NO136939B - Silanordning. - Google Patents

Description

Elektromagnetisk kobleanordning.

Foreliggende oppfinnelse vedrører elektromagnetisk styrte kobleanordninger, sær-lig slike som omfatter en remanentmagnetisk styredel.

Det store antall releer som anvendes for å oppnå forskjellige sammenkoblinger av telefonabonnementer utgjør en vesent-lig og viktig del av et telfonanlegg. De kobleanordninger som i det vesentlige er blitt brukt i telefonanlegg består av mekaniske koblekontakter som styres av elektromagnetiske felt. På grunn av den mekaniske bevegelse som disse, kobleanordninger kre-ver, har de elektromagnetiske releer sine begrensninger som følge av den tid de kre-ver for å reagere for styresignaler.

Det er ønskelig at koblekretsene i telefonanlegg reagerer for styrepulser med kortere varighet og høyere repetisjonsha-stigheter, slik at telefontjenesten kan for-bedres. Elektronstyrte anordninger, som f. eks. elektronrør og halvledende anordninger, er istand til å reagere i løpet av en tid som bare utgjør en liten brøkdel av den tid som kreves av den hurtigste mekaniske kobleanordning. Kretser med disse anordninger har imidlertid ikke vist seg å være helt tilfredsstillende som erstatning for relekoblere som følge av at kretsen blir mer innviklet, at enkelte av disse anordninger ikke kan gis en impedans-karakteristikk som nærmer seg den for en mekanisk kobleanordning, samt andre faktorer.

Formålet med foreliggende oppfinnelse

er å skaffe en forbedret elektrisk kobleanordning samt en forbedret magnetisk styrt

mekanisk kobleanordning som reagerer for signaler med kortere varighet enn kobleanordningens mekaniske reaksjonstid. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen oppnås at elektromagnetiske kobleanordninger kan anvendes i forbindelse med styrepulser av meget kort varighet, f. eks. slike som nor-malt anvendes i forbindelse med elektro-niske anordninger.

Kobleanordningen ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at i det minste det annet kontaktelement omfatter et remanent-magnetisk materiale med en første stabil tilstand som har en første magnetisk polaritet ved sitt kontaktområde tilsvarende den som er indusert i det første elements kontaktområde og en annen stabil tilstand som har en annen magnetisk polaritet motsatt den første magnetiske polaritet, og at en anordning for ombytning av de stabile tilstander for den eller de remanente kontaktelementer er magnetisk koblet til kontaktelementene for derved selektivt å bevirke åpning og lukking av kobleanordningen som følge av frastøtnings- og tiltrekningskrefter som henholdsvis foreligger mellom like og ulike magnetiske poler i kontaktområdene etter - opprettelsen av den tilsvarende stabile tilstand.

I forbindelse med oppfinnelsen anvendes der beskyttelsesrørbrytere (Reed Switches) med et remanentmagnetisk materiale, som i stedet for det magnetiske materiale som ble anvendt for fingerbryterne av O. M. Hofgaard et al og er beskrevet i «Development of Reed Switches and Re-lays», Vol. 34, Bell System Technical Jour-nal, mars 1955, side 309—332, f. eks. består av et varmebehandlet stål med høyt kullstoffinnhold. Ved en utførelse ifølge oppfinnelsen anvendes der for den ene kontaktfinger et remanentmagnetisk materiale som har flere stabile remanentmagnetiske tilstander, og for den annen kontaktfinger et permanent-magnetisert materiale. Dette permanent-magnetiserte materiale kan være det samme som det som anvendes for den førstnevnte kontaktfinger, med den unntagelse at dets remanente magnetisering frembringes under fremstillingen og deretter oppheves; det kan imidlertid også bestå av et materiale med liten magnetisk motstand som er forbundet med en permanent-magnet som etablerer en formagnetiserende fluks i materialet. En enkel styrevikling er viklet rundt enden av den glassbeholder som omgir den permanent-magnetiske kontaktfinger, slik at den ønskede magnetiseringstilstand av den remanentmagnetiske kontaktfinger kan frembringes. Den permanent-magnetiske kontaktfinger gir hele tiden et bestemt magnetisk felt. Denne utførelse av oppfinnelsen styres ved at den remanent-magnetiske kontaktfinger gis enten en positiv eller en negativ remanens, slik at den sammen med feltet fra den permanent-magnetiske kontaktfinger frembringer krefter som enten tiltrekker eller frastøter kontaktfingrenes frie ender.

Ifølge en alternativ utførelse anvendes der et remantmagnetisk materiale for begge kontaktfingrene som også omfatter kobleanordningens kontaktdeler, samt to viklinger som er individuelt forbundet med de respektive kontaktfingre. Kobleanordningen kan således åpnes eller sluttes ved at der sendes pulser gjennom styre viklingene, hvorved der i kontaktfingrene opp-står remanente magnetiseringstilstander som danner like eller motsatte magnetiske poler ved kontaktfingrenes frie ender.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegnin-gen, hvor fig. 1 viser et snitt av en ut-førelse av en kobleanordning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 et snitt av en alternativ utførelse og fig. 3 samme utførelse som på fig. 2, men med et spesielt spolearrange-ment for styring av kobleanordningen.

Fig. 1 viser en beskyttelsesrørbryter med en glassbeholder 1 og gjennomførings-og tilkoblingstråder 2 som stikker ut av hver ende av glåssbeholderen. En kontaktfinger 3 av et materiale som har flere stabile remanentmagnetiske tilstander, er festet til den venstre tilkoblingstråd 2, og en

annen kontaktfinger 4 av et magnetisk materiale fordelaktig med høy permeabilitet, er festet til den høyre tilkoblingstråd 2, slik at dens frie ende overlapper kontaktfingerens 3 frie ende. En permanent-magnet 5 er også festet til den høyre tilkoblingstråd 2, magneten er anbragt med polene som vist på figuren. En spole 6 er lagt rundt beholderen 1 på den del som omgir kontaktfingeren 3.

Den permanente magnet 5 gir et kon-stant magnetisk felt som danner en tilsvarende magnetisk pol i kontaktfingerens 4 frie ende. Hvis den permanente magnet 5 er anbragt som vist, vil kontaktfingeren 4 ha indusert magnetisk nordpol i den del som overlapper kontaktfingeren 3. Da motsatte poler tiltrekker hinannen og like poler frastøter hinannen, vil kontaktfingrene 3 og 4 trekkes mot hinannen, hvis kontaktfingeren 3 har en remanent magnetisme som danner en magnetisk sydpol i dens frie ende; på den annen side vil kontaktfingeren 3 og 4 tvinges vekk fra hinannen hvis kontaktfingeren 3 har en remanent magnetisme som danner en magnetisk nordpol i dens frie ende.

Det materiale som kontaktfingeren 3 består av, velges slik med hensyn til koer-sitivkraft og magnetisk ledningsevne at en bestemt remanent magnetisering kan fås i kontaktfingeren 3 ved hjelp av en strøm-puls i viklingen 6; denne magnetisering beholdes og gir en resulterende kontakt-bevegelse. Et materiale som har vist seg å være fordelaktig i denne forbindelse, er stål med høyt kullstoffinnhold, som er blitt oppvarmet og varmebehandlet for å gi det remanentmagnetiske egenskaper.

Det er ovenfor blitt nevnt at kontaktfingeren 4 kan bestå av et magnetisk materiale som har høy permeabilitet og som gis en bestemt magnetisk fluks ved hjelp av den permanente magnet 5; den kan imidlertid også bestå av samme remanent-magnetiske materiale som kontaktfingeren 3. I dette tilfelle frembringes den remanente magnetisering under fremstillingen og forstyrres ikke senere. Permanentmag-neten 5 blir derved overflødig, men kan beholdes for å sikre at kontaktfingerens 4 remanente magnetiseringstilstand ikke forandres.

Fig. 2 viser en alternativ utførelse med en glassbeholder 1 med to tilkoblingstråder 2 som er ført gjennom hver sin ende av beholderen; denne inneholder to kontaktfingre 3 som er festet til tilkoblings-trådene 2. I dette tilfelle består begge kontaktfingrene 3 av et materiale som har flere stabile remanent-magnetiske tilstander. Den remanente magnetiseringstilstand av hver av kontaktfingrene 3 kan velges ved hjelp av én av to viklinger 6 som er individuelt forbundet. De overlappende deler av kontaktfingrene 3 som danner kob-lekontaktene 9, kan sluttes ved at der et kort øyeblikk tilføres viklingene 6 en strøm-puls med en slik retning at der dannes et sammenhengende, langsrettet magnetisk felt gjennom kobleanordningen. Disse pulser gir kontaktfingrene 3 remanente mag-netiseringer som danner motsatte magnetiske poler ved de overlappende ender av kontaktfingrene 3, slik at disse trekkes sammen og holdes sammen selv etter at magnetiseringspulsene er avsluttet; kob-lekontaktene 9 holdes sammen så lenge til der dannes andre magnetiseringstilstander. Således kan kontaktene åpnes ved at der et kort øyeblikk tilføres viklingene 6 strøm-pulser med en slik retning at feltene i hver av viklingene blir innbyrdes motsatte. Disse pulser gir kontaktfingrene 3 remanente magnetiseringstilstander som danner magnetiske poler med samme polaritet i kontaktfingrenes frie ender, slik at disse tvinges vekk fra hinannen og holdes adskilt selv etter at pulsene er opphørt; kontaktene 9 holdes åpne så lenge inntil de remanente magnetiseringstilstander atter forandres.

De deler av kontaktfingrene 3 og 4 som overlappér hinnannen, danner kobleanordningens elektriske kontaktpunkter. I de viste eksempler er disse kontakter deler av kontaktfingrene 3 og 4 og er betegnet med 9. De resterende deler av kontaktfingrene 3 og 4 kan betraktes som bærere for kontaktene. Hvis det skulle være ønskelig, kan særlige kontakter anbringes på kontaktfingrene 3 og 4 på en hvilken som helst kjent måte.

Oppfinnelsen skaffer således en enkel og pålitelig kobleanordning hvor to mekaniske kontakter kan styres ved hjelp av elektriske signaler som har kortere varighet enn den tid det tar kontaktene å vir-ke. På denne måte oppnås at en magnetisk følsom mekanisk bryter kan styres av meget kortere styrepulser. Anordningen ifølge oppfinnelsen er dessuten meget øko-nomisk sett fra et effektsynspunkt. Elektrisk energi behøver bare tilføres lenge nok til at de ønskede remanent-magnetiske tilstander etableres; anordningen trenger derfor et minimum av effekt.

Det bemerkes at de innbyrdes stillinger av kobleanordningens kontakter alltid styres av et magnetisk felt, d.v.s. at kontaktene sluttes, åpnes og holdes i en av disse stillinger ved hjelp av magnetiske feltkrefter. Det er som følge av dette unødvendig å anvende fjærer som bringer kontaktene i bestemte stillinger, hvilket som oftest er nødvendig ved de kjente rele-anordninger. Kobleanordningen er således enklere, kan fremstilles lettere og billigere og er mer pålitelig enn de tidligere kjente anordninger.

Fig. 3 viser en utførelse i likhet med den ifølge fig. 2; der anvendes dog i dette tilfelle andre styreviklinger. En glassbeholder 1 er forsynt med gjennomførings- og tilkoblingstråder 2 som er ført gjennom hver sin ende av beholderen. To kontaktfingre 3 av et materiale med flere stabile remanent-magnetiske tilstander, er festet til hver sin tråd 2. Hver av kontaktfingrene 3 er omgitt av deler av ledere 7 og 8 som er lagt i vindinger rundt beholderen 1 på

en slik måte at de frembringer magnetiske felter med motsatt polaritet i hver av kontaktfingrene 3. Hver av ledernes 7 og 8 vik-leretninger forandres ved overgangen fra den ene av kontaktfingrene 3 til den annen. Det bemerkes at hver av de to ledere 7 og 8 har dobbelt så mange vindinger rundt den ene av kontaktfingrene 3 i for-hold til de rundt den annen og at det stør-re antall vindinger av den ene vinding er anbragt ved siden av det mindre antall vindinger av den annen vikling.

Når anordningen ifølge fig. 3 skal anvendes, tilføres lederen 7 eller 8 en til-strekkelig stor strøm til at materialet i den av kontaktfingrene 3 som er omgitt av det minste antall vindinger, blir magnetisk mettet. En puls som påtrykkes den ene eller den annen av viklingene vil derfor met-te begge kontaktfingre 3 magnetisk og med motsatt polaritet, slik at kontaktene be-veges fra hinannen og kretsen åpnes. Denne virkning er uavhengig av styrepulsens retning, idet like magnetiske poler i et hvert tilfelle frembringes ved kontaktfingrenes 3 frie ender. Hvis på den annen side pulser med samme polaritet påtrykkes viklingene 7 og 8 samtidig, vil det felt som dannes av det større antall vindinger, do-minere over det motsatt rettede felt fra det mindre antall vindinger og som følge derav bestemme den tilhørende kontakt-fingers 3 magnetisering. Den resulterende remanente magnetisering av kontaktfingrene 3 vil derved danne motsatte magnetiske poler i kontaktfingrenes frie ender, slik at kobleanordningens kontakter sluttes. Kobleanordningen sluttes således bare hvis viklingene 7 og 8 samtidig tilføres pulser med samme polaritet. En hvilken som helst kombinasjon av pulser som ikke opptrer samtidig, vil resultere i at kobleanordningens kontakter åpnes eller holdes åpne. Anordningen danner således en enkel elektromagnetisk port som kan anvendes til å vise når pulser i to kretser opptrer samtidig.

Flere anordninger av den art som er vist på fig. 3, kan kobles sammen i et ko-ordinatnett, slik det er vanlig ved koble-kretser for telefonanlegg, hvorved der oppnås særlige fordeler. Lederne 7 i en horisontal rekke kan kobles i serie slik at de danner en horisontal koordinat i nettet. På lignende måte kan viklingene 8 i en bestemt vertikal rekke kobles sammen i serie, slik at der dannes en vertikal koordinat i nettet. En bestemt anordning kan velges ut ved at der samtidig tilføres pulser både til den horisontale og den vertikale koordinat for vedkommende kobleanordning. Samtidig som denne anordning velges ut, vil alle de andre kobleanordninger i samme horisontale og vertikale koordinat automatisk frigjøres eller forbli fri. Denne anordning har således den fordel at det ikke lenger er nødvendig å koble ut et bestemt ledd i en koblekrets før et nytt innkobles.

De utførelser som er beskrevet, er ior enkelhets skyld vist uten slike ytterligere magnetiske kretsanordninger som kan anvendes ved magnetisk styrte kobleanordninger for å forbedre deres virkemåte. En magnetisk beskyttelsesskjerm kan f. eks. anordnes rundt hele releanordningen. slik at denne avskjermes fra ytre magnetiske felt: samtidig sikrer skjermen at de indre magnetiske felt ikke slippes ut av anordningen. En skjerm av denne art kan også anordnes til å danne en vei med lavere magnetisk motstand for den magnetiske fluks. På lignende måte kan magnetiske elementer anbringes i nærheten av kontaktene 9, slik at motsatt rettede magnetiske felter lettere kan etableres av del respektive styreviklinger 6, 7 og 8.

Claims (3)

1. Elektromagnetisk kobleanordning, omfattende et første (4) og et annet (3) kontaktelement som er innbyrdes bevege-lige og har tilstøtende kontaktområder (9), og en anordning som induserer den ene eller den annen av to motsatte magnetiske polariteter i det første elements (4) kontaktområde, karakterisert ved at i det minste det annet kontaktelement (3) omfatter et remanent-magnetisk materiale med en første stabil tilstand som har en førstemagnetisk polaritet ved sitt kontaktområde tilsvarende den som er indusert i det første elements kontaktområde og en annen stabil tilstand som har en annen magnetisk polaritet motsatt den første magnetiske polaritet, og at en anordning (5 fig. 1, høyre spole 6, fig. 2) for ombytning av de stabile tilstander for den eller de remanente kontaktelementer, er magnetisk koblet til kontaktelementer for derved selektivt å bevirke åpning og lukking av kobleanordningen som følge av frastøt-nings- og tiltrekningskrefter som henholdsvis foreligger mellom like og ulike magnetiske poler i kontaktområdene etter opprettelsen av den tilsvarende stabile tilstand.

2. Elektro-magnetisk kobleanordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at begge kontaktelementer omfatter re-manentsmagnetisk materiale med den før-ste og annen stabile tilstand, og anordningen for ombytning av de stabile tilstander er individuelt forbundet med hvert kontaktelement.

3. Elektro-magnetisk kobleanordning ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at de remanente elementer består av elastiske kontaktfingre.