DE3215057A1

DE3215057A1 - Selbsthaltendes solenoid

Info

Publication number: DE3215057A1
Application number: DE19823215057
Authority: DE
Inventors: Yoshinao Naito; Shin Ojima; Kiichiro Tada; Naoki Yoshikawa; Toru Yoshimura
Original assignee: Hosiden Electronics Co Ltd
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 1981-04-22
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1982-11-18
Anticipated expiration: 2002-04-23
Also published as: GB2099223B; US4419643A; DE3215057C2; FR2504718B1; JPH0134326Y2; FR2504718A1; JPS57170513U; GB2099223A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbsthaltendes Solenoid, welches unter dem Einfluß eines Arbeitsstromes einen beweglichen Eisenkern verschiebt und diesen Eisenkern auch dann in der verschobenen Stellung hält, wenn der Arbeitsstrom abgeschaltet wird.

Bisher wurde ein selbsthaltendes Solenoid vorgeschlagen, bei dem ein beweglicher Eisenkern unter dem Einfluß eines Arbeitsstromes so verschoben wird, daß er ein feststehendes Gegenstück ("feststehender Anker") berührt und bei dem als feststehender Anker ein Permanentmagnet dient, der sicherstellt, daß der bewegliche Eisenkern auch nach Abschaltung des Arbeitsstromes in seiner Arbeits-Stellung bleibt. Bei dem gebräuchlichen selbsthaltenden Solenoid wird auch in der abgefallenen Stellung, in der der bewegliche Eisenkern keinen Kontakt mit dem feststehenden Anker hat, durch den Permanentmagneten, der den feststehenden Anker bildet, eine Anziehungskraft auf den beweglichen Eisenkern ausgeübt. Demzufolge besteht die Möglichkeit, daß der bewegliche Eisenkern auch im abgefallenen Zustand infolge einer externen Vibration oder eines Stoßes verschoben wird. Wenn nun der Abstand zwischen dem beweglichen Eisenkern und dem feststehenden Anker groß dimensioniert oder eine starke Rückzugsfeder für den beweglichen Eisenkern vorgesehen wird mit dem Ziel, eine derartige unbeabsichtigte Betätigung auszuschließen, dann muß der Arbeitsstrom erhöht werden, es wird viel Leistung verbraucht und der Aufbau des Solenoids wird zwangsweise unhandlich.

Eine Lösung für solche Probleme ist i_n der 35

iJl'.'-OS 3Ü 1 ⁽J 41U b<ü;cln: j. o bon. J.:u.i. cküu «elbiiUmlüondun Solenoid ger.iLß dieser Patentanmeldung ist der bewegliche Eisenkern in der Richtung seiner Bewegung in zwei Teile unterteilt zwischen die ein Permanentmagnet eingesetzt ist und als Permanentmagnet wird ein solcher Magnet verwendet, der bei Raumtemperatur leicht magnetisiert und entmagnetisiert werden kann. Wenn durch eine Spule dos selbsthaltenden Solenoids ein Arbeitsstrom geschickt wird, wird infolyo dos durch den Arbeitsstrom verursachten Magnetflusses der bewegliche Eisenkern bis zur Berührung mit dem feststehenden Anker verschoben und gleichzeitig der Permanentmagnet durch den Magnetfluß magnetisiert, so daß selbst nach Abschaltung des Arbeitsstromes der bewegliche Eisenkern durch den Permanent- magneten in seiner Arbeitsstellung gehalten wird. Wenn der bewegliche Eisenkern in seine Ausgangslage zurückgebracht werden soll, wird ein Gegenstrom durch die Spule geschickt. Durch das von diesem Strom aufgebaute Magnetfeld wird der Permanentmagnet entmagnetisiert und erlaubt, daß der bewegliche Eisenkern durch eine kleine Rückstellkraft in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Außerdem wirkt der Permanentmagnet, da er entmagnetisiert ist, nicht mehr anziehend auf den beweglichen Eisenkern und deshalb besteht keine Gefahr einer unbeabsichtigten Betätigung.

Das in der obengenannten Anmeldung vorgeschlagene selbsthaltende Solenoid ist jedoch wegen der vorgesehenen Anordnung des Permanentmagnets in dem beweglichen Eisenkern kompliziert in der Herstellung und muß, da der bewegliche Eisenkern wiederholt gegen den feststehenden Anker schlägt, mechanisch kräftig ausgebildet sein. Der unterteilte Aufbau des magnetischen Eisenkerns ist daher unerwünscht. Weiterhin ist es, da der Permanentmagnet im abgefallenen Zustand entmagnetisiert ist, notwendig, daß der bewegliche Eisenkern während der Betätigung nur von dem magnetischen

Fluß angezogen wird, der aus dem Fließen des Arbeitsstromes resultiert. Zusätzlich muß, wenn der bewegliche Eisenkern in seine Ausgangslage zurückgebracht werden soll, der Permanentmagnet entmagnetisiert werden, so daß der Gegenstrom ebenfalls groß ist, was zu einem hohen Energxeverbrauch führt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbsthaltendes Solenoid zu schaffen, welches von der Möglichkeit einer unbeabsichtigten Betätigung frei ist und einen geringen Energxeverbrauch hat.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbsthaltendes Solenoid mit einem einfach aufgebauten beweglichen Eisenkern zu schaffen, welches mechanisch stabil ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein selbsthaltendes Solenoid, welches im abgefallenen Zustand stabil ist und einen geringen Leistungsverbrauch hat.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in einem Solenoid, ^e i dem ein beweglicher

Eisenkern in einer Spule längs deren Achse beweglich ist und in die Spule hineingezogen wird um auf einen feststehenden Anker zu treffen und bei dan ein magnetisches Joch vorgesehen ist, welches zwischen dem feststehenden Anker und dem äußeren Umfang des beweglichen Eisenkerns am Ende der Spule verläuft, ein Permanentmagnet vorgesehen, der an einem Ende des magnetischen Joches in der Bewegungsrichtung des beweglichen Eisenkerns angebracht ist. Ein magnotj scher Spalt., dor kleiner i.r;t πίκ dor Abstand zwischen dem beweglichen Eisenkern in seiner abgefallenen

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Stellung und dom feststehenden Anker liegt in dem geschlossenen magnetischen Pfad des vom Permanentmagneten ausgehenden Magnetflusses. Wenn sich der bewegliche Eisenkern in seiner Arbeitsstellung befindet und den festen Anker berührt, fließt der größte Teil des Magnetflusses des Permanentmagneten nicht durch den magnetischen Spalt, sondern durch den geschlossenen magnetischen Pfad, der durch den beweglichen Eisenkern und den feststehenden Anker verläuft. Dann, wenn der bewegliche Eisenkern abgeworfen wird um. seine abgefallene oder Ruhelage einzunehmen, fließt ein von einem die Spule durchfließenden Strom herrührender Magnetfluß durch den magnetischen Spalt in einer Richtung, die dem vom Permanentmagneten herrührenden Fluß entgegengesetzt ist.

Im abgefallenen Zustand verläuft der vom Permanentmagneten ausgehende Magnetfluß größtenteils durch den magnetischen Spalt und kaum durch den beweglichen Eisenkern, den feststehenden Anker und über den zwischen den beiden liegenden Spalt und auf den beweglichen Eisenkern wirkt fast keine Anziehungskraft in Richtung auf den feststehenden Anker, so daß keine Wahrscheinlichkeit für eine unbeabsichtigte Betätigung besteht. Wenn ein Arbeitsstrom durch die Spule geschickt wird, fließt der vom Permanentmagneten ausgehende magnetische Fluß, der durch den magnetischen Spalt geflossen war, ebenfalls durch den beweglichen Eisenkern, den festen Anker sowie über den zwischen diesen liegenden Spalt, was zu einer Erhöhung der Anziehungskraft auf den beweglichen Eisenkern führt. Beim Hindurchschicken eines Gegenstroms durch die Spule verläuft der resultierende magnetische Fluß so durch den beweglichen Eisenkern und den feststehenden Anker, daß er den Magnetfluß des Permanentmagneten aufhebt, wodurch der bewegliche Eisenkern sofort abgeworfen, der Permanentmagnet jedoch nicht entmagnetisiert wird.

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Durch eine Anordnung des Permanentmagneten gegenüber der äußeren Mantelfläche des beweglichen Eisenkerns, kann der sich bewegende Eisenkern stabiler in der Ruhestellung gehalten werden. Der Permanentmagnet kann gegenüber der äußeren Mantelfläche des Teils des feststehenden Ankers, der au:; dem magnetischen Joch herausragt, angeordnet werden. Der Permanentmagnet kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des magnetischen Joches angebracht werden. Darüberhinaus kann auch eine Mehrzahl von Permanentmagneten mit jeweils einem magnetischen Joch zwischen benachbarten Magneten aufeinanderfolgend in Richtung der Bewegung des beweglichen Eisenkerns so angeordnet werden, daß sich aufeinanderfolgende Permanentmagnete mit ihren gleichnamigen Polen gegenüberstehen. Auf diese Weise kann die Anziehungskraft während der Betätigung erhöht werden. Es ist ebenfalls möglich, Permanentmagnete an beiden Enden des magnetischen Joches in Richtung der Bewegung des beweglichen Eisenkernes anzubringen. Auf jeden Fall wird der vorerwähnte magnetische Spalt in dem geschlossenen magnetischen Pfad des Magnetflusses des Permanentmagneten ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein herkömmliches selbsthaltendes Solenoid;

Fig. 2A und 2B die gegenseitige Beziehung zwischen den von Spulenströmen gebildeten magnetischen Feldern und der Magnetisierung eines Permanentmagneten 14 in Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des selbsthaltenden Solenoids gemäß der vorliegenden Erfindung bei der der Permanentmagnet 14 an der Seite angebracht ist, an der der bewegliche Eisenkern herausragt; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines magnntischen Pfades des Magnetflusses des Permanentmagneten

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im abgefallenen Zustand und eines magnetischen Pfades des vom Gegenstrom erzeugten Magnetflusses in der Ausführungsform nach Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines magnetisehen Pfades des Magnetflusses des Permanentmagneten im angezogenen Zustand und eines magnetischen Pfades des vom Arbeitsstrom erzeugten Magnetflusses in der Ausführungsform nach Fig. 3;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des selbsthaltenden Solenoids nach der vorliegenden Erfindung,bei welchem der Permanentmagnet auf der Seite des feststehenden Ankers angebracht ist;

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 3;

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine andere Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 3,bei welcher der Permanentmagnet 14 innerhalb des magnetischen Joches angeordnet ist;

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 6,bei welcher der Permanentmagnet 14 innerhalb des magnetischen Joches angeordnet ist;

Fig. 10 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung, bei der eine Mehrzahl von Permanentmagneten an der Seite angebracht ist, an der der bewegliche Eisenkern hervorragt;

Fig. 11 eine Darstellung eines magnetischen Pfades des Magnetflusses der Permanentmagnete in der abgefallenen Stellung und eines magnetischen Pfades des von einem Arbeitsstrom erzeugten Magnetflusses in der Ausführungsform nach Fig. 10;

Fig. 12 eine Darstellung eines magnetischen Pfades des Magnetflusses der Permanentmagnete in der angezogenen Stellung und eines magnetischen Pfades des von einem Gegenstrom erzeugten Magnetflusses in der Ausführungsform nach Fig. 10;

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Fig. 13 einen Querschnitt durch eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 10;

Fig. 14 einen Querschnitt durch eine weitere Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 10,bei welcher die Zahl der verwendeten Permanentmagnete erhöht wurde;

Fig. 15 einen Querschnitt durch eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 13, bei welcher die Zahl der verwendeten Permanentmagnete erhöht wurde;

Fig. 16 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung,bei der eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf der Seite des feststehenden Ankers angebracht ist;

Fig. 17 einen Querschnitt durch eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 16, bei welcher die Zahl der verwendeten Magnete erhöht wurde;

Fig. 18 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der auf der Seite auf der der bewegliche Eisenkern herausragt und auf der Seite des feststehenden Ankers eine Mehrzahl von Permanentmagneten vorgesehen sind und

Fig. 19 einen Querschnitt durch eine weitere Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 3, bei der der Permanentmagnet radial magnetisiert ist.

Zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung wird anhand von Fig. 1 zunächst ein herkömmliches selbsthaltendes Solenoid erläutert. Ein magnetisches Joch 10 besteht aus einem magnetischen Jochbügel 11, der durch Biegen einer magnetischen Platte in eine U-Form hergestellt wurde und aus einem Verbindungsstück 12, welches so am Jochbügel 11 befestigt ist, daß es seine Endstücke verbindet. Ein im wesentlichen säulenförmiger feststehender Anker 13 ist in der Mitte des Zwischenstücks 11a des magnetischen Jochbügels 11 befestigt. In der Mitte des Zwischenstücks 11a ist ein Loch 11e vorgesehen und ein

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Haltcrohr 20 ragt aus der Mitte des feststehenden Ankers auf der Seite des Zwischenstücks 11a heraus und ist in das Loch 11e eingesetzt. Das herausragende Stück des Halterohrs 20 wird in radialer Richtung gespreizt, wodurch der feststehende Anker 13 an dem Zwischenstück 11a befestigt wird. Ein dünnes Durchgangsloch 23 erstreckt sich axial durch den feststehenden Anker 13, so daß während der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 16 Luft in den und aus dem Spalt 18 strömen kann.

Den feststehenden Anker 13 umgibt direkt ein Ende eines zylindrischen Teils 15 aus nicht-magnetischem Material, z. B. Messing, dessen anderes Ende in ein Loch in der Mitte des Verbindungsstückes 12 des magnetischen Joches 10 eingesetzt ist. Ein zylindrischer beweglicher Eisenkern, ein sog. Tauchanker, 16, der im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie der feststehende Anker 13 ist so in das zylindrische Teil 15 eingebaut, daß er hierin axial beweglich ist. In der Ruhestellung des selbsthaltenden Solenoids bestimmt der bewegliche Eisenkern 16 den Luftspalt 18 zwischen seinem inneren Ende und den feststehenden Anker 13 und ragt weit aus dem anderen Ende des magnetischen Joches 10 heraus.

Der bewegliche Eisenkern 16 ist in Längsrichtung in zwei Teile geteilt und die beiden Teile des beweglichen Eisenkerns sind über einen Permanentmagneten 14 verbunden, der eine kleine Koerzitivkraft hat. Der Permanentmagnet 14 wird bei Raumtemperatur durch ein magnetisches Feld magnetisiert, welches während des Anzugsvorgangs in einer Spule des selbsthaltenden Solenoids entsteht und wird leicht von einem Feld mit entgegengesetzter Richtung entmagnetisiert, und dieser Permanentmagnet läßt sich wiederholt magnetisieren und entmagnetisieren. Das herausragende Ende des beweglichen Eisenkerns 16 weist ein Loch 16a

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auf, welches der Verbindung mit einer Last dient.

Die Stirnfläche des beweglichen Eisenkerns 16 weist auf der Seite des feststehenden Ankers 13 einen aus dem gleichen Stück geformten Vorsprung 22 mit trapezförmigem, die Achse dos Eisenkorns 16 ο irisch] ießcnden Querschnitt auf. In die Stirnfläche des feststehendem Ankoro 13 ist eine trapezförmige Vertiefung 21 zur Aufnahme des trapezförmigen Vorsprungs 22 eingearbeitet. Durch eine solche Anordnung werden die sich gegenüberstehenden Flächen des beweglichen Eisenkerns 16 und des feststehenden Ankers vergrößert, wodurch eine Vergrößerung der Anziehungskraft auf den erstgenannten möglich wird. Auf dem zylindrischen Teil 15 ist ein Spulenkörper 24 aus nicht-magnetischem Material, wie z. B. Kunstharz, angebracht. Auf diesen Spulenkörper 24 sind eine Arbeitsspule 25 und auf diese eine Gegen- oder Rückholspule aufgewickelt. Auf die Gegenspule 26 ist ein Band 27 aufgebracht.

Wenn der bewegliche Eisenkern 16 angezogen werden soll, wird durch die Arbeitsspule 25 ein Arbeitsstrom geschickt. Durch diesen Arbeitsstrom wird in den zylindrischen Teil und im wesentlichen parallel zu dessen Achse ein magnetischer Fluß B_-. erzeugt. Der magnetische Fluß B₁ verläuft innerhalb eines geschlossenen magnetischen Pfades, der aus dem magnetischen Joch 10, dem feststehenden Anker 13 und dem beweglichen Eisenkern 16 besteht und durch die magnetische Energie in diesem magnetischen Kreis wird der bewegliche Eisenkern 16 in Richtung auf den feststehenden Anker 13 bis zum Anschlag an diesen bewegt. Durch den magnetischen Fluß B₁ wird weiterhin der Permanentmagnet magnetisiert und selbst wenn in diesem Zustand der Arbeitsstrom abgeschaltet wird, bleibt der Permanentmagnet 14,wie in Fig. 2Λ gezeigt, magnetisiert·- und durch rcinon magnetischen Fluß B,. wird dor bewegliche Eisenkern 1 f· in

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Richtung auf den feststehenden Anker 13 gezogen und dort gehalten.

Wenn dor bewegliche Eisenkern 16 in seine Ruhelage zurückgeholt werden soll, wird durch die Rückholspule 26 ein Gegenstrom geschickt, durch den im zylindrischen Teil 15 ein magnetischer Fluß B~ erzeugt wird, der im wesentlichen parallel zu dessen Achse, jedoch in entgegengesetzter Richtung wie der vorher erwähnte magnetische Fluß

B. verläuft. Wie Fig. 2B zeigt, hat der magnetische Fluß Β- die entgegengesetzte Richtung wie der magnetische Fluß B„ des Permanentmagneten 14 und deshalb wird der Permanentmagnet 14 entmagnetisiert. Demzufolge wird der bewegliche Eisenkern auch dann durch eine Rückholfeder in seine Ausgangslage zurückgezogen, wenn diese sehr schwach ist. In diesem Falle wird der bewegliche Eisenkern 16 unter seinem eigenen Gewicht oder einer angehängten Last in seine Ausgangslage zurückkehren_f so daß keine Rückholfeder erforderlich ist, sofern das selbsthaltende Solenoid so verwendet wird, daß der herausragende Teil des beweglichen Eisenkerns 16 nach unten zeigt. Das in Fig. 1 dargestellte selbsthaltende Solenoid verbraucht weniger Energie und ist in dem Zustand, wo der bewegliche Eisenkern 16 in seiner Ausgangslage liegt, stabiler als in dem Fall, wo der feststehende Anker 13 aus einem Permanentmagneten gebildet ist, der durch die magnetischen Felder der Spulen 25 und 26 nicht entmagnetisiert wird. Da der Permanentmagnet 14 zwischen die Teile des beweglichen Eisenkerns 16 eingesetzt ist, ist es jedoch schwierig, ein solches kleines selbsthaltendes Solenoid zu bauen, bei dem der bewegliche Eisenkern 16 etwa 4 mm Durchmesser hat und etwa 15 mm lang ist. Weiterhin ist der eingesetzte Permanentmagnet 14 großen Stößen ausgesetzt, da der bewegliche Eisenkern 16 immer wieder gegen den feststehenden Anker 13 schlägt; es ist daher schwierig, ein selbsthaltendes

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Solenoid von ausreichender mechanischer Widerstandsfähigkeit zu schaffen. Darüberhinaus wird infolge der wiederholten Magnetisierung und Entmagnetisierung des Permanentmagneten 14 der Energieverbrauch relativ hoch auch wenn er für jede einzelne Betätigung klein ist. Hinzu kommt noch, daß der Permanentmagnet 14 während der Betätigung überhaupt nicht zur Anziehung des beweglichen Eisenkerns 16 beiträgt, der nur durch den von der Arbeitsspule 25 herrührenden magnetischen Fluß angezogen wird.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des selbsthaltenden Solenoids gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Fig. 3 sind die Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Permanentmagnet 14 an der Seite am magnetischen Joch 10 angebracht, aus der das Ende des beweglichen Eisenkerns 16 herausragt. Der bewegliche Eisenkern 16 ragt aus dem Zwischenstück 11a des magnetischen Jochbügels 11 heraus und der feststehende Anker 13 ist am Verbindungsstück 12 befestigt. In der Mitte des Zwischenstücks 11a des magnetischen Jochbügels 11 ist eine Öffnung 41 mit einem etwas größeren Durchmesser als der äußere Durchmesser des zylindrischen Teils 15 angebracht, und das zylindrische Teil 15 aus nicht-magnetischem Material ist so im magnetischen Jochbügel 11 angeordnet, daß es aus ihm durch die Öffnung 41 herausragt. Der beispielsweise ringförmige Permanentmagnet 14 ist am Zwischenstück 11a des magnetischen Jochbügels 11 angebracht, und umgibt das aus der Öffnung 41 herausragende Ende des zylindrischen Teils 15. Für den magnetischen Fluß des Permanentmagneten 14 besteht ein magnetischer Pfad, der einen Spalt 44 aufweist, der kleiner ist als der Spalt 18 zwischen dem beweglichen Eisenkern 16 in seiner Ruhelage und dem feststehenden Anker 13 und die Anordnung ist so gewählt, dnß der magnetische Fluß des Permanentmagneten 14 dann, wenn

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der bewegliche Eisenkern 16 in direktem Kontakt mit dem feststehenden Anker 13 ist, davon abgehalten wird, durch den Spalt 4 4 zu verlaufen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise um das zylindrische Teil 15 herum ein ringförmiges magnetisches Joch 42 an der äußeren Stirnfläche des Permanentmagneten 14 angebracht. Zwischen der inneren Mantelfläche des Permanentmagneten 14 und der äußeren Mantelfläche des zylindrischen Teils 15 ist ein Spalt ausgebildet, und der magnetische Spalt 44 der gleich oder kleiner ist als der genannte Spalt, befindet sich zwischen der inneren Mantelfläche der Öffnung 41 und der äußeren Mantelfläche des beweglichen Eisenkerns 16. Der magnetische Spalt 44 ist kleiner gewählt, als der Spalt 18 der zwischen dom feststehenden Anker 13 und dem beweglichen Eisenkern 16 liegt. Zwischen das zylindrische Teil 15 und dem Permanentmagneten 14 ist, wenn erforderlich, ein ringförmiger Abstandhalter 43 aus einem nicht-magnetischen Material, wie z. B. Messing,eingesetzt. Der Abstandhalter 43 kann auch so erweitert werden, daß er den magnetischen Spalt füllt. Als Permanentmagnet 14 kann z. B. ein Ferritmagnet, ein Seltene-Erde-Magnet oder etwas ähnliches mit einer relativ hohen Koerzitivkraft verwendet werden. In Fig. 3 hat der Permanentmagnet 14 seinen Nord- bzw. Südpol seitlich am Zwischenstück 11a bzw. seitlich am magnetischen Joch 42. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform eine Spule 40 auf den Spulenkörper 24 aufgewickelt.

Wenn der bewegliche Eisenkern 16 und der feststehende Anker 13 voneinander entfernt sind, verläuft, wie in Fig. 4 gezeigt, der vom Permanentmagnet 14 verursachte magnetische Fluß in zwei geschlossenen magnetischen Pfaden innerhalb des Solenoids. Der erste geschlossene magnetische Pfad verläuft vom magnetischen Nordpol N über Zwischenstück 11a Spalt 44 - zylindrisches Teil 15 - beweglicher Eisenkern - zylindrisches Teil 15 - magnetisches Joch 42 zum magne-

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tischen Südpol S und der Fluß φ. verläuft innerhalb dieses ersten geschlossenen magnetischen Pfades. Der zweite geschlossene magnetische Pfad erstreckt sich vom magnetischen Nordpol N über Zwischenstück 11a - magnetischer Jochbügel 11 - Verbindungsstück 12 - feststehender Anker 13 - Spalt 18 - beweglicher Eisenkern 1G -zylindrisches Teil 15 - magnetisches Joch 42 zum magnetischen Südpol S und ein magnetischer Fluß φ~ verläuft innerhalb dieses zweiten geschlossenen magnetischen Pfades.

Im zweiten geschlossenen magnetischen Pfad ist der magnetische Fluß tf>2 wesentlich kleiner als der magnetische Fluß φ ₁ im ersten geschlossenen magnetischen Pfad, da der magnetische Widerstand des Spalts 18 wesentlich höher ist als der des Spalts 44 und es gilt etwa die Beziehung Φ* + Φ-y - Φ*,' wobei Φ_Μ der vom Permanentmagneten 14 ausgehende, nicht variierende Gesamtfluß ist. Wenn in der Spule 40 weder Arbeits- noch Gegenstrom fließen, wird folglich der bewegliche Eisenkern 16 von der magnetischen Energie des zweiten geschlossenen magnetischen Pfades nicht bewegt, da der magnetische Fluß φ- klein ist. Dank der magnetischen Energie des ersten geschlossenen magnetischen Kreises versucht der bewegliche Eisenkern 16 in dieser Lage zu bleiben, auch wenn eine externe Kraft auf ihn einwirkt .

Als nächstes werde durch die Arbeits- und Rückstellspule 40 ein Arbeitsstrom geschickt, so daß die Richtung des von der Spule 40 verursachten magnetischen Flusses im Kern 16 mit der des vom Magneten 14 herrührenden Flusses 0- übereinstimmt. Die von dem Arbeitsstrom erzeugten magnetischen Flüsse verlaufen in zwei geschlossenen magnetischen Pfaden innerhalb des Solenoids. Ein dritter geschlossener magnetischer Pfad folgt folgendem Weg: Zwischenstück 11a magnetischer Jochbügel 11 - Verbindungsstück 12 - feststohondor Anker 13 - Spalt 18 - bowoq'Mchor Rifionkorn 16 -

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zylindrisches Teil 15 - Spalt 44 - Zwischenstück 11a und ein magnetischer Fluß $, verläuft innerhalb dieses dritten geschlossenen magnetischen Pfades. Ein vierter geschlossener magnetischer Pfad folgt dem Weg: magnetischer Nordpol N - Zwischenstück 11a - magnetischer Jochbügel 11 Verbindungsstück 12 - feststehender Anker 13 - Spalt 18 beweglicher Eisenkern 16 - zylindrisches Teil 15 - magnetisches Joch 42 - magnetischer Südpol S und ein magnetischer Fluß φ. verläuft innerhalb dieses vierten geschlossenen magnetischen Pfades.

In dem Teil des magnetischen Eisenkerns 16, welcher sich innerhalb der Ärbeits- und Rückstellspule 40 befindet, bestehen während der Einwirkung des Arbeitsstromes die magnetischen Flüsse φ~ ⁺ ^3 ⁺ $a i-ⁿ Richtung der Achse des beweglichen Eisenkerns 16. Infolge dieser magnetischen Flüsse wirkt auf den beweglichen Eisenkern 16 eine Kraft, die ihn in Richtung auf den feststehenden Anker 13 bewegt. In diesem Fall haben die magnetischen Flüsse φ. und φ^ in

dem Spalt 44 entgegengesetzte Richtungen. Daher wird, wenn der Fluß φ-y größer wird als der Fluß φ. , der Fluß φ« gezwungen, in den zweiten geschlossenen magnetischen Pfad auszuweichen. Als Folge hiervon wird die Kraft auf den beweglichen Eisenkern 16 größer als in dem Fall, wo auf diesen nur der aus der Spule 40 stammende magnetische Fluß einwirkt. Auf diese Weise wird der bewegliche Eisenkern 16 durch die magnetische Energie des zweiten, dritten und vierten geschlossenen magnetischen Pfades in Richtung auf den feststehenden Anker 13 bewegt, bis der Vorsprung 22 ganz in der trapezförmigen Vertiefung 21 liegt. In diesem Zustand, wo der Spalt 18 nicht mehr besteht, ist der magnetische Widerstand des zweiten geschlossenen magnetischen Pfades wesentlich kleiner als in dem Zustand, wo der bewegliche Eisenkern 16 und der feststehende Anker 13 nicht miteinander in Kontakt stehen. Dem entsprechend

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wird der magnetische Fluß ^₂' welcher, wie in Fig. 5 gezeigt, innerhalb des zweiten geschlossenen magnetischen Pfades verläuft, wesentlich größer, als der magnetische Fluß g!>2' Andererseits fließt praktisch kein magnetischer Fluß mehr im ersten geschlossenen magnetischen Pfad, da der magnetische Widerstand des ersten geschlossenen Pfades durch die Wirkung des Spaltes 44 merklich größer ist als der des zweiten magnetischen Pfades. Mit dem beschriebenen Ansteigen des magnetischen Flusses φ~ ', der in dem zweiten geschlossenen magnetischen Pfad verläuft, wird der bewegliche Eisenkern 16 auch dann durch die magnetische Energie des zweiten geschlossenen magnetischen Pfades in Berührung mit dem feststehenden Anker 13 gehalten, wenn der Arbeitsstrom abgeschaltet wird.

Um den beweglichen Eisenkern 16 in seine Ausgangslage zurückzubringen, wird ein Gegenstrom dessen Richtung der des Arbeitsstromes entgegengesetzt ist, durch die Arbeitsund Rückstellspule 40 geschickt. Wie Fig. 5 zeigt, bildet sich dabei ein geschlossener magnetischer Pfad aus mit dem Verlauf: Zwischenstück 11a- Spalt 44 - beweglicher Eisenkern 16 - feststehender Anker 13 - Verbindungsstück 12 magnetischer Jochbügel 11 - Zwischenstück 11a und ein magnetischer Fluß si-,¹ verläuft innerhalb dieses geschlossenen magnetischen Pfades. Da der magnetische Fluß «$-.' in der Achse des beweglichen Eisenkerns 16 die umgekehrte Richtung hat wie der magnetische Fluß «$₂' und daher diesen, vom Permanentmagneten 14 herrührenden Fluß c$₂' aufhebt, wodurch die den beweglichen Eisenkern 16 anziehende Kraft des Permanentmagneten 14 fast bis auf Null verringert wird, kann der bewegliche Eisenkern 16 durch eine sehr geringe Kraft in seine Ausgangslage zurückgebracht werden. Da der bewegliche Eisenkern in der Praxis üblicherweise mit Hilfe einer Rückholfeder oder unter Ausnutzung seines eigenen Gewichts in die Ausgangslage zurückgebracht wird, kann or

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mit wesentlich weniger Gegenstrom rückgestellt werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten gebräuchlichen Solenoid muß der Permanentmagnet 14 während des Rückstellvorgangs entmagnetisiert werden und demzufolge ist für die Rückstellung ein relativ größerer Rückstellstrom erforderlich. Im Gegensatz hierzu braucht bei dem Solenoid nach der vorliegenden Erfindung der Permanentmagnet 14 nicht entmagnetisiert zu werden und der bewegliche Eisenkern 16 wird durch Einsatz eines relativ kleinen Gegenstroms in der Arbeits- und Rückstellspule 40 zurückgeholt. Darüberhinaus wirkt, wie oben beschrieben, bei dem Solenoid nach der vorliegenden Erfindung während der Betätigung der magnetische Fluß des Permanentmagneten 14 ebenfalls anziehend auf den beweglichen Eisenkern 16, so daß der Arbeitsstrom kleiner bleiben kann als bei dem in Fig. 1 gezeigten Solenoid nach dem Stand der Technik erforderlich. Aus den beschriebenen Gründen sind bei einem Solenoid nach der vorliegenden Erfindung sowohl der Arbeits- als auch der Gegenstrom kleiner als dies bei einem herkömmlichen Solenoid der Fall ist und der Energieverbrauch ist daher klein.

Eine weitere Ausführungsform des selbsthaltenden Solenoids nach der·Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt, in der Teile, die denen in Fig. 3 entsprechen, mit den gleichen Nummern bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist der Permanentmagnet 14 an der Endfläche des magnetischen Joches 10 auf der Seite des feststehenden Ankers 13 angebracht und der bewegliche Eisenkern 16 ragt wie in Fig. 1 aus dem Verbindungsstück 12 heraus. Der feststehende Anker ist in axialer Richtung verlängert und die Verlängerung ragt aus der Öffnung 41 des Zwischenstücks 11a heraus. Die Verlängerung des feststehenden Ankers 13 weist einen verringerten Durchmesser auf und bildet so ein abgestuftes

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Stück 45. Zwischen dem Zwischenstück 11a und dem Spulenkörper 24 ist ein rechteckiger, nicht-magnetischer Abstandshalter 46 angeordnet, welcher ein rundes Loch aufweist, in welches die Verlängerung eingesetzt ist, so daß das abgestufte Stück 45 und der Abstandshalter 46 ineinandergreifen. Der magnetische Spalt 44 besteht zwischen der äußeren Mantelfläche des feststehenden Ankers 13 und der inneren Mantelfläche der öffnung 41 im Zwischenstück 11a. Der kreisringförmige Permanentmagnet 14 ist auf der dem Spulenkörper 24 abgewandten Seite des Zwischenstücks 11a angebracht und das herausragende Ende des feststehenden Ankers 13 ist in den Permanentmagneten 14 so eingesetzt, daß dazwischen ein Spalt gebildet wird. In diesen Spalt ist, soweit erforderlich, ein Abstandhalter 43 eingebaut. Das an der äußeren Endfläche des Permanentmagneten 14 angebrachte magnetische Joch 42 ist scheibenförmig ausgebildet und die Endfläche des feststehenden Ankers 13 grenzt an dieses magnetische Joch 42. Wenn sich der bewegliche Eisenkern 16 in seiner äußersten Lage befindet, verläuft der Hauptteil des magnetischen Flusses des Permanentmagneten 14 in einem magnetischen Pfad vom magnetischen Nordpol N über das magnetische Joch 42 - feststehenden Anker 13 - magnetischen Spalt 44 - Zwischenstück 11a zum magnetischen Südpol S und wirkt nicht auf den magnetischen Eisenkern 16 ein. Wird ein Arbeitsstrom durch die Spule 40 geschickt, entsteht ein magnetischer Fluß, der im magnetischen Spalt 44 die entgegengesetzte Richtung hat wie der vom Permanentmagneten 14 ausgehende magnetische Fluß. Als Folge hiervon weicht der magnetische Fluß des Permanentmagneten 14 aus auf einen magnetischen Pfad, der vom magnetischen Pol N über das Magnetjoch 42 feststehenden Anker 13 - Spalt 18 - beweglichen Eisenkern 16 - Verbindungsstück 12 - magnetischen Jochbügel 11 Zwischenstück 11a zum magnetischen Pol S verläuft. Der magnetischem Fluß des Permanentmagneten 14 unterstützt die

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Anziehung des beweglichen Eisenkerns 16 und wenn dieser den feststehenden Anker 13 berührt, wird er durch den magnetischen Fluß des Permanentmagneten 14 in seiner Arbeitsstellung gehalten. Wenn der bewegliche Eisenkern 16 zurückgestellt werden soll, wird durch die Spule 40 ein Gegenstrom geschickt, womit ein magnetischer Fluß erzeugt wird, der den magnetischen Fluß des Permanentmagneten 14 im beweglichen Eisenkern 16 aufhebt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des selbsthaltenden Solenoids nach der vorliegenden Erfindung, wobei Teile die denen in Fig. 3 entsprechen, mit den gleichen Nummern bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist beispielsweise ein scheibenförmiger Flansch 50 aus magnetischem Material durch Einpressen, Aufstecken oder Gießen in einem Stück auf dem Teil des beweglichen Eisenkerns 16 angebracht, der aus dem Magnetjoch 42 herausragt. Der Abstand zwischen dem magnetischen Joch 42 und dem Flansch 50 ist so gewählt, daß er im Ruhezustand des beweglichen Kin ankerns 1G im wesentlichen so groß ist wie Spalt 18, so daß der Flansch 50 mit seiner gesamten Oberfläche mit dem magnetischen Joch 42 in Verbindung steht wenn der bewegliche Eisenkern 16 den feststehenden Anker 13 berührt. Demzufolge verläuft der vorerwähnte zweite geschlossene magnetische Pfad dann, wenn der bewegliche Eisenkern am feststehenden Anker 13 anliegt, durch den aus magnetischem Material bestehenden Flansch anstatt durch das nicht-magnetische zylindrische Teil In diesem Fall verläuft der zweite geschlossene magnetische Pfad auf folgendem Weg: Magnetpol N - Zwischenstück 11a - magnetischer Jochbügel 11 - Verbindungsstück 12 - feststehender Anker 13 - beweglicher Eisenkern 16 Flansch 50 - magnetisches Joch 42 - Magnetpol S . Der magnetische Fluß verläuft also nicht durch das zylindrische Teil 15, sondern durch den Flansch 50 von geringem magne-

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tischem Widerstand, so daß der Fluß innerhalb des zweiten magnetischen Pfades und damit die auf den beweglichen Eisenkern 16 wirkende Haltekraft ansteigt. Es hat sich gezeigt, daß die Haltekrnft eines Solenoids, die ohne Flansch 50 etwa 1 ,5daN beträgt, durch das Anbringen dos Flansches 50 auf etwa 2,6 daN ansteigt.

Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Permanentmagnet 14 auf der Außenseite eines der Enden des magnetischen Joches 10 befestigt war, kann er ebenso auf der Innenseite des magnetischen Joches 10 angebracht werden. Wenn beispielsweise, wie in Fig. 3 gezeigt, der Permanentmagnet 14 an derjenigen Seite des magnetischen Joches 10 angebracht ist, an der das Ende des beweglichen Eisenkerns 16 herausragt, wird der Permanentmagnet 14, wie in Fig. 8 dargestellt, innerhalb des macjnetischen Joches 10 und in Kontakt mit diesem befestigt und das magnetische Joch 42 wird dann zwischen dem Permanentmagneten 14 und dem Flansch des Spulenkörpers 24 angeordnet. In diesem Fall wird die Größe g₁ des Spaltes 51, der zwischen der äußeren Mantelfläche des magnetischen Jochs 42 und dem magnetischen Joch 10 liegt, wesentlich größer gewählt als die Größe g„ des Spalts 44 zwischen der inneren Mantelfläche der öffnung 41 des magnetischen Joches 10 und dem beweglichen Eisenkern 16, so daß der durch den Spalt verlaufende magnetische Fluß vernachlässigbar klein wird. Wenn der durch einen Arbeitsstrom in der Spule 4oa erzeugte magnetische Fluß in entgegengesetzter Richtung wie der Fluß des Permanentmagneten 14 durch den Spalt 44 verläuft, weicht der Fluß des Permanentmagneten 14 auf folgenden magnetischen Pfad aus: Magnetpol N - magnetisches Joch 42 - beweglicher Eisenkern 16 - feststehender Anker 13 - Verbindungsstück 12 - magnetischer Jochbügel 11 Zwischenstück 11a - Magnetpol S ohne durch den Spalt 4 4 zu verlaufen und zieht auf diese Weise den beweglichen

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Eisenkern 16 in Richtung auf den feststellenden Anker 13.Der Rückstellstrom in der Spule 4 0b erzeugt einen magnetischen Fluß in Gegenrichtung zu dem magnetischen Fluß des Permanentmagneten 14 in Richtung vom beweglichen Eisenkern 16 zum feststehenden Anker 13 und löst den beweglichen Eisenkern 16 vom feststehenden Anker 13. Der von der Spule 40b ausgehende magnetische Fluß und der magnetische Fluß des Permanentmagneten 14 stimmen in dem Spalt 44 in der Richtung überein, so daß der vom Permanentmagneten 14 ausgehende magnetische Fluß denjenigen magnetischen Pfad wählt, der den Spalt 44 enthält. In der Ausführungsform nach Fig. 8 besteht die Spule 4 0 aus einer Arbeitsspulo 40a und einer Rückstcllspule 40b und auch auf die anderen hier beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine derartige Verwendung ' von zwei Spulen ebenfalls anwendbar. Dies bedeutet, daß bei dem selbsthaltenden Solenoid nach der vorliegenden Erfindung der Arbeits- und der Gegenstrom durch unterschiedliche Spulen oder durch die gleiche Spule fließen können. In entsprechender Weise kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 6, bei der der Permanentmagnet 14 auf der Seite des feststehenden Ankers 13 am magnetischen Joch 10 angebracht ist, der Permanentmagnet 14 innerhalb des magnetischen Jochs 10 angeordnet werden, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, bei der die der Fig. 6 und 8 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsnummern versehen sind. Auf eine Wiederholung der Beschreibung wird verzichtet.

Obwohl in der bisherigen Beschreibung nur ein Permanentmagnet 14 an einem der Enden des magnetischen Joches 10 vorgesehen ist, ist es ebenso möglich, daß, in Richtung der Bewegung des beweglichen Eisenkerns 16 gesehen, eine Mehrzahl von Permanentmagneten so aufeinanderfolgend und mit jeweils einem magnetischen Joch zwisdhen benachbarten

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* Magneten angeordnet ist, daß benachbarte Permanentmagnete .gleiche Polarität haben können und so die Anzugskraft für die Bewegung des beweglichen Eisenkerns 16 und die Kraft, die den beweglichen Eisenkern 16 in Berührung mit dem feststehenden Anker 13 hält, zu vergrößern. Fig. 10 zeigt ein Beispiel für eine derartige Anordnung. Sie stellt eine Kombination der Anordnungen nach Fig. 3 und 6 dar und der bewegliche Eisenkern 16 ragt aus einer öffnung 52 des Verbindungsstücks 12 des magnetischen Joches 10. An der

'" Außen- und Innenseite des Vorbindungsstücks 12 sind Permanentmagnete 14.. bzw. 14„ und Magnet j oche 42. bzw. 42„ angebracht. Die Permanentmagnete 14.. und 14„ stehen sich am Verbindungsstück 12 des magnetischen Joches 10 mit gleichnamigen Polen gegenüber. Der Spalt 44 liegt zwischen der inneren Mantelfläche der öffnung 52 des Verbindungsstücks 12 und der äußeren Mantelfläche des beweglichen Eisenkerns 16 und seine Größe g„ ist kleiner gewählt, als g₃ des Spaltes 18.

Wenn der bewegliche Eisenkern 16 nicht in Kontakt mit dem feststehenden Anker 13 steht, verlaufen die von den Permanentmagneten 14.. bzw. 14„ herrührenden magnetischen Flüsse φ* bzw. φ*^Λ innerhalb geschlossener magnetischer Pfade, in denen sie den Spalt 44, wie gezeigt, in gleicher Richtung passieren. Diese magnetischen Flüsse verlaufen nicht durch den Spalt 18 und deshalb wird der bewegliche Eisenkern 16 von den Permanentmagneten 14.. und 14« nicht angezogen. Die Permanentmagnete 14.. und 14₂ wirken eher so, daß sie den beweglichen Eisenkern 16 gegen eine zufällig wirkende äußere Kraft in seiner Ruhestellung festhalten. Wenn durch die Spule 40 ein Arbeitsstrom geschickt wird, erzeugt er einen magnetischen Fluß φ~. der durch den Spalt 44 in umgekehrter Richtung verläuft wie die von den Permanentmngnrton 14. und 14_? orzpuqton magnet- i schon FIürf.·"· Φ. und

'>^J φ ' und <lh' in. κ] 11« > t Ι.·ΐι·Ιι«·η Ι·ΊΠι;.·ΐι· φ., und φ. ' wci ilen .il··)'·

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und 12„ und der äußeren Mantelfläche des beweglichen Eisenkerns 16 und das magnetische Joch 42 ist zwischen den Permanentmagneten 14.. und 14„ angebracht.

Mehrere Permanentmagnete können auch so angeordnet worden, wie dies die Fig. 14 bzw. 15, die den Fig. 10 bzw. 13 entsprechen, zeigen. In den Fig. 14 und 15 werden vier Permanentmagnete 14.. bis 14. verwendet. In den Fig. 14 und 15 werden diejenigen der an beiden Seiten der Permanentmagnete 14. (i = 1, 2, ....) liegenden magnetischen Joche, die mit dem magnetischen Jochbügel 11 verbunden sind, mit 12. (i = 1, 2, ....) bezeichnet und die magnetisch mit dem Kern 16 verbundenen mit 42. (i = 1,2, ....). Die magnetischen Joche 12. und 42. sind abwechselnd angeordnet und die Spalte 44. liegen zwischen dem magnetischen Joch 12. und dem beweglichen Eisenkern 16. Aufeinanderfolgende Permanentmagnete 14.. bis 14. liegen einander mit ihren gleichnamigen Polen über ein magnetisches Joch gegenüber.

Auch wenn, wie in Fig. 6 und 9 gezeigt, der Permanentmagnet 14 auf der Seite des feststehenden Ankers 13 am magnetischen Joch 10 angebracht ist, kann eine Mehrzahl von Permanentmagneten eingesetzt werden, wie dies die Fig. 16 und 17 zeigen, in denen diejenigen Teile, die denen in den Fig. 6, 9, 14 und 15 entsprechen, mit gleichen Bezugsnummern versehen sind. Auf eine detaillierte Beschreibung wird jedoch verzichtet. Weiterhin können, obwohl in der bisherigen Beschreibung ein Permanentmagnet nur an einem Ende - in Bewegungsrichtung des beweglichen Eisenkern 16 gesehen - des magnetischen Joches 10 vorgesehen ist, Permanentmagnete auch an beiden Enden des magnetischen Joches 10 angeordnet werden. Ein typisches Beispiel hierfür ist in Fig. 18 dargestellt, in der die den Fig. 3 und 6 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsnummern versehen sind und nicht mehr im einzelnen beschrieben werden. In

lenkt und verlaufen, wie in Fig. 11 gezeigt, durch den Spalt 18 statt durch den Spalt 44. Als Folge hiervon wirken auf den beweglichen Eisenkern 16 sowohl die magnetischen Flüsse φ ^ und φ*¹ als auch ?$,; dies bedeutet, daß

die Anziehungskraft größer wird, als sie in einer Ausführungsform nach Fig. 3 erreichbar ist.

Selbst wenn der Arbeitsstrom abgeschaltet wird, wenn der bewegliche Eisenkern 16 den feststehenden Anker 13 berührt, verlaufen die Flüsse φ* und φ*¹ , wie Fig. 12 zeigt, durch den beweglichen Eisenkern 16 und den feststehenden Anker 13 und nicht durch den Spalt 44 und halten dadurch den beweglichen Eisenkern 16 in seiner angezogenen Stellung. Da diese Haltekraft von den beiden magnetischen Flüssen φ. und φ. ' herrührt, ist sie größer als in dem Fall, in dem nur ein einziger Permanentmagnet verwendet wird. Um den beweglichen KJ sen kern 16 in seine Ausgang;;- oder Ruhelage zurück zu bringen, wird durch die Spule 40 ein Gegenstrom geschickt, der einen magnetischen Fluß «5->' erzeugt (gestrichelte Linie in Fig. 12), dessen Richtung entgegengesetzt derjenigen der Flüsse φ. und φ* ' ist.

Bei Verwendung einer Mehrzahl von Permanentmagneten ist es ebenso möglich, eine Anordnung zu wählen, bei der die magnetischen Flüsse der einzelnen Permanentmagnete durch individuelle Spalte verlaufen, wenn sich der bewegliche Eisenkern 16 in seiner äußersten oder abgefallenen Stellung befindet. Beispielsweise dienen in einer Anordnung nach Fig. 13, in der diejenigen Teile, die denen in Fig.

10 entsprechen, mit gleichen Bezugsnummern versehen sind, die magnetischen Joche an den Außenseiten der Permanentmagnete 14. und 14₂ als Verbindungsstücke 12.. und 12-zwischen den beiden Enden des magnetischen Jochbügels 11. Spalte 44. und 44„ liegen zwischen den inneren Mantelflächen der öffnungen 52. und 52„ der Verbindungsstücke 12..

Fig. 18 sind der Abstandshalter 4 3 zwischen dem Permanentmagneten 14.. und dem zylindrischen Teil 15 und der Spulenkörper 24 als ein gemeinsames Werkstück ausgebildet, und in das für die Lastaufnahme vorgesehene Loch 16a des beweglichen Eisenkerns 16 ist ein Stift 54 zur Verbindung mit der Last fest eingesetzt. Derartige Abänderungen sind auch bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen durchführbar.

Bei den vorstehend behandelten Ausführungsformen wurde davon ausgegangen, daß die Richtung der Magnetisierung des Permanentmagnets (der Permanentmagnete) parallel zur Bewegungsrichtung des Eisenkerns 16 verläuft, aber es ist ebenso möglich einen Perraanentraagneten zu verwenden , der in radialer Richtung magnetisiert ist, wie dies Fig. 19 zeigt in der Teile, die denen in Fig. 3 entsprechen, mit den gleichen Nummern bezeichnet sind. Der Permanentmagnet 14 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und seine Magnetisierungsrichtung verläuft radial. Einer der magnetischen Pole des Permanentmagneten 14 steht magnetisch mit dem beweglichen Eisenkern 16 in Verbindung während der andere Pol über ein ringförmiges Verbindungsjoch 55 mit dem Zwischenstück 11a verbunden ist. Wenn ein Permanentmagnet 14 wie er in Fig. 19 gezeigt ist, bei einer Ausführungsform beispielsweise nach Fig. 8 verwendet wird, kann der Permanentmagnet 14 zwischen dem Jochbügel 11 und dem beweglichen Eisenkern 16 eingesetzt werden um damit in guter magnetischer Verbindung zu stehen und der ursprünglich in Fig. 8 von dem Permanentmagneten 14 eingenommene Raum kann entweder freigelassen oder mit nicht-magnetischem Material gefüllt werden.

Weiterhin kann in jeder der vorgenannten Ausführungsformen anstelle eines einzelnen ringförmigen Permanentmagneten eine Mehrzahl von Permanentmagneten in gleichen Abständen

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um den beweglichen Eisenkern 16 oder den feststehenden Anker 13 angeordnet werden. Ferner ist es möglich, den magnetischen Jochbügel 11 rohrförmig auszubilden. In den Fällen, in denen in Bewegungsrichtung des beweglichen Eisenkerns 16 eine Mehrzahl von Permanentmagneten angeordnet ist, kann diese Anzahl auch ungerade sein, was aus der Tatsache folgt, daß selbst bei Entfernung des äußersten Permanentmagneten 14.. und des magnetischen Joches 42 in Fig. 14 die Funktion des selbsthaltenden Solenoids sichergestellt wäre.

Es ist offensichtlich, daß noch viele Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne vom Umfang der neuen Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. 15

Leer^>Beite

Claims

BLUMBACH · WEBER : B1EBB£tt"·: KRAMER PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Patentconsult Radeckestraße43 8000 München 60 Telefon (089; S83603/883604 Telex 05-212313 Telegramme PatenlcorcuM Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Potenicor.suit HOSIDEN ELECTRONICS CO., LTD. 82/8742 Osaka, Japan Selbsthaltendes Solenoid Patentansprüche

1. Selbsthaltendes Solenoid mit

einer Arbeits- und Rückstellspulei40) die mit einem
Arbeite- und einem Rückholstrom beschickt wird,

einem beweglichen Magnetkern (16), der im wesentlichen
koaxial in der Arbeits- und Rückstellspule so angeordnet ist, daß er längs deren Achse beweglich ist, wobei ein
Ende des beweglichen Magnetkerns aus einem Ende der Spule herausragt,

einem feststehenden Anker (13), der an einem Ende der
- 10 Arbeits- und Rückstellspule innerhalb dieser angeordnet
ist und als Anschlag für den beweglichen Magnetkern
dient wenn dieser in die Arbeits- und Rückstellspule gezogen wird, wobei der feststehende Anker aus magnetischem Material besteht,

einem magnetischen Joch (10) außerhalb der Arbeits- und Rückstellspule, das sich vom feststehenden Anker zur
äußeren Mantelfläche des beweglichen Magnetkerns erstreckt

MUndien: R. Krorner Dlpl.-Ing . W. Weser Dipl.-Phyo. D'. tor. tint. . t. Hoffmnnn Dipl.-Ing.
Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen prol. Dr. jur.Dipl.-Ing., Pal.-Ass., Pat.-Ariw.bis. 1979 ■ G. Zwirner Dipl.-Ing. Difl.-V/.-lng.

und deren magnetische Verbindung herstellt,

gekennzeichnet durch Permanentmagnet-Anordnungen (14, 14.), die in der Nähe von mindestens einem der magnetischen Verbindungsteile zwischen dem magnetisehen Joch (1 0) und dem beweglichen Magnetkern (1 6) und zwischen dem magnetischen Joch (10) und dem feststehenden Anker (13) so angeordnet sind, daß einer der magnetischen Pole der Permanentmagnet-Anordnungen (14, 14.) magnetisch mit dem magnetischen Joch verbunden ist und der andere Pol der Permanentmagnet-Anordnung magnetisch mit dem beweglichen Magnetkern und/oder dem feststehenden Anker verbunden ist, je nach dem auf welcher Seite die Permanentmagnet-Anordnung angebracht ist, wobei die von der Permanentmagnet-Anordnung ausgehenden magnetischen Flüsse hauptsächlich innerhalb eines geschlossenen magnetischen Pfades{φ~) verlaufen der, wenn der bewegliche Magnetkern den feststehenden Anker berührt, durch den beweglichen Magnetkern, den feststehenden Anker und das magnetische Joch gebildet wird und durch magnetische Spalt-Anordnungen (44, 44.), die in der magnetischen Verbindung zwischen den beiden Enden des magnetischen Joches (1 0) und dem· beweglichen Magnetkern (16) und/oder dom feststehenden Anker angeordnet sind, je nach dem auf welcher Seite die Permanentmagnet-Anordnung angebracht ist, wobei die magnetischen Spalt-Anordnungen kleiner sind als der Abstand zwischen dem beweglichen Magnetkern und dem feststehenden Anker in dem Zustand, wo erstoror in seiner Ruhelage; in Abstand zu letzterem gehalten wird, und bei einer solchen Dimensionierung, daß sie den Durchfluß des größten Teils des von der Permanentmagnet-Anordnung stammenden magnetischen Flusses erlauben wenn sich der bewegliche Magnetkern in seiner Ruhestellung befindet.

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2. Selbsthaltendes Solenoid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

in der Bewegungsrichtung des beweglichen Magnetkerns eine der Endflächen des magnetischen Joches als Endplatte mit einer darin angebrachten Öffnung ausgebildet ist,

der bewegliche Magnetkern oder der feststehende Anker in dieseröffnung angeordnet ist,

die magnetische Spalt-Anordnung definiert ist zwischen der äußeren Mantelfläche des beweglichen Magnetkerns oder des feststehenden Ankers und der inneren Mantelfläche der öffnung.

3. SsLbsthaltendes Solenoid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Endflächen des magnetischen Joches als Endplatte ausgebildet ist,

der bewegliche Magnetkern durch eine öffnung in der Endplatte herausragt,

einer der magnetischen Pole der Permanentmagnet-Anordnung mit einer äußeren oder inneren Oberfläche der Endplatte in Berührung steht,

ein plattenförmiges magnetisches Joch, welches mit einem Loch zur Aufnahme des beweglichen Magnetkerns versehen ist, mit dem anderen magnetischen Pol der Permanentmagnet-An-Ordnung in Berührung steht,

die magnetische Spalt-Anordnung definiert ist zwischen der inneren Mantelfläche der öffnung der Endplatte und der äußeren Mantelfläche des beweglichen Magnetkerns.

4. Selbsthaltendes Solenoid nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß

ein Ende des magnetischen Joches als Endplatte mit einer öffnung ausgebildet ist,

der feststehende Anker in die öffnung eingesetzt ist, einer der magnetischen Pole der Permanentmagnet-An·-

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1 Ordnung mit dor inneren oder der äußeren Oberfläche der Endplatte in Berührung steht,

ein plattenförmiges magnetisches Joch, welches mit dem feststehenden Anker magnetisch gut verbunden ist, mit dem anderen magnetischen Pol der Permanentmagnet-Anordnung in Berührung steht,

der magnetische Spalt definiert ist zwischen der äußeren Mantelfläche des feststehenden Ankers und der inneren Mantelfläche der öffnung.

5. Selbsthaltendes Solenoid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

die Permanentmagnet-Anordnung eine Mehrzahl von Permanentmagneten umfaßt, die, in der Bewegungsrichtung des beweglichen Magnetkerns gesehen, einander mit gleichnamigen Polen gegenüberstehen,

eine Mehrzahl von plattenförmigen magnetischen Jochen vorgesehen ist, von denen jeweils eines zwischen benachbarten Magneten und an beiden Seiten der Permanentmagnet-Anordnung und in Kontakt mit ihr liegt, so, daß abwechselnd eines der plattenförmigen magnetischen Joche in Kontakt mit dem magnetischen Joch steht um die magnetische Verbindung zwischen der Permanentmagnet-Anordnung und dem magnetischen Joch zu bilden, während die anderen plattenförmigen magnetischen Joche magnetisch mit dem beweglichen Magnetkern oder dem festen Anker verbunden sind um den Kontakt zwischen der Permanentmagnet-Anordnung und dem erwähnten beweglichen Magnetkern oder dem feststehenden Anker herzustellen,

zur Bildung der magnetischen Spalt-Anordnung eine Mehrzahl von Spalten vorgesehen sind, jeweils zwischen den erstgenannten plattenförmigen magnetischen Jochen und dem beweglichen Magnetkern oder dem feststehenden Anker.

6. Selbsthaltendes Solenoid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

die Permanentmagnet-Anordnung erste und zweite Permanentmagnete beinhaltet, die, in Bewegungsrichtung des beweglichen Magnetkerns gesehen, an den beiden Enden des magnetischen Joches angeordnet sind,

die ersten und zweiten Permanentmagnete in der Richtung der Bewegung des beweglichen Magnetkerns magnetisiert sind,

die von den ersten und zweiten Permanentmagneten herrührenden magnetischen Flüsse hauptsächlich durch den beweglichen Magnetkern, den feststehenden Anker und das magnetische Joch verlaufen, wenn der bewegliche Magnetkern den feststehenden Anker berührt, die magnetische Spalt-Anordnung erste und zweite magnetische Spalte beinhaltet, die zwischen den beiden Enden des magnetischen Joches und dem beweglichen Magnetkern bzw. dem feststehenden Anker ausgebildet sind, wobei diese ersten und zweiten magnetischen Spalte kleiner sind als der Abstand zwischen dem beweglichen Magnetkern und dem feststehenden Anker, wenn sich ersterer in seiner vom letzteren entfernten Ruhelage befindet und durch die die magnetischen Flüsse des ersten und zweiten Permanentmagneten hauptsächlich verlaufen,

der von einem Arbeitsstrom in der Arbeits- und Rückstellspule herrührende magnetische Fluß durch die ersten und zweiten magnetischen Spalte verläuft.

7. Selbsthaltendes Solenoid nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß

die Permanentmagnet-Anordnung ringförmig ausgebildet und in ihrer axialen Richtung magnetisiert ist.

8. Sei br. ( li.il I endor, ΓΊηΙ ennif! nach oiiifin r1< >r Anüprürlv bis 3, diiilurch y t: k ο η η ·/. ν J c 1) 11 ο I. , ikiß

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die Permanentmagnet-Anordnung ringförmig und in radialer Richtung magnetisiert ist.

9. Selbsthaltendes Solenoid nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet , daß

ein nicht magnetischer Abstandhalter zwischen der Permanentmagnet-Anordnung und dem beweglichen Magnetkern oder dem diesem gegenüberstehenden feststehenden Anker angeordnet ist.
10

10. Selbsthaltendes Solenoid nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß

die Arbeits- und Rückstellspule aus einer mit einem Arbeitsstrom versorgten Arbeitsspule und einer zu dieser koaxial angeordneten und mit einem Gegenstrom versorgten Rückstellspule zusammengesetzt ist.

11. Selbsthaltendes Solenoid nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß die Permanentmagnet-Anordnung an der Außenseite der Endplatte angebracht ist,

sich ein Abstandshalter, der zusammen mit dem Spulenkörper für die Arbeits- und Rückstellspule aus einem Stück besteht, zwischen der Permanentmagnet-Anordnung und dem beweglichen Magnetkern in die magnetische Spalt-Anordnung erstreckt.

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