wenn entweder der (Magnet 35 oder der Magnetismus in Kern· 28 .so ist, daß mehr Magnetfluß durch den Kern 20 als durch den Kerm 21 fließen kann ader umgekehrt, dann wird in der Spule 24 eine Spannung mit einer Phase induziert, die dadurch !bestimmt wind, ob Kern 20 oder 2(1 den größeren Magnetfluß führt.. Wenn der Kern 28 zuerst magnetisiert wind, dann wird' in der Sekund'ärspule 24 ein Strom einer bestimmten Phase produziert. Wenn die Schalter 44 «und 48 geschlossen -werden, kann der Magnetismus des Kerns 28 ganz oder teilweise neutralisiert oder auch vermehrt werden, um die Spannungsphase, die entsprechend der Polarität und Größe der Spannung der Quelle 47 in die Sekundärspule 24 induziert worden ist, umzukehren oder diese Spannung zu vermindern oder zu vermehren. Wenn der Kern 28 eine hohe Permeabilität hat, können die Gleichstromspannungsquelle 47 und die Schalter 44 und 48 weggelassen werden, und eine Quelle von positiven oder negativen Impulsen oder von Rechteckswellen kann ersetzt wenden, wie in Fig, 6 gezeigt wird, wo die Impulsquelle'so für die Gleichstromquelle 47 und die Schalter 44 und 48 als Ersatz angewendet ist. Bei dieser Anordnung kann der Dauermagnet 35 entweder so eingestellt werden, daß er eine in die Sekundärspule 214 zu induzierende Spannung verursacht, wenn in den Wicklungen 32 kein Impuls' vorhanden ist, oder daß er eine Unausgeglichenheit in den Wegen des Magnetflusses erzeugt und deshalb eine Spannung in der Sekund'ärspule 24 bei diesen Bedingungen erzeugt. In diesem Fall kann man .sagen, daß der Dauermagnet 35 sozusagen wie eine Federvorspannung wirkt. Der Magnet 35 braucht nicht magnetisiert zu sein, um diese Wirkung zu haben, und braucht nur aus magnetischem Stoff zu sein. Aber die Wirkung ist beträchtlich größer, wenn er magnetisiert ist.

Fig. 7a zeigt eine Darstellung der Leistungsabgabe der Vorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt wird, mit einer Einstellung des Polwechselschalters oder der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung mit einem positiven Impuls, z. B. an die Spule 32 angelegt. In Fig. 7 b wird gezeigt, «daß der Polwechsel des Schalters im Stromkreis von Fig. 4 older das Vorhandensein eines negativen Impulses an der Spule 32 die Wirkung hat, die Phase der Leistungsabgabe umzukehren.

Zwei oder· mehr der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtungen können entweder im Stromkreis der Fig. 8 oder im Stromkreis der' Fig. 9 mit kaskadischer Wirkung hintereinandergeschaltet werden. In dem in Fig. 8 gezeigten Stromkreis ist die Leistungsabgabe der Sekundärwicklung 24 der ersten Stufe durch einen Gleichrichter 51 mit der Steuerwickkmg 3210 auf dem Steuerkern 280 der zweiten Stufe verbunden. Es kann eine zusätzliche Steuerwicklung vorhanden sein, um eine zusammenfallende Wirkung zn erzielen. Die Quelle des Wechselerregerstrams ist für die Spulen 22 und 23 der ersten Stufe und 2(28 und 230 der zweiten Stufe gemeinsam. Es ist ein zusätzlicher Kondensator 52 vorhanden, der über die Steuerwicklung 320 der zweiten Stufe mit dem an der oberen Linie zwischen den beiden {Kondensatoren in eine Reihe geschalteten Gleichrichter 51? verbunden ist. Die Windung für die (Wechselspannung jeder Stufe hat eine getrennte Gleichstromversorgung 37, 370, so dlaß ihr Arbeitspunkt getrennt eingestellt wenden kann.

In dem in Fig. 9 gezeigten Stromkreis ist die Leistungsabgabe der ersten Stufe durch einen Umformer 53 an die Erregungswindungen 2.20 und 230 der zweiten Stufe gekoppelt. Wiederum sind die Vorspannungsquelilen 37 und 370 für dieErregungswindungen der Stufen unabhängig. Eine Wicklung 54 kann sich auf dem Steuerkern 280 der zweiten Stufe befinden, der an · einen zweiten Steuerstromkreis zur gleichzeitigen Wirkung angeschlossen ist, oder der Steuerkern kann ein Dauermagnet sein, um eine vorimagnetisierende Wirkung zu geben.

Wie in Fig. 8 gezeigt wird, wird es angenehm empfunden, zwei Steuerwicklungen 3120 und 55 auf einen einzelnen Steuerkern 280 zu verlagern, oder, wie aus Fig. <io hervorgeht, mehrere magnetisierte ader nicht magnetisierte Steuerkerne 28 und 280 zusammen mit jeweils einer oder mehreren Steuerwicklungen 312 und 320 anzuordnen.

Wenn es sich, wie in dem Beispiel von Fig. 8, um relativ starke Ströme für Steuerzwecke handelt, so kann der Strom unmittelbar, wie in Fig. ία gezeigt, durch den Kern 28 geführt wenden, um ihn mit einer von der Richtung des Stroms abhängigen Polarität zu magnetisieren. Der Magnetstrom fließt dann durch den Kern in der gleichen Richtung, wie sie der Strom zu erzeugen pflegte.

Wie in Fig. 11 gezeigt, ist es natürlich möglich, die Gleichstromvorspannung mittels einer besonderen Wicklung 60 anzuwenden, anstatt in einer Reihenschaltung mit der Erregungsquelle 38, um eine größere Anpassungsfähigkeit der Einstellung zu erlauben.

Vorstehend wurden die wünschenswertesten Bestandteile der Erfindung an Hand wesentlicher

Ausführungsibeispiele gezeigt und beschrieben. Es können jedoch viele andersartige Ausführungen getroffen werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
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Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise mit einem Paar Kernen, deren Hysteresisschleife da, wo die Sättigung erreicht ist, eine scharfe Krümmung zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (20, 21) voneinander entgegenwirkenden, cyclisch erregten Windungen (22, 23) und einer beide (20, 22; 21, 23) gemeinsam umschließenden, im Verhältnis zu beiden Kernen Energie aufnehmenden Spule (124) 'Umgeben sind, wobei ein Steuermagnet (35). und/oder elektromagnetische Mitteil (28, 32 ,-280,320) so auf diese einzuwirken vermögen, daß durch Bildung einer Unausgeglichenheit der Magnetflüsse in der den beiden Magnetkernen (20, 21) gemeinsamen Spule eine Spannung erzeugt wird.

2. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß ein oder mehrere Kerne (I28, 2180) magnetischen Stoffes innerhalb des magnetischen Feldes des Kernpaares (20,211) angeordnet sind, von denen mindestens einer (128, 280) von einer in einem Steuerstromkreis (42 bis 48) liegenden Spule (32, 320) umgeben ist.

3. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach Anspruch 1, dadurch 'gekennzeichnet, 'daß ein im Feld der Kernpaare (20,2.1) angeordneter Kern, z. B. (28), magnetischen Stoffes eine Wi'ndung (32 oder 3120) enthält, die in einem Steuerstromkreis (42 bis 48) liegt.

4. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach Anspruchfi, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (35) in dem 'Magnetfeld der Kerne (20, 21) vorgesehen ist, dessen örtliche Einstellung in bezug auf diese Kerne (I20, 21) durch mechanische Verschiebung bewirkt wird.

5. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (47) mit solcher Polarität an die Spule (32) angeschlossen ist, daß sie in dem Magnetkern (28) einen dessen ursprünglichen Magnetfluß entgegenwirkenden Magnetfluß entwickelt, wobei Mittel (45, 46, 48) zum Anschließen oder Trennen der Spannungsquelle an 'die oder von der Spule (32) vorgesehen sind.

6. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet oder ein von einer Spule (32 in Fig. 6) umgebener Kern magnetischen Stoffes in dem Feld der Magnetkerne (20,\ai) liegt, dessen Spule (32) an eine Quelle pulsierenden Stromes angeschlossen ist.

7. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kernpaaren mit besonderen, jedem Kernpaar zugeordneten Versorgungsrnitteln (38) für deren cyclische Erregung bis zur Sättigung vorgesehen ist und die Energie aufnehmende, einer Kerngruppe zugeordnete Spule (24) an eine Spule (320) der nächsten Kerngruppe angeschlossen ist.

8. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Primär- und Sekundärspule enthaltender Umformer (53) mit seinem Primärteil an die Energie aufnehmende Spule (124, 240) eines Kernsatzes (20, 21) angeschlossen ist, während der Sekundärteil mit der Sättigungsenergiequelle für die Sättigungsspulen der nläichsten Kerngruppe (200, 210) in Reihe geschaltet ist.

9. Durdh Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Kern magnetischen Stoffes im Feld des Kernpaaras (so, 21) vorgesehen und mit einer pulsierenden Stromquelle in Reihe geschaltet ist.

10. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nachAnsprudhii, dadurch gekennzeichnet, daß im Feld der -Magnetkerne ein Kern magnetischen Stoffes beträchtlichen Zurückhaltevermögens vorgesehen ist, der die Produktion einer gewissen Leistungsabgabe über das Aufhören des Signals und des Erregungsstroms hinaus sichert und von einer Spule umgeben ist, die an einer pulsierenden Stromquelle liegt.

Ki. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ,mehrere voneinander unabhängige und 'vorzugsweise von verschiedenen Stromquellen versorgte Steuerwicklungen auf ein und demselben Steuerkern angeordnet sind.

£2. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom unmittelbar auf den Steuerkern einwirkt.

13. Durch Magnetfelder gesteuerte Stromkreise nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichvorspannung (37) an Stelle einer In-Reihe-Schaltung mit den Spulen (22, 23 oder 220, 230) durch eine besondere Wicklung (60) auf eine dieser Spulen _r induziert wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen