DE1217501B

DE1217501B - Magnetically controllable switching device

Info

Publication number: DE1217501B
Application number: DES83471A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Kurt Ibing
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-01-29
Filing date: 1963-01-29
Publication date: 1966-05-26

Description

Magnetisch steuerbare Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft eine magnetisch steuerbare Schaltvorrichtung mit einem ohne Luftspalt im wesentlichen ringförmig geschlossenen Kernmagnet und einem als magnetischer Rückschluß in der Kernmagnetebene drehbar angeordneten Anker, insbesondere geeignet als elektromagnetisches Relais für Fernmeldeanlagen.Magnetically Controllable Switching Device The invention relates to a magnetically controllable switching device with an essentially no air gap ring-shaped closed core magnet and one as a magnetic yoke in the Core magnet plane rotatably arranged armature, particularly suitable as an electromagnetic Relays for telecommunications systems.

Bei einer bereits bekannten Anordnung der vort' Grenannten Art, die als Fremdstroinüberwachungsrelais, insbesondere für Eisenbahnsicherungseinrichtungen Verwendung findet, ist der Kernmagnet mit ortsfest radial nach innen gerichteten Polschuhen ausgerüstet, die paarweise so von hintereinandergeschalteten Wicklungen umschlossen sind, daß sich bei Erregung der letzteren ungleichnamige Pole gegenüberstehen, welche vom Anker magnetisch überbrückbar sind. Bei dieser Anordnung ist es fürs erste nicht möglich, daß der Anker außer denjenigen Stellungen, die durch die unveränderlich ortsfeste Lage der Magnetpole vorbestimmt sind, beliebig veränderliche Zwischenlagen als Ruhe- oder Arbeitsstellun-,-en einnimmt. Zum anderen ist es als Nachteil zu werten, daß eine verhältnismäßig große Steuerleistung zur Bewegung des Ankers aufgebracht werden muß, weil das betreffende Magnetpolpaar aus dem Neutralzustand heraus neu aufmagnetisiert und der hierdurch entstehende Magnetfluß außerdem dem Anker zusätzlich aufgedrückt werden muß. Daß diese notwendige relativ große Steuerleistung zwangläufig auch die Zeitkonstante für den Aufbau des magnetischen Feldes vergrößert und damit die Schaltgeschwindigkeit herabsetzt, ist ein weiterer Mangel der bekannten Anordnung. Ferner erfordert der dem Anker zusätzlich aufgedrückte Steuerfluß einen entsprechend bemessenen magnetischen Querschnitt, so daß entsprechender Raumbedarf notwendig ist, der außerdem noch dadurch nachteilig groß gehalten werden muß, weil sich bei der gegebenen Anordnung die radial nach innen gerichteten Polschuhe mit ihren Wicklungen nicht beliebig eng zusammenrücken lassen. Weiterhin ist die bekannte Anordnung nicht für polarisierten Betrieb eingerichtet wie er gerade bei Schaltvorrichtungen der vorliegenden Art vielfach gefordert wird. Schließlich kann die bekannte Anordnung auch nur rein elektrisch betrieben werden, wogegen es je nach vorliegender Aufgabe vielfach erwünscht ist, die Schaltvorrichtung durch mechanisch bewegte magnetische Mittel, beispielsweise durch einen verschieblichen Dauermagneten, zu betätigen.In an already known arrangement of the type mentioned above, which is used as a foreign current monitoring relay, especially for railway safety devices, the core magnet is equipped with stationary, radially inwardly directed pole pieces, which are enclosed in pairs by windings connected in series that when the latter is excited, unlike poles form oppose, which can be bridged magnetically by the armature. With this arrangement, it is initially not possible for the armature to assume any variable intermediate positions as rest or working positions, apart from those positions which are predetermined by the unchangeable fixed position of the magnetic poles. On the other hand, it is to be assessed as a disadvantage that a relatively large control power has to be applied to move the armature, because the relevant magnetic pole pair is remagnetized from the neutral state and the resulting magnetic flux also has to be pressed onto the armature. The fact that this necessary, relatively large control power inevitably also increases the time constant for the build-up of the magnetic field and thus reduces the switching speed, is a further deficiency of the known arrangement. Furthermore, the control flux additionally imposed on the armature requires a correspondingly dimensioned magnetic cross section, so that a corresponding space requirement is necessary, which also has to be kept disadvantageously large because, with the given arrangement, the radially inwardly directed pole shoes with their windings do not move as closely together as desired permit. Furthermore, the known arrangement is not set up for polarized operation, as is often required in switching devices of the present type. Finally, the known arrangement can also be operated purely electrically, whereas, depending on the task at hand, it is often desirable to operate the switching device by mechanically moving magnetic means, for example by a movable permanent magnet.

Auch für eine weitere bereits bekannte Anordnung, die als Drehrelais zum Schalten von mehreren Stromkreisen Verwendung findet, gilt im wesentlichen das im vorhergehenden Gesagte. Auch dort ist nämlich der Kernmagnet mit radial nach innen gerichteten ortsfesten Polschuhen ausgerüstet, und der Anker kann sich nur schrittweise von Pol zu Pol fortbewegen. Hinzu kommt bei dieser bekannten Anordnung der Nachteil, daß der Anker als Dauermagnet ausgebildet ist. Dadurch entstehen nicht nur Schwierigkeiten bei der Bearbeitung, sondern et hat auch eine vorgeschriebene Drehrichtung und erfordert weiterhin eine unverhältnismäßig große Steuerleistung, weil er bei der überbrückung der ihn beeinflussenden Magnetpole einen großen magnetischen' Widerstand bildet.Also for another already known arrangement, that of a rotary relay is used to switch multiple circuits, this essentially applies what was said above. The core magnet is also there in a radial direction inside facing fixed pole pieces, and the anchor can only move gradually from pole to pole. Added to this is this known arrangement the disadvantage that the armature is designed as a permanent magnet. This does not arise only difficulty editing, but et also has a prescribed one Direction of rotation and still requires a disproportionately large control output, because when bridging the magnetic poles that influence it, it creates a large magnetic ' Resistance forms.

Demgegenüber soll mit der vorliegenden Erfindung eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen werden, deren Anker zwischen zwei Grenzstellungen in beliebig wählbare Zwischenstellungen steuerbar ist, und die sich durch große Schaltgeschwindigkeit auszeichnet und nur eine geringe Steuerleistung erfordert. Eine weitere Forderung ist, daß sie einen geringen Platzbedarf hat, keine besonderen Anforderungen hinsichtlich des magnetisierbaren Materials stellt und schließlich bei einfachem und zumindest in den wesentlichen Teilen gleichbleibendem Aufbau sowohl unpolarisiert als auch polarisiert betrieben werden kann und wahlweise sowohl rein elektrisch als auch mechanisch durch magnetische Mittel steuerbar ist.In contrast, the present invention is intended to provide a switching device of the type mentioned are created, the anchor between two limit positions can be controlled in any selectable intermediate positions, and which is large Switching speed is characterized and requires only a small control power. Another requirement is that it have a small footprint, not a special one Requirements with regard to the magnetizable material and finally with a simple and at least in the essential parts constant structure both Can be operated unpolarized as well as polarized and optionally both pure is electrically and mechanically controllable by magnetic means.

Erreicht wird dies gemäß der Erfindung dadurch, daß der Kernmagnet zumindest zum überwiegenden Teil des Ringumfanges aus zwei in Umfangsrichtung polarisierten und mit gleichnamigen Polen einander gegenüberstehenden Magneten aufgebaut ist und daß zumindest zwei gleichnanüge Pole in der genannten Polarisierungsrichtung der Magneten in einer die Stellung des Ankers beeinflussenden Art verschiebbar sind.This is achieved according to the invention in that the core magnet at least for the most part of the ring circumference of two polarized in the circumferential direction and is constructed with magnets of the same name facing each other and that at least two equal poles in the said polarization direction of the Magnet in a die Position of the anchor influencing type displaceable are.

Durch diese Maßnahmen ist es in vorteilhaft einfacher Weise möglich, den Anker so zu beeMussen, daß er zwischen zwei Grenzstellungen jede gewünschte Zwischenlager einnimi-ht. So kann beispielsweise je nach Lage der verschiebbaren Pole bereits die Ruhestellung des Ankers weitestgehend verändert werden. Aber auch die Arbeitsstellungen des Ankers können beliebig gewählt werden, wenn ausgehend von der Ruhestellung die Pole des Kernmagneten entsprechend verschoben werden, so daß insbesondere beim Zusammenwirken des Ankers mit einer Kontakteinrichtung eine sehr einfache, genaue und schnelle Justierung möglich ist. Dabei ist es ein besonderer Vorteil, daß zur Bewegung des Ankers in seine vielfältig möglichen Stellungen nur eine äußerst geringe Steuerleistung aufgebracht werden muß, weil weder der Kernmagnet noch der Anker neu auf- oder ummagnetisiert werden müssen, sondern lediglicheine Verschiebung der Pole innerhalb des bereits vorhandenen Magnetfeldes vorgenommen wird. Dies bedeutet auch, daß die Schaltvorrichtung eine vorteilhaft große Schaltgeschwindigkeit besitzt.By means of these measures, it is advantageously possible to adjust the armature in such a way that it incorporates any desired intermediate bearing between two limit positions. For example, depending on the position of the displaceable poles, the rest position of the armature can be changed as far as possible. But also the working positions of the armature can be chosen arbitrarily if, starting from the rest position, the poles of the core magnet are shifted accordingly, so that a very simple, precise and quick adjustment is possible especially when the armature interacts with a contact device. It is a particular advantage that to move the armature into its various possible positions only an extremely low control power has to be applied, because neither the core magnet nor the armature have to be magnetized again or remagnetized, but only a shift of the poles within the already existing one Magnetic field is made. This also means that the switching device has an advantageously high switching speed.

Da außerdem nicht wie bei bekannten Anordnungen radial nach innen gerichtete und damit nicht beliebig eng zusammenrückbare Polschuhe mit Wicke lungen vorgesehen, sondern die Magnetpole in Umfangsrichtung des Kernmagneten verschieblich sind, zeichnet sich die Schaltvorrichtung auch durch einen, vorteilhaft geringen Platzbedarf aus. Weiterhin läßt sich die Vorrichtung außer als Relais auch für eine Vielzahl anderweitiger Aufgaben verwenden, beispielsweise als Regler oder zur Steuerung mechanischer Einrichtungen, weil der Anker von seiner Ruhestellung aus nach einander entgegengesetzten Richtungen auslenkbar ist und aus jeder seiner möglichen Stellungen unmittelbar in jede gewünschte andere mögliche Stellung bewegbar ist, so daß der Anwendungsbereich der Vorrichtung vorteilhaft groß ist.Since also not as in known arrangements radially inward and thus not arbitrarily tightly compressible pole pieces provided with Wicke lungs, but the magnetic poles are displaceable in the circumferential direction of the core magnet, the switching device is also characterized by an advantageously small footprint. In addition to being a relay, the device can also be used for a variety of other tasks, for example as a regulator or for controlling mechanical devices, because the armature can be deflected from its rest position in opposite directions and from each of its possible positions directly into any other possible desired position Position is movable, so that the range of application of the device is advantageously large.

Zweckmäßig werden bei dieser Schaltvorrichtung der Kernmagnet und der Anker gemäß einer Weiterbildung der Erfindung derart geformt und einander zugeordnet, daß der zwischen ihnen gebildete Arbeitsluftspalt zumindest in allen durch die Arbeitsstellungen begrenzten Winkellagen des Ankers konstant ist, so daß auf diese Weise die auf den Anker einwirkendeMagnetkraft einen stets gleichbleibenden Wert aufweist. Dies hat den Vorteil, daß ein die Lebensdauer beeinflussendes Anschlagen des Ankers an dem ihn beeinflussenden Kernmagnetpol vermieden wird und daß sich somit besondere Maßnahmen, wie das Anbringen von Klebblechen, zur Aufrechterhaltung eines Mindestluftspaltes erübrigen. Soweit der Anker elektromagnetisch gesteuert wird, ist durch die vorgenannte Maßnahme ferner sichergestellt, daß keine das Ansprechen verzögernde Gegenspannung in der Magnetisierungswicklung erzeugt wird. Vor allem aber verschafft der konstante Arbeitsluftspalt demAnker eine stabileRuhestellung, ohne daß eine mechanische Ruhestellungskraft notwendig ist, welche die aufzubringende Steuerleistung nachteilig vergrößern würde. Von besonderem Vorteil ist dies bei einer mittleren Ruhestellung des Ankers zwischen zwei Arbeitsstellungen, weil durch den konstanten Arbeitsluftspalt mit Sicherheit vermieden wird, daß der Anker bei einer beispielsweise durch Erschütterung oder Unsymmetrie der Magnetfelder verursachten geringfügigen Abweichung von seiner Mittelstellung in Richtung zu einem der Kernmagnetpole kippt.In this switching device, the core magnet and the anchor according to a further development of the invention is shaped and assigned to one another in such a way that that the working air gap formed between them at least in all of the working positions limited angular positions of the armature is constant, so that in this way the on the Magnetic force acting on the armature always has a constant value. this has the advantage that impacting the lifespan of the anchor on the it is avoided and that special measures, like attaching adhesive sheets to maintain a minimum air gap superfluous. As far as the armature is controlled electromagnetically, is by the aforementioned Measure also ensures that no counter voltage delaying the response is generated in the magnetization winding. But above all, it creates a constant Working air gap gives the anchor a stable rest position without a mechanical rest position force is necessary, which would disadvantageously increase the tax output to be applied. This is of particular advantage when the armature is in a middle rest position between two working positions, because of the constant working air gap with certainty it is avoided that the anchor in a, for example, by shock or The asymmetry of the magnetic fields caused a slight deviation from its central position tilts towards one of the core magnetic poles.

Die Wahrung des konstanten Arbeitsluftspaltes kann durch verschiedene konstruktive Maßnahmen im Aufbau der Schaltvorrichtung erreicht werden. So kann nach einer Fortbildung der Erfindung beispielsweise der Anker hinsichtlich seiner Längsausdehnung so bemessen sein, daß er unter Wahrung des Arbeitsluftspaltes im Inneren des Kernmagneten drehbar ist, und daß zumindest der über den durch die Arbeitsstellungen begrenzten Bereich hinweg dem Anker - gegenüberstehende Teil des Kernmagneten eine Kreiskrümmung aufweist, deren Mittelpunkt mit dem Drehpunkt des Ankers zusammenfällt.The maintenance of the constant working air gap can be achieved by various constructive measures in the construction of the switching device. Thus, the armature can be, for example in terms sized its longitudinal extension so after a development of the invention that it is rotatable while maintaining the working air gap in the interior of the core magnet, and that at least the via defined by the operating positions of the field across the armature - opposite part of the core magnet, a Has circular curvature whose center coincides with the pivot point of the anchor.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann zumindest das eine freie Ende des Ankers den Kernmagnet stirnseitig unter Wahrung eines den Arbeitsluftspalt bildenden Abstandes überlappen. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, daß sowohl der Kernmagnet als auch der Anker als verhältnismäßig einfache, flache Bauteile ausgebildet sein können und keine kreisförinig gekrümmten Arbeitsflächen mit genauer Zuordnung zueinander erforderlich sind.According to another embodiment of the invention can at least the one free end of the armature the core magnet end face while maintaining one of the Overlap the gap forming the working air gap. This embodiment is with the Advantage connected that both the core magnet and the armature as proportionate simple, flat components can be formed and not circularly curved Work surfaces with precise allocation to each other are required.

Die Schaltvorrichtung selbst kann verschiedenartigen Aufbau haben, wie dies an Ausführungsbeispielen offenbart und in der Figurenbeschreibung an Hand der Zeichnung noch näher erläutert wird. Dabei können die die Ankerstellung beeinflussenden Magneten entweder als Dauermagnet oder alsElektromagnet oder aber auch in gemischter Anordnung ausgebildet sein, und es kann weiterhin die zur Steuelung des Ankers vorgesehene Polverschiebung sowohl rein elektrisch als auch von Hand durch entsprechende Bewegung eines Magneten vorgenommen werden.The switching device itself can have various types of construction, as disclosed in exemplary embodiments and in the description of the figures on hand the drawing will be explained in more detail. In doing so, those influencing the armature position can be used Magnets either as permanent magnets or as electromagnets or also in mixed form Arrangement be formed, and it can also be provided for controlling the armature Pole shift both purely electrically and manually through appropriate movement a magnet.

Bei einer solchen Schaltvorrichtung, deren Anker mit einer Kontaktvorrichtung zusammenarbeitet, wird eine mit Raumersparnis verbundene zweckmäßige Ausnutzung der in der Schaltvorrichtung vorhandenen Teile nach einer Fortbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Anker als stromführender Teil der Kontakteinrichtung ausgebildet ist. Es ist bei einer derartigen Anordnung weiterhin zweckdienlich, zur Erhöhung der Lebensdauer der Kontakteinrichtung dieselbe in einer sie schützenden Art zu kapseln.In such a switching device, the armature with a contact device works together, becomes an expedient use associated with space saving the parts present in the switching device according to a development of the invention achieved in that the armature is designed as a current-carrying part of the contact device is. In such an arrangement, it is also expedient to increase the service life of the contact device to the same in a protective manner capsules.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigt in vereinfachter Darstellung F i g. 1 eine Schaltvorrichtung mit zwei als Elektromagnet ausgebildeten Ringkernmagneten bei Ruhestellung des Ankers, F i g. 2 die gleiche Vorrichtung in einer durch einseitige Polverschiebung bewirkten Arbeitsstellung, F i g. 3 die Vorrichtung mit andersartiger Ankerlagerung in einer durch zweiseitige Polverschiebung bewirkten Arbeitsstellung, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Dauermagneten und einem die Polverschiebung ermöglichenden Elektromagneten bei mittlerer Ruhestellung des Ankers, F i g. 5 die gleiche Vorrichtung in einer durch einseitige Polverschiebung bewirkten rechtsseitigen Arbeitsstellung des Ankers, F i g. 6 die gleiche Vorrichtung in linksseitiger Arbeitsstellung des Ankers, F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Dauermagneten und einem Elektromagneten, der einen in sich geschlossenen Eisenkern mit einer außerhalb des Kernmagneten liegenden Magnetwicklung besitzt, F i g. 8 die gleiche Vorrichtung in einer Arbeitsstellung, F i g. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel in Ruhestellung, wiederum mit zwei Dauermagneten und einem Elektromagneten, der jedoch einen vom Keinmagneten getrennten Kernteil mit außenhegender Magnetwicklung besitzt, F i g. 10 ein für Handbetätigung geeignetes Ausführungsbeispiel.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Specifically, in a simplified representation, FIG. 1 a switching device with two ring core magnets designed as electromagnets when the armature is in the rest position, FIG . 2 shows the same device in a working position brought about by a one-sided pole shift, FIG . 3 the device with a different armature bearing in a working position brought about by a two-sided pole shift, FIG . 4 shows an exemplary embodiment with two permanent magnets and an electromagnet which enables the pole shift with the armature in the middle rest position, FIG . 5 shows the same device in a right-hand working position of the armature caused by a one-sided pole shift, FIG . 6 shows the same device in the left-hand working position of the armature, FIG. 7 shows an exemplary embodiment with two permanent magnets and an electromagnet which has a self-contained iron core with a magnet winding located outside the core magnet, FIG . 8 the same device in a working position, FIG. 9 shows a further exemplary embodiment in the rest position, again with two permanent magnets and an electromagnet, which, however, has a core part with an external magnet winding that is separate from the magnet, FIG . 10 an exemplary embodiment suitable for manual operation.

In den F i g. 1 und 2 sind mit 1 und 2 zwei aus magnetisierbarem Material bestehende Kerne bezeichnet, von denen jeder eine der mit 3 und 4 bezeichneten Wicklungen trägt. Bei Erregung der beiden Wicklungen bilden diese zusammen mit den genannten Kernen zwei Magneten, deren gleichnamige Pole in ersichtlicher Weise sich einander ,gegenüberstehen und die zusammen den Kernmagneten der dargestellten Schaltvorrichtung bilden. Die beiden Wicklungen 3 und 4 haben einen gemeinsamen elektrischen Eingang a und einen ebenfalls gemeinsamen elektrischen Ausgang b. Ferner weisen die beiden Wicklungen noch die mit c und d bezeichneten Abgriffe auf, welche in noch zu beschreibender Weise eine die vorgesehene Polverschiebung bewirkende Anschaltung ermöglichen. Mit 5 ist ein auf einer Achse 6 drehbar angeordneter Kern bezeichnet, der als magnetischer Rückschluß für die beiden aus den Teilen 1 und 3 bzw. 2 und 4 gebildeten Magneten wirkt und der sich bei der in F i g. 1 gekennzeichneten Anschaltung zwischen Eingang a und Ausgang b in die dargestellte Ruhelage einstellt. Erfolgt entsprechend der Darstellung in F i g. 2 die elektrische Anschaltung der Wicklungen 3 und 4 zwischen dem Abgriff d und dem Ausgang b, so werden die beiden Nordpole des Kernmagneten nach rechts verschoben, und der Anker nimmt die gezeichnete Arbeitsstellung ein, wobei er beispielsweise eine nicht gezeichnete Kontakteinrichtung betätigen kann. Würde unter Zugrundelegung der Anordnung nach F i g. 1 die elektrische Anschaltung zwischen dem Abgriff c und dem Ausgang b -vorgenommen, so würde eine Verschiebung der Nordpole nach links erfolgen und dementsprechend der Anker eine linksseitige Arbeitsstellung einnehmen.In the F i g. 1 and 2, 1 and 2 denote two cores made of magnetizable material, each of which carries one of the windings denoted 3 and 4. When the two windings are excited, they, together with the cores mentioned, form two magnets whose poles of the same name are visibly opposite one another and which together form the core magnets of the switching device shown. The two windings 3 and 4 have a common electrical input a and a likewise common electrical output b. Furthermore, the two windings also have the taps labeled c and d , which, in a manner yet to be described, enable a connection that brings about the intended pole shift. 5 with a core which is rotatably arranged on an axis 6 and which acts as a magnetic yoke for the two magnets formed from parts 1 and 3 or 2 and 4 and which is shown in FIG. 1 marked connection between input a and output b in the rest position shown. Takes place in accordance with the illustration in FIG. 2 the electrical connection of the windings 3 and 4 between the tap d and the output b, the two north poles of the core magnet are shifted to the right, and the armature assumes the working position shown, whereby it can, for example, actuate a contact device (not shown). If the arrangement according to FIG. 1 the electrical connection between tap c and output b - made, the north pole would be shifted to the left and accordingly the armature would assume a left-hand working position.

Aus den F i g. 1 und 2 ist mit Gültigkeit auch für die in den übrigen Figuren dargestellten Anordnungen ohne weiteres erkennbar, daß bei einer die Stellung des Ankers 5 beeinflussenden Polverschiebung der weitaus überwiegende Teil der flußführenden Elemente, wie Kern 1 und 2 sowie Anker, in unveränderter Richtung polarisiert bleiben und nur eine relativ kleine Eiseninenge des Kernmagneten ummagnetisiert werden muß, nämlich der zwischen den Abgriffen a und c bzw. a und d liegende Teil des Kernmagneten, woraus sich unbestreitbar eine vorteilhaft kurze Ansprechzeit bei kleiner Steuerleistung der Schaltvorrichtung herleitet. Auch läßt sich aus den F i g. 1 und 2 wiederum mit Gültigkeit auch für die nachbeschriebenen Anordnungen unschwer erkennen, daß der Anker 5 keinem Einfluß einer beispielsweise durch Federn ausgeübten Rückstellkraft unterliegen muß, damit er seine Ruhestellung einnimmt und in dieser auch eine stabile Lage hat, welche von etwaiger Unsymmetrie der einwirkenden Magnetkräfte oder von Erschütterungen unabhängig ist. Wie nämlich aus F i g. 1 ersichtlich ist, lassen sich der Anker und der Kernmagnet unschwer derart formen und einander zuordnen, daß der Arbeitshif& spalt zwischen ihnen zumindest über den durch die Arbeitsstellungen des Ankers begrenzten Bereich hinweg konstant bleibt, so daß sich das frei bewegliche Ende des Ankers unabhängig von einer etwaigen unterschiedlichen Stärke der zwei auf ihn einwirkenden Magnetfelder in jedem Falle in Richtung auf die beiden sich einander gegenüberstehenden gleichnamigen Pole einstellt und aus dieser Stellung heraus ein Kippen mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Es ist einleuchtend, daß durch den Wegfall einer Rückstellkraft bei einer derart ausgebildeten Schaltvorrichtung eine vorteilhafte Konstanz der Betriebswerte gewonnen wird.From the F i g. 1 and 2 is also readily recognizable for the arrangements shown in the other figures that in the event of a pole shift influencing the position of the armature 5 , the vast majority of the flux-guiding elements, such as core 1 and 2 and armature, remain polarized in the same direction and only a relatively small iron quantity of the core magnet has to be remagnetized, namely the part of the core magnet lying between the taps a and c or a and d , which undeniably results in an advantageously short response time with a low control power of the switching device. It can also be seen from FIGS. 1 and 2 again with validity also for the arrangements described below easily recognize that the armature 5 does not have to be subject to any influence of a restoring force exerted, for example, by springs, so that it assumes its rest position and in this also has a stable position, which from any asymmetry of the acting magnetic forces or is independent of vibrations. As namely from FIG. 1 can be seen, the armature and the core magnet can easily be shaped and assigned to one another in such a way that the working support & gap between them remains constant at least over the area limited by the working positions of the armature, so that the freely movable end of the armature is independent of one any different strengths of the two magnetic fields acting on it set in each case in the direction of the two opposite poles of the same name and tilting is definitely excluded from this position. It is evident that the elimination of a restoring force in a switching device designed in this way results in an advantageous constancy of the operating values.

Die F i g. 3 zeigt eine Anordnung, deren den Kernmagnet bildenden Magneten wiederum wie in den F i g. 1 und 2 als Elektromagneten ausgebildet sind, wobei jedoch die Anordnung in ihrem konstruktiven Aufbau vor allem hinsichtlich der Ausbildung und Lagerung des Ankers abgewandelt ist. Mit 7 ist ein Kern bezeichnet, der in sich geschlossen und als Zylinderabschnitt ausgebildet sein soll. Auf dem Kein 7 sind vier mit 3 bis 11 bezeichnete Wicklungen aufgebracht, die in gezeichneter Weise elektrisch miteinander verbunden sind. Mit 12 ist ein Anker be- zeichnet, welcher auf einer Achse 13 drehbar ist und mit seinen beiden freien Enden den Kern 7 stimseitig überragt. Je nach elektrischer Anschaltung zwischen den Anschlußpunkten e und f oder und h bilden die Wicklungen 8 und 9 in Verbindung mit den Wicklungen 10 und 11- zusammen mit den zugehörigen Teilen des Kernes 7 zwei Magneten, die sich unabhängig von der gewählten Anschaltung jeweils mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberstehen. Erfolgt beispielsweise gemäß F i g. 3 die elektrische Anschaltung zwischen den Anschlußpunkten e und f, so bilden die beiden Wicklungen 8 und 11 zusammen mit dem von ihnen erregten Teil des Kernes 7 den einen Magneten, die Wicklungen 9 und 10 zusammen mit dem anderen Teil des Kernes den zweiten Magneten. Dabei ist der Wickelsinn und die Zusammenschaltung der Wicklungen so, daß sich die beiden Magneten jeweils mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberstehen. Der auf der Achse 13 frei bewegliche Anker 12 stellt sich wie dargestellt mit seinen freien Enden auf eine die.beiden Südpole und Nordpole verbindende Richtung ein, was beispielsweise der Arbeitsstellung des Ankers entsprechen kann. Würde man in der Anordnung nach F i g. 3 zwischen g und h anschalten, so würden sich in ohne weiteres erkennbarer Weise sowohl beide Nordpole als auch beide Südpole der durch die Wicklungen 8 und 10 bzw. 9 und 11 in Verbindung mit den zugehörigen Teilen des Kernes 7 gebildeten Magneten nach rechts verschieben, und der Anker würde die durch gestrichelte Linien angedeutete Stellung einnehmen. Die in der F i g. 3 gezeigte Anordnung ermöglicht eine besonders vorteilhaft einfache Ausbildung des Kernmagneten und des Ankers als flache, beispielsweise aus magnetisierbarem Blech ausgestanzte Teile, weil der Ankerdadurch, daß er den Kernmagneten stirnseitig übe.rragt, in jeder Winkellage einen gleichbleibenden Arbeitsluftspalt hat, ohne daß besondere Anforderungen hinsichtlich Formgebung der genannten Teile und genauer Lagerung des Ankers gestellt werden.The F i g. 3 shows an arrangement whose magnets forming the core magnet are again as shown in FIGS. 1 and 2 are designed as electromagnets, but the arrangement is modified in its structural design, especially with regard to the design and storage of the armature. 7 with a core is referred to, which is intended to be closed and designed as a cylinder section. On the no 7 four windings designated 3 to 11 are applied, which are electrically connected to one another in the manner shown. 12 with an armature loading features, which is rotatable on an axis 13 and the end side projects beyond its two free ends of the core. 7 Depending on the electrical connection between the connection points e and f or and h, the windings 8 and 9 in connection with the windings 10 and 11 together with the associated parts of the core 7 form two magnets, which each have the same name regardless of the connection selected Facing Poland. For example, according to FIG. 3 the electrical connection between the connection points e and f, the two windings 8 and 11 together with the part of the core 7 excited by them form one magnet, the windings 9 and 10 together with the other part of the core form the second magnet. The winding direction and the interconnection of the windings is such that the two magnets face each other with their poles of the same name. The armature 12, which is freely movable on the axis 13, adjusts itself, as shown, with its free ends in a direction connecting the two south and north poles, which can correspond, for example, to the working position of the armature. If one were to use the arrangement according to FIG. 3 between g and h, both north poles and both south poles of the magnets formed by windings 8 and 10 or 9 and 11 in connection with the associated parts of core 7 would move to the right in a readily recognizable manner, and the anchor would assume the position indicated by dashed lines. The in the F i g. 3 enables a particularly advantageous simple design of the core magnet and the armature as flat parts, for example punched out of magnetizable sheet metal, because the armature, because it projects over the core magnet at the end, has a constant working air gap in every angular position without any special requirements with regard to Shaping of the parts mentioned and precise storage of the anchor are made.

Da, wie schon erwähnt und aus den F i g. 1 bis 3 bereits erkennbar, zwecks Polverschiebung jeweils nur ein geringer Teilabschnitt des Kernmagneten ummagnetisiert werden muß, wogegen alle übrigen flußführenden Teile unverändert polarisiert bleiben, können die die Ankerstellung beeinflussenden Magneten an Stelle als Elektromagneten auch als Dauermagneten ausgebildet sein. Ein solches Ausführungsbeispiel einer Schaltvorrichtung ist in den F i g. 4 bis 6 gezeigt, wobei mit 14 und 15 zwei Dauermagneten bezeichnet sind, die mit zwei gleichnamigen, im Ausführungsbeispiel als Südpole bezeichneten Polen unmittelbar aneinanderstoßen und deren andere gleichnamige Pole unter Zwischenfügung. eines magnetisierbaren Kernstückes 18 in einigem Abstand sich gegenüberstehen. Mit 19 ist eine auf dem Kernstück 18 aufgebrachte Magnetisierungswicklung bezeichnet, mit deren Hilfe eine Polverschiebung durchführbar ist. 16 stellt einen über eine Achse 17 drehbar angeordneten Anker dar, dessen frei bewegliches Ende den Kernmagneten stimseitig überlappt. Der über den Anker 16 gleichgerichtet verlaufende gemeinsame Dauermagnetffuß ist mit strichpunktierten Linien eingezeichnet. Wenn die Wicklung 19 nicht erregt ist, so nimmt der Anker 16 die in der F i g. 4 gezeichnete Stellung ein. Ist dagegen die Wicklung erregt, so werden die beiden auf das freie Ankerende einwirkenden Dauermagnetpole in Abhängigkeit von der Polarität der Erregung in Umfangsrichtung des Kernmagneten, die gleichzeitig auch die Polarisierungsrichtung der Dauermagneten ist, verschoben, und der Anker 16 nimmt entweder die in der F i g. 5 oder die in der F i g. 6 gezeichnete Arbeitsstellung ein. Nach Enterregung geht der Anker 16 ohne mechanische Rückstellkraft ausschließlich unter der Wirkung der beiden Dauermagnetflüsse wieder in seine in der F i g. 4 gezeichnete mittlere Ruhestellung zurück.Since, as already mentioned and from FIGS. 1 to 3 already recognizable, for the purpose of pole shift only a small section of the core magnet has to be remagnetized, whereas all other flux-conducting parts remain polarized unchanged, the magnets influencing the armature position can also be designed as permanent magnets instead of electromagnets. Such an embodiment of a switching device is shown in FIGS. 4 to 6 , with 14 and 15 denoting two permanent magnets which directly abut with two poles of the same name, referred to as south poles in the exemplary embodiment, and the other poles of the same name with interposition. a magnetizable core piece 18 face each other at some distance. 19 with a magnetization winding applied to the core piece 18 is referred to, with the aid of which a pole shift can be carried out. 16 represents an armature rotatably arranged about an axis 17 , the freely movable end of which overlaps the core magnet on the front side. The common permanent magnet foot running in the same direction over the armature 16 is shown with dot-dash lines. When the winding 19 is not energized, the armature 16 takes the action shown in FIG. 4 position shown. If, on the other hand, the winding is excited, the two permanent magnet poles acting on the free armature end are shifted depending on the polarity of the excitation in the circumferential direction of the core magnet, which is also the polarization direction of the permanent magnets, and the armature 16 takes either the one in the F i G. 5 or the one shown in FIG. 6 working position. After de-energization, the armature 16 returns to its position in FIG. 4 drawn middle rest position back.

Bei dem in den F i g. 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind mit 20 und 21 zwei stabförmige Dauermagneten bezeichnet, deren gleichnamigö Pole auf der einen Seite mit einer magnetisierbaren Platte 22 und auf der anderen Seite mit dem Schenkel 23 des Kernes 24 eines Elektromagneten 25 überbrückt sind. Die Wicklung des Elektromagneten ist mit 26 bezeichnet und besitzt Anschlußpunkte 1 und m. An der Platte 22 ist über einen Drehpunkt 27 ein Anker 28 derart gelagert, daß er die Platte und den Schenkel 23 unter Wahrung eines Arbeitsluftspaltes stirn..-seitig überlappt. Der Anker' selbst trägt noch mit 29 bezeichnete Kontakte und ist über einen mit n bezeichneten Anschluß elektrisch anschaltbar. Mit 30 sind Kontakte bezeichnet, mit denen der Anker in seinen Arbeitsstellungen zusammenarbeitet. Bei nicht erregter Wicklung 26 nimmt der Anker 28 die in F i g. 7 gezeichnete mittlere Ruhestellung ein; aus der er bei Erregung in Abhängigkeit von deren Polarität in eine Arbeitsstellung ausgelenkt wird, wie sie beispielsweise in F i g. 8 gezeigt ist. Aus dem in den F i g. 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel geht besonders deutlich hervor, daß die Schaltvorrichtung außer einem vorteilhaft kleinen Bedarf an Steuerleistung auch raumsparend ]dein bemessen werden kann und ferner auch keine besonderen Anforderungen an die Güte des magnetisierbaren Materials stellt, weil der Anker und der wesentliche Teil des Kernmagneten nicht vom Steuerfluß durchflossen werden und demzufolge im Querschnitt entsprechend klein gehalten sein können, ohne daß die Gefahr einer magnetischen Sättigung eintritt.In the case of the FIG. 7 and 8 are two rod-shaped permanent magnets 20 and 21, whose poles of the same name are bridged on one side with a magnetizable plate 22 and on the other side with the leg 23 of the core 24 of an electromagnet 25. The winding of the electromagnet is denoted by 26 and has connection points 1 and M. An armature 28 is mounted on the plate 22 via a fulcrum 27 in such a way that it overlaps the plate and the leg 23 at the front while maintaining a working air gap. The armature itself has contacts marked 29 and can be connected electrically via a connection marked n. With 30 contacts are referred to with which the anchor works together in its working positions. When the winding 26 is not energized, the armature 28 takes the position shown in FIG. 7 drawn mean rest position a; from which it is deflected into a working position when excited, depending on its polarity, as shown, for example, in FIG. 8 is shown. From the in the F i g. 7 and 8 it is particularly clear that the switching device can be dimensioned to save space, apart from an advantageously small need for control power, and also does not make any special demands on the quality of the magnetizable material because the armature and the essential part of the core magnet are not traversed by the control flux and consequently can be kept correspondingly small in cross section without the risk of magnetic saturation occurring.

In der F i g. 9 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das im wesentlichen der Anordnung nach den soeben besprochenen F i g. 7 und 8 entspricht. Der Unterschied besteht, in erster Linie darin, daß der die Polverschiebung ermöglichende Elektromagnet einen zweiteiligen Kern besitzt, der es gestattet, die eigentliche Schaltvorrichtung, insbesondere aber deren Kontakteinrichtung, in einer sie schützenden Art zu kapseln. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind dabei wiederum zwei Dauermagneten 31 und 32 vorhanden, deren gleichnamige Pole einerseits direkt aneinanderstoßen und andererseits wiederum in einem gewissen Abstand sich gegenüberstehen. Dazwischen ist ein magnetisierbares Kernstück 33 eingesetzt, das an seiner dem Anker 34 gegenüberstehenden Stirnfläche kreisförmig gekrümmt ist, so daß der Anker in jeder Winkelstellung innerhalb seines Arbeitsbereiches einen gleichbleibenden Arbeitsluftspalt hat. Der Anker selbst ist über einen mit 35 bezeichneten Drehpunkt gelagert und betätigt in seinen ArbeitssteHungen mit 36 und 37 bezeichnete Kontakte. Die bisher genannten Teile sind insgesamt in einem Schutzgehäuse 38 gekapselt, das gegebenenfalls auch evakuiert und mit Schutzgas gefüllt sein kann. Dem Kernstück 33 steht außerhalb des Schutzgehäuses 38 ein Elektromagnet gegenüber, dessen Kein mit 39 und dessen Wicklung mit 40 bezeichnet ist. Die Funktion der gezeigten Anordnung entspricht derjenigen, wie sie zu den F i g. 7 und 8 bereits beschrieben wurde.In FIG. FIG. 9 shows an exemplary embodiment which essentially corresponds to the arrangement according to FIGS . 7 and 8 corresponds. The difference consists primarily in the fact that the electromagnet which enables the pole shift has a two-part core which allows the actual switching device, but in particular its contact device, to be encapsulated in a protective manner. In the exemplary embodiment shown, two permanent magnets 31 and 32 are again present, whose poles of the same name on the one hand directly abut one another and on the other hand are in turn opposite one another at a certain distance. In between, a magnetizable core piece 33 is inserted, which is circularly curved on its end face opposite the armature 34, so that the armature has a constant working air gap in every angular position within its working area. The armature itself is mounted on a pivot point designated 35 and actuates contacts designated 36 and 37 in its working positions. The parts mentioned so far are encapsulated as a whole in a protective housing 38 which, if necessary, can also be evacuated and filled with protective gas. Outside of protective housing 38, core piece 33 is opposed to an electromagnet, the direction of which is denoted by 39 and whose winding is denoted by 40. The function of the arrangement shown corresponds to that as shown in FIGS. 7 and 8 has already been described.

In F ig. 10 schließlich ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Polverschiebung zur Beeinflussung der Ankerstellung beispielsweise durch Bewegung eines Magneten von Hand in Richtung der Ankerlängsachse vorgenommen wird. Hierbei sind mit .41 und 42 wiederum zwei Dauermagneten bezeichnet, die sich mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberstehen und in Verbindung mit einem Zwischenkernstück 43 den Kernmagnet der Schaltvorrichtung bilden. Mit 44 ist ein bei 45 drehbar gelagerter Anker bezeichnet, der in seinen Arbeitsstellungen mit Kontakten 46 und 47 zusammenarbeitet. Der Anker nimmt unter der Wirkung der beiden Dauermagnetflüsse in ersichtlicher Weise die gezeichnete mittlere Ruhestellung ein. Mit 48 ist ein gestrichelt angedeu--tetes Schutzgehäuse bezeichnet, welches zum Schutze der Kontakteinrichtung dient. 49 ist ein Dauermagnet, der sich in Pfeilrichtung so verschieben läßt, saß seine Pole das Zwischenkernstück 43 magnetisieren und eine die Ankerstellung verändernde Polverschiebung bewirken, wie sie in ähnlicher Art bereits zu den F i g. 4 bis 9 beschrieben wurde. Wird darüber hinaus der beispielsweise mittels eines nicht gekennzeichneten Tastenknopfes über eine Achse 50 betätigbare Dauermagnet 49 um 1801 verschwenkt, so ist infolge der hierdurch veränderbaren Lage der Magnetpole ohne besonderen Aufwand auch ein polarisierter Betrieb der Schaltvorrichtung möglich, d. h. also, der Anker kann aus seiner mittleren Ruhestellung je nach Lage der Pole des Dauermagneten 49 in zwei einander entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt werden.In Fig. 10 Finally, an exemplary embodiment is shown in which the pole shift is made to influence the armature position, for example by movement of a magnet by hand in the direction of the anchor longitudinal axis. Here, with .41 and 42, two permanent magnets are again referred to, which face each other with their poles of the same name and, in conjunction with an intermediate core piece 43, form the core magnet of the switching device. An armature rotatably mounted at 45 is designated by 44 and cooperates with contacts 46 and 47 in its working positions. Under the action of the two permanent magnetic fluxes, the armature clearly assumes the center rest position shown. A protective housing, indicated by dashed lines, is denoted by 48 and serves to protect the contact device. 49 is a permanent magnet that can be moved in the direction of the arrow so that if its poles magnetize the intermediate core piece 43 and cause a pole shift that changes the armature position, as already shown in a similar manner to FIGS . 4 to 9 has been described. If, in addition, the permanent magnet 49 , which can be actuated via an axis 50, for example by means of an unmarked key button , is pivoted by 1801 , polarized operation of the switching device is also possible without any special effort as a result of the changeable position of the magnetic poles . H. that is, the armature can be deflected from its central rest position, depending on the position of the poles of the permanent magnet 49, in two opposite directions.

Die Erfindung ist, insbesondere was die Ausbildung von Kernmagnet und Anker sowie die Lagerung des letzteren angeht, keineswegs. an die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele gebunden. Ferner läßt sich die Schaltvorrichtung ohne weiteres auch als Anzeigegerät, beispielsweise als Schauzeichen, verwenden.The invention is particularly concerned with the formation of a core magnet and anchor as well as storage of the latter, by no means. bound to the embodiments shown in the drawing. Furthermore lets the switching device easily also as a display device, for example as Indicators, use.

Claims

Claims: 1. Magnetically controllable switching device with a substantially ring-shaped closed core magnet without an air gap and an armature rotatably arranged as a magnetic yoke in the core magnet plane, in particular an electromagnetic relay for telecommunications systems, characterized in that the core magnet at least for the most part of the ring circumference consists of two in the circumferential direction polarized and oppositely arranged with poles of the same name, and that at least two poles of the same name are displaceable in the said polarization direction of the magnets in a manner which influences the position of the armature.

2. Switching device according to claim 1, characterized in that the Kermnagnet and the armature are shaped and assigned to one another in such a way that the working air space formed between them is constant at least in all angular positions of the armature limited by the working positions. 3. Switching device according to claim 2, characterized in that the rest position of the armature while avoiding mechanical restoring forces, such as springs or the like. Is brought about by the rectified core magnetic flux running across it. 4. Switching device according to claims 2 or 3, characterized in that the armature is dimensioned in terms of its longitudinal extension so that it is rotatable while maintaining the working air gap inside the core magnet, and that at least the armature over the area bounded by the working positions opposite part of the core magnet has a circular curvature, the center of which coincides with the pivot point of the armature. 5. Switching device according to claims 2 or 3, characterized gekennzeichne4 that at least one free end of the armature overlaps the core magnet at the end while maintaining a gap forming the working shift gap. 6. Switching device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the core magnet consists of two with their poles of the same name each other directly ge opposite electromagnets, which have a common, preferably endlessly closed magnetizable toroidal core, and the windings arranged on the ring halves such subdivisions or have taps that, in the event of electrical excitation by alternating connection, at least two poles of the same name of the electromagnets are shifted in their polarization direction. 7. Switching device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the core magnet consists of two permanent magnets in a preferably symmetrical arrangement each forming a predominant part of the core magnet halves and at least one electromagnet inserted between two poles of the same name of the permanent magnets, the excitation of which is one in their Direction of the polarity of the excitation dependent shift causes the armature position influencing magnetic poles. 8. Switching device according to claim 7, characterized in that the none of the electromagnet is designed as a magnetization winding bearing, with its free ends directly to the spaced opposite poles of the same name of the permanent magnets adjoining part of the core magnet. 9. Switching device according to spoke 7, characterized in that the none of the electromagnet forms a self-contained magnetizable circuit for the electromagnetic flux, which carries a magnetization winding arranged outside the core magnet and bridges two opposing poles of the same name of the permanent magnets. 10. Switching device according to claim 9, characterized in that the electromagnet is composed of a preferably U-shaped core bracket arranged outside the core magnet and carrying the magnetization winding on its middle leg, as well as a core part inserted as part of the core magnet directly between two poles of the same name of the permanent magnets which is opposite to the legs of the said core yoke extending in the direction of the longitudinal axis of the armature as a magnetizable yoke for the electromagnet. 11. Switching device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the core magnet consists of two in a preferably symmetrical arrangement each forming a predominant part of the core magnet halves and of at least one inserted as part of the core magnet between two poles of the magnet with the same name magnetizable Zw! - between member and a relative to the intermediate member in the direction of the armature longitudinal axis displaceably arranged magnet, which causes a dependent of its position relative to the intermediate member displacement of the armature position influencing magnet poles. 12. Switching device according to one or more of the preceding claims, the armature of which cooperates with a contact device, characterized in that the armature is designed as a current-carrying part of the contact device. 13. Circuit device according to one or more of the preceding claims, the armature of which cooperates with a contact device, characterized in that at least the contact device of the device is encapsulated in a protective manner. Documents considered: German Patent No. 538 205; German interpretative document No. 1025 492.