DE2513235B2

DE2513235B2 - Schutzrohrkontakt mit remanentmagnetischen zungen und dessen verwendung in einem kreuzschienenverteiler

Info

Publication number: DE2513235B2
Application number: DE19752513235
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Yokohama Kanagawa; Suzuki Hideo Ohta; Yano Norio Nerima; Tokio; Kato (Japan)
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1974-04-30
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1977-07-14
Also published as: DE2513235C3; JPS50141211A; GB1489307A; SE7502094L; NL167270C; NL167270B; CA1011006A; DE2513235A1; SE406388B; NL7502089A; US3928828A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzrohrkontakt mit einem Glaskolben, zwei in diesem Glaskolben eingekapselten remanentmagnetischen Zungen, die mit zusammenwirkenden Kontakten versehen sind, sowie mit mindestens einer den Kolben umschließenden Erregerwicklung zur Betätigung der Kontakte sowie die Verwendung dieses Schutzrohrkontakts in einem Kreuzschienenverteiler.

Kreuzschienenverteiler sind bei Koordinatentafeln von Fernsprechämtern an Kreuzungspunkten von Signalleitungen angeordnet, die als Matrix zeilen- und spaltenweise ausgerichtet sind und durch An- und Abschaltung dieser Kreuzschienenverteiler gewählt werden.

Dabei fanden bisher Schutzrohrschalter der eingangs genannten Art Verwendung, wie sie beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 15 14 054 beschrieben sind. Diese bekannten Schalter umfassen zwei Zungenstücke aus remanentmagnetischem Material, die in einem mit Edelgas gefüllten Glaskolben eingekapselt sind. Ihre sich gegenüberstehenden Enden sind in geringem Abstand voneinander angeordnet und dienen als Kontakt. Um den Kolben des Schalters ist je eine Zeilen- und eine Spaltenwicklung mit einem Wicklungsverhältnis von 1 : 1 gewickelt, wodurch sich der fertige Kreuzschienenverteiler ergibt.

Der zulässige Bereich des Spitzenwerts der magnetomotorischen Kraft, die durch den Durchgang des Auslösestromimpulses durch die Wicklung erzeugt wird, ist jedoch bei diesem bekannten Schutzrohrkontakt gering. Aufgabe der Erfindung ist somit, einei Schutzrohrkontakt der eingangs genannten Art zi schaffen, der einen großen zulässigen Bereich für dei Absolutwert der für die Beibehaltung des Magnetisie rungszustandes erforderlichen magnetomotorischei Kraft besitzt, wenn ein Auslösestromimpuls durch dii Erregerwicklung fließt.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch
beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausfüh

ίο rungsformen sowie eine zweckmäßige Verwendung dei Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand vor Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise eines bekannten Kreuzschienenvertei lers,

Fig. 2A und 2B perspektivische Ansichten dei verschiedenen Fertigungsstufen einer erfindungsgemäßen Zunge,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die in Fig. 2B gezeigte Zunge längs der Linie 3-3,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kreuzschienenverteilers,

Fig.5 die magnetischen Eigenschaften einer Zunge zur Erklärung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Kreuzschienenverteilers,

Fig. 6 ein Beispie! für den Stromlaufplan eines elektromagnetischen Koordinatenwählers, der sich des erfindungsgemäßen Kreuzschienenverteilers bedient,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kreuzschienenverteilers,

Fig. 8A und 8B die Stromlaufpläne der Wicklungen von Koordinatenwählern mit den in Fig. 7 gezeigten Kreuzschienen verteilern.

Zur Erklärung der Arbeitsweise des bekannten Kreuzschienenverteilers sind in Fig. 1 die Magnetisierungseigenschaften des Zungenstücks dargestellt. Dies sind die Beziehungen zwischen der magnetomotorischen Kraft U, die durch den die Wicklungen des Kreuzschienenverteilers laufenden Strom erzeugt wird und dem magnetischen Kraftfluß Φ an den entgegengesetzten Enden der die Kontakte bildenden Zungen, sowie die Beziehungen zwischen magnetomotorischen Kräften, welche durch die den Wicklungen aufgeprägte positiven und negativen Stromimpulse erzeugt werden, und der Zeit, Durch den aufeinanderfolgenden Durchgang eines negativen Auslöse- oder Unterbrechungs-Stromimpulses und eines positiven Arbeitsstromimpulses durch die Zeilen- und Spialtenwicklung des Kreuzschienenverteilers wird eine rnagnetomotorische Kraft erzeugt, bei der sich die durch beide Wicklungen erzeugten magnetomotorischen Kräfte addieren. Sie weist damit einen negativen Spitzenwert U\ sowie einen positiven Spitzenwert U₂ auf. Infolge der durch beide Wicklungen erzeugten magnetomotorischen Kraft ändert sich die Magnetisierung des Zungenstücks auf dem Weg

ii — b-c—d—c — f
oder auf dem Weg

f_t>-e-d-e~f,

^h5 wobei die Kontakte des Schutzgasschalters geschlossen sind und durch die magnetische Anziehungskraft geschlossen bleiben, die infolge des magnetischen Restkraftflusses am Punkt f entsiteht. Andererseits

besitzt die magnetomotorische Kraft durch den aufeinanderfolgenden Durchgang eines negativen Auslösestromimpulses und eines positiven Arbeitsstromimpulses durch nur eine Zeilen- oder Spaltenwicklung den negativen Spitzenwert LV und den positiven Spitzenwert U₂. Die Spitzenwerte LV und U₂' betragen etwa die Hälfte der Spitzenwerte U_x und U₂, so daß sich die Magnetisierung der Zungenslücke auf den Bahnen

oder den Bahnen

f—b—a—d—a

a—b—a—d—a

ändert und damit den magnetischen Restkraftfluß praktisch auf Null verringert. Dadurch werden die Kontakte des Schutzgasschalters durch die elastische Rückstellkraft der Zungenstücke geöffnet. Auf diese Weise wird eine Signalleitung durch An- und Abschalten der Kontakte gewählt.

Im eigentlichen Betrieb des vorstehend beschriebenen bekannten Kreuzschienenverteilers kann die Absolutgröße des Spitzenwertes LV der magnetomotorischen Kraft ein Wert sein, der einen kleineren magnetischen Restkraftfluß gewährleistet als der für die öffnung der Kontakte maximal zulässige Fluß Φα. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist jedoch der zulässige Bereich des Spitzenwertes der magnetomotorischen Kraft, die durch den Durchgang des Auslösestromimpulses erzeugt wird, gering.

In den Fig. 2A, 2B und 3 sind eine beim erfindungsgemäßen Schutzrohrkontakt benutzte Zunge sowie auch die Fertigungsstufen dieser Zunge dargestellt. Um die in Fig. 2A gezeigte Zunge zu bearbeiten, wird um einen Leitungskern, der eine bestimmte Koerzitivkraft aufweist und beispielsweise aus einem halbpermanenten Magnetmetall gefertigt ist, ein Mantel 2 aufgebracht, dessen Sättigungsfluß im wesentlichen gleich dem des Magnetmetalls, beispielsweise eines halbpermanenten Magnetwerkstoffes ist.

Das Magnetmetall, aus dem der Kern i besteht, kann eine Legierung aus 48% Eisen, 49% Kobalt und 3% Vanadium oder auch eine Magnetlegierung aus 81,7% Eisen, 14,5% Nickel, 2,4% Aluminium, 1,0% Titan und 0,4% Mangan sein. Das Magnetmetall des Kerns 1 besitzt eine Koerzitivkraft von ca. 30 Oe, während das für den Mantel 2 dienende Magnetmetall eine Koerzitivkraft von über 100 Oe aufweist. Außerdem werden die Querschnittflächen des Kerns 1 und des Außenmantels 2 im wesentlichen gleich ausgelegt, um den Sättigungsfluß der beiden Arten von Magnetmetallen im wesentlichen auszugleichen.

Der in Fig. 2A gezeigte magnetische Verbundwerkstoff wird dann nach Fig. 2B abgeflacht oder breitgeschlagen, um die Zunge 10 zu bilden. Zwei auf diese Weise gefertigte Zungen 10 und 10' werden in einem edelgasgefüllten Glaskolben 4 verkapselt; die abgeflachten Enden der Zungen werden einander gegenüberliegend mit einem bestimmten Luftspalt angeordnet und bilden somit Kontakte. Wie bei einem herkömmlichen Schutzgasschalter werden die Kontakle <>o mil einem geeigneten Kontaktmetall plattiert. Die Teile der Zungen 10 und 10', welche aus dem Glaskolben herausragen, sind nicht abgeflacht, um die hermetische Dichtung zwischen Kolben und Zungen zu verbessern. Wie in F i g. 4 gezeigt, sind die aus einer Zeilenwicklung tis 5 und einer Spaltenwicklung 6 bestehenden kumulativen Wicklungen mit einem Windungsverhahnis von 1 : 1 auf den Glaskolben aufgewickelt.

Fig.5 zeigt die Magnetisierungseigenschaften eines Kreuzschienenverteilers mit Zungen aus koaxial angeordneten und einstückigen halbpermanenten Magnetmetallen mit unterschiedlichen Koerzitivkräften. Die Kurven der Fig.5 zeigen die Beziehung zwischen der durch den die Wicklungen durchlaufenden Strom erzeugten magnetomotorischen Kraft U und dem Kraftfluß Φ am Luftspalt oder an den Kontakten zwischen den Zungen 10 und 10' sowie die Beziehung zwischen den magnetomotorischen Kräften, welche durch die Wicklungen durchlaufende positive und negative Stromimpulse erzeugt werden, und der Zeit. Anhand von F i g. 5 wird im folgenden die Arbeitsweise des in Fig.4 gezeigten Kreuzschienenverteilers beschrieben. Es sei bemerkt, daß in F i g. 5 das Magnetmetall, aus welchem der Kern 1 besteht, eine niedrigere Koerzitivkraft aufweist als der Magnetwerkstoff, aus welchem der Außenmantel 2 gefenigt ist. Angenommen, der Magnetisierungszustand befinde sich auf einem Punkt, an welchem der negative Restkraftfluß die Größe —Φr'habe, dann geht ein positiver Stromimpuls durch mindestens eine Zeilenwicklung 5 und eine Spaltenwicklung 6 und erhöht dadurch den Restkraftfluß, wobei die Ummagnetisierung des Magnetmetalls mit der kleineren Koerzitivkraft am Punkt h erfolgt, und der Magnetisierungszustand zum Punkt / fortschreitet. Wenn der Strom weiter ansteigt, erfolgt die Ummagnetisierung des Magnetmetalls mit der höheren Koerzitivkraft am Punkt j, und der Magnetisierungszustand schreitet zum Punkt k fort. Wenn der Strom dann abnimmt, bewegt sich der Magnetisierungszusiand über einen Punkt / zum Punkt m des Restkraftflusses Φ/. Wenn ein negativer Stromimpuls durchgeht, dann bewegt sich der Magnetisierungszustand in der gleichen Weise längs des Weges

/τ— o— p— q~- r— s.

Wenn der negative Strom bei einem beliebigen Magnetisierungszustand zwischen dem Punkt o, an welchem die Ummagnetisierung des Magnetnietalls des Kerns 1 aufhört und dem Punkt r abgeschaltet wird, an welchem die Ummagnetisierung des Magnetmemlls des Außenmantels 2 beginnt, bewegt sich der Magnetisierungszustand zum Punkt f, an welchtrn der Restkraftfluß praktisch null ist. Wenn der negative Strom wieder anliegt, bewegt sich der Magnetisierungszustand auf dem Weg

?— o— p— Cf-- r— s .

Wenn der positive Strom am Punkt ( eingeschaltei wird, bewegt sich die Magnetisierung auf dem Weg

i—· u— v— /— k .

Die magnetomotorische Kraft, die dadurch erzeug wird, daß ein negativer Auslösestromimpuls und eil positiver Arbeitsstromimpuls nacheinander durch dii Zeilenwicklung 5 und die Spaltenwicklung 6 geschick werden, so daß diese kumulativ wirkende magnetomo torische Kräfte erzeugen, weist einen negative Spitzenwert //) und einen positiven Spitzen wen C₁ au Infolge dieser Spitzenwerte i'> und (Λ bewegt sich di Magnetisierung auf Weg

m— n-

• ο— f-

• m

oder auf dem Weg

r— ο— ρ— o— r— u— v— /-. /;i. so daß die Kontakte des Kreu/schienenverteilers dun

die magnetische Anziehung offengehalten werden, welche durch den Restkraftfluß Φ/ am Punkt m entsteht. Wenn andererseits ein negativer Auslösestromimpuls und ein positiver Arbcitsstrominipuls nacheinander nur durch die Zeilcnwicklung 5 oder nur die Spaltenwicklung 6 geschickt werden, nimmt die sich ergebende magnetomotorische Kraft einen negativen Spitzenwert Lh' und einen positiven Spitzenwert IA' an. deren Größe etwa die Hälfte der Spitzenwerte (Vj und Ua beträgt. Wenn die Kontakte durch diese Spiizenwerte (Vj' und Ua geschlossen werden, bewegt sich die Magnetisierung auf einem Weg

r.

während sich die Magnetisierung bei geöffneten Kontakten auf dem Weg

bewegt, so daß der Restkraftfluß praktisch auf Null verfingen wird, mit dem Ergebnis, daß der Kontakt durch die Federkraft der Zungenstücke 10 und 10' geöffnet wird.

In der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß die Magnetmctalle für den Kern 1 und den Außenmantel 2 im wesentlichen den gleichen Sätti.· gungsfluß aufweisen. F.s lassen sich aber alle Magnetmelallc verwenden, vorausgesetzt, daß die Differenz der Sauigungsfliis.se kleiner ist als der zulässige maximale Kraftfluß zum öffnen der Kontakte. Außerdem muß der negative Spitzenwert i/₍ der magnetomotorischen Kraft, die dadurch erzeugt wird, daß der negative Auslöscstroniimpuls und der positive Arbcitsstrominipuls nacheinander durch die Zeilen- und Spallenwickhing geschickt werden, so daß die durch diese erzeugten magneiomotorischen Kräfte kumulativ wirken, kleiner sein als ehe Koerzitivkraft am Punkt r. Somit liegt die zulässige Änderung ties negativen Spitzenwertes, der durch den eine Wicklung durchlaufenden negativen Auslösestromimpuls erzeugt wird, zwischen den Punkten ο und q und weist einen Wert auf. der etwa die Hälfte der am Punkt r wirkenden Koerzitivkraft besitzt. Wie aus F i g. 5 hervorgehl, kann die zulässige Änderung der durch den Durchlauf des Auslösestrotnimpulses durch die Wicklung erzeugten magnetomoiorischen Kraft groß gehalten werden, wenn die Differenz der 4s Koerzitivkräfie der beiden Magnetmetalle vergrößert wird.

I-1 g. b zeigt den Stromlaufplan eines Ausfühningsbeispiels einer elektromagnetischen Koordinatcnwnhltafcl, die mit den in Fi g. 4 gezeigten Kreuzschienen verteilen bestückt ist. Die Koordinatcnwahlvorrichtung umfaß eine Anzahl von Krcuzschiencnvcrtcilcrn 20, die jeweil; an einem der Kreuzpunkte zwischen einer Anzahl voi Zeilenleitungen .v,, Y₂... v„ und einer Anzahl vor .Spaltenleitungen >,. y₂... y„ angeordnet sind sowie ein* Zeilcnwicklung 5 und eine Spaltcnwickliing 6. die nacl I- ig.3 auf einen Glaskolben aufgewickelt sind, um schließlich die Kontakte 13, welche zwischen eine Zeilensignallcitung 14 und eine Spaltensignalleitung 14 geschaltet sind. Wenn bei der in Fig. 6 gezeigter Anordnung ein Auslösestromimpuls und ein Arbeits stromimpuls nacheinander die Wicklungen einer Zcilt und Spalte durchlaufen, beispielsweise die der Zeile ν und der Spalte y₂, dann wird unter allen Kreuzungs punkten zwischen der Zeile .V₂ und der Spalte y₂ nur dci Kreuzschienenverteiler an der Koordinate (x₂, y₂) zurr Schließen seiner Kontakte angewählt. Somit erstreck sich der jetzt geschaffene Signalwcg zwischen einci Eingangsklemme, beispielsweise A₂. und einer Ausgangsklcmmc, beispielsweise y₂, über Zeilen- und Spaltenleitungcn sowie die geschlossenen Kontakte eines KreuzschienenVerteilers.

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen abgeänderten Kreuzschienenverteiler, der mit Ausnahme des Aufbaus der Erregerwicklungen dem der Fig. 4 gleich ist. So sind die Wicklungen 15 und 15' gemeinsam mil alle Kreuzschienenverteiler in Zeilenrichtung aufgewik kelt und bilden somit Zcilcnwicklungen, während die Wicklungen 16 und 16' gemeinsam auf alle Kreuzschienenverteiler in Spaltenrichtung aufgewickelt sind und somit Spaltcnwicklungen darstellen. Die Spulen 15, 15 und 16 sowie 16' sind in Längsrichtung der Kreuzschienenverteiler untereinander verschränkt und symmetrisch zu den Achsen der Kreuzschienenverteiler angeordnet. Obwohl die Arbeitsweise der in Fig. 7 gezeigten Kreuzschienenverteiler gleich der der F i g. 4 ist. gestatten sie eine leichtere Herstellung dei elektromagnetischen Koordinatenwahltafeln und verbessern deren Raum- oder Rastereinteilung.

Die Fig. 8A und 8Π zeigen die Stromlaufpläne dei Zeilen- und Spaltenwicklungen einer mit einer Anzahl von Kreuzschiencnvertcilern nach Fig. 7 bestückten elektromagnetischen Koordinatenwahltafel. In I"ig. 8Λ sind die Zeilenwicklungen 15 und 15' sowie die Spaltenwicklungen der Kreuzschienenverteiler in Reiht geschaltet, während sie in Fig. 8H parallel geschaltet sind.

Hierau 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzrohrkontakt mit einem Glaskolben, zwei in diesem Glaskolben eingekapselt remanemmagnetischen Zungen, die mit zusammenwirkenden Kontakten versehen sind, sowie mit mindestens einer den Kolben umschließenden Erregerwicklung zur Betätigung der Kontakte, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zungen (10, 10') einen Leiterkern (1) aus einem ersten magnetischen Metall sowie einen Mantel (2) aus einem zweiten magnetischen Metall, der den Leiterkern (1) koaxial umschließt, umfassen, wobei die beiden Metalle unterschiedliche Koerzitivkräfte aufweisen.

2. Schutzrohrkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Sättigungsfluß des ersten und des zweiten Teiles kleiner ist als der maximal zulässige Kraftfluß zum Öffnen der Kontakte der Zungen (10,10').

3. Schutzrohrkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Glaskolben (4) eingeschlossene Teil der Zungen (10,10') abgeflacht ist.

4. Schutzrohrkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen des Leiterkerns (1) und des Mantels (2) im wesentlichen gleich sind.

5. Verwendung des Schutzrohrkontaktes nach den Ansprüchen 1 bis 4 in einem Kreuzschienenverteiler, bei dem in an sich bekannter Weise die Erregerwicklungen eine Zeilen- und eine Spaltenwicklung umfassen, die zu Zeilen- (X\, X₂... X_n) und Spaltenleitungen (Y_u Y₂.... Y_n) in einer Schaltmatrix zusammengeschaltet werden kennen.