【発明の詳細な説明】
インダクタ機能付きスイッチ
発明の分野
本発明は、1つの同じ磁気回路内にリレー機能とインダクタ機能とを合わせも
つ構成要素に関する。
発明の背景
電気通信ネットワークの加入者回路は、ふつう、リレーとインダクタの両方を
備える。リレーは、呼設定手順の最初と最後の段階で動作し、その中間は休止し
、代わって、インダクタが作動する。リレーもインダクタも、様々の種類ものも
のが公知である。たとえば、米国特許明細書第4、635、018号に教示され
ているようなインダクタは、非アモルファス材料からなるストリップを長方形に
巻いてから、非アモルファスのストリップの周囲に、アモルファス材料からなる
ストリップを、数巻、巻きつけることによって作成される。
発明の要旨
本発明は、リレーとインダクタが加入者回路において同時に動作する必要がな
いということ、従って、リレー機能とインダクタ機能の両機能のための1つの構
成要素を使用することができるということに基づいている。より具体的には、本
発明の目的は、リレーとしてもインダクタとしても機能する磁気回路を有する誘
導構成要素を提供することである。これは、構成要素の費用を削減し、組み立て
費用を削減する利点がある。基板のスペースを節約することもでき、また、1つ
の回路基板に、より多くのラインを設置することが可能となるので、全体のライ
ンに共通の機械的部分の費用も削減される。
本発明は、エア・ギャップにより相互に隔離されている固定部と可動部からな
る磁石コアに2本の捲線を有するコイルから成る。本発明がインダクタとして使
用される場合は、一方の捲線に弱い電流が流れ、可動部はその電流に影響される
ことなく、エア・ギャップが保持される。これに対して、本発明がリレーとして
使用される場合は、他方の捲線に強い電流が流れることによって、可動部が固定
部に引き寄せられて、エア・ギャップがゼロになる。エア・ギャップの領域は、
エア・ギャップをV字型にすることによって増加させることができ、それによっ
て、磁気抵抗を減少させ、引き寄せる力を増大させることができる。ここで言う
「V字型」というのは、厳密な意味ではなく、円錐形を含む、V字に似たすべて
の形状を含むものとする。
図面の簡単な説明
図1は、加入者回路における従来のリレー及びインダクタの模式図である。
図2a及びbは、異なった角度のエア・ギャップにおける磁束を示す。
図3a及びbは、それぞれ、本発明の実施の形態の側面図である。
図3cは、図3bの部分的変種を示す。
図4a及びbは、本発明の他の実施の形態の斜視図および断面図である。
図5a及びbは、本発明の更なる実施の形態を上から見た図である。
尚、図中、エア・ギャップを明瞭に示すべく、強調して図示してある。
好ましい実施の形態の詳細な説明
図1は、従来の加入者回路構成の主要部分を示す。リレー1は、呼設定手順の
最初と最後の段階で作動し、その間の期間は休止している。一方、インダクタ2
は、呼設定手順と呼解除手順との間、すなわち、リレー1が休止している間、作
動する。
本発明によれば、リレー機能とインダクタ機能とが1つの同じ構成要素及び1
つの同じ磁気回路にに組み合わされている。これを可能とする主な理由は、強磁
性体、アモルファス材料のストリップの使用である。これらのストリップは、非
常に良好な磁気特性を持ち、損失が低く、巻き線として最適である。
特に、リレー・インダクタ組み合わせ構成要素は、2つの巻き線を有するコイ
ル20、30、50を備える。この構成要素をインダクタとして使用したい時は
、一方の巻き線に弱い電流が流れ、一方、この構成要素をリレーとして使用した
い時は、他方の巻き線に強い電流が流れる。また、この構成要素は、固定部22
、32、52、及び可動部21、31、51を有し、それらの間に、リレー機能
のためのエア・ギャップ24、44、53を有する。
固定部と可動部とを引き寄せるのに必要な力は、磁気抵抗に比例すので、磁気
抵抗は、できるだけ小さい方が好ましい。エア・ギャップにおける磁気抵抗は、
その領域によって分割されるエア・ギャップの厚さに比例する。従って、リレー
のエア・ギャップにおいては、できるだけ幅広の領域を設けるのが最良である。
実験によると、実際には、磁束方向12に45度の角度をなす傾斜したV字型エ
ア・ギャップ10(図2aを参照)が、最良に機能する。このようにすると、部
材15と部材16において左右対称(シンメトリック)となり、相互に、まっす
ぐ引き寄せられる。ふつう、磁束12は、エア・ギャップ10のエッジ11に対
して直角に横切り、たとえ、図2bに示されたように、極端な鋭角を求めようと
しても、理論的には、磁束12は、(図中、点線14で示されたように)険しく
スイングするはずである。ただし、実際には、このようにならず、エア・ギャッ
プの通過は、すべての場合において(図中、実線13で示される)先の磁束方向
12に対して45度に近い角度をなし、それにより、エア・ギャップ10は、実
際よりも広いかのように作用し、引き寄せる力も小さくなる。
図3a及びbに示された実施の形態において、強磁性体アモルファスのトリッ
プ27は、厚さが10−40μm、幅が5mmであって、それを巻くことによっ
て、厚さ8mmの長方形の磁気コア23を提供する。コア23には、レーザを使
って切断した2つのエア・ギャップ24、25がある。ここでレーザを使用する
のは、2本のストリップ巻き線がその際に融合するからである。レーザを使用し
ない場合は、エア・ギャップ24、25に、何らかの固着剤を用いて2本のスト
リップ巻き線を固着する必要がある。
1方のエア・ギャップ24は、主要磁束方向29に対して約45度の角度をも
つV字型で、ここでリレー機能が達成される。他方のエア・ギャップ25は、直
線的に切断される。エア・ギャップ25の領域は、V字型エア・ギャップ24よ
り小さいので、切り替え過程で、エア・ギャップ25の動きは、V字型エア・ギ
ャップ24より遥に小さく、従って、ヒンジのように機能する。この「ヒンジ」
機能を改良するには、図3cに示したように、エア・ギャップ24の形状を、頂
点が内側に向いた細い楔の形状にすると良い。
最後に、図3bに模式的に示してあるように、磁石コア23の周囲には2本の
巻き線からなるコイル20がある。
図4a及びbは、本発明の他の実施の形態を示す。この場合は、V字型エア・
ギャップは、3次元的に広げられ、円錐形にしてあり、これにより、エア・ギャ
ップ領域が大きくなる。1次元的に対称的に増大させることによっても、安定性
を改良することができる。
固定部32は、3本の強磁性体アモルファスのストリップ35、36、37か
ら成る。その3本のストリップのうちの2本35、36は、全体的に等しい幅を
有し、残りの1本37は、他の2本35、36より、実質的に幅が狭くなってい
る。広い方のストリップ35、36は、支持ピン46aの周囲に巻きつけられ、
また、相互に巻きつけられることによって、平坦な外側端部38と段差付き内側
端部67とを有する円筒34を成す。バンド36の広い方は、最外側に巻かれる
。次に、狭いバンド37が、平坦端部38とエッジが揃うように(edge−t
o−edge)巻かれ、フランジ37を構成する。
可動部31は、4本の強磁性体アモルファスのトリップ39、40、41、4
2から制作される。そのうちの2本39、40は、ほとんど等しい幅を有して、
3本目のストリップ41は、実質的に、最初の2本39、40より幅が狭い。残
りの1本のストリップ42について、以下に説明する。2本の幅広のストリップ
39、40は、支持ピン46bの周囲に巻きつけられ、また相互に巻きつけられ
て、平坦な外側端部43と段差付き内側端部66を有する円筒33を形成する。
狭い方のストリップ40は、最外側に巻かれる。次に狭いストリップ41は、平
坦端部43に対してエッジが揃うように巻きつけられて、フランジ41を構成す
る。最後に、ケース42が、平坦端部43とエッジが揃うように巻きつけられる
。このケース42が、第4のストリップ42から作られる、その幅は、実質的に
、2つの円筒33、34を合わせた幅と等しい。
固定部32の円筒34と、可動部31の円筒33とは、段差付き内側端部66
、67に関して、相補的であり、このようにして、固定部32の周囲に可動部3
1が配設されると、前記内側端部66と67との間に、円錐形の段差付きエア・
ギャップ44が形成される。エア・ギャップ44における階段の端部に沿って線
を引くと、真円錐49が得られる。こうして得られる円錐49は、2つの円筒の
中心線47を通る平面内に想定した場合、主要磁束方向48に対して45度の角
度
を規定するのに好ましい。
固定部のフランジ37の直径は、可動部のケーシング43の内径とほぼ等しく
することによって、それらの間に、狭いエア・ギャップを形成することができる
。
最後に、コイル30は、図4bに模式的に示してあるように、2つの円筒33
、34の周囲に巻き付けられた2本の巻き線を有する。コイル30への接続線は
、固定部31に設けられた孔(図示せず)を通過する。孔は、大きすぎなければ
、磁束に影響を与えるほどの邪魔にはならない。単安定リレーが必要な場合は、
固定部と可動部31、32を引き離すバネ45を、コイルの一方の端部に配設す
る。図には示してないが、固定部と可動部31、32の周囲には、プラスチック
製のケーシングなどを配設することによって、固定部と可動部31、32をガイ
ドし保持する。
支持ピン46a、46bは、たとえば、プラスチック、銅など、非磁性体であ
る材料から作る。支持ピンの周囲にストリップを巻きつける代わりに、ストリッ
プは、空洞状に巻くこともできる。これも、結局は、非磁性体を芯にすることに
なる。また、円筒内のストリップ数/段数は、上記より増やしてもかまわない。
図5a及びbは、本発明の更に他の実施の形態を示す。巻き線には、その剛性
から、強磁性体アモルファス材料を使用するのが最良である。巻き線は、たとえ
ば、打ち抜き(パンチ)で作ってもよいが、その場合ツールの耐久性が低くなる
ので、特に経済的になるわけではない。材料の磁気特性についての要求が特に高
くない限り、そして特に、インダクタ部分がそれほど高い頻度で使われるわけで
ない場合、材料は、たとえば、金属板を打ち抜いたものでもかまわない。これに
より、設計上の柔軟性が拡大される。
前述のV字型エア・ギャップは、厳密にV字型である必要はない。Vの頂点は
、外側に面平行にして主要磁束方向に沿ったものでも良い。これにより、エア・
ギャップは3つの部分に分けられ、その間に狭い割れ目ができる。このような構
成にすることによって、大きなエア・ギャップの場合、より強い引き寄せ力を得
ることができる。あるいはまた、V字の頂点は、内側に面平行にすることによっ
て、エア・ギャップをW型に近づけてもよい。
図5aに示された実施の形態では、固定部52がE字型であり、3本の脚部5
4、55、56を有す。外側の脚部54、56は直線であり、中央の脚部55の
外側端部57は、V字型で、そのVの頂点が外を向いている。V字の頂点部57
bは、主要磁束方向63に沿って面平行に外側に配設される。可動部51は、脚
部60と、それと交差する脚部64を持つ。交差する脚部64の幅は、固定部の
外側の脚部54、56の間の距離にほぼ等しく、交差する脚部64と固定部の外
側の脚部54、56のそれぞれとの間に、狭いエア・ギャップを形成する。可動
部の脚部60は、固定部の中央脚部55に対して、相補的な形状を持ち、両者が
一緒になって、直線的な中央脚部62をなす(図5b参照)。固定部の中央脚部
55及び可動部の脚部60の、主要磁束方向63と平行でない側部は、主要磁束
方向63に対して45度の角度をなす。固定部52と可動部51との間に、エア
・ギャップ53abcが形成される。最後に、2本の巻き線を持つコイル50は
、図中、模式的に示された直線的中央脚部62となった部分の周囲に配設される
。
変形として、固定部の中央脚部の外側端部57は、頂点が内側を向いたV字型
であってもよい。V字型の頂点部57bは、どちらの場合においても、内側と外
側の両方に面平行に配設されてもよい。たとえばプラスチック・リングなどのガ
イド機構が必要であるが、図では省略してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Switch with inductor function
Field of the invention
The present invention combines the relay and inductor functions in one and the same magnetic circuit.
One of the components.
Background of the Invention
Subscriber circuits in telecommunications networks usually include both relays and inductors.
Prepare. Relays operate at the beginning and end of the call setup procedure, with a pause in between.
Instead, the inductor is activated. Relays, inductors, various types
It is known. For example, as taught in U.S. Pat. No. 4,635,018.
Inductors such as those described above make strips of non-amorphous material rectangular.
After winding, it is made of amorphous material around the non-amorphous strip
It is made by winding several strips of a strip.
Summary of the Invention
The present invention eliminates the need for the relay and inductor to operate simultaneously in the subscriber circuit.
And therefore one structure for both the relay and inductor functions.
It is based on the fact that components can be used. More specifically, the book
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a magnetic circuit that functions as both a relay and an inductor.
To provide a guiding component. This reduces component costs and assembles
There is an advantage in reducing costs. You can save board space and
It is possible to install more lines on the circuit board of
The cost of common mechanical parts is also reduced.
The present invention comprises a fixed part and a movable part which are separated from each other by an air gap.
And a coil having two windings on the magnet core. The present invention is used as an inductor.
When used, a weak current flows in one winding, and the moving part is affected by the current
No air gap is maintained. On the other hand, the present invention
When used, the moving part is fixed by the strong current flowing through the other winding
The air gap to zero. The area of the air gap is
The air gap can be increased by making it V-shaped,
Thus, the magnetic resistance can be reduced, and the attraction force can be increased. Say here
"V-shaped" is not strictly meaning, but includes all V-like shapes, including conical shapes.
Shall be included.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional relay and inductor in a subscriber circuit.
2a and 2b show the magnetic flux at different angles of the air gap.
3a and 3b are side views of an embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 3c shows a partial variant of FIG. 3b.
4a and 4b are a perspective view and a sectional view of another embodiment of the present invention.
Figures 5a and b show a top view of a further embodiment of the present invention.
In the drawings, the air gap is emphasized for clarity.
Detailed Description of the Preferred Embodiment
FIG. 1 shows a main part of a conventional subscriber circuit configuration. Relay 1 performs the call setup procedure.
It works in the first and last stages, during which time it is at rest. On the other hand, inductor 2
Works between the call setup procedure and the call release procedure, ie, while the relay 1 is inactive.
Move.
According to the invention, the relay function and the inductor function have one and the same component and one.
Are combined into two identical magnetic circuits. The main reason that this is possible is that
The use of a strip of amorphous material. These strips are non-
It always has good magnetic properties, has low loss, and is optimal as a winding.
In particular, a combination relay and inductor component is a coil having two windings.
20, 30 and 50. If you want to use this component as an inductor
, A weak current flows in one winding, while this component was used as a relay
Otherwise, a strong current flows through the other winding. Also, this component includes a fixing unit 22.
, 32, 52 and movable parts 21, 31, 51, between which a relay function is provided.
Air gaps 24,44,53 for
The force required to pull the fixed and movable parts is proportional to the magnetic resistance.
The resistance is preferably as small as possible. The reluctance in the air gap is
It is proportional to the thickness of the air gap divided by that region. Therefore, the relay
It is best to provide as wide a region as possible in the air gap.
Experiments have shown that in practice, a tilted V-shaped edge that forms an angle of 45
A gap 10 (see FIG. 2a) works best. In this case,
The material 15 and the member 16 become symmetrical (symmetric), and
Attracted. Usually, the magnetic flux 12 is applied to the edge 11 of the air gap 10.
Traverse at right angles and try to find an extreme acute angle, as shown in FIG. 2b.
However, in theory, the magnetic flux 12 is steep (as indicated by the dotted line 14 in the figure).
Should swing. However, in practice, this is not the case and the air gap
In all cases, the direction of the magnetic flux (shown by solid line 13 in the figure)
12 make an angle close to 45 degrees, so that the air gap 10
It acts as if it were wider than it is, and the pulling force is reduced.
In the embodiment shown in FIGS. 3a and b, the ferromagnetic amorphous
The loop 27 is 10-40 μm thick and 5 mm wide, and can be wound by winding it.
Thus, a rectangular magnetic core 23 having a thickness of 8 mm is provided. A laser is used for the core 23.
There are two air gaps 24, 25 cut off. Use laser here
This is because the two strip windings then fuse. Using a laser
If not, the air gaps 24 and 25 are filled with two strikes using some adhesive.
It is necessary to fix the lip winding.
One air gap 24 has an angle of about 45 degrees with respect to the main magnetic flux direction 29.
One V-shape, here, the relay function is achieved. The other air gap 25 is
It is cut linearly. The area of the air gap 25 is the same as the V-shaped air gap 24.
In the switching process, the movement of the air gap 25 is smaller than the V-shaped air gear.
It is much smaller than the cap 24 and thus acts like a hinge. This "hinge"
To improve the function, the shape of the air gap 24 can be changed as shown in FIG.
It is good to make the shape of a thin wedge with the points facing inward.
Finally, as schematically shown in FIG. 3b, two magnets are provided around the magnet core 23.
There is a coil 20 consisting of windings.
4a and 4b show another embodiment of the present invention. In this case, V-shaped air
The gap is three-dimensionally widened and conical, so that the air gap
The gap area becomes large. Stability can also be increased by one-dimensional symmetrical increase
Can be improved.
The fixing part 32 is composed of three ferromagnetic amorphous strips 35, 36, 37.
Consisting of Two of the three strips 35, 36 have generally equal widths.
And the remaining one 37 is substantially narrower than the other two 35, 36.
You. The wider strips 35, 36 are wrapped around support pins 46a,
Also, by being wrapped around each other, the flat outer end 38 and the stepped inner end 38 are formed.
A cylinder 34 having an end 67 is formed. The wider side of the band 36 is wound on the outermost side
. Next, the narrow band 37 is aligned with the flat end 38 (edge-t).
o-edge) to form a flange 37.
The movable part 31 includes four ferromagnetic amorphous trips 39, 40, 41, 4.
Produced from 2. Two of them 39, 40 have almost the same width,
The third strip 41 is substantially narrower than the first two 39,40. Remaining
The one strip 42 will be described below. Two wide strips
39 and 40 are wrapped around the support pin 46b and wrapped around each other.
Thus, a cylinder 33 having a flat outer end 43 and a stepped inner end 66 is formed.
The narrower strip 40 is wound on the outermost side. The next narrower strip 41 is flat
The flange 41 is wound around the flat end 43 so that the edges thereof are aligned.
You. Finally, the case 42 is wound so that the edge is aligned with the flat end 43.
. This case 42 is made from a fourth strip 42, the width of which is substantially
It is equal to the combined width of the two cylinders 33,34.
The cylinder 34 of the fixed part 32 and the cylinder 33 of the movable part 31 are
, 67 are complementary and thus the movable part 3 around the fixed part 32
1 between the inner ends 66 and 67, the conical stepped air
A gap 44 is formed. A line along the end of the step at the air gap 44
Is obtained, a true cone 49 is obtained. The resulting cone 49 has two cylinders
Assuming in a plane passing through the center line 47, an angle of 45 degrees with respect to the main magnetic flux direction 48
Every time
It is preferable to define
The diameter of the flange 37 of the fixed part is substantially equal to the inner diameter of the casing 43 of the movable part.
Can form a narrow air gap between them
.
Finally, the coil 30 has two cylinders 33, as schematically shown in FIG.
, 34 have two windings wound therearound. The connection wire to coil 30
Pass through a hole (not shown) provided in the fixing portion 31. Holes must be too large
It does not get in the way of affecting the magnetic flux. If you need a monostable relay,
A spring 45 for separating the fixed portion and the movable portions 31 and 32 is provided at one end of the coil.
You. Although not shown in the drawing, a plastic is provided around the fixed portion and the movable portions 31 and 32.
The fixed part and the movable parts 31 and 32 are guided by providing a casing made of
And hold.
The support pins 46a and 46b are made of a non-magnetic material such as plastic or copper.
Made from the raw material. Instead of wrapping the strip around the support pins,
The loop may be wound into a hollow shape. In the end, we decided to use a non-magnetic material as the core
Become. Further, the number of strips / the number of steps in the cylinder may be increased from the above.
5a and 5b show still another embodiment of the present invention. The winding has its rigidity
Therefore, it is best to use a ferromagnetic amorphous material. Even if the winding
If the tool is made by punching, the durability of the tool will be reduced
So it is not particularly economical. Demands on magnetic properties of materials are particularly high
Unless otherwise, and especially, the inductor part is used so frequently
If not, the material may be, for example, a stamped metal plate. to this
This increases design flexibility.
The aforementioned V-shaped air gap need not be strictly V-shaped. The vertex of V is
Alternatively, it may be parallel to the outside and along the main magnetic flux direction. As a result, air
The gap is divided into three parts, with a narrow split between them. Such a structure
A larger pulling force for large air gaps
Can be Alternatively, the vertices of the V-shape can be made
Thus, the air gap may be made closer to the W shape.
In the embodiment shown in FIG. 5a, the fixing part 52 is E-shaped and the three legs 5
4, 55 and 56. The outer legs 54, 56 are straight, and the center leg 55
The outer end portion 57 is V-shaped, and the vertex of the V faces outward. V-shaped top 57
b is arranged outside in a plane parallel with the main magnetic flux direction 63. The movable part 51 is a leg
It has a portion 60 and a leg 64 intersecting therewith. The width of the intersecting legs 64 is
Approximately equal to the distance between the outer legs 54, 56 and outside the intersecting legs 64 and
A narrow air gap is formed between each of the side legs 54, 56. Movable
The leg 60 of the part has a complementary shape to the central leg 55 of the fixed part,
Together, they form a straight central leg 62 (see FIG. 5b). Central leg of fixing part
55 and the side of the leg 60 of the movable part that are not parallel to the main magnetic flux direction 63
It makes an angle of 45 degrees with the direction 63. Air is provided between the fixed part 52 and the movable part 51.
-A gap 53abc is formed. Finally, the coil 50 with two windings
, Is disposed around the portion that has become the linear central leg 62 schematically shown in the figure.
.
As a variant, the outer end 57 of the central leg of the fixing part is a V-shaped
It may be. The V-shaped apex 57b is in each case inner and outer.
It may be arranged plane-parallel on both sides. For example, plastic rings
Although an id mechanism is required, it is omitted in the figure.
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