DE1227515B

DE1227515B - Magnetic crossbar switch

Info

Publication number: DE1227515B
Application number: DEST22744A
Authority: DE
Inventors: Svante Lennart Hjertstrand
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1963-10-03
Filing date: 1964-09-29
Publication date: 1966-10-27
Also published as: BE653849A; NL6411546A; CH420279A

Description

Magnetischer Kreuzschienenschalter Die bekannten Kreuzschienenschalter erfordern eine Vielzahl von Haltemagneten und Auswahlmagneten, die teilweise durch elektronische Anordnungen ersetzt sein können, wie z. B. Gasentladungsröhren, Transistoren und PNPN-Dioden, je nach den jeweiligen Anforderungen des Aufwandes und der Form von herkömmlichen Kreuzschienenschaltern. Während diese elektronischen Anordnungen Vorteile in bezug auf die Schaltgeschwindigkeit aufweisen, so zeichnen sie sich aber vor allem durch Nachteile im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit, Unterhaltung und übertragungseigenschaften aus. Ein Grund für dies ist, daß der Betrag des Nebensprechens oder der Dämpfung abhängig ist von dem Kontaktwiderstand und der Größe des Isolationswertes eines Kontaktes von dem anderen. In elektronischen Stromkreisen kann die genannte Dämpfung zwar ausgeglichen werden durch Verstärkung, aber solch eine Verstärkung wird wiederum den Pegel des Nebensprechens vergrößern, und dies wiederum hat zur Folge, daß elektronische Anordnungen beschränkt anwendbar sind.Magnetic crossbar switch The known crossbar switches require a large number of holding magnets and selection magnets, some of which can be replaced by electronic arrangements, such as. B. gas discharge tubes, transistors and PNPN diodes, depending on the respective requirements of the effort and the form of conventional crossbar switches. While these electronic arrangements have advantages with regard to the switching speed, they are characterized above all by disadvantages with regard to their reliability, economy, maintenance and transmission properties. One reason for this is that the amount of crosstalk or attenuation depends on the contact resistance and the magnitude of the insulation value of one contact from the other. In electronic circuits, although the aforesaid attenuation can be compensated for by amplification, such amplification will in turn increase the level of crosstalk, and this in turn has the consequence that electronic arrangements are of limited use.

Es sind Kreuzschienenschalter bekannt, deren vertikale und horizontale Schienen aus magnetisierbarem Material bestehen und deren Schienen zwecks elektromagnetischer Erregung mit einer oder mehreren Spulen versehen sind. In den Luftspalten zwischen jeweils sich kreuzenden Schienen sind bewegliche Anker angeordnet, welche anziehen, sobald die dem jeweiligen Kreuzungspunkt zugeordnete vertikale und horizontale Schiene erregt wird.There are crossbar switches known, their vertical and horizontal Rails made of magnetizable material and their rails for the purpose of electromagnetic Excitation are provided with one or more coils. In the air gaps between Movable anchors are arranged on each crossing rails, which attract, as soon as the vertical and horizontal rails assigned to the respective crossing point is excited.

Weiter sind Kreuzschienenschalter bekannt, bei denen aus ferromagnetischem Material bestehende, in zwei parallelen Ebenen koordinatenmäßig angeordnete und je eine Zeilen- bzw. Spaltenspule tragende Zeilen- und Spaltenflußbügel durch einen gemeinsamen rahmenartigen und ferromagnetischen Rückflußbügel magnetisch leitend verbunden sind und bei denen an jedem Kreuzungspunkt zwischen Zeilen- und Spaltenflußbügel auf dem Zeilenflußbügel je ein Schaltanker verschwenkbar angebracht ist, der bei koinzidenter Erregung der beiden zugehörigen Flußbügel Durchschaltkontakte zwischen sich koordinatenmäßig kreuzenden Leitungen, beispielsweise über einen Betätigungssteg mechanisch gekoppelte Kontaktfedern, betätigt. Der Haltevorgang wird an den Koppelpunkten durch individuell zugeordnete kleine Dauermagnete aufrechterhalten.Crossbar switches are also known in which, made of ferromagnetic material, arranged in coordinates in two parallel planes and each carrying a row or column coil, row and column flux bars are connected in a magnetically conductive manner by a common frame-like and ferromagnetic return bar and where at each intersection between rows - and column flux bow on the row flux bow each a switching armature is pivotably mounted, which actuates switch contacts between coordinate-wise intersecting lines, for example mechanically coupled contact springs via an actuating bar, when the two associated flux bow are excited coincidentally. The holding process is maintained at the coupling points by individually assigned small permanent magnets.

Ferner sind Kreuzschienenschalter bekannt, bei denen gruppenindividuelle Erregerspulen vorgesehen sind, durch die die feststehenden Pole jeweils einer Gruppe oder Spalte von Schaltpunkten nach Beendigung des Wählvorganges gleichnamig polarisiert werden, so daß die ausgelenkten Anker in ihrer Stellung gehalten, die nicht ausgelenkten Anker am Verschwenken gehindert werden.Furthermore, crossbar switches are known in which group-specific Excitation coils are provided through which the fixed poles each of a group or column of switching points polarized with the same name after the selection process has ended so that the deflected anchors are held in place, the non-deflected ones Armature are prevented from pivoting.

Andere Kreuzschienenschalter sind aus einander rechtwinklig kreuzenden, aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Blechstreifen aufgebaut, die durch Isolierstreifen voneinander elektrisch getrennt sind und bei denen die parallel zueinander angeordneten Blechstreifen der einen Schar als an Eingänge, z.B.Teilnehmerleitungen, anschließbare Teilnehmerschienen den einzelnen Eingängen zugeordnet sind, während die einzelnen Blechstreifen der anderen Schar als Verbindungsschienen mit den Teilnehmerschienen und mit einer oder zwei weiteren, parallel zu diesen Teilnehmerschienen angeordneten Anschalteschienen wahlweise elektrisch leitend verbunden sind.Other crossbar switches are made up of made of ferromagnetic material consisting of sheet metal strips, which are secured by insulating strips are electrically isolated from each other and in which the parallel to each other Sheet metal strips of one group that can be connected to inputs, e.g. subscriber lines Participant rails are assigned to the individual entrances, while the individual Sheet metal strips of the other group as connecting rails with the participant rails and with one or two more, arranged parallel to these subscriber rails Switch-on rails are optionally connected in an electrically conductive manner.

Allen genannten Kreuzschienenschaltern herkömmlicher Bauart haftet der Nachteil an, daß ihre Betätigung nur durch Hinzufügen von Zeilen- und Spaltenspulen möglich ist. Dadurch wird das Bauvolumen unnötig groß, die Herstellung verteuert und Montage und Reparatur erheblich erschwert.All mentioned crossbar switches of conventional design are liable the disadvantage that they can only be actuated by adding row and column coils is possible. This makes the construction volume unnecessarily large and makes production more expensive and assembly and repair are made considerably more difficult.

Ferner sind magnetische Kreuzschienenschalter bekannt, bei denen parallel zu den nebeneinander angeordneten Kontaktvielfachschienen der Zeilen und Spalten von diesen abstandhaltend jeweils Stromführungsschienen so angeordnet sind, daß sie sich mit Abstand kreuzend gegenüberstehen und zwischen den Kontaktvielfachschienen liegen, wodurch das Magnetfeld, das nur am ausgewählten Kreuzpunkt die als Anker und Einzelkontakt wirkenden Teile in Kontakt bringt, durch den Strom erzeugt wird, der in den beiden sich kreuzenden Stromführungsschienen fließt * - Nachteilig wirkt sich die Bewegung der elastischen Kontaktvielfachschienen zum Zweck der Kontaktgabe aus, wozu relativ starke magnetische Kräfte notwendig sind.Furthermore, magnetic crossbar switches are known, in which parallel to the juxtaposed contact multiple bars of the rows and columns spaced therefrom each current guide rails are arranged so that they cross each other at a distance and lie between the contact multiple bars, whereby the magnetic field that is only at the selected intersection Brings parts acting as armature and single contact into contact, through which current is generated that flows in the two intersecting power supply rails * - The movement of the elastic multiple contact rails for the purpose of making contact has a disadvantageous effect, for which relatively strong magnetic forces are necessary.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Verstärkung des magnetischen Feldes und damit größere Sicherheit für die Kontaktgabe zu erzielen sowie die zu bewegenden Massen zu verringern.The invention has the object of increasing the magnetic field and thus to achieve greater security for making contact as well as those to be moved To decrease crowds.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mit jeder Stromführungsschiene je eine parallel zu ihr verlaufende Stromrückführungsschiene so zu einer Schleife verbunden ist, daß der Schleifenstrom i#in ver's-tärktes- Magnetfeld erzeugt, das senkrecht aus der zwischen den beiden Schienen liegenden Schleifenebeire heraustritt, in der die als Anker und als Kontakt wirkenden Teile in Form von verschwenkbaren oderkippbarenKontaktstücken liegen, die an jeder Kreuzungsstelle von je zwei sich gegenseitig rechtwinklig durchdringenden Schleifen umfaßt werden, deren eine aus der Stromführungsschiene und der Stromrückführungsschiene der betreffenden Zeile besteht, während die andere Schleife aus der Stromführungsschiene und der Stromrückführungsschiene der betreffenden Spalte besteht.This is achieved that is connected to each conducting rail according an axis extending parallel to their current return guide rail to form a loop, that the loop current i # in ver's-tärktes- magnetic field generated perpendicularly from the lying between the two rails Schleifenebeire out occurs, in accordance with the invention of acting as an anchor and as contact parts in the form of pivotable oderkippbarenKontaktstücken are comprising at each intersection of two mutually perpendicular penetrating loops, one of which consists of the conducting rail, and the current return track of the respective row, while the other loop of the There is current guide rail and the current return rail of the column in question.

Gemäß einer Ausbildung der Erfindung liegen die Stromführungsschienen aller Zeilen in einer einz . igen zwischen den Ebenen der Kontaktvielfachschienen liegenden Ebene, während die Schleifenebene der Stromführungsschienen jeder Spalte senkrecht dazu und um 901 gedreht steht.According to one embodiment of the invention, the power supply rails of all rows are in one . igen plane lying between the planes of the multiple contact rails, while the loop plane of the power supply rails of each column is perpendicular to it and rotated by 901.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Kontaktstücke an der Kreuzungsstelle der beiden magnetischen Felder zwischen den Stromführungsschienen und ihren Stromrückführungsschienen vorgesehen.According to a further embodiment of the invention, the contact pieces at the intersection of the two magnetic fields between the power supply rails and their current return rails are provided.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung stellen die Kontaktstücke in einer bestimmten gekippten Stellung auf Grund eines Isolierteiles keinen Kontakt zwischen den entsprechenden Kontaktvielfachschienen her.According to a further embodiment of the invention, the contact pieces no contact in a certain tilted position due to an insulating part between the corresponding multiple contact rails.

Die Ausbildung des Kreuzschienenschalters nach der Erfliidung weist verschiedene Vorteile auf. Dadurch, daß die Stromführungsschienen mit parallelen Stromrückführungsschienen versehen sind, wird eine Verstärkung des magnetischen Feldes erreicht, das die Kontaktstücke betätigt und dadurch die Zuverlässigkeit des Betriebes verbessert. Da die magnetischen Felder bei einer stromdurchflossenen Stromführungsschiene, z. B. 5, 15 in F i g. 2, gegenseitig verschiedene Richtungen aufweisen, liegen die Kontaktstücke im resultierenden, d. h. addierten Feld.The formation of the crossbar switch after the fulfillment has various advantages. Because the current guide rails are provided with parallel current return rails, the magnetic field which actuates the contact pieces is strengthened, thereby improving the reliability of the operation. Since the magnetic fields in a current carrying rail through which current flows, e.g. B. 5, 15 in FIG. 2, mutually have different directions, the contact pieces lie in the resulting, i.e. H. added field.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung beschrieben.The invention is described with reference to a drawing.

F i g. 1 zeigt einen Teil des magnetischen Kreuzschienenschalters im Grundriß; F i g. 2 und 3 zeigen zwei zueinander senkrecht stehende Schnitte durch diesen Teil.F i g. 1 shows part of the magnetic crossbar switch in plan; F i g. 2 and 3 show two mutually perpendicular sections through this part.

Die Stromführun.-sschienen 5, 6, 7, 8, 9 sind mit getrennten Stromruckführungsschienen 15, 16, 17, 18, 19 versehen, die so angeordnet sind, daß bei einer gleichzeitigen Magnetisierung sich gegenseitig kreuzender Stromführungsschienen die Einzelkontakte oder Kontaktstücke 3, 4 einer Kippbewegung unterworfen werden, so daß die Kontaktstücke an einer Kreuzungsstelle gleichzeitig den Kontakt der zwei sich kreuzenden Kontaktvielfachschienen 1 und 2 herstellen. Die Kipp- oder Drehbewegung der Kontaktstücke erfolgt auf Grund eines Polarisierungseffektes. Die eine Stromführungsschiene 5 und ihre Stromrückführungsschiene 15 magnetisieren die Kontaktstücke 3, 4 in Längsrichtung zur gleichen Zeit, in der die kreuzende Stromführungsschiene 7 und ihre Stromrückführungsschiene 17 ein magnetisches Feld erzeugen, das im Hinblick auf die Richtung der Magnetisierung der Kontaktstücke quer orientiert ist. Die Erregungsströme kurzer Dauer werden vorzugsweise durch Transistoren TI, T3, T4 gesteuert.The Stromleitun.-sschienen 5, 6, 7, 8, 9 are provided with separate power return rails 15, 16, 17, 18, 19 , which are arranged so that with a simultaneous magnetization of mutually crossing power rails the individual contacts or contact pieces 3, 4 be subjected to a tilting movement, so that the contact pieces simultaneously establish contact between the two intersecting multiple contact bars 1 and 2 at an intersection. The tilting or rotating movement of the contact pieces is due to a polarization effect. One current guide rail 5 and its current return rail 15 magnetize the contact pieces 3, 4 in the longitudinal direction at the same time as the crossing current guide rail 7 and its current return rail 17 generate a magnetic field which is oriented transversely with regard to the direction of magnetization of the contact pieces. The short duration excitation currents are preferably controlled by transistors TI, T3, T4.

Die Kontaktvielfachschienen 1, 2, 10, 11, 20 und die Kontaktstücke 3, 4, 13, 14, 23, 24 sind in bekannter Weise aus magnetisierbarem Material hergestellt und auf ihrer Oberfläche mit einer kontaktgebenden Edelmetallschicht versehen.The multiple contact rails 1, 2, 10, 11, 20 and the contact pieces 3, 4, 13, 14, 23, 24 are made in a known manner from magnetizable material and provided on their surface with a contact-making noble metal layer.

Dadurch, daß die Stromführungsschienen 5, 6, 7, 8, 9 mit getrennten Stromrückführungsschienen 15, 16, 17, 18, 19 versehen sind, die zu den entsprechenden Stromführungsschienen parallel angeordnet sind, wird eine Verstärkung des magnetischen Feldes erreicht, das die Kontaktstücke 3, 4, 13, 14, 23, 24 betätigt und dadurch die Zuverlässigkeit der Anordnung verbessert.The fact that the current guide rails 5, 6, 7, 8, 9 are provided with separate current return rails 15, 16, 17, 18, 19 , which are arranged parallel to the corresponding current guide rails, increases the magnetic field that the contact pieces 3 , 4, 13, 14, 23, 24 are actuated, thereby improving the reliability of the arrangement.

Da die magnetischen Felder während des Betriebes kraft der Anordnung der Stromrückführungsschienen 15, 16, 17, 18, 19 bezüglich ihrer entsprechenden Stromführungsschienen 5, 6, 7, 8, 9 - " egenseiti- verschiedene Richtungen aufweisen, wird ein größerer Sicherbeitsfaktor für die Anziehung erreicht, weil die Kontaktstücke 3, 4, 13, 14, 23, 24 dem resultierenden magnetischen Feld folgen.Since the magnetic fields have different directions during operation due to the arrangement of the current return bars 15, 16, 17, 18, 19 with respect to their corresponding current guide bars 5, 6, 7, 8, 9 - " mutually different directions, a greater safety factor for the attraction is achieved , because the contact pieces 3, 4, 13, 14, 23, 24 follow the resulting magnetic field.

Dadurch, daß die Kontaktstücke 3, 4 an einer Kreuzungsstelle zweier magnetischerFelder angeordnet sind, wird eine größere magnetische Kraft während des Betriebes erreicht.Because the contact pieces 3, 4 are arranged at an intersection of two magnetic fields, a greater magnetic force is achieved during operation.

Wenn wäh7rend des Betriebes nur das durch die eine Stromführungsschiene 7 und ihre Stromrückführungsschiene 17 erzeugte magnetische Feld auf ein Paar von Kontaktstücken 13 wirkt, so bleiben die letzteren unbetätigt, da in der kontaktgebenden Richtung keine Drehbewegung erzielt wird.If, during operation, only the magnetic field generated by a current guide rail 7 and its current return rail 17 acts on a pair of contact pieces 13 , the latter remain unactuated, since no rotary movement is achieved in the contact-making direction.

Falls auf Grund der magnetischen Eigenschaften des Materials in den Kontaktstücken 13 Remanenz vorhanden ist, können die Kontaktstücke 13 mechanisch dadurch bewegt werden, daß nur die Stromführungsschiene 7 in Verbindung mit ihrer Stromrückführungsschiene 17 ein magnetisches Feld erzeugt. Aber da die Kontaktstücke in ihrer Ruhelage durch die Stromrückführungsschiene 19 in der entgegengesetzten Richtung magnetisiert worden sind, veranlaßt diese Bewegung keinen Kontakt, da ein Isolierteil 22 die Berührung des Kontaktstückes 13 und der Kontaktvielfachschiene 1 in der Stellung verhindert, die durch eine Kippbewegung des Kontaktstückes 13 in der entgegengesetzten Richtung erreicht wird. Da die Kontaktstücke eine gewisse Remanenz aufweisen müssen, damit ein ständiger elektrischer Kontakt ohne Energieverbrauch hergestellt wird, müssen die mechanisch nicht betätigten Teile, die während des Betriebes durch die Stromführungsschiene 8 und ihre Stromrückführungsschiene 18 magnetisiert worden sind, nach jedem Schließen eines Kontaktes entmagnetisiert werden, um während des folgenden Betriebes unerwünschte Kontaktschlüsse zu verhüten.If the material is present due to the magnetic properties in the contact pieces 13 remanence, the contact pieces 13 can be mechanically moved by the fact that only the current-carrying bar 7 in connection with their current feedback rail 17 generates a magnetic field. But since the contact pieces in their rest position have been magnetized in the opposite direction by the current return bar 19 , this movement does not cause any contact, since an insulating part 22 prevents contact between the contact piece 13 and the multiple contact bar 1 in the position caused by a tilting movement of the contact piece 13 is reached in the opposite direction. Since the contact pieces must have a certain remanence so that a constant electrical contact is established without energy consumption, the mechanically non-actuated parts, which have been magnetized during operation by the current guide rail 8 and its current return rail 18 , have to be demagnetized after each closing of a contact, in order to prevent undesired contact closures during the following operation.

Dies wird dadurch erreicht, daß dem gerade betätigten Kontaktstück 14 durch die Stromführungsschiene 7 und ihre Stromrückführungsschiene 17 eine Magnetisierung erteilt wird, die größer als die entgegengesetzt gerichtete, durch die Stromrückführungsschiene 18 erzeugte Magnetisierung ist, die eine Rückbewegung des Kontaktstückes 14 verhütet, während die mechanisch nicht betätigten Kontaktstücke 23, 24 entmagnetisiert werden.This is achieved in that the currently actuated contact piece 14 is given a magnetization by the current guide rail 7 and its current return rail 17 , which is greater than the oppositely directed magnetization generated by the current return rail 18 , which prevents a return movement of the contact piece 14, while the mechanical non-actuated contact pieces 23, 24 are demagnetized.

Zur Rückbewegung werden die Kontaktstücke 3, 4 durch einen Strom magnetisiert, der dem Erregungsstrom entgegengesetzt ist und z. B. nur in der Stromrückführungsschiene 15 durch einen Transistor T2 gesteuert fließt, wodurch die Kontaktstücke 3, 4 nur von der einen Kontaktvielfachschiene 2 angezogen werden. Um der Stromführungsschiene 5 und ihrer Stromrückführungsschiene 15 eine größtmögliche Querschnittsfläche und daher einen kleinstmöglichen Widerstand geben zu können, sind sie in Rinnen je in den Kontaktvielfachschienen 1 und 2 angeordnet.To move back, the contact pieces 3, 4 are magnetized by a current that is opposite to the excitation current and z. B. only flows in the current feedback rail 15 controlled by a transistor T2, whereby the contact pieces 3, 4 are only attracted by the one multiple contact rail 2. In order to be able to give the current guide rail 5 and its current return rail 15 the greatest possible cross-sectional area and therefore the smallest possible resistance, they are arranged in grooves in each of the multiple contact rails 1 and 2.

Claims

Claims: 1. Magnetic crossbar switch, which has power guide rails arranged in rows and columns and electrically conductive, magnetizable multiple contact rails running parallel to them, which cross each other while maintaining an electrically insulating distance, which can be electrically bridged by parts acting as armatures and contacts at the same time is, for telecommunication switching systems, in particular telephone systems, d a d urch g e - indicates that with each current-carrying rail (5 to 9) a current return rail (15 to 19) running parallel to it is connected to form a loop in such a way that the loop current is amplified Generates a magnetic field that emerges vertically from the loop plane lying between the two rails (7, 17) in which the parts acting as an anchor and as a contact are in the form of pivotable or tiltable contact pieces (3, 4, 14, 13) which are in contact with each crossing point (13) of two opposing each other itig right-angled penetrating loops are included, one of which consists of the current carrying rail (7) and the current return rail (17) of the relevant row, while the other loop consists of the current carrying rail (9) and the current return rail (19) of the relevant column.

2. Magnetic crossbar switch according to claim 1, characterized in that the current-carrying rails (6, 16; 7, 17) of all rows lie in a single plane lying between the levels of the multiple contact rails (1, 2), while the loop plane of the current-carrying rails (5, 15; 8, 18) of each column is perpendicular to it and rotated by 900. 3. Magnetic crossbar switch according to claim 1 and 2, characterized in that the contact pieces (3, 4) are provided at the intersection of the two magnetic fields between the current guide rails (5, 6) and their current return rails (15, 16) . 4. Magnetic crossbar switch according to claim 3, characterized in that the contact pieces (13) make no contact between the corresponding multiple contact rails (1 and 11) in a certain tilted position due to an insulating part (22). Documents considered: German Patent No. 925 358; German Auslegeschriften Nos. 1086 288, 1 102 818, 1136 382; U.S. Patent No. 3,099,727.