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EP3011571A1 - Selbsthaltemagnet mit besonders kleiner elektrischer auslöseleistung - Google Patents

Selbsthaltemagnet mit besonders kleiner elektrischer auslöseleistung

Info

Publication number
EP3011571A1
EP3011571A1 EP14739699.8A EP14739699A EP3011571A1 EP 3011571 A1 EP3011571 A1 EP 3011571A1 EP 14739699 A EP14739699 A EP 14739699A EP 3011571 A1 EP3011571 A1 EP 3011571A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
shunt
self
spring
air gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP14739699.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3011571B1 (de
Inventor
Mecklenburg ARNO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rhefor GbR
Original Assignee
Rhefor GbR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhefor GbR filed Critical Rhefor GbR
Publication of EP3011571A1 publication Critical patent/EP3011571A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3011571B1 publication Critical patent/EP3011571B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/163—Details concerning air-gaps, e.g. anti-remanence, damping, anti-corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1638—Armatures not entering the winding
    • H01F7/1646—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/20—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil
    • H01H50/22—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature movable inside coil and substantially lengthwise with respect to axis thereof; movable coaxially with respect to coil wherein the magnetic circuit is substantially closed
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    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
    • H01H50/30—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock, e.g. by balancing of armature
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/16—Magnetic circuit arrangements
    • H01H50/36—Stationary parts of magnetic circuit, e.g. yoke
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F2007/1669—Armatures actuated by current pulse, e.g. bistable actuators

Definitions

  • the invention relates to the field of electromagnetic actuators. Background of the invention:
  • a counter-excitation can be generated be that the magnetic holding force is lower than the spring force and the armature is set in motion, wherein the previously stored in the spring elastic energy can be used to do work.
  • Such "magnetic spring stores” are used for example as a trigger, in particular residual current release, in electrical switching devices, such as circuit breakers. Commonly known is the use as a residual current release in residual current circuit breakers. In addition, they are used in locking units (“locking magnets”), wherein the clamping can be done mechanically or by reverse excitation of the magnet by means of the coil (excitation instead of counter-excitation as in triggering).
  • a characteristic influencing which can result in much higher force constants at full open working air gap.
  • a low tripping current is particularly desirable.
  • triggers From such triggers is also to demand that they can be designed so that not too high a counter-excitation unintentionally prevents the triggering unintentionally slowed or unduly: overcompensation of the permanent magnetically generated field and thus the associated holding force can namely the formation of a holding force as a result of the Tripping current chained flow have the result so that the latching magnet delayed or not at all triggers.
  • trigger magnets must of course be quite insensitive to vibration, the unintentional triggering as a result of blows or other shocks should be much more difficult, which is why the desired high electrical sensitivity - ie the desired low tripping currents or powers - can not be easily realized by magnetic holding force and spring force be aligned as closely as possible.
  • the inventive task is posed: self-holding magnet with spring (“magnetic spring memory”), which has a particularly low electrical release performance compared to known types.
  • the magnetic spring store should, if necessary, have the following features:
  • the invention is based on a self-holding magnet with spring, wherein the self-holding magnet has a stop for the armature and a magnetic shunt.
  • the armature of the self-holding magnet against the spring force is kept permanently magnetic
  • the working air gap or the working air column, if an anchor with multiple pole surfaces is used
  • the frame of the self-holding magnet (as an anchor counterpart) can serve as a stop itself, if necessary with an anti-adhesive film or similar.
  • the shunt has a particularly low reluctance:
  • the shunt is to be dimensioned such that its reluctance in the stressed state is of the same magnitude and as large as the reluctance of the (working) residual air gap (or the sum of the reluctances of the residual working air column, if there is a series connection of several working air gaps, this is the case, for example, for pole plates in which two poles act on the same surface).
  • the working air gap (e) and the shunt are magnetically connected in parallel. However, they are connected in series with respect to the flow that can be generated by the coil.
  • the reluctance of Shunt is, as I said, of the same order of magnitude as the reluctance of the (working) residual air gap and as large as possible.
  • Flowing parasitic residual air gaps are also to be considered according to their arrangement.
  • electrical counter-energization of the latch magnet causes the flux density in the working air gap (s) to be reduced as the flux density shifts.
  • the shunt subcircuit can also be carried out with respect to the flux-conducting cross sections occurring in it so that due to magnetic saturation, the reluctance of the coil "seen” iron circle increases with increasing counter-excitation so that even a comparatively strong counter-excitement does not hold the anchor against the spring force able (because the flux density in the shunt increases with increasing counter-excitation).
  • the shunt subcircuit can have a very constant, smallest effective cross section over a certain (minimum) length.
  • the shunt can be defined geometrically; but it can also be formed of a soft magnetic material comparatively low (macroscopic) permeability, in particular a sintered material with a distributed air gap, which can simplify the production.
  • a self-holding magnet according to the invention also has one or more of the following three positive feedback devices:
  • the stop should be far stiffer than the elastic energy storage serving "first" spring of the self-holding magnet ("memory spring") .
  • the resilient stop should be far less stiff than it is a solid
  • the stop may be 100 to 10,000 times stiffer than the "first" spring (accumulator spring) .
  • the stop should by no means have a linear characteristic, but may for example be degressive and with the aid of
  • the stop can be made adjustable, for example with fine threads, so that its preload and / or rest position can be adjusted in order to tune the tripping characteristic.
  • the resilient stop allows that even a very small counter-excitation has a certain (small) movement of the anchor result.
  • the shunt has a very small reluctance, even very small deflections of the armature from its (closed, tensioned) Hubgglingslage to the fact that the flow on the shunt considerably and the flow over the (or the) working air gap (e) decreases appreciably, with the associated magnetic holding force, of course, develops in proportion to the square of the flux density in the working air gap.
  • the small deflection of the anchor due to the resilient stop already from caused by a small counter-excitation, so leads due to the changing distribution of the flow between the working air gap and shunt to a significant reduction of the magnetic holding force at the anchor.
  • care must be taken to ensure that the system remains sufficiently insensitive to vibration (insensitivity to accidental release).
  • counter-excitation can be used with an additional electrical excitation.
  • the trip coil can be used and energized against the direction that is needed for triggering. But it can also be used an additional winding.
  • the positive feedback according to the invention can also be effected by a variably designed shunt.
  • the invention can be performed as Um Spotifyhubmagnet, wherein an end face of the armature forms together with the frame the working air gap of the self-holding magnet.
  • the opposite end of the armature can form the shunt, wherein the shunt is designed as anchor-armature counterpart system, which is preferably designed so that the highest "force constant" occurs at the beginning of stroke (ie in the position in which the working air gap except for one Residual air gap is closed, the "tensioned” position). Consequently, in this embodiment of the invention, the armature is supplied with a permanent magnetically generated magnetic flux, which is distributed according to the associated reluctances on working air gap (without characteristic influencing) and shunt (with characteristic influencing works to open the working air gap).
  • a reduction of the flux-guiding shunt air gap can also be effected by means of a second armature (“shunt armature”) .
  • shunt armature This armature is movably arranged so that it shuts the already small shunt air gap down to a residual air gap
  • the reluctance force acting on the shunt armature may be transferred to the armature via a mechanical or hydraulic device with or without transmission, to open the working air gap (ie, the force on the shunt armature should be applied in the same direction to the armature).
  • the shunt armature In the tensioned state of the drive, the shunt armature is in a position in which the reluctance of the shunt is as equal as possible to the series reluctance of the one or more (Working) residual air gap (s) is.
  • a counter-excitation is generated, s The force acting on the shunt armature strength and is transmitted in the direction of acting on the (working) armature (storage) spring force on the (working) armature, thus acting to solve this from its Hubzhouslage.
  • the magnetic holding force is reduced by the counter-excitation. Movement of armature and shunt anchor eventually causes a decrease in the reluctance of the shunt and an increase in the reluctance of the working air gap.
  • Fig. 1a shows a longitudinal section through a self-holding magnet according to the first example of the present invention.
  • FIG. 1b shows a cross section through a self-holding magnet according to the first example of the present invention.
  • like reference characters designate the same or similar components, each having the same or similar meaning.
  • Fig. 1a and Fig. 1b shows an embodiment of a self-holding magnet according to the invention with spring having a shunt anchor. A resilient stop is not shown, but can be added advantageous.
  • Fig. 1a shows a section through the approximately rotationally symmetrical drive. The drawing is not to scale, but provides the developer with a good foundation for FEM optimizations. The embodiment is illustrative only and is in no way limiting.
  • the individual components of the drive can consist of the following materials:
  • a bobbin On a bobbin can be dispensed with if, for example, the groove in which the coil is located, is coated insulating.
  • ⁇ 10 and ⁇ 11 are the (in series) working air gaps in the cocked Hubgglingslage and therefore closed (not shown) residual air gaps.
  • 520 is the shunt air gap used by the shunt armature 21 to perform work.
  • the inner frame part 31 is chamfered in the region of the working air gap ⁇ 10.
  • Fig. 1 b shows a plan view of the drive with remote anchor guide and remote working anchor and plunger.
  • On display are the permanent magnets made of radially polarized circular segments, which are located in recesses of the (soft magnetic) frame.
  • Secondary air gap ⁇ 20 is in the illustrated Hubzhouslage (pervious state) of the same reluctance as possible as the series circuit ⁇ 10, ⁇ 11 (but of larger cross-section). From the point of view of the coil, this can result in a polarized (they! Magnetic circuit of low reluctance, which enables large force constants (N / A).
  • the shunt anchor 21 acts on the driver 20 to the tappet 10 welded to the working anchor and thus additionally helps to overcome the holding force, which is mediated via ⁇ 10 and ⁇ 11, and to accelerate the working anchor.
  • the shunt anchor 21 is set in motion and not only helps to move the work anchor by means of driver 20, but also draws out of the working air gaps ⁇ 10, ⁇ 11 flow, since a closing movement of the shunt armature leads to a reduction in the reluctance of the shunt and this is connected in parallel with the working air gaps with respect to the permanent magnetically generated flow.
  • the (electrical) sensitivity of this drive can be further increased by equipping it with a resilient stop of suitable rigidity.
  • This stop (not shown), for example, make use of a plate spring and act on the plunger 10.
  • the fine adjustment can be done by means of screws with fine threads, then allows adjustment of the electrical sensitivity of the drive. It may be advantageous to connect the drive according to the invention in series with a diode and to switch a varistor parallel to the drive, because during the opening a voltage is induced in the coil which is opposite to the triggering voltage. Such external circuitry can significantly shorten the trip time.
  • a trip is as follows: Electric counter-excitation reduces the flux through working air gaps ⁇ 10, ⁇ 11 and increases those through shunt air gap ⁇ 20.
  • the rapid increase in the force acting on the shunt armature 21 contributes to the triggering of the self-holding magnet and also allows a considerable reduction due to the additionally transmitted via driver 20 and plunger 10 on the working anchor 11 and the magnetic "short-circuiting" of the working air column ⁇ 10, ⁇ 11
  • the achievable positioning times because in the vicinity of the Hubzhouslage are in conventional self-holding magnet, at least at low release powers, only small forces from the difference of the spring force and the reluctance force to accelerate the armature available In the embodiment, however, the armature movement inhibiting reluctance force with the associated Flow shorted due to the movement of the shunt armature, while the working armature 11 is driven by the reluctance force acting on shunt anchor 21 in addition to the spring force).

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Selbsthaltemagnet mit Feder ("Speicherfeder") und einem ersten Anker beschrieben, wobei der Selbsthaltemagnet seinen ersten Anker wider die Federkraft in einer Hublage zu halten vermag, welche durch einen Anschlag bestimmt wird; damit bestimmt der Anschlag zumindest den Restluftspalt eines Arbeitsluftspaltes. Der Magnetkreis des Selbsthaltemagneten umfasst einen magnetischen Nebenschluss, der eine besonders geringe Reluktanz aufweist, welche von gleicher Größenordnung ist wie die Reihen-Reluktanz des oder der Arbeits-Restluftspalte(s). Bezüglich des permanentmagnetisch erzeugten Flusses sind Arbeits-Luftspalt(e) und Nebenschluss magnetisch parallel geschaltet. Bezüglich des von der (Auslöse-)spule erzeugten Flusses sind sie aber in Reihe geschaltet. Daneben weist der Selbsthaltemagnet zumindest einen der folgenden drei Mitkopplungsvorrichtungen auf: (1.) Einen federnden Anschlag: Der Anschlag vermag in gewissem Umfang einzufedern und ist dabei sehr viel steifer als die Speicherfeder aber sehr viel weniger steif als es ein massiver Anschlag aus Eisen wäre. Vorzugsweise ist der Anschlag 100- bis 10.000-mal steifer als die Speicherfeder. (2.) Einen Nebenschluss, der derart ausgeführt ist, dass eine Bewegung des Ankers eine Verminderung der Reluktanz des Nebenschlusses zur Folge hat, indem der Selbsthaltemagnet als Umkehrhubmagnet ausgeführt wird, wobei die Haltekraft, welche die Speicherfeder gespannt halten kann, möglichst ohne Kennlinienbeeinflussung erzeugt wird, und der Nebenschluss als Anker-Ankergegenstücksystem ausgebildet ist. (Bestromen der Spule zum Auslösen des Antriebs (Gegenerregung) führt dann zu einer Verminderung des Flusses im Luftspalt ohne Kennlinienbeeinflussung und zu einer Erhöhung des Flusses durch das Anker-Ankergegenstück-System, wobei die von letzterem erzeugte Kraft möglichst in der gleichen Richtung wirkt wie die Kraft der Speicherfeder). (3.) Einen Nebenschluss, der derart ausgeführt, dass eine Bewegung des Ankers eine Verminderung der Reluktanz des Nebenschlusses zur Folge hat, indem der Nebenschluss mit einem zweiten Anker ("Nebenschlussanker") versehen wird, welcher den kleinen Luftspalt des Nebenschlusses bis auf einen gewissen (noch kleineren) Restluftspalt zu schließen vermag. Die auf diesen Nebenschluss-Anker wirkende Kraft wird vermittels einer bekannten Vorrichtung, beispielsweise einem Stößel, so auf den Anker des Selbsthaltemagneten übertragen, dass sie auf diesen in der gleichen Richtung wirkt wie die Kraft der Speicherfeder.

Description

Selbsthaltemagnet mit besonders kleiner elektrischer Auslöseleistung
Technisches Gebiet: Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektromagnetischen Aktoren. Hintergrund der Erfindung:
Sogenannte Selbsthaltemagnete sind allgemein bekannt und gebräuchlich (siehe z.B. : E. Kallenbach, R. Eick, P. Quendt, T. Ströhla, K Feindt, M. Kallenbach: Elektromagnete (2008), Kap. 9.2 Polarisierte Magnete, S. 298) .
Es handelt sich bei diesen um permanent polarisierte, abschaltbare Elektromagnete: Mit Hilfe von Permanentmagneten können Selbsthaltemagnete einen (Magnet-) Anker in mindestens einer Lage stabil halten, wobei bedarfsweise vermittels einer Spule („Auslösespule") eine Gegenerregung erzeugt werden kann, welche das permanentmagnetisch erzeugte Feld so weit kompensiert, dass die Ankerposition nicht länger stabil ist. Es ist bekannt, in Selbsthaltemagneten einen magnetischen Nebenschluss vorzusehen. Bezüglich des permanentmagnetisch erzeugten Flusses ist der Nebenschluss mit dem oder den Arbeitsluftspalten des Ankers parallel geschaltet. Bezüglich des von der Spule erzeugten Flusses sind sie aber in Reihe geschaltet. Der Nebenschluss vermindert damit einerseits die zur Kompensation des permanentmagnetisch erzeugten Feldes erforderliche elektrische Leistung; andererseits werden der oder die Permanentmagnete vor Entmagnetisierung geschützt. Oftmals werden Selbsthaltemagnete mit Federn kombiniert und bilden mit diesen elektrisch auslösbare Federspeicher. Die Feder wirkt also auf den Anker, um den oder die Arbeitsluftspalte zu öffnen. Der Selbsthaltemagnet ist aber so ausgelegt, dass er bei Unterschreitung eines gewissen Mindestluftspaltes, es bleibt ein Restluftspalt, die Feder in gespanntem Zustand zu halten vermag.
Durch Bestromen der Auslösespule kann eine Gegenerregung so erzeugt werden, dass die magnetische Haltekraft geringer wird als die Federkraft und der Anker sich in Bewegung setzt, wobei die zuvor in der Feder gespeicherte elastische Energie genutzt werden kann, Arbeit zu verrichten. Derartige "magnetische Federspeicher" werden beispielsweise als Auslöser, insbesondere Fehlerstromauslöser, in elektrischen Schaltgeräten, zum Beispiel Leistungsschaltern, gebraucht. Allgemein bekannt ist auch die Verwendung als Fehlerstromauslöser in Fehlerstrom-Schutzschaltern. Daneben werden sie in Verriegelungseinheiten verwendet ("Verriegelungsmagnete"), wobei das Spannen mechanisch erfolgen kann oder auch durch umgekehrte Erregung des Magneten mit Hilfe der Spule (Erregung statt Gegenerregung wie beim Auslösen). Um das magnetische Spannen zu erleichtern, kann von einer Kennlinienbeeinflussung Gebrauch gemacht werden, wodurch sich bei voll geöffnetem Arbeitsluftspalt weitaus höhere Kraftkonstanten ergeben können. In batteriebetriebenen Verriegelungseinheiten ist ein geringer Auslösestrom besonders wünschenswert. Gleiches gilt für die Auslöser elektrischer Schaltgeräte, und zwar insbesondere für Fehlerstromauslöser eigenversorgter Nieder- und Mittelspannungsschaltgeräte. Auslöser, vor allem Fehlerstromauslöser, sollen ferner möglichst schnell reagieren, also geringe Totzeiten aufweisen. Von solchen Auslösern ist außerdem zu fordern, dass sie so ausgelegt werden können, dass nicht eine zu hohe Gegenerregung das Auslösen unbeabsichtigt verhindert oder unzulässig verlangsamt: Eine Überkompensation des permanentmagnetisch erzeugten Feldes und damit der zugehörigen Haltekraft kann nämlich die Ausbildung einer Haltekraft infolge des mit dem Auslösestrom verketteten Flusses zur Folge haben, sodass der Selbsthaltemagnet verzögert oder überhaupt nicht auslöst. Gleichsam müssen Auslösemagnete natürlich recht erschütterungsunempfindlich sein, die unbeabsichtigte Auslösung infolge von Schlägen oder sonstigen Erschütterungen soll stark erschwert sein, weshalb die gewünschte hohe elektrische Empfindlichkeit - also die gewünscht niedrigen Auslöseströme bzw. -leistungen - nicht einfach realisiert werden können, indem magnetische Haltekraft und Federkraft einander möglichst nah angeglichen werden. Damit ist die erfinderische Aufgabe gestellt: Selbsthaltemagnet mit Feder ("magnetischer Federspeicher"), der im Vergleich zu bekannten Typen eine besonders niedrige elektrische Auslöseleistung aufweist. Darüber hinaus soll der magnetische Federspeicher bedarfsweise folgende Merkmale aufweisen können:
- geringe Totzeit, d.h. kurze Zeit zwischen Bestromungsbeginn und einsetzender Ankerbewegung
- kein Versagen auch bei, verglichen mit üblichen Selbsthaltemagneten, hohen Gegenerregungen
Zusammenfassung der Erfindung:
Die Erfindung geht von einem Selbsthaltemagneten mit Feder aus, wobei der Selbsthaltemagnet einen Anschlag für den Anker sowie einen magnetischen Nebenschluss aufweist. In gespanntem Zustand wird der Anker des Selbsthaltemagneten gegen die Federkraft permanentmagnetisch gehalten, der Arbeitsluftspalt (oder die Arbeitsluftspalte, falls ein Anker mit mehreren Polflächen verwendet wird) ist bis auf einen durch den Anschlag gegebenen (Arbeits-) Restluftspalt geschlossen, wobei der Rahmen des Selbsthaltemagneten (als Ankergegenstück) selbst als Anschlag dienen kann, ggf. mit einer Antiklebfolie o.a..
Dabei weist der Nebenschluss eine besonders geringe Reluktanz auf: Erfindungsgemäß ist der Nebenschluss so zu bemessen, dass seine Reluktanz im gespannten Zustand von gleicher Größenordnung und möglichst gleich groß ist wie die Reluktanz des (Arbeits-) Restluftspaltes (oder der Summe der Reluktanzen der Arbeitsrestluftspalte, sofern eine Reihenschaltung mehrerer Arbeitsluftspalte vorhanden ist; dies ist bspw. bei Polplatten der Fall, bei denen zwei Pole an derselben Fläche angreifen).
Bezüglich des permanentmagnetisch erzeugten Flusses sind Arbeitsluftspalt(e) und Nebenschluss magnetisch parallel geschaltet. Bezüglich des von der Spule erzeugbaren Flusses sind sie aber in Reihe geschaltet. Die Reluktanz des Nebenschlusses ist, wie gesagt, von gleicher Größenordnung wie die Reluktanz des (Arbeits-) Restluftspaltes und möglichst gleich groß wie diese. Flussführende parasitäre Restluftspalte sind entsprechend ihrer Anordnung ebenfalls zu berücksichtigen. Jedenfalls führt eine elektrische Gegenerregung des Selbsthaltemagneten dazu, dass die Flussdichte in dem/den Arbeitsluftspalt(en) vermindert wird, während die Flussdichte im Nebenschluss steigt.
Der Nebenschluss-Teilkreis kann außerdem bezüglich der in ihm auftretenden flussführenden Querschnitte so ausgeführt werden, dass infolge magnetischer Sättigung die Reluktanz des von der Spule "gesehenen" Eisenkreises mit zunehmender Gegenerregung derart zunimmt, dass auch eine vergleichsweise starke Gegenerregung den Anker nicht wider die Federkraft festzuhalten vermag (denn die Flussdichte im Nebenschluss steigt mit zunehmender Gegenerregung). Zu diesem Zweck kann der Nebenschluss-Teilkreis über eine gewisse (Mindest-)Länge einen möglichst konstanten, kleinsten effektiven Querschnitt besitzen. Der Nebenschluss kann geometrisch definiert sein; er kann aber auch aus einem weichmagnetischen Werkstoff vergleichsweise niedriger (makroskopischer) Permeabilität, insbesondere einem Sinterwerkstoff mit verteiltem Luftspalt, gebildet werden, was die Fertigung vereinfachen kann.
Im Gegensatz zu bekannten Selbsthaltemagneten weist ein erfindungsgemäßer Selbsthaltemagnet außerdem eine oder mehrere der folgenden drei Mitkopplungsvorrichtungen auf:
1 . Federnder Anschlag
2.1 . Variabler Nebenschluss durch Ausführung als Umkehrhubmagnet
2.2. Variabler Nebenschluss mit zweitem Anker („Nebenschlussanker") Erläuterung:
1 . Federnder Anschlag In herkömmlichen Selbsthaltemagneten mit Feder („Speicherfeder") kann der Anschlag in guter Näherung als starr betrachtet werden. In diesen Antrieben setzt sich deshalb der Anker erst in Bewegung, wenn infolge der elektrischen Gegenerregung die magnetische Haltekraft die angreifende (ablösende) Federkraft der Speicherfeder unterschreitet. Dies ist nicht der Fall, wenn der Anschlag selbst einzufedern in der Lage ist. Allerdingssoll, um der Forderung nach kleinen Auslöseleistungen bei hinreichender
Erschütterungsunempfindlichkeit gerecht zu werden, der mit Hilfe des Anschlags hergestellte Restluftspalt klein sein. Entsprechend soll der federnde Anschlag von geeigneter Steifigkeit sein: Einerseits soll der Anschlag weitaus steifer sein als die der elastischen Energiespeicherung dienende "erste" Feder des Selbsthaltemagneten („Speicherfeder"). Andererseits soll der federnde Anschlag aber weitaus weniger steif sein, als es ein massiver Anschlag (aus einem Eisenwerkstoff) wäre. Beispielsweise kann der Anschlag 100- bis 10.000-mal steifer sein als die "erste" Feder (Speicherfeder). Dabei soll der Anschlag keineswegs eine lineare Kennlinie besitzen, sondern kann beispielsweise auch degressiv sein und mit Hilfe von Biegefedern, insbesondere einer Tellerfeder, aufgebaut werden. Der federnde Anschlag kann auch vorgespannt werden. Ferner kann der Anschlag einstellbar ausgestaltet werden, zum Beispiel mit Feingewinden, sodass seine Vorspannung und/oder Ruhelage eingestellt werden können, um die Auslösecharakteristik abzustimmen. Zusammengefasst bilden die "erste" Feder (Speicherfeder) und die "zweite" Feder, nämlich der federnde Anschlag, bezogen auf ihre Wirkung auf den Anker gemeinsam eine kombinierte Feder mit höchst progressiver Kennlinie. Der federnde Anschlag lässt zu, dass bereits eine sehr kleine Gegenerregung eine gewisse (kleine) Bewegung des Ankers zur Folge hat. Da aber erfindungsgemäß der Nebenschluss eine sehr kleine Reluktanz aufweist, führen schon sehr kleine Auslenkungen des Ankers aus seiner (geschlossenen, gespannten) Hubanfangslage dazu, dass der Fluss über den Nebenschluss erheblich zu- und der Fluss über den (oder die) Arbeitsluftspalt(e) merklich abnimmt, wobei sich die zugehörige magnetische Haltekraft natürlich proportional zum Quadrat der Flussdichte im Arbeitsluftspalt entwickelt. Die kleine Auslenkung des Ankers, die infolge des federnden Anschlags bereits von einer kleinen Gegenerregung bewirkt wird, führt also infolge der sich ändernden Verteilung des Flusses zwischen Arbeitsluftspalt und Nebenschluss zu einer erheblichen Verminderung der magnetischen Haltekraft am Anker. Bei Auslegung und Einstellung des federnden Abnschlags ist entsprechend zu berücksichtigen, dass eine hinreichende Erschütterungsunempfindlichkeit des Systems erhalten bleibt (Unempfindlichkeit gegen versehentliche Auslösung). Um die Unempfindlichkeit gegen versehentliche Auslösevorgänge durch Erschütterungen oder auch durch von Störfeldern induzierte Gegenerregungen zu verbessern, kann mit einer zusätzlichen elektrischen Erregung gearbeitet werden. Hierzu kann die Auslösespule verwendet und entgegen derjenigen Richtung bestromt werden, die zur Auslösung gebraucht wird. Es kann aber auch eine zusätzliche Wicklung verwendet werden.
2.1 . Variabler Nebenschluss durch Ausführung als Umkehrhubmagnet
Die erfindungsgemäße Mitkopplung kann auch durch einen variabel gestalteten Nebenschluss erfolgen. Das bedeutet, dass beim Ablösen des Ankers - also während der Arbeitsluftspalt noch von der Größenordnung seines Restluftspaltes ist - eine Bewegung des Ankers, die den Arbeitsluftspalt vergrößert, eine Verringerung der Reluktanz des Nebenschlusses zur Folge hat. Hierzu kann die Erfindung als Umkehrhubmagnet ausgeführt werden, wobei eine Stirnfläche des Ankers zusammen mit dem Rahmen den Arbeitsluftspalt des Selbsthaltemagneten bildet. Das gegenüberliegende Ende des Ankers kann den Nebenschluss bilden, wobei der Nebenschluss als Anker-Ankergegenstück-System ausgeführt wird, welches vorzugsweise so ausgelegt wird, dass die höchste "Kraftkonstante" am Hubanfang auftritt (also in derjenigen Position, in welcher der Arbeitsluftspalt bis auf einen Restluftspalt geschlossen ist; die "gespannte" Lage). Folglich wird in dieser Ausführungsweise der Erfindung dem Anker ein permanentmagnetisch erzeugter magnetischer Fluss zugeführt, der entsprechend den zugehörigen Reluktanzen auf Arbeitsluftspalt (ohne Kennlinienbeeinflussung) und Nebenschluss (mit Kennlinienbeeinflussung, wirkt, den Arbeitsluftspalt zu öffnen) verteilt wird. Die Gegenerregung mit Hilfe der zugehörigen Spule bewirkt dann eine Zunahme der auf den Anker wirkenden Reluktanzkraft am Nebenschluss und eine Abnahme der Reluktanzkraft an der "Haltefläche", also am Arbeitsluftspalt. Nebenschluss und Speicherfeder üben auf den Anker Kraft in der gleichen Richtung aus (den Arbeitsluftspalt zu öffnen).
2.2. Nutzarbeit aus Verminderung der Reluktanz des variablen Nebenschlusses mit Hilfe eines zweiten Ankers
Eine Verkleinerung des flussführenden Nebenschluss-Luftspaltes (Abnahme von dessen Reluktanz) kann auch mit Hilfe eines zweiten Ankers („Nebenschluss-Anker") erfolgen. Dieser Anker ist beweglich so angeordnet, dass er den ohnehin kleinen Nebenschluss-Luftspalt bis auf einen Restluftspalt zu schließen vermag. Die auf den Nebenschluss-Anker wirkende Reluktanzkraft kann über eine mechanische oder hydraulische Vorrichtung mit oder ohne Transmission auf den Anker übertragen werden, den Arbeitsluftspalt zu öffnen (die Kraft auf den "Nebenschluss-Anker" soll also in der gleichen Richtung auf den (Arbeits-)Anker des Selbsthaltemagneten wirken wie die Kraft der Speicherfeder). Zur Kraftübertragung geeignet ist ein einfacher Stößel. In gespanntem Zustand des Antriebs befindet sich der Nebenschluss-Anker in einer Position, in welcher die Reluktanz des Nebenschlusses möglichst gleich der Reihenreluktanz des oder der (Arbeits-)Restluftspalte(s) ist. Wird nun eine Gegenerregung erzeugt, steigt die auf den Nebenschluss-Anker wirkende Kraft und wird in Richtung der auf den (Arbeits-)Anker wirkenden (Speicher-) Federkraft auf den (Arbeits-)Anker übertragen, wirkt also dahingehend, diesen aus seiner Hubanfangslage zu lösen. Gleichsam wird die magnetische Haltekraft durch die Gegenerregung gemindert. Bewegung von Anker und Nebenschlussanker bewirkt schließlich eine Abnahme der Reluktanz des Nebenschlusses sowie eine Zunahme der Reluktanz des Arbeitsluftspaltes. Kurze Beschreibung der Abbildungen:
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt Fig. 1a einen Längsschnitt durch einen Selbsthaltemagneten gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 1b einen Querschnitt durch einen Selbsthaltemagneten gemäß dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung. in den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten mit jeweils gleicher oder ähnlicher Bedeutung.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels:
In Fig. 1a und Fig. 1b ist ein Ausführungsbeispiel zu sehen für einen erfindungsgemäßen Selbsthaltemagneten mit Feder, der einen Nebenschlussanker aufweist. Ein federnder Anschlag ist nicht abgebildet, kann aber vorteilhaft hinzugefügt werden. Fig. 1a zeigt einen Schnitt durch den näherungsweise rotationssymmetrischen Antrieb. Die Zeichnung ist nicht maßstabsgerecht, bietet dem Entwickler aber eine gute Grundlage für FEM-Optimierungen. Das Ausführungsbeispiet dient nur der Erläuterung und ist keinesfalls als Einschränkung zu sehen. Die einzelnen abgebiideten Bestandteile des Antriebs können aus folgenden Werkstoffen bestehen:
- 10 Stößel, mit dem Arbeitsanker verschweißt, Austenitischer Edelstahl (NiCr)
- 11 Arbeitsanker, Siiizium-Eisen (FeSi)
- 20 Mitnehmer, mit dem Nebenschlussanker verschweißt, (NiCr)
- 21 Nebenschluss-Anker (FeSi)
- 30 äußeres Rahmenteil (FeSi)
- 31 inneres Rahmenteil (FeSi) - 32 weiteres äußeres Rahmenteil (FeSi)
- 40 Ankerführung (Messing)
- 41 Flussrückführung (FeSi)
- 42 Nebenschlussanker-Anschlag (NiCr)
- 50 Feder (Federstahl, kann vorteilhaft als Wellringfeder ausgeführt werden)
- 60 Widerlager für Feder und Gleitlager(buchse) für Stößel (Bronze)
- 70 Spule, gewickelt in die Nut des Rahmenteils (Kupfer-Lackdraht)
- 80 Permanentmagnet (insb. NdFeB)
Auf einen Spulenkörper kann verzichtet werden, wenn bspw. die Nut, in welcher die Spule liegt, isolierend lackiert ist. δ10 und δ11 sind die (in Reihe geschalteten) Arbeitsluftspalte in der gespannten Hubanfangslage und daher bis auf (nicht dargestellte) Restluftspalte geschlossen. 520 ist der Nebenschluss-Luftspalt, der vom Nebenschluss-Anker 21 zum Verrichten von Arbeit genutzt wird. Das innere Rahmenteil 31 ist im Bereich des Arbeitsluftspaltes δ10 angefast. Fig. 1 b zeigt eine Draufsicht auf den Antrieb mit entfernter Ankerführung und entferntem Arbeitsanker und Stößel. Zu sehen sind die aus radial polarisierten Kreissegmenten bestehenden Permanentmagnete, die sich in Aussparungen des (weichmagnetischen) Rahmens befinden. 33 sind konstruktive magnetische Nebenschlüsse, wobei die Magnete so zu dimensionieren sind, dass diese konstruktiven magnetischen Nebenschlüsse 33 sättigen, sodass eine magnetische Spannung zwischen dem inneren Rahmenteil 31 und dem äußeren Bereich mit äußerem Rahmenteil 30, 32 und Flussrückführung 41 auftritt. Die Bauweise mit radial polarisierten Kreissegmenten, konstruktiven (gesättigten) Nebenschlüssen usw. ist zwar vergleichsweise aufwendig, ermöglicht aber eine besonders hohe Maßhaltigkeit und kommt somit der grundsätzlichen Forderung nach geringen Restluftspalten sehr entgegen.
Funktionsweise: Nebenluftspalt δ20 ist in der dargestellten Hubanfangslage (gepannter Zustand) von möglichst gleicher Reluktanz wie die Reihenschaltung δ10, δ11 (jedoch von größerem Querschnitt). Aus Sicht der Spule kann sich hierdurch ein polarisierter (sie!) Magnetkreis geringer Reluktanz ergeben, was große Kraftkonstanten (N/A) ermöglicht. Der Nebenschlussanker 21 wirkt über den Mitnehmer 20 auf den mit dem Arbeitsanker verschweißten Stößel 10 und hilft so zusätzlich, die Haltekraft, welche über δ10 und δ11 vermittelt wird, zu überwinden und den Arbeitsanker zu beschleunigen. Infolge der Reihenschaltung (sie!) von δ10 und δ11 bewirkt eine Öffnung dieser Restluftspalte um eine gegebene (kleine) Länge näherungsweise eine doppelt so hohe Zunahme derer Reihen-Reluktanz, wie dies bei einem einfachen (kleinen) Arbeitsluftspalt der Fall wäre. Gleichsam setzt sich der Nebenschlussanker 21 in Bewegung und hilft nicht nur vermittels Mitnehmer 20, den Arbeitsanker zu bewegen, sondern entzieht den Arbeitsluftspalten δ10, δ11 zusätzlich Fluss, da ja eine schließende Bewegung des Nebenschluss-Ankers zu einer Verminderung der Reluktanz des Nebenschlusses führt und dieser bezüglich des permanentmagnetisch erzeugten Flusses mit den Arbeitsluftspalten parallel geschaltet ist. Wie gesagt kann die (elektrische) Empfindlichkeit dieses Antriebs weiter erhöht werden, indem er mit einem federnden Anschlag geeigneter Steifigkeit ausgerüstet wird. Dieser Anschlag (nicht eingezeichnet) kann beispielsweise von einer Tellerfeder Gebrauch machen und auf den Stößel 10 wirken. Vorspannen der Tellerfeder oder Veränderung derer Ruhelage, wobei die Feineinstellung vermittels Schrauben mit Feingewinden erfolgen kann, ermöglicht dann eine Justierung der elektrischen Empfindlichkeit des Antriebs. Es kann vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen Antrieb mit einer Diode in Reihe zu schalten und parallel zum Antrieb einen Varistor zu schalten, denn während des Öffnens wird in der Spule eine Spannung induziert, welche der Auslösespannung entgegengesetzt ist. Eine solche äußere Beschaltung kann die Auslösezeit erheblich verkürzen. Unter Verwendung eines federnden Anschlags verläuft eine Auslösung folgendermaßen: Elektrische Gegenerregung vermindert den Fluss durch Arbeitsluftspalte δ10, δ11 und erhöht jenen durch Nebenschluss-Luftspalt δ20. Durch den federnden Anschlag führt dabei schon eine minimale Bestromung zu einem gewissen Ausfedern. Infolge dieses Ausfederns erhöhen sich δ10 und δ11, derweil 520 entsprechend abnimmt (da der Nebenschluss-Anker 21 , durch Reluktanzkraft beschleunigt, dem Stößel 10 folgt). Weil die genannten Luftspalte alle klein sind, führt diese kleine Auslenkung des Systems - das Ausfedern - zu einer ausgeprägt anderen Verteilung des permanentmagnetisch erzeugten Flusses: Der Fluss durch die Arbeitsluftspalte δ10, δ11 nimmt ab, jener durch den Nebenschluss nimmt zu. Die rapide Zunahme der auf den Nebenschluss-Anker 21 wirkenden Kraft trägt zum Auslösen des Selbsthaltemagneten bei und ermöglicht wegen der zusätzlich über Mitnehmer 20 und Stößel 10 auf den Arbeitsanker 11 übertragenen Kraft und des magnetischen „Kurzschließens" der Arbeitsluftspalte δ10, δ11 auch eine erhebliche Verkürzung der erzielbaren Stellzeiten, denn in der Umgebung der Hubanfangslage stehen bei herkömmlichen Selbsthaltemagneten, jedenfalls bei geringen Auslöseleistungen, nur kleine Kräfte aus der Differenz der Federkraft und der Reluktanzkraft zur Beschleunigung des Ankers zur Verfügung. Im Ausführungsbeispiel dagegen wird die die Ankerbewegung hemmende Reluktanzkraft mit dem zugehörigen Fluss infolge der Bewegung des Nebenschluss-Ankers kurzgeschlossen, während der Arbeitsanker 11 durch die auf Nebenschlussanker 21 wirkende Reluktanzkraft zusätzlich zur Federkraft angetrieben wird).

Claims

Patentansprüche:
1 . Selbsthaltemagnet, umfassend:
- einen Magnetkreis umfassend einen Stator und einem ersten Anker;
- einen Anschlag;
- eine durch den Anschlag definierte erste Hubendlage, in welcher zwischen Stator und erstem Anker ein oder mehrere Arbeits-Restluftspalte vorliegen, die eine Reihen-Reluktanz aufweisen;
- mindestens eine Feder, welche eine Federkraft ausübt, die den ersten Anker vom Anschlag wegdrückt;
- einen magnetischen Nebenschluss von besonders geringer Reluktanz;
- einen oder mehrere Permanentmagnete zur Erregung des Magnetkreises;
- eine oder mehrere (Auslöse-)spulen zur Gegenerregung des
Magnetkreises,
wobei der Magnetkreis so bemessen ist, dass er seinen ersten Anker magnetisch wider die Federkraft in der ersten Hubendlage zu halten vermag, wobei der magnetische Nebenschluss eine Reluktanz aufweist, welche von gleicher Größenordnung ist wie die Reihen-Reluktanz des (der)
Arbeits- Restl uf tspalte(s) ,
wobei Arbeits-Luftspalt(e) und Nebenschluss bezüglich des
permanentmagnetisch erzeugten Flusses magnetisch parallel geschaltet sind, bezüglich des von der(den) (Auslöse-)spule(n) erzeugten Flusses aber in Reihe geschaltet sind,
wobei die (Auslöse-)spule(n) derart bestromt werden, dass der magnetische Fluss in dem (den) Arbeitsluftspalt(en) geschwächt und der magnetische Fluss im Nebenschluss erhöht wird, was zum Entspannen der Feder führt, wenn die magnetische Haltekraft betragsmäßig die Federkraft unterschreitet; der Selbsthaltemagnet weist des Weiteren eine oder mehrere
Mitkopplungsvorrichtungen auf, auszuwählen aus:
(1 ) einem steifen, federnden Anschlag, wobei der Anschlag so
auszugestalten ist, dass er selbst Federeigenschaften aufweist, und er sehr viel steifer ist als die mindestens eine Feder, jedoch sehr viel weniger steif als es ein massiver Anschlag aus Eisen wäre;
(2) Ausführung des magnetischen Nebenschlusses so, dass eine Bewegung des ersten Ankers eine Verminderung der Reluktanz des
Nebenschlusses zur Folge hat, womit der permanentmagnetisch erzeugte Fluss mit einsetzender Bewegung des ersten Ankers
zunehmend auf den Nebenschluss kommutiert. 2. Selbsthaltemagnet gemäß Anspruch 1 , wobei das Kommutieren des permanentmagnetisch erzeugten Flusses auf den Nebenschluss erreicht wird, indem:
der Nebenschluss einen zweiten Anker ("Nebenschlussanker") umfasst, welcher die auf ihn wirkende Reluktanzkraft mit an sich bekannten Mitteln, beispielsweise einem Stößel, auf den ersten Anker überträgt, sodass eine Gegenerregung durch die (Auslöse-)spule(n) zur Folge hat, dass der Fluss in den Arbeitsluftspalt(en) des ersten Ankers abnimmt, der Fluss in den Arbeitsluftspalt(en) des zweiten Ankers jedoch zunimmt; sobald die auf beide Anker zusammen wirkende Gesamtreluktanzkraft die Federkraft betragsmäßig unterschreitet, setzt sich damit mit dem ersten auch der zweite Anker in Bewegung, seine
Arbeitsluftspalt(e) zu schließen, was eine Verminderung der Reluktanz des über den zweiten Anker führenden Flusspfades, also des Nebenschlusses, zur Folge hat.
3. Selbsthaltemagnet gemäß Anspruch 1 , wobei das Kommutieren des permanentmagnetisch erzeugten Flusses auf den Nebenschluss erreicht wird, indem:
der Selbsthaltemagnet als permanent erregter Umkehrhubmagnet ausgeführt wird, wobei der Anker auf derjenigen Seite, welche am Anschlag zu liegen kommt, mit dem Stator möglichst keine geometrische Kennlinienbeeinflussung aufweist, sodass eine möglichst hohe magnetische Haltekraft entgegen der Federkraft erzeugt werden kann, während auf der gegenüberliegenden Seite des Ankers, wo dieser eine Reluktanzkraft in Richtung der
Federkraft verspürt, Anker und Stator ein Anker-Ankergegen- Stücksystem bilden, welches eine geringere Reluktanz aufweist, als dies ohne geometrische Kennlinienbeeinflussung der Fall wäre.
4. Selbsthaltemagnet gemäß Anspruch 1 , wobei der steife, federnde Anschlag 100 bis 1000 mal steifer ist als die mindestens eine Feder.
5. Selbsthaltemagnet mit Feder ("Speicherfeder") und Anker, der seinen Anker wider die Federkraft in einer Hublage zu halten vermag, welche durch einen Anschlag bestimmt wird; damit bestimmt der Anschlag zumindest den Restluftspalt eines Arbeitsluftspaltes. Erfindungsgemäß besitzt der Magnetkreis des Selbsthaltemagneten einen magnetischen Nebenschluss, der eine besonders geringe Reluktanz aufweist, welche von gleicher Größenordnung ist wie die Reihen-Reluktanz des oder der Arbeits- Restluftspalte(s). Bezüglich des permanentmagnetisch erzeugten Flusses sind Arbeits-Luftspalt(e) und Nebenschluss magnetisch parallel geschaltet. Bezüglich des von der (Auslöse-)spule erzeugten Flusses sind sie aber in Reihe geschaltet. Daneben weist ein erfindungsgemäßer Selbsthaltemagnet zumindest einen der drei folgenden Mitkopplungsvorrichtungen auf:
- Federnder Anschlag: Der Anschlag vermag in gewissem Umfang einzufedern und ist dabei sehr viel steifer als die Speicherfeder aber sehr viel weniger steif als es ein massiver Anschlag aus Eisen wäre. Vorzugsweise ist der Anschlag 100- bis 10.000-mal steifer als die Speicherfeder
- Der Nebenschluss ist so ausgeführt, dass eine Bewegung des Ankers eine Verminderung der Reluktanz des Nebenschlusses zur Folge hat, indem der Selbsthaltemagnet als Umkehrhubmagnet ausgeführt wird, wobei die Haltekraft, welche die Speicherfeder gespannt halten kann, möglichst ohne Kennlinienbeeinflussung erzeugt wird, und der Nebenschluss als Anker-Ankergegenstücksystem ausgebildet ist. (Bestromen der Spule zum Auslösen des Antriebs (Gegenerregung) führt dann zu einer Verminderung der Flussdichte in dem Luftspalt ohne Kennlinienbeeinflussung und zu einer Erhöhung der Flussdichte im Anker-Ankergegenstück-System, wobei die von letzterem erzeugte Kraft möglichst in der gleichen Richtung wirkt wie die Kraft der Speicherfeder)
- Der Nebenschluss ist so ausgeführt, dass eine Bewegung des Ankers eine Verminderung der Reluktanz des Nebenschlusses zur Folge hat, indem der Nebenschluss mit einem zusätzlichen Anker („Nebenschlussanker") versehen wird, welcher den kleinen Luftspalt des Nebenschlusses bis auf einen gewissen (noch kleineren) Restluftspalt zu schließen vermag. Die auf diesen Nebenschluss-Anker wirkende Kraft wird vermittels einer bekannten Vorrichtung, beispielsweise einem Stößel, so auf den Anker des Selbsthaltemagneten übertragen, dass sie auf diesen in der gleichen Richtung wirkt wie die Kraft der Speicherfeder
6. Selbsthaltemagnet gemäß Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass er einen federnden Anschlag aufweist und dass dieser Anschlag bezüglich seiner Vorspannung und/oder Position einstellbar ist, was in einfacher Weise mit Hilfe von Gewinden erreicht werden kann; hierdurch kann die Empfindlichkeit des Selbsthaltemagneten in weiten Bereichen justiert werden.
7. Selbsthaltemagnet gemäß Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass der Nebenschluss nicht als geometrisch bestimmter Luftspalt ausgeführt wird sondern mit Hilfe eines Werkstoffs mit verteiltem Luftspalt.
8. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass der Nebenschluss bzw. die zugehörige Flussführung derartig dimensioniert und geformt ist, dass infolge von Sättigung die Reluktanz des von der Spule gesehenen Eisenkreises dahingehend steigen kann, dass auch bei vergleichsweise hoher Gegenerregung ein unbeabsichtigtes Festhalten des Ankers in seiner Hubanfangslage oder ein unzulässig verzögertes Auslösen vermieden wird.
9. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass er mit einem Gleichrichter und einem Varistor ausgerüstet ist. Dabei ist der Gleichrichter mit dem Selbsthaltemagneten in Reihe, der Varistor aber parallel geschaltet, und zwar so, dass bei einer Änderung der Stromrichtung in der Spule des Selbsthaltemagneten der Strom nicht länger über den Gleichrichter fließt sondern über den Varistor frei läuft.
10. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass er nicht rund sondern eckig ausgeführt wird, und dass als Eisenwerkstoff ganz oder überwiegend Blechpakete eingesetzt werden, und dass als Permanentmagnete Ferrite verwendet werden.
11. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass als Speicherfeder eine Wellringfeder verwendet wird.
12. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass wenigstens der oder die Anker rund ausgeführt werden und dass in den oder die Anker und/oder in Rahmenteile des Ankers Schlitze eingebracht sind und dass diese Schlitze mit einem elektrisch schlecht leitenden Lagerwerkstoff gefüllt sind, der so weit übersteht, dass er als Teil eines Gleitlagers dienen kann (auf diesem Wege kann sowohl eine gute Lagerung und ggf. auch Zentrierung gewährleistet werden, während gleichsam Wirbelströme gedämpft werden, was der Auslösedynamik des Selbsthaltemagneten zu Gute kommt)
13. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5 gekennzeichnet dadurch, dass als Speicherfeder eine Tellerfeder (oder ein Tellerfederpaket) besitzt, welche eine derart degressive Kennlinie aufweist, dass die Federkraft beim Entspannen der Feder (Auslösung) zuerst zunimmt. Hierzu muss die zugehörige Federkennlinie ein lokales Maximum aufweisen
14. Selbsthaltemagnet nach Anspruch 5, der einen zweiten Anker („Nebenschlussanker") als Mitkopplungsvorrichtung aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass er keine Spule besitzt sondern mit Hilfe eines hochdynamischen zweiten Antriebs (bspw. Piezo) mechanisch ausgelöst wird.
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