DE1062797B

DE1062797B - Einrichtung zur Steuerung magnetfeldabhaengiger Widerstaende

Info

Publication number: DE1062797B
Application number: DES46343A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Hartel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-11-12
Filing date: 1955-11-12
Publication date: 1959-08-06

Description

Es ist bekannt, magnetfeldabhängige Widerstände dadurch zu steuern, daß die räumliche Lage des Widerstandskörpers im Magnetfeld verändert wird oder daß das Magnetfeld auf elektrischem Wege erzeugt und seine Stärke durch Veränderung des das Magnetfeld erzeugenden Stromes eingestellt wird. Die Veränderung der räumlichen Lage des magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers im Magnetfeld erfordert einen verhältnismäßig großen Luftspalt, so daß bei dieser Steuerungsart große Leistungen aufgebracht werden müssen. Wird andererseits der magnetfeldabhängige Widerstandskörper fest zwischen den Polen eines Magneten angeordnet und der magnetische Fluß auf elektrischem Wege gesteuert, so kann zwar gegenüber der vorerwähnten Methode der Luftspalt und damit auch die Steuerleistung erheblich kleiner gehalten werden. Dafür tritt aber in diesem Fall bei Änderung des Steuerstromes eine Zeitverzögerung auf, die durch die Induktivität des Steuerstromkreises bedingt ist.

Die Erfindung betrifft eine weitere Möglichkeit zur Steuerung magnetfeldabhängiger Widerstände. Dabei ist der magnetfeldabhängige Widerstand unbeweglich im Luftspalt eines magnetischen Kreises angebracht. Um den Widerstand durch Verändern der Stärke des auf ihn einwirkenden Magnetfeldes steuern zu können, wird von der Verwendung eines magnetischen Hauptkreises mit einem magnetischen Nebenschluß Gebrauch gemacht, wobei der magnische Fluß im Hauptkreis über den Nebenschluß steuerbar ist.

Bei einer Ausführungsform eines bekannten Widerstandsfeinreglers befindet sich eine Wismutspule fest innerhalb des Luftspaltes eines Magnetsystems, wobei durch mechanische Verstelleinrichtungen ein magnetischer Nebenschluß, mehr oder weniger den Luftspalt überbrückend, wirksam gemacht werden kann. Derartige mechanisch verstellbare Nebenschlüsse werden auch allgemein bei Meßeinrichtungen, z. B. Zählern elektrischer Arbeit, zur Korrektur von Magnetfeldern verwendet.

Dem bekannten Widerstandsfeinregler mit seinem mechanisch verstellbaren Nebenschluß gegenüber zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß keinerlei mechanisch bewegte Teile verwendet werden. Die Erfindung besteht darin, daß der magnetische Hauptkreis mit mindestens einer S teuer wicklung versehen ist, die so angebracht ist, daß in Abhängigkeit der in dieser fließenden Steuerströme die Verteilung des Gesamtflusses auf den den Widerstand enthaltenden Hauptkreis einerseits und den Nebenschluß andererseits veränderbar ist.

Eine besonders günstige Steuerung des magnetischen Flusses über den Nebenschluß kann gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht Einrichtung zur Steuerung
magnetfeldabhängiger Widerstände

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr.-Ing. Walter Hartel, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

werden, daß mindestens ein Schenkel des Magneten zwischen dem Nebenschluß und dem Pol des Hauptkreises mit einer vom Steuerstrom durchflossenen Spule versehen ist, deren magnetischer Fluß dem Hauptfluß des Magneten entgegengerichtet ist. Dabei ist es nicht in jedem Fall erforderlich, den gesamten Schenkelquerschnitt von der Spule zu umschließen, vielmehr wird es für manche Fälle vorteilhaft sein, den Magnetschenkel mit einer Ausnehmung zu versehen und die Spule durch die Ausnehmung hindurchzuführen, so daß sie nur einen Teil des Schenkelquerschnitts umschließt.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert. Dabei ist mit 1 ein magnetfeldabhängiger Widerstandskörper bezeichnet, welcher in diesem Fall als Hallgenerator mit den Steuerstromanschlüssen a und b und den Hallspannungsanschlüssen c und d dargestellt ist. Der Hallgenerator besteht aus einer halbleitenden Verbindung mit einer Trägerbeweglichkeit von etwa 6000 cm²/Vs oder mehr. Hierzu gehören Verbindungen von der Form A₁₁₁By, d. h. halbleitende Verbindungen eines Elementes A der III. Gruppe mit einem Element B der V. Gruppe des Periodischen Systems, wie beispielsweise Indiumantimonid oder Indiumarsenid.

Der Hallgenerator befindet sich zwischen den Polen 2 und 3 eines Magneten, welcher sowohl ein Elektromagnet als auch ein Dauermagnet sein kann. Der Magnet ist mit einem magnetischen Nebenschluß mit den Nebenschlußpolen 4 und 5 versehen.

Die elektrische Steuergröße wird nun unmittelbar zur Beeinflussung des auf den Widerstandskörper ein-

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Claims

wirkenden Magnetfeldes verwendet, indem beispielsweise um einen oder beide Magnetschenkel eine Spule gelegt wird, die von dem der elektrischen Steuergröße proportionalen Steuerstrom durchflossen wird und einen magnetischen Fluß erzeugt, welcher dem des Magneten entgegengerichtet ist. Es wird sich dann die Verteilung des Gesamtflusses auf den den Widerstand enthaltenden Hauptkreis und den Nebenschluß derart ändern, daß der Gesamtfluß* des Magneten in Abhängigkeit von der Größe des durch die Spule erzeugten Gegenflusses mehr oder weniger stark über den Nebenschluß 4, 5 verläuft. Obgleich die Spule um die Schenkel beispielsweise an einer Stelle angeordnet sein könnte, an der der Schenkel querschnitt verringert ist, kann es vorteilhaft sein, die Spule 6 entsprechend dem Ausführungsbeispiel durch eine in dem Schenkel angeordnete Ausnehmung 10 und/oder 11 zu führen, so daß sie nur einen Teil des Schenkelquerschnittes umschließt. Ist der die Spule 6 durchfließende Steuerstrom gleich Null, so fließt der von dem Magneten gelieferte Fluß über die Stege 8a und 8i> durch den mit dem magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 1 gefüllten Luftspalt und über die Stege 9 α und 9 b zurück. Fließt dagegen ein Steuerstrom durch die Wicklung 6, so wird ein Steg, etwa 8 b und 9 b, in zunehmendem Maße gesättigt, während andererseits der Fluß in dem Schenkel 80 bzw. 9 a dem Fluß des Magneten entgegengerichtet ist und ihn somit schwächt. Es wird also mit zunehmendem Steuerstrom durch die Spule 6 der Fluß des Magneten in zunehmendem Maße statt über die Pole 2, 3 über den magnetischen Nebenschluß 4, 5 geleitet. Eine derartige Steuereinrichtung hat den Vorteil, daß nur ein geringes Eisenvolumen umzumagnetisieren ist, so daß das magnetische Feld zwischen den Polen 2 und 3, also das den Hallgenerator 1 beeinflussende Feld, außerordentlich schnell den Änderungen des Steuerstromes an der Spule 6" folgen kann. Es ist somit die Induktivität im Steuerkreis herabgesetzt, welches wiederum von Vorteil ist für solche Aufgaben, bei denen nicht der Steuerstrom durch die Wicklung 6 und der den Hallgenerator von den Klemmen α und b durchfließende Steuerstrom vorgegeben ist, sondern jeweils die entsprechende Spannung. In diesem Falle wirkt die an den Klemmen a, b anliegende Steuerspannung auf einen rein ohmschen Stromkreis, so daß der Steuerstrom und dadurch die Hallspannung unmittelbar den Änderungen der Steuerspannung folgt. Die Steuerspannung an den Eingangsklemmen der Wicklung 6 dagegen wirkt auf einen induktiven Kreis, so daß der durch die Wicklung 6 fließende Steuerstrom und damit auch die Hallspannung nur verzögert der Steuerspannung an der Wicklung 6 folgen kann. Diese Verzögerung wird nunmehr durch die beschriebene Einrichtung nach der Erfindung auf einen in vielen Fällen vernachlässigbar kleinen Wert herabgesetzt, da die Induktivität der Steuerwicklung erheblich kleiner geworden ist. Es sei noch darauf hingewiesen, daß mit der beschriebenen Einrichtung alle Arten von magnetfeldabhängigen Widerständen gesteuert werden können. Die durch die Erfindung ermöglichte schnelle Aussteuerung des Widerstandes kann besonders bei den sogenannten Widerständen mit magnetischer Sperrschicht von Vorteil sein. Die in dem kritischen Bereich verhältnismäßig große Änderung der elektrischen Leitfähigkeit dieser Widerstände bei veränderbarem Magnetfeld in Verbindung mit der Möglichkeit einer äußerst schnellen Änderung des Magnetfeldes mit Hilfe der Erfindung ermöglicht ein derart plötzliches Ansteigen bzw. Absinken der elektrischen Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers, daß dieser Vorgang auch bei kritischer Betrachtungsweise nur noch als plötzlicher »SchaltVorgang« angesprochen werden kann. Dies kann besonders beim synchronen Schalten von Wechselspannungen vorteilhaft sein. Zu dem Zweck kann die Spule 6 von einem der Wechselspannung proportionalen Strom durchflossen werden, der ein An- und Abschwellen des magnetischen Flusses über die Pole 2 und 3 mit doppelter Frequenz zur Folge hat. Wird das Maximum und das Minimum des auf den Halbleiterkörper einwirkenden Magnetfeldes bei diesen Schwankungen so gewählt, daß der kritische Teil der Kennlinie des Halbleiterkörpers innerhalb dieses Bereiches liegt, so wird die Leitfähigkeit innerhalb einer Periode des durch die Spule 6 fließenden Wechselstromes zweimal vom Maximalwert zum Minimalwert, oder umgekehrt, verändert, d.h. also, der Stromkreis würde zweimal geöffnet und geschlossen. Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung eines magnetfeldabhängigen, im Luftspalt eines magnetischen Kreises unbeweglich angebrächten Widerstandes, bei welcher der den Widerstand beeinflussende magnetische Hauptkreis mit einem magnetischen Nebenschluß versehen und der magnetische Fluß im Hauptkreis durch den Nebenschluß steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Hauptkreis mit mindestens einer Steuerwicklung versehen ist, die so angebracht ist, daß in Abhängigkeit der in dieser fließenden Steuerströme die Verteilung des Gesamtflusses auf den den Widerstand enthaltenden Hauptkreis einerseits und den Nebenschluß andererseits veränderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schenkel des Magneten zwischen dem Nebenschluß und dem Pol des Hauptkreises mit einer vom Steuerstrom durchflossenen Spule versehen ist, deren magnetischer Fluß dem Hauptfluß des Magneten entgegengerichtet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetschenkel mit einer Ausnehmung versehen ist und die Spule nur einen Teil des Schenkelquerschnittes umschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 839 220, 838 786,
741 049.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen