Einrichtung mit steuerbarem Magnetkreis. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung mit steuerbarem Magnetkreis. Die Erfindung besteht darin, dass in den Magnet kreis ein magnetischer Leiter mit einem Curie punkt von höchstens 500 C eingeschaltet ist, um die magnetische Widerstandsänderung durch Temperaturänderungen dieses Leiters ztt bewirken.
Die Wärmeänderung kann hierbei vor zugsweise stromabhängig erfolgen, und zwar entweder indirekt, indem der Strom ein dem Curieleiter benachbartes Heizelement durch strömt, oder aber auch, indem der Curieleiter gleichzeitig als elektrischer Leiter verwendet wird.
-Hit besonderem Vorteil wird der ferro- magnetische Teil des Magneten an der für die Einschaltung des Curieleiters bestimmten Stelle mit verbreitertem (Auerschnitt ausge führt. Der Curieleiter erhält zweckmässig in der Richtung des Kraftlinienflusses nur eine sehn geringe Ausdehnung.
In der neueren Zeit sind verschiedene ma gnetische Leiter gefunden worden, deren CuZnepunkt verhältnismässig niedrig liegt, beispielsweise in der Gegend von etwa 100 C. [Tier ztt kommen beispielsweise Legierungen von Eisen-Nickel, von Eisen-Mangan, von Eisen-Nickel-Mangan und von Eisen-Nickel- Chrom im geeigneten Mischungsverhältnis in Betracht.
Von den Legierungen Eisen-Nickel haben beispielsweise solche mit etwa 3011/e Nickelgehalt einen sehr niedrigen Curiepunkt. Mit Hilfe einer eingangs erwähnten ma gnetischen Steuereinrichtung kann eine ähn liche temperaturabhängige Steuerung wie mit Bimetalleinrichtungen hervorgerufen wer den.
Hierbei ist aber der grosse Vorteil er- rnöglicht, dass verhältnismässig hohe Kraft wirkungen ohne jede Zwischenglieder, Ver- klinkungen, Übersetzungen und dergleichen ausgelöst werden können und dass ausserdem dank des Fortfalles derartiger ZwisehengIie- der auch ein besonders rasches (trägheits- loses) Arbeiten ermöglicht wird.
Je nach .den Voraussetzungen des Anwen dungsfalles kann die Anordnung des Curie leiters entweder mit sehr guten oder mit sehr schlechten Kühlungsverhältnissen ausgeführt werden; das erste kommt dann in Betracht, wenn es in erster Linie auf Erfassung schnel ler Temperaturänderungen ankommt, während durch eine gute Wärmeisolation eine Überwa ehung der stationären Betriebswärme möglich ist. Durch geeignete Abstimmung der Küh lung bzw. durch Unterbindung der Kühlung durch geeignet bemessene Wärmeisolierung kann ein gutes Wärmeabbild für irgendein anderes auf Temperatur zu überwachendes Gerät erreicht werden.
Besonders einfache Anordnungen ergeben sich, wenn der Haupt fluss im Magnetkörper durch einen.permanen- ten Magneten aufgedrückt wird. Hierbei empfiehlt es sich, den Magnetkörper mit grossem Kraftlinienquerschnitt auszuführen und den Kraftlinienquerschnitt an den dem Anker zugeordneten Polschuhen unter Auf rechterhaltung eines entsprechenden Streu pfades stark zu verengen, damit dort eine hohe örtliche Kraftliniendichte und damit hohe Haltekraft erreicht werden kann.
Da bei derartigen Anordnungen das Magnetfeld nur eine geringe Fernwirkung hat, werden zur Zurückführung des Ankers zweckmässig besondere Einrichtungen vorgesehen, die die sen in den Bereich der Polschuhe bringen.
Vier Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist mit 1 ein mehrteiliger Eisenkörper eines Magneten bezeichnet, der als Kraftlinienquelle einen permanenten Magneten 2 aufweist. Der Eisen körper ist etwa hufeisenförmig ausgeführt und an einer Stelle verbreiterten Querschnit tes von einem zwischengeschalteten Curie leiter 3 durchsetzt und dann zu Polsehuhen 4 verengt, denen ein Anker 5 gegenübersteht, der beispielsweise unter der Einwirkung einer Zugfeder 6 steht.
Zwischen den Polen unter halb des Curieleiters ist .ein Luftspalt 7 mit verhältnismässig geringer Breite offengelas sen, über den sich ein grosser Teil des Flusses als Streufloss schliesst. Der Leiter 3 ist hier bei unmittelbar in einen elektrischen Strom kreis eingeschaltet und wird durch den Strom erwärmt. Sobald die kritische Temperatur er reicht ist, wird der magnetische Widerstand des Kraftlinienweges im Curieleiter sehr gross, so dass nur noch ein geringer Bruch teil des Flusses über den Anker und die Pol schuhe geht, der Anker also unter der Wir kung .der Feder 6 abgezogen wird.
Mit besonderem Vorteil kann bei einer derartigen Anordnung ausserdem noch eine örtliche Magnetisierung durch einen Steuer strom vorgesehen werden, durch die eine zu sätzliche Beeinflussung des Flusses (unab hängig von der Temperatur) unmittelbar stromabhängig bewirkt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 2 gezeigt. An den Polen 4 ist der Eisen körper 1 von Fenstern 8 durchsetzt, durch welche eine Steuerwicklung 9 hindurch geführt ist. Im übrigen entspricht die Anord- nung im wesentlichen dem Ausführungs beispiel nach Fig. 1, wobei ausserdem das ganze System noch in eine wärmeisolierende Packung 10 eingehüllt ist. Die Steuerwick lung 9 ist hierbei in Reihe mit dem Curie leiter 3 in den Stromkreis geschaltet.
Die Be einflussung des Halteflusses des Magneten durch den Curieleiter erfolgt hierbei in alei- cher Weise wie bei dem vorgenannten Aus führungsbeispiel. Sobald jedoch der Strom (unabhängig von dessen Dauer) eine be stimmte Stromstärke überschreitet, wird durch die Wicklung 9 im Bereich der Fenster 8 eine derartige Flossverteilung hervorgeru fen, dass kein ausreichender Teilfloss mehr zu dem Anker 5 gelangen kann, dieser also gleichfalls von der Feder 6 abgezogen wird.
Wenn das Abfallen des Ankers hierbei gleichzeitig zum Abschalten des Steuer stromes ausgenützt wird, kann hierdurch zu sätzlich der Vorteil erreicht werden, dass der Curieleiter sicher vor Überlastung geschützt ist.
Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung, bei der der Curieleiter 3 nicht unmittelbar durch den Strom durchflossen ist, sondern indirekt durch eine Heizwicklung 11 erwärmt wird, die hierbei durch fensterartige Ausnehmun- gen des Eisenkörpers 1 nahe an dem Curie leiter hindurchgeführt ist und hierbei gleich zeitig die Funktion einer elektrischen, eine örtliche Magnetisierung bewirkenden Steuer wicklung entspreehend der Wicklung 9 nach dem Ausführungsbeispiel Fig. 2 übernimmt.
Bei dieser Anordnung ist auf der andern Seite des als Kraftlinienquelle verwendeten permanenten Magneten 2 ein magnetiseher Nebensehluss 12 angeordnet, der über einen Luftspalt 13 führt., dessen Wirkung - z. B. durch eine einstellbare Brücke 14 - verän dert werden kann. Die Brücke 14 kann bei spielsweise aus einem Block bestehen, der aus zwei durch diamagnetisches Material vonein ander getrennten ferromagnetischen Teilen besteht und um eine senkreehte Achse ver dreht werden kann, so dass der Winkel zwi schen dem diamagnetisehen Spalt und dem Luftspalt geändert wird.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein, die Anker und Polschuhe selbst als Kon takte für den zu steuernden Stromkreis zu verwenden, wobei diese zweckmässig an den Stromübergangsstellen mit einem gut leiten den Überzug (Silber) versehen werden. In diesem Falle ist eine elektrische Isolierung der beiden Polschuhe voneinander erforder lich, wozu in einfacher Weise eine dünne Isolierschicht verwendet wird, die etwa par allel mit dem Curieleiter das System des Eisenkörpers durchsetzt.
Unter Umständen kann es weiter zweck mässig sein, die Flussänderung nicht durch Abfallen eines Halteankers zu einem Steuer vorgang auszunützen, sondern elektrisch zu erfassen und auf einen Steuervorgang zu übertragen. Hierzu wird etwa an dem den Polschuhen und Anker entsprechenden Teil der Fluss über einen schmalen Steg geführt, der von einer Induktionswicklung umgeben ist, in der bei den plötzlichen Änderungen des Flusses eine Spannung induziert wird, die ihrerseits den Steuervorgang bewirken kann.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei ist der Kraftfloss statt über einen Anker über eine die beiden Pole miteinander verbindende Brücke 15 ge führt, um die eine Induktionswicklung 16 an geordnet ist, in der bei den Flossänderungen Spannungen induziert werden, die zur Steue rung von z. B. Relais oder zur Abgabe von Signalen und dergleichen ausgenützt werden können. Bei dieser Anordnung sind :die Curie leiter 3 zweiteilig gemacht und beispielsweise durch vom Hauptstrom durchflossene Heiz- leiter 17 durchsetzt, die wieder mit einer für Schnellauslösung bestimmten Steuerwicklung 9 in Reihe geschaltet sein kann.
Die genannten Curieleiter 3 besitzen alle einen Curiepunkt, der höchstens bei 500 C liegt.
Device with controllable magnetic circuit. The invention relates to a device with a controllable magnetic circuit. The invention consists in that a magnetic conductor with a Curie point of at most 500 C is switched on in the magnetic circuit in order to cause the change in magnetic resistance due to temperature changes in this conductor.
The change in heat can in this case take place in a current-dependent manner, either indirectly, in that the current flows through a heating element adjacent to the Curie conductor, or else in that the Curie conductor is used as an electrical conductor at the same time.
The ferromagnetic part of the magnet is particularly advantageous at the point intended for the activation of the Curie conductor with a widened cutout. The Curie conductor is expediently only slightly expanded in the direction of the flow of the lines of force.
In recent times, various magnetic conductors have been found whose CuZne point is relatively low, for example in the region of about 100 C. [Tier ztt come for example alloys of iron-nickel, iron-manganese, iron-nickel-manganese and iron-nickel-chromium in a suitable mixing ratio.
Of the iron-nickel alloys, for example, those with a nickel content of around 3011 / e have a very low Curie point. With the help of a magnetic control device mentioned at the beginning, a similar temperature-dependent control as with bimetal devices can be brought about.
Here, however, the great advantage is made possible that relatively high force effects can be triggered without any intermediate links, latches, translations and the like and that, thanks to the elimination of such intermediate links, also enables particularly rapid (inertia-free) work becomes.
Depending on the requirements of the application, the arrangement of the Curie conductor can be carried out with either very good or very poor cooling conditions; the first comes into consideration when it is primarily a matter of recording rapid temperature changes, while good thermal insulation makes it possible to monitor steady-state operating heat. A good thermal image for any other device to be monitored for temperature can be achieved by suitable coordination of the cooling or by preventing cooling by means of suitably dimensioned thermal insulation.
Particularly simple arrangements result when the main flux in the magnet body is forced on by a permanent magnet. It is advisable to design the magnet body with a large force line cross section and to narrow the force line cross section on the pole pieces assigned to the armature while maintaining a corresponding scatter path so that a high local force line density and thus high holding force can be achieved there.
Since in such arrangements the magnetic field has only a small long-range effect, special devices are expediently provided for returning the armature, which bring the sen in the area of the pole pieces.
Four embodiments of the subject invention are shown schematically in the drawing. In Fig. 1, 1 denotes a multi-part iron body of a magnet, which has a permanent magnet 2 as a source of force lines. The iron body is roughly horseshoe-shaped and at one point widened Querschnit tes penetrated by an interposed Curie head 3 and then narrowed to pole shoes 4, which an armature 5 faces, which is for example under the action of a tension spring 6.
An air gap 7 with a relatively small width is left open between the poles below the Curie conductor, over which a large part of the river closes as a scattering raft. The conductor 3 is here switched on immediately in an electrical circuit and is heated by the current. As soon as the critical temperature is reached, the magnetic resistance of the path of the lines of force in the Curie conductor becomes very large, so that only a small fraction of the flux goes over the armature and the pole shoes, so the armature is withdrawn under the action of the spring 6 becomes.
With such an arrangement, a local magnetization can also be provided with particular advantage by a control current, by means of which an additional influence on the flux (irrespective of the temperature) can be effected directly depending on the current.
An exemplary embodiment for this is shown in FIG. At the poles 4 of the iron body 1 is penetrated by windows 8 through which a control winding 9 is passed. Otherwise, the arrangement corresponds essentially to the exemplary embodiment according to FIG. 1, the entire system also being encased in a heat-insulating pack 10. The control winding 9 is connected in series with the Curie conductor 3 in the circuit.
The influence of the holding flux of the magnet by the Curie conductor takes place in the same way as in the aforementioned exemplary embodiment. However, as soon as the current (regardless of its duration) exceeds a certain current strength, the winding 9 in the area of the window 8 causes such a raft distribution that no sufficient partial raft can reach the armature 5, which is also from the spring 6 is deducted.
If the dropping of the armature is used at the same time to switch off the control current, the additional advantage can be achieved that the Curie conductor is reliably protected against overload.
3 is a similar arrangement in which the current does not flow directly through the Curie conductor 3, but is heated indirectly by a heating winding 11, which is passed through window-like recesses in the iron body 1 close to the Curie conductor and is the same here timely the function of an electrical, a local magnetization causing control winding corresponding to the winding 9 according to the embodiment of FIG. 2 takes over.
In this arrangement, on the other side of the permanent magnet 2 used as a line of force source, a magnetic shunt 12 is arranged, which leads over an air gap 13. B. by an adjustable bridge 14 - can be changed. The bridge 14 can for example consist of a block consisting of two ferromagnetic parts separated by diamagnetic material vonein other and can be rotated about a vertical axis ver so that the angle between the diamagnetic gap and the air gap is changed.
Under certain circumstances, it may be useful to use the armature and pole pieces themselves as contacts for the circuit to be controlled, these being provided with a well-conducting coating (silver) at the current transfer points. In this case, electrical insulation of the two pole pieces from each other is required, including a thin insulating layer is used in a simple manner, which penetrates the system of the iron body about par allel with the Curie conductor.
Under certain circumstances, it can also be useful not to use the change in flux for a control process by dropping a holding armature, but to detect it electrically and transfer it to a control process. For this purpose, for example, on the part corresponding to the pole pieces and armature, the flux is guided over a narrow web which is surrounded by an induction winding in which a voltage is induced when the flux changes suddenly, which in turn can cause the control process.
An exemplary embodiment for this is shown in FIG. Here, the power raft instead of an anchor over a bridge connecting the two poles 15 leads ge, around which an induction winding 16 is arranged, in which voltages are induced in the raft changes that lead to the Steue tion of z. B. relays or can be used to output signals and the like. In this arrangement: the Curie conductors 3 are made in two parts and penetrated, for example, by heating conductors 17 through which the main current flows and which can again be connected in series with a control winding 9 intended for quick release.
The Curie ladder 3 mentioned all have a Curie point which is at most 500 ° C.