DE9204002U1 - Magnetic yoke for a tripping device of a switching device - Google Patents

Description

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23. Januar 199223 January 1992

Magnetjoch für eine Auslöseeinrichtung eines SchaltgerätesMagnetic yoke for a tripping device of a switching device

Die Erfindung betrifft ein Magnetjoch für eine Auslöseeinrichtung eines Schaltgerätes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a magnetic yoke for a triggering device of a switching device according to the preamble of claim 1.

Magnetjoche für Auslöseeinrichtungen von Schaltgeräten, wie Leistungsschalter oder Motorschutzschalter, wirken mit einem Magnetanker zusammen, der im Fehlerfall ein Schaltschloß betätigt, das auf die Hauptkontakte öffnend einwirkt.Magnetic yokes for tripping devices of switching devices, such as circuit breakers or motor protection switches, work together with a magnetic armature which, in the event of a fault, actuates a switch lock which opens the main contacts.

Bekannt ist es, das meist U-förmige Magnetjoch aus einem Teil zu fertigen, wobei relativ dicke Bleche verwendet werden, um eine möglichst hohe magnetische Durchflutung zu erreichen. Da die Abmessungen des MagnetJoches in Relation zu der Blechdicke klein sind, treten an den Biegeradien Risse auf, die den magnetischen Fluß stören.It is known that the usually U-shaped magnetic yoke is made from one part, using relatively thick metal sheets in order to achieve the highest possible magnetic flux. Since the dimensions of the magnetic yoke are small in relation to the thickness of the metal sheet, cracks appear at the bending radii, which disrupt the magnetic flux.

Von Nachteil bei den bisher bekannten MagnetJochen ist weiterhin, daß entweder in dem Gehäuse zusätzlich Lagerstellen für den Magnetanker geschaffen oder zusätzliche Teile verwendet werden müssen.A further disadvantage of the previously known magnetic yokes is that either additional bearing points for the magnet armature have to be created in the housing or additional parts have to be used.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Magnetjoch für eine Auslöseeinrichtung eines Schaltgerätes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, das die Nachteile bekannter Konstruktionen vermeidet.The object of the invention is therefore to create a magnetic yoke for a trip device of a switching device according to the preamble of claim 1, which avoids the disadvantages of known constructions.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 6 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.The object of the invention is achieved by the characterizing features of claim 1, while claims 2 to 6 characterize particularly advantageous developments of the invention.

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Dadurch, daß die die U-Form aus mehreren Teilen besteht, können dünnere Magnetbleche mit kleinen Biegeradien eingesetzt werden, ohne daß Risse entstehen.Because the U-shape consists of several parts, thinner magnetic sheets with small bending radii can be used without causing cracks.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.The invention, further refinements and improvements of the invention and further advantages will be described and explained in more detail with reference to the drawing, in which an embodiment is shown.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Überstroms- und Schnellauslösers,Fig. 1 is a perspective view of the overcurrent and instantaneous release,

Fig. 2 eine Darstellung des Bimetalls,Fig. 2 a representation of the bimetal,

Fig. 3 eine Seitendarstellung des Schnellauslösers,Fig. 3 a side view of the quick release,

Fig. 4 eine Darstellung des Schnellauslösers von oben,Fig. 4 a view of the quick release from above,

Fig. 5 eine Darstellung der Abwicklung eines Teiles des Magnetjoches,Fig. 5 is a representation of the development of a part of the magnet yoke,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 5 gezeigten Teiles,Fig. 6 is a perspective view of the part shown in Fig. 5,

Fig. 7 eine Darstellung der Abwicklung eines weiteren Teiles des Magnetjoches,Fig. 7 is a representation of the development of another part of the magnet yoke,

Fig. 8 Eine perspektivische Darstellung des in Fig. 7 gezeigten Abschnittes,Fig. 8 A perspective view of the section shown in Fig. 7,

Fig. 9 eine Abwicklung des Magnetankers,
Fig. 10 eine Darstellung des Magnetankers,Fig. 9 a development of the magnet armature,
Fig. 10 a representation of the magnet armature,

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Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Shuntes für eine hohe Auslöseempfindlichkeit undFig. 11 a perspective view of the shunt for high trigger sensitivity and

Fig. 12 eine Darstellung des in Fig. 11 gezeigten Shuntes in der Auslöseeinrichtung.Fig. 12 is a representation of the shunt shown in Fig. 11 in the triggering device.

In der Fig. 1 ist die Aulöseeinrichtung, bestehend aus einem Überstromauslöser und einem Schnellauslöser für ein dreiphasiges Schaltgerät dargestellt.Fig. 1 shows the tripping device, consisting of an overcurrent release and a quick release for a three-phase switching device.

Ein Teil des Auslösestromes fließt direkt in dem Werkstoff eines Bimetalles 2, das eine annähernd U-förmige Form aufweist.
Der andere Teil fließt durch einen dem Bimetall 2 parallel geschalteten ebenfalls U-förmigen elektrischen Widerstand, bzw. Shunt 3.A part of the tripping current flows directly in the material of a bimetal 2, which has an approximately U-shaped form.
The other part flows through a U-shaped electrical resistor, or shunt 3, which is connected in parallel to the bimetal 2.

Bei einem Überstrom erwärmt und verformt sich das Bimetall 2 derart, daß dieses eine Auslösebrücke betätigt, die mit dem nicht dargestellten Schaltschloß in Wirkverbindung steht und die Schaltkontakte öffnet.In the event of an overcurrent, the bimetal 2 heats up and deforms in such a way that it activates a tripping bridge which is operatively connected to the switch lock (not shown) and opens the switch contacts.

Der Schnellauslöser besteht aus einem U-förmigen Magnetjoch 5 und einem Magnetanker 6, der ebenfalls auf eine Auslösebrücke 28 greift.The quick release consists of a U-shaped magnetic yoke 5 and a magnetic armature 6, which also engages a release bridge 28.

Der Magnetanker 6 ist als Klappanker ausgeführt, wobei die Lagerstelle bodenseitig angeordnet und in dem Magnetjoch 5 und dem Magnetanker 6 integriert ist.The magnet armature 6 is designed as a hinged armature, with the bearing point arranged on the bottom side and integrated into the magnet yoke 5 and the magnet armature 6.

Bei einem hohen Fehlerstrom, beispielsweise einem Kurzschluß, wird der Magnetanker 6 entgegen einer Zugfeder 18 zum Magnetjoch 5 geklappt. Die Auslösefahne 20 ist an dem der Drehachse gegenüberliegendem Ende und auf etwa gleicher Höhe wie die Auslösefahne des Bimetalls 2 angeordnet.In the event of a high fault current, for example a short circuit, the magnet armature 6 is folded against a tension spring 18 to the magnet yoke 5. The tripping lug 20 is arranged at the end opposite the axis of rotation and at approximately the same height as the tripping lug of the bimetal 2.

Das Magnetfeld wird durch das stromdurchflossene Bimetall 2 und den Shunt 3 erzeugt. Das Magnetjoch 5 umschließt sowohl einen Schenkel 7 des Bimetalles 2, als auch einen Schenkel 8 desThe magnetic field is generated by the current-carrying bimetal 2 and the shunt 3. The magnetic yoke 5 encloses both a leg 7 of the bimetal 2 and a leg 8 of the

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Shuntes 3.Shunting 3.

Die anderen Schenkel 9 und 10 des Bimetalls 2 und des Shuntes 3 tragen aber im Gegensatz zum Stand der Technik zur Erhöhung der magnetischen Durchflutung ebenfalls bei. Das Bimetall 2, bzw. Bimetall 2 und Shunt 3, wirken also wie eine Erregerspule.However, in contrast to the state of the art, the other legs 9 and 10 of the bimetal 2 and the shunt 3 also contribute to increasing the magnetic flux. The bimetal 2, or bimetal 2 and shunt 3, therefore act like an excitation coil.

Die Windungszahl bei den bekannten Auslöseeinrichtungen, die einen einfachen Bimetallstreifen aufweisen, wobei der Strom nur einmal durch das Magnetjoch fließt, ohne daß also durch den zweiten Schenkel 9 bzw. 10 die Durchflutung erhöht wird, beträgt N=O,5. Durch die vorliegende Erfindung wird dagegen die Windungszahl in einfacher Weise erhöht und somit eine höhere Magnetkraft erzielt, die wiederum die Ansprechwerte des Schnellauslösers senkt.The number of turns in the known tripping devices, which have a simple bimetallic strip, whereby the current only flows once through the magnetic yoke, without the magnetic flux being increased by the second leg 9 or 10, is N=0.5. The present invention, on the other hand, increases the number of turns in a simple manner and thus achieves a higher magnetic force, which in turn reduces the response values of the quick-release device.

Die elektrische Verbindung zwischen den Stromschienen 11 und 12 und dem U-förgigen Bimetall 2 findet in dem U-förmigen Bimetall 2 statt, wobei der Stromfluß durch die Strompfeile i in der Fig. 2 gekennzeichnet sind.The electrical connection between the busbars 11 and 12 and the U-shaped bimetal 2 takes place in the U-shaped bimetal 2, with the current flow being indicated by the current arrows i in Fig. 2.

Die Einstellung der Auslöseempfindlichkeit des Schnellauslösers wird mittels eines Einstellknopfes 14 mit einem exzentrisch angeordneten Zapfen erreicht, welcher bei Drehung die Auslösebrücke in Pfeilrichtung X (Fig. 1) verschiebt. Der Luftspalt zwischen Magnetanker 6 und Magnetjoch, der die Auslöseempfindlichkeit bestimmt, wird also hierbei verändert.The setting of the trigger sensitivity of the quick release is achieved by means of an adjustment knob 14 with an eccentrically arranged pin, which when rotated moves the trigger bridge in the direction of arrow X (Fig. 1). The air gap between the magnet armature 6 and the magnet yoke, which determines the trigger sensitivity, is thus changed.

Das Magnetjoch 5 besteht aus zwei Teilen 5a und 5b, die in den Figuren 5 bis 7 dargestellt sind.The magnetic yoke 5 consists of two parts 5a and 5b, which are shown in Figures 5 to 7.

Beide Teile 5a und 5b werden durch Stanzbiegen als Einzelteile hergestellt und anschließend zu einem Magnetjoch 5 zusammengesetzt.Both parts 5a and 5b are manufactured as individual parts by punching and bending and then assembled to form a magnetic yoke 5.

Beide Teile 5a und 5b weisen U-förmige Bereiche auf, wobei beide Teile an ihren U-Bereichen zusammengesetzt sind, derart, daß das Teil 5a das Teil 5b umgreift.Both parts 5a and 5b have U-shaped regions, with both parts being assembled at their U-regions such that the part 5a encompasses the part 5b.

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Dadurch, daß die Bleche der Teile 5a und 5b, im Gegensatz zur Herstellung aus einem Blech, nur die halbe Materialdicke aufweisen sind diese besonders leicht zu stanzen. Die Biegeradien können ebenfalls kleiner ausgeführt werden, als wäre das Magnetjoch 5 aus einem Teil hergestellt.Because the sheets of parts 5a and 5b are only half the thickness of the material, in contrast to if they were made from one sheet, they are particularly easy to punch. The bending radii can also be made smaller than if the magnetic yoke 5 were made from one part.

Wird ein Magnetblech nämlich mit für die Materialdicke zu kleinen Radien verarbeitet, dann tritt eine Rißbildung ein, die Störflüsse verursacht.If a magnetic sheet is processed with radii that are too small for the material thickness, cracks will form, causing interference fluxes.

Die den magnetischen Fluß führenden U-Bereiche können mit weiteren aneinandergesetzten U-förmigen Teilen versehen werden, um somit den magnetischen Widerstand weiter zu veringern.
Es können aber auch dünnere Teile 5a und 5b verwendet werden, um durch Kombination mit weiteren U-förmigen Teilen die gewünschte magnetische Durchflutung, je nach Auslösebereich des Schnellauslösers, zu erreichen.The U-areas carrying the magnetic flux can be provided with additional U-shaped parts placed next to one another in order to further reduce the magnetic resistance.
However, thinner parts 5a and 5b can also be used in order to achieve the desired magnetic flux, depending on the release range of the quick release, by combining them with other U-shaped parts.

Den einzelnen Teilen 5a und 5b sind Funktionen zugeordnet, die alle mit nur einem Einzelblech kaum realisiert werden können, so weist das erste Teil 5a Stege 15 für die Fixierung in dem Gehäuse auf, bzw. eine Lagerstelle. Das zweite Teil 5b dagegen weist eine integrierte Lagerstelle 16 für den Magnetanker 6 auf.The individual parts 5a and 5b are assigned functions that can hardly be implemented with just one single sheet, so the first part 5a has webs 15 for fixing in the housing or a bearing point. The second part 5b, on the other hand, has an integrated bearing point 16 for the magnet armature 6.

Weiterhin weist das zweite Teil 5b einen L-förmigen Ausleger 17 auf, der für das Halten einer Zugfeder vorgesehen ist, die an dem Magnetanker 6 wirkt.Furthermore, the second part 5b has an L-shaped arm 17 which is intended for holding a tension spring which acts on the magnet armature 6.

Für diese Funktionen, bzw. Funktionsaufnahmen, werden keine weiteren Teile oder Abschnitte im Gehäuse des Schaltgerätes benötigt, wie Lagerstellen für die Feder des Magnetankers und Lagerstellen für den Magnetanker selber, so daß eine Bauteileinsparung eintritt.For these functions or function recordings, no additional parts or sections are required in the housing of the switching device, such as bearing points for the spring of the magnet armature and bearing points for the magnet armature itself, so that a saving in components occurs.

Neben der Montage- und Fertigungserleichterung tritt durch die Verwendung zweier Teile 5a und 5b eine Toleranzverbesserung ein.In addition to simplifying assembly and production, the use of two parts 5a and 5b improves tolerances.

Durch die Verwendung von zwei Teilen können die Polflächen inBy using two parts, the pole faces can be

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einfacher Weise vergrößert werden, was eine erhöhte Magnetkraft zur Folge hat.can be easily enlarged, resulting in increased magnetic force.

Das Magnetjoch kann also modular aufgebaut werden, derart, daß die Magnetbleche bzw. Teile 5a und 5b eine oder maximal zwei Funktionsaufnahmen beinhalten. Hierdurch tritt eine erhebliche Vereinfachung der Fertigung ein.The magnetic yoke can therefore be constructed modularly, such that the magnetic sheets or parts 5a and 5b contain one or a maximum of two functional receptacles. This considerably simplifies production.

Unter einer Funktionsaufnahme ist also hier z.B. die Aufnahme einer Feder, die Lagerung des Magnetankers 6 oder die Lagerung des MagnetJoches 5 zu verstehen.A functional mount is therefore understood here to mean, for example, the mount of a spring, the bearing of the magnet armature 6 or the bearing of the magnet yoke 5.

Der Magnetanker 6 wird aus einem einzigen Magnetblech gefalzt und zwar derart umgefaltet, daß ein Bereich 19 des Magnetankers eine Verdickung aufweist, d.h. zusammengeklappt ist.The magnet armature 6 is folded from a single magnetic sheet and is folded in such a way that an area 19 of the magnet armature has a thickening, i.e. is folded together.

Wie in der Fig. 9 zu erkennen ist, weist das Magnetblech zwei diagonal versetzt angeordnete Abschnitte 20 und 21, wobei der oben angeordnete Abschnitt 21 die auf eine Auslösebrücke 28 wirkende Auslösefahne 20 führt und der unten angeordnete Abschnitt 22 Stege 23 aufweist, die die Lagerstelle für den Magnetanker bilden.As can be seen in Fig. 9, the magnetic sheet has two diagonally offset sections 20 and 21, whereby the top section 21 guides the trigger lug 20 acting on a trigger bridge 28 and the bottom section 22 has webs 23 which form the bearing point for the magnet armature.

In dem Abschnitt 22 sind ferner Löcher 24 für die Befestigung der Zugfeder 18 vorhanden.In the section 22 there are also holes 24 for fastening the tension spring 18.

Beide Abschnitte 21 und 22 stehen nach dem Umfalten unmittelbar untereinander, wie in der Fig 10 zu sehen ist.After folding, both sections 21 and 22 are directly below each other, as can be seen in Fig. 10.

Durch die Verdickung des Bereiches 19 werden die magnetischen Eigenschaften verbessert, ohne daß zusätzliche Teile benötigt werden. Durch die Verdickung des Bereiches 19 erfolgt also eine Magnetfelderhöhung aufgrund der höheren Durchflutung.
Weiterhin werden Sättigungsgrenzen verschoben, ohne daß zusätzliche Teile benötigt werden, die einen erhöhtenBy thickening the area 19, the magnetic properties are improved without the need for additional parts. By thickening the area 19, the magnetic field is increased due to the higher magnetic flux.
Furthermore, saturation limits are shifted without the need for additional parts that increase

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Fertigungs-, Montage- und Kostenaufwand bedeuten.Manufacturing, assembly and cost expenditure.

Von Vorteil ist auch die geringere Masse der Abschnitte 21 und 22, die das Trägheitsmoment des Magnetankers 6 herabsetzt.
Eine weitere Herabsetzng des Trägheitsmomentes und Verbesserung der magnetischen Eigenschaften wird durch anschließendes Herunterprägen der Abschnitte 21 und 22 erreicht, wobei die ursprüngliche Form durch nachfolgendes Stanzen erreicht wird.
Die in diesen Abschnitten 21 und 22 erfolgte Massereduzierung verbessert weiterhin das Trägheitsmoment des Magnetankers und verrindert den Streufluß.Another advantage is the lower mass of sections 21 and 22, which reduces the moment of inertia of the magnet armature 6.
A further reduction of the moment of inertia and improvement of the magnetic properties is achieved by subsequently stamping down the sections 21 and 22, whereby the original shape is achieved by subsequent punching.
The mass reduction achieved in sections 21 and 22 further improves the moment of inertia of the magnet armature and reduces the leakage flux.

Durch die geringere Masse kann die Gegenkraft der Feder, die für die Schockfestigkeit von Bedeutung ist, herabgesetzt werden.Due to the lower mass, the counterforce of the spring, which is important for shock resistance, can be reduced.

Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Vedickung nur im Bereich des MagnetJoches 5 vorhanden und zwar mit einer Höhe H, die der Höhe H des Magnet Joches entspricht und die in den Figuren 5 und 9 gekennzeichnet ist.As can be seen in Fig. 1, the thickening is only present in the area of the magnetic yoke 5 and with a height H that corresponds to the height H of the magnetic yoke and is marked in Figures 5 and 9.

Zusätzlich kann der Bereich 19 durch mehrfaches Umfalten in seiner Dicke weiter erhöht werden, was die magnetischen Eigenschaften weiter verbessert.In addition, the thickness of the region 19 can be further increased by folding it several times, which further improves the magnetic properties.

Oft wird eine hohe Auslöseempfindlichkeit für den Schnellauslöser gefordert, die mit dem U-förmigen Bimetall und dem Shunt alleine nicht erreicht werden können. Für diesen Fall wird hier vorgeschlagen, den U-förmigen Shunt 3 durch einen schneckenförmig gewickelten aus Lackdraht bestehenden Shunt 25 zu ersetzen, der durch seinen mehrfach um das Magnetjoch gebogenen Windungen als Spule zur Magnetfelderhöhung dient.A high release sensitivity is often required for the quick release, which cannot be achieved with the U-shaped bimetal and the shunt alone. In this case, it is proposed to replace the U-shaped shunt 3 with a helically wound shunt 25 made of enameled wire, which serves as a coil to increase the magnetic field due to its multiple turns bent around the magnet yoke.

Der Shunt 25 ist dem Bimetall 2 elektrisch parallel geschaltet, wobei das außenliegende Anschlußbein 26 des Shunts 25 an der Flachseite des Bimetalls 2 angeschlossen ist, wie in der Fig. 2The shunt 25 is electrically connected in parallel to the bimetal 2, with the external connecting leg 26 of the shunt 25 being connected to the flat side of the bimetal 2, as shown in Fig. 2

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durch das Bezugszeichen 27 angedeutet ist und das innenliegende Anschlußbein 28 an der Schmalseite des Schenkels 9 des Bimetalls 2 und zwischen den beiden Schenkeln 7 und 9 angeschlossen ist.is indicated by the reference number 27 and the inner connecting leg 28 is connected to the narrow side of the leg 9 of the bimetal 2 and between the two legs 7 and 9.

Hierbei wird in einfacher Weise eine Erhöhung der Durchflutung erreicht, ohne daß separate Spulen oder dergleichen erforderlich sind.This allows an increase in the current flow to be achieved in a simple manner without the need for separate coils or the like.

Der Shunt 25 bildet den geforderten elektrischen Widerstand nach, einmal durch den verwendeten Werkstoff, bzw. Leitfähigkeit des Werkstoffes oder auch durch die Länge, bzw. Windungszahl.The Shunt 25 simulates the required electrical resistance, either through the material used or the conductivity of the material or through the length or number of turns.

Der umwickelte Shunt 25 dient auch als Spule, wenn das Schaltgerät nur eine Schnellauslösung, also ohne Bimetall, aufweisen soll.The wrapped shunt 25 also serves as a coil if the switching device is only to have a quick release, i.e. without bimetal.

Claims (6)

Klöckner-Moeller GmbH -9- 0 258 GM 23. Januar 1992 SchutzanprücheKlöckner-Moeller GmbH -9- 0 258 GM 23 January 1992 Protection claims 1. Magnet j och für eine Auslöseeinrichtung eines Schaltgerätes, wobei das Magnetjoch Teil eines elektromagnetischen Schnellauslösers ist, in Wirkverbindung mit einem Magnetanker als Klappanker steht und U-förmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5) aus mehreren U-förmigen Stanzbiegeteilen besteht, die umgreifend ineinandergesetzt sind.1. Magnet yoke for a tripping device of a switching device, wherein the magnet yoke is part of an electromagnetic quick release, is operatively connected to a magnet armature as a hinged armature and is U-shaped, characterized in that the magnet yoke (5) consists of several U-shaped stamped and bent parts which are interlockingly inserted into one another. 2. Magnet j och nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetjoch (5) aus zwei Magnetblechen oder Teilen (5a und 5b) besteht.2. Magnet yoke according to claim 1, characterized in that the magnet yoke (5) consists of two magnetic sheets or parts (5a and 5b). 3. Magnetjoch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Magnetblechen für das Magnetjoch (5) maximal zwei Funktionsaufnahmen pro Magnetblech zugeordnet sind.3. Magnetic yoke according to claim 2, characterized in that the magnetic sheets for the magnetic yoke (5) are assigned a maximum of two functional receptacles per magnetic sheet. 4. Magnetjoch nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (5a) Stege (15) für die Fixierung und Lagerung im Gehäuse des Schaltgerätes aufweist.4. Magnetic yoke according to claim 2 or 3, characterized in that the first part (5a) has webs (15) for fixing and mounting in the housing of the switching device. 5. Magnetjoch nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (5b) einen L-förmigen Ausleger (17) für das Halten einer Zugfeder (18), die mit dem Magnetanker (6) zusammenwirkt, aufweist.5. Magnetic yoke according to one of claims 2 to 4, characterized in that the second part (5b) has an L-shaped bracket (17) for holding a tension spring (18) which cooperates with the magnet armature (6). 6. Magnet j och nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (5a) Lagerstellen (16) für den Magnetanker (6) aufweist.6. Magnet yoke according to one of claims 2 to 5, characterized in that the second part (5a) has bearing points (16) for the magnet armature (6).