DE2166649A1 - Elektromagnet - Google Patents

Description

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL-JNG. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandersheim, O7 liinf 1Q7/.

Postfach 129 *· '· ^JUI" ^ί3'* HohenhäfenS .

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siadpatent Badgandersheim

- Unsere Akten-Nr. 2556/4

G-. W*. Lisk Co., Inc.
Patentgesuch vom 27. Juni 1974

G-,Vi. Lisk Go., Inc.

2 South Street

Clifton Springs, N.Y. 14432

U.S.A.

Elektromagnet '

Ausscheidung aus der Patentanmeldung P 21 17 579»1-12 vom 10c April 1971 mit Priorität vom 20. April 1970, deren Priorität beansprucht wird.

Die Erfindung betrifft einen Elektromagnet zum Betäti- M gen eines Ventils ο.dgl., mit einem geblechten Anker, der einen Stapel von Blechschnitten aufweist, welche parallel zur Längsachse des Elektromagneten verlaufen*

Elektromagnete mit geblechten Ankern sind aus verschiedenen Literaturstellen bekannt. So zeigt das DT-G-bm ' · 1 977 485 einen geblechten, T-förmigen Anker mit rechteck- ' · förmigem Querschnitt, dessen Bleche durch zwei Nieten zu—, sammengehalten werden« Diese nieten stellen im Betrieb Bahnen für Kurzschlußströme dar und führen zu.einer verstärkten Erwärmung und dadurch insgesamt zu einer Verringerungder Leistung eines solchen Magneten..

■- ■ ' . Ra/Hn»

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Praktisch, denselben Nachteil hat der Inker nach der DI—OS T 614 193, dessen Blechstapel durch, relativ starke Endbleche und durch Nieten zusammengehalten wird.

Schließlich kennt man aus der DT-AS 1 300 749 auch "einen Anker, der als Kugel aus Ferrit ausgebildet ist, aber auch aus geschichteten Blechen hergestellt werden kann, wobei auch hier die Verwendung von Nieten unvermeidlich ist, die die Vorteile einer solchen Lamellierung weitgehend wieder aufheben·"

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Konstruktionen dieser Art. zu verbessern,

Erfindungsgemäß wird dies bei einem eingangs genannten Elektromagneten dadurch erreicht, daß eine Hülse vorgesehen ist, welche mit einem engen Sitz über mindestens einen Abschnitt der Längserstreckung dieses Stapels aufgebracht ist, um die übereinander geschichteten Bleehschnitte zusammenzuhalten· Bei einer solchen Konstruktion sind bei den im magnetischen Kreis befindlichen Abschnitten des Ankers Nieten u,dgl_e entbehrlich, so daß die Vorteile des geblechten Ankers voll zum Tragen gebracht werden können; dies gilt insbesondere für einen Betrieb mit höheren Frequenzen, ZcB«, 400 Hz in Bordnetzen von Flugzeugen,

Eine besonders einfache und vorteilhafte Lösung ergibt sich dabei ferner dadurch, daß die Hülse einen ersten, sehr dünnwandigen Abschnitt aufweist, welcher .sich etwa über denjenigen Teil der Längserstreckung des Ankers erstreckt, der innerhalb des magnetischen Kreises angeordnet ist«, Dieser dünnwandige Abschnitt ergibt ein Minimum von elektrischen Verlusten und hält die Bleche in der gewünschten Lage fest, ohne daß eine zusätzliche Verbindung zwischen ihnen notwendig wäre· Dieser dünnwandige Abschnitt kann z.B_o eine Dicke in der Größenordnung von 0,2 mm aufweisen und aus magnetischem Material bestehen· Die Hülse" kann ferner

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auch zur Befestigung eines Betätigungsstifts am Anker dienen«,

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigen: '

]pig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen mit einem Kydroventil verbundenen Schub-Elektromagneten,

Pig· 2 eine raumbildliche Darstellung des Magnetjochs des Elektromagneten nach Fig· 1,

Pig. 3 eine raumbildliche Darstellung eines beim Elektromagneten nach Pig. 1 ,verwendeten Anschlags,

e 4 einen vergrößerten Querschnitt durch ein am Elektromagneten nach Pig«, 1 vorgesehenes Organ zur bevorrechtigten Betätigung von Hand,

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Pis· 5 einen Querschnitt durch einen erfinduagagetaüßen

· 6 eine rauabildlicbe Darstellung des Hognetjocha dee Elektromagneten nach Pig« 5_f

Pig· 7 einen Querschnitt durch einen anderen erfin-

Pig. 8 eine rauablldliche_t teilweise in Schnitt gezeigte Darstellung eines erflndungsgeaaSen Ankere für den Elektrost&£neten nach ?ig· 7» und

Pig· 9 ein· rauabildllche, teilweise in Schnitt geseilte andere Äuafübrungsfor» eines errindunsegaciäßen Ankere» wie eie z.B. beiu Blektrosagneten nach ?ig· 7 verwendet werden kann·

Zur Erleichterung de» Terst&ndnieses 1st die Beschreibung der veraohieJenen Kerkeale der vorliegenden Erfindung in swei Hauptteile unterteilt_y nämlich

1. Schub-Klektroiaag&et und

2. 2ug-Elektroaagnet.

Xn der geeaaten Beschreibung und den Ansprüchen besiehen eich die Auedrüoke "Hochdruck** und Niederdruck" auf den Druck des Betrlebadruckalttels in kp/ca² bei elnea HydroTontll» das durch erfindun^egenäae Slektroaognete betätigt wird. Der Begriff "3iederdruelc" wird definiert als der Bereich swiachen etwa 0 und etwa 70 kp/cn , und . der Betriff "Hochdruek*· wird definiert als alle Brücke über 70 kp/ca², noraalerwelae von etwa 70 bia 210 kp/oa · -Ua in der rorliegenden Beech reibung und in den Ansprüchen ein zweckKüöigee Bezu^asyatea bezüglich der Orientierung der Sieletroaagnete zu haben, werden die Begriffe "Oberseite" und "Unterseite** eines Elektroaagnets wie folgt definiertt

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Pig· 5 zei^t einen vertikal angeordneten Elektromagneten \ 100 mit einer Oberseite 1 un4 einer tfnterseita 2· In gleicher tfeiae hat.der Elektromagnet 12 nach ?!$· 1 eine Oberseite 3 und eine Unterseite 4· 2n jedea ?all erstreckt sich der Zugatift 168 baw. der Sc'ßubstift 24 Ton der ^ntereeite des Elektroaägnets aus; eia Ventil, z.B. das Ventil 10 nach Fig· 1, wird also an der Unterseite des Elektromagneten befestigt· -' Die gewählten Ausdrücke "Unterseite" und "Oberseite" sind zutturgeftiQ willkürlich, da di« trfindungsgeuäQen Elektromagneten jede gewünschte !»ag· habe» können· - Der Begriff · Norsalstellung* des Ankers wird definiert als seine nicht erregte Stellung» la Oegenemts SU der Stellung» die er einniaat, nachdem der £lektroo&gnst erregt worden 1st» wodurch bewirkt wird« do0 oiefr der Anker durch den Arbeltsspalt In seine »erregte* Stellung bewegt*

Hochdruck-Schub^Slektrom gnet

Die ?l£· 1 bis 4 eeigen ein bevorsugtea AusfUhrungs« beiapiel eines alt ^echaelstroa betätigbaren erfindus^e» gesaflen Hochdruck-Schub-ElektroOiTneten 12·

Ehe die Sinseihelten des BlektroMogneten beechriebeik werden» soll zur SrlsicnteruBgL des Veretitndaiaae* eiß· kurse Beschreibung einer Geeaetansicht «Ines beetiicatea Anwendungefallee des ElektroBUigneten 12 gegeben werden· Fig. 1 neigt ein Hydraulikrentil 10, das an twei gegenüber» liegenden Selten Bit eines I aar identischer Hochdruck-* 3cbub~Klektro8A3nete 12 und 14 verbunden 1st, welch· »*- f indungsgeiaäO ausgebildet cind. }>a· Ventil 10 bildet «inen Teil einer (nicht dargestellten) hydraulischen Steuerung_v und die Betätigung des Ventils 10 durch ilen Blektrotaagnet 12 oder den Elektron/ignet 14 ergibt sin bestiau&tes gewünseHi· Ereignis ia hydraulischen Steuerkreis· Wird s»S· der

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J&ektronagnot 12 erregt, eo bewirkt er, das ein Schieber 13 ia Vontll 10 each rechts (bezogen auf Fig. 1) geht* eine hydraulische Verbindung zwischen bestimmten. Durchlässen. Cvergl· den Durchlaß 15) dos Ventils 10 herstellt, und die hydraulisch· Verbindung zwischen bestiaaten anderen Durchlässen in Ventil 10 unterbricht· Die Durchlässe sind über Anschlüsse alt (nicht dargestellten) Hydraulik!eltungea der hydraulischen Steuerung verbunden· Bas Ventil XQ₉ die (nicht dargestellte) hydraulische Steuerung und die {nicht dargestellt en) Verbindungsmittel zwischen dsa Ventil 10 und aw hydraulischen Steuerung sind alles bekaaat· Teile* welche keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden und deshalb hler nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben werden aUossn·

Der Blektroaugnet 12 nach Pig· 1 weist ein. (in einseinen, in ?ig« 2 dargestelltes) Kegnetjoch 16 auf, weiches ein Fenster 17 für eine in ihn angeordnete ringföroige Spule 18 bildet, sowie ein hohles sylindriaohes Rohr 20 far dta. Anker, das eine Ankerausnehsung 21 .definiert und innerhalb des Kagnetjooas 16 und der Spule Id liegt. Sin zylindrischer Anker 22 ist in der Ankerausnebaung 21 angeordnet und darin axial verschiebbar· Ein SohubstlXt 24 liegt gegen den Anker 22 an und ist von diese* getrennt« Er 1st verschiebbar In einer axialen Ausnehmung 26 «Ines . Anschlags 28 angeordnet, welch letaterer lsi einzelnen in Fig. 3 dargestellt und sit dea Rohr 20 verbunden 1st· Der /asohlag 28 begreast den Sewegungeweg des Ankere 22» wenn der Elektroaagnet 12 erregt wird» Der Anker 22 ist la ¥lg» f in seiner nicht erregten oder "fformalstellung* dargestellt· Bsi Erregung des Kiektroeagneten 12 bewegt sich der Anker 22 in Anlage an den Anschlag 23. Kine von Hand bet ät if bare Steuereinrichtung 30 sua beyor> willkürlichen V«rschieben dss Anker· 22 ist links (besagen auf ?ig» %} aa

-BAD ORIGINAL

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P.ohr 20 befestigt. Vorzugsweise sind die verschiedenen Bestandteile des Slektrese&neten ron einer Schicht 32 aus Epoxyharz usgeben.

Flg. 2 seist das Hagnet^ooh 16, daa ala Wickelband— fcern ausgebildet ist und zur Aufnahm« der Spule 18 eis in wesentlichen rechteckförai^ea Fenster 17 aufweist· Sas Mcgaet^och 16 b->t zwei kreisförnise öffnungen 36 und 5?» und zwar 3« eine in seicen beiden sevenüberliegenden I^Unga— selten 33 und 59r die Cffnungen 36 und 37 dienen zur aufn&'oae des Rohres 2O₉ vie das in Pig. 1 dargestellt ist* Ferner iat das Harnet joch 16 nach eine» Herkstal der vor— liegenden Erfindung alt eines Bchlits 40 versehen, ua alt 42 bezeichnete v;irbelstroapfade zn unterbrechen und dadurch die ^irbelaträae zu verringern.^ die sonst aur Srwiiraung a&a aus Metall bestehenden iiagnetjocha 16 beitragen· 3er Schlitz 40 etört die gewUnsohten Kese dar Jia^netfeider nicht_f die durch Pfeile 44 angedeutet sind·

Der Schlits 40 kann auch auf der anderen Seite der öffnungen 36 und 57 (beao^en auf Fig. 2) angeordnet werden» und er kann als /lternatirlQsung falls ^swlineoht auch auf beiden Selten der Öffnungen 36 und 37 vorgesehen werden« doch cüoeen dann die beiden Hälften des Ragnet joch« 16 ceohanisah susazaecgehalten werden·

Konstruktion und ?orm der Spule 18 sind bekannt. Sie hat zwei AnechluBdrühte 46, welche in bekannter Weis· aus den Elektromagnet en 12 herausgeführt sind, ua dieses alt einer elektrischen Spannun^eiuelle rerblnden eu können· Bie Spule ΙΘ kann in eine Schutehülle 19 aua Epoxyhar* eingekapselt sein.

liaa Äohr 2G dichtet die Spule 18 gegen die Flüssigkeit ia i>lök.troaa^aaten 12 ab und bildet auch die zylindrische Ankerausnehaung 21 zwischen der von :lond betätigbaren Stauereinrichtun^ 30 und dea Anschlag 23. Das Rohr

. SAD ORIGINAL

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-i.

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20 ist ausreiche/id dick ausgebildet, ua dec: gewünschten Betriebsdruck dsr Flüssigkeit in der Ankerausnebaung 21 widerstehen SU können. ErfindungsgeraäS besteht das Rohr 20 Yorzugevelss aus haibauetenitiachec Stahl» s.B· «inen Stahl» der in &ttn USA unter £er lypenbesseichnung "17-7 ϊ·Χ. rostfreier 3tahl" bekannt ist (P.H. « precipitation hardening « Au8scheidungahärtun&)· Das äohr 20 befindet eich in seinen axialen Abschnitten 54 und 56 (Fig· I) in eeinea nennet lachen (martens it lachen) Zustand, ua den magnetischen Feld einen abglichst geringen Widerstand ent·» gegenzusetsen, venn ea in dieeen Abschnitten 54 und 56 die Wand dea Rohres 20 radial durchdringt. Andererseits befindet sich das Rohr 20 in seines axialen Abschnitt 58 (Fig· I) in seines nichtoa^netischen (auateaitischen) Zuatand, ua desjenigen 'feil des oagnetischen Feldes» der den Abschnitt 53 des -iohrejs 20 axial su durchdringen reraucht, den grö3tmSglichen Widerstand entge^ensusetEen· Diese /lonatruktioa swlttst den grö2tnö£jlicbea Toll des niasnetlochen Feldes dazu» einen Arbeiteepalt 50 zu durchdringen und eo eine verwendbar» älektroBagaatkraft zu erzeugen. Verschiedene Verfahren sua aelektiren Behandeln Torschiedener Abschnitte τοη halbauatenltiachea Stahl sind bekannt» und solche Verfahren können dazu rerwendet werden» das erfindungsgeaäSe ?>ohr 20 herrustellen, welches Abschnitte 54 und 56 in najnetlache* Zustand und einen Abschnitt 53 la niehtaagnetlachen Zustand aufweist.

Halbaustenitische Legierunsen haben auatenitieche (nichtjaagnetische) Strukturen ia löaungegeglUbten Zustand (geglühten Zustanä)» Die Transforastion τοη Austenit in marteifitische (magnetische) strukturen kann durch eine Wärmebehandlung erreicht werden, welche den Auatenit für eine Transformation bei» Abkühlen vorbereitet. Kaltbearbeitung (etwa 60S Ueduktion) ergibt ebenfalls die Transformation

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Λ:.

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von Auotenit in tfartenait. Das erfindungaseoäSe Hohr 20 kann herseatellt werden» indea nan yob Rohr Is goglilhten Zustand ausgeht· Man erreicht die rmrtenaitiache Transformation des ges&aten Rohres durch eine «iäraebebendluns 1» . Ofen· Dann wird ein Abschnitt des Rohres selektiv geblüht· Eine Alternative ist es, alt kaltbearbeitetea lohr zu beginnen, daa sich schon io aarteneitischen Zustand befindet» und selektiv einen Abschnitt zn glühen·

Baa erfindunirsgeaäO· Hohr 20 ist wesentlich weniger teuer ala Eohs-e, welche tvua fcvei getrennten Stücke»» Hch einet· n&^netlachen und einen Hichtoagnetlachen ij

sind»

Der Anker oder Magnetkern 22 ist ein zylindrischer sit einen Schiita 60 (der Schnitt nach TFig. 1 verdurch den Schiit» 60)· Dieser Schiit« 60 ist relativ achnial, ζ·Β· kleiner als 3»2 r.» breit₉ und er liegt in einer Uböne parallel sur Achse dea ülektroa^^naten 12« Der Schlitz 6.0 reduslert die «irbelatröise la Anker 22. 2r auch zur beaserea bberführung der ?lUsalgkeit von e linde der Äu«üeh5u&^ 21 »ua anderen l.nS.9 während döa Betriebs bei· Eine Unterseite 62 de» Schlltsea 60 verläuft unter einen Winkel sur länss*chae des Elektromagnet en» wie das in ?!.£· 1 dar^oatellt ist« ua die 'airbelatröce so stark vie rzbglich su verhindern, dabei aber iaaer noch eine ununterbrochene Kontaktfläche für den Schubetift 24 cu sewähiw leisten, ao quO die übertragung der Kraft dea älektro» zsagneten cuf den Sohubatift .24 nicht beeinträchtigt wird.

Der Schubatift 24 vird vorzugaweise aus eines Werkstoff hergestelltt der unter dea .arenselcaen "TiVM verkauft wird und der wie folgt euaacutengsaetzt Ist*

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Λ-

Kobalt	45 ..·	50..
ChroB	27 ...	52'
XqJlZ raa	14 ...	13.5
Kohlenstoff	2 ...	4:^
Tantal oder Siob	2 ...	T*
	1 ...	y.»
Eisen	2 ...

Der &U3 "2ASIUHO S" hergestellte Schubatift 24 hat eine äookwelihärte von etwa 60 und ist nichtmagnetisch. Eine solche Härte ist erwünocht» daalt eich nicht die linden W^: des Scnuhetifts 24 durch Belastung (Stöße etc.) aufweiten oder sogar aufplatzen· Der tiagnet Ische Plu2, der in doit aagnetiechen Stahl-Schubatiften auch dsa Stand der i'ecbnik tHsSt₉ ergibt bei ein*ia Elektrosngneten otwa 10.*. Kraftverlust. Durch den erfindim^ogeaaSen Schubstift 24 entfällt dieser Verlust« wührtnd die Härte des Stifts gleich bleibt wie bei elnea aagnetiechen Utift.

d«s Anschlage 28 sind in Fi^. 5 äargestellt. Dieser weiat «inen zylindrischen Körper 70 alt eine» an seiner Unterseite angeordneten Halteflanach 12 auf{ der körper 70 1st ganz von der axialen Ausnefarrung 26 *ur Aufnabse des uchubetifto 24 durchdrungen. Der Anschlag 28 ist auch alt eines relatir engen Schlitz 74 parallel snr Längs» achse des £lektroaagneten 12 versehen» ua die wirbelatrötse la Anschlag 2S «^ rerringern. Der Schlita 74 oratreeict sich durch denjenigen teil des Anochlo^o 28» der axial innerhalb dea Tlagnetjoche 16 und des Spulenfensters 17 umgeordnet iat. Pie Oberseite 76 dea Anschlage 28 ist ait einer Ringnut 7Q zur Aufnahme einer Abschirnunssepul« 79 (versl» yij· 1) verser.en, derer* Zweck dea Fachaciin begannt iat (Verhindern des Klebens).

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BAD ORlGiNAL

Λ.

Fig. 4 seigi in vorgrSUerteia Maßstab einen achnitt durch als von Hand betStigbar« Steuereinrichtung 50. Sie weist eia Forastilck 80 «jif _v das aa ?iobr 20 "befestigt und sit einen zylindrischen Hohlraum 82 versehe» ist, in dem ein K»ocf 84 zwischen xwei Sprengriuäen 86 und 88 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Knopf 8+ dient zur willkürlichen naauellen Betätigung des ülektro— . aagnetea 12 un3 äanit des Ventils 10· Bas Formstück 80 iat ferner tut einor axialen Auanehsung 90 zur AtLfaalise eine» mit dem Knopf 84 Terbandenen 3t"d3ele 92 vereehea. Uor Hohl— rau« 62 C«nä daalt die AuStmaeit* des Blektroaagneten 12} eind ge^eia den bydrauliechen Bruok in Inneren de» Slektarotaagneten VZ xwd des Yentils 10 mittels einer C-nins-Diobtuog ^ 94 abgedichtet, die durch einen 0-?i.n$-Ealter 96 in Anlage gegen den. StSSeI 92 gehalten wird« Der Halter 96 wird dureh den Sprengring 8& In seiner Lage gehalten» KIn Austreten von Druclcnittel aus dea Ventil 1Q über den Slektroraagneten 12 wird aoait unruh den G-Kins 94 verhindert·

Venn der Knopf 84 nach Innen gedruckt wird, drückt der Sto.-3el 92 den Anksr 22 und don 3ohubetift 26 oach rechte en, auf ?i^· I)₉ ua daa Ventil 10 su betätigen·

a vardQ gefund«t» daß de« Verhültni» acvieoben dm X (?is· 1} der Spul· 18 und der Länge Y des Arbeitsspalt ea 30 Turzugaw»loe la Bereich »wischen 3 und 6 liegen soll. Ist das Verhältnis wesentlich kleiner «Os ;, ao . m nehaen die Streufelder so weit xu» daß die Kraft des F.lektrosagEÄten spürbar verrinsert wird. Ist das Verhältnis weaentlicb sröSer als 6« oo nehaea die Verluste Im i^.gnetkern eehr stark su und bewirken eine Erwänauns, welch· die kleine Abnahae der Streufelder mehr als ausgleicht.

Mittels UQT oben beschriebenen bevorzugten Konstruktion eines Hochdruck-echub-Blektroinagnoten ereiolt oan also wesentliche Vorteile» wie sie eingangs bereits genannt

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-I,

wurden. Eadurch» da3 die bei den bekannt en Ventilen verwendete C-Sing-Diebtun.? sa Sclmbatift entfällt, welche bei diesen Ventilen sur Abdichtung dee i;lektroiaBgr.eten gegen das Ve.itil dient» wir3 der Verlust an Kraft das SlektroQugneten vermieden, der durch die .teibung des 0-ninsa aa Gchubatift entsteht. Ferner ergeben eich durch die Y*?rwendung eine» geblechten K^gnetjochs, eines selektiv sagn*ti3ierten und entmagnetisierten Rohres für den Anker» eines geaohlitaten ringnet Jochs, eines haibaustenitiachen Jiohres fur den Anker, eines Scaubstlfts aus "iiASTL'KG G" und durch die Verwendung eine» bevorzugten Verh'iltnis'sos von OpulaRlSn^* su Arbeitaspalt eine wesentlich höhere Kraft und wesentlich seringer· ^' ä.h« eine niedrigere B

illederdruok-Schttb-Blektro-se

Der erfInöungsgeaäse ist gleich aufgebaut wie tier Hocbdruck-Schub-Klektroaagnot 12» d«r oben Ib einzelnen, beschrieben wurde» mit der Auanahae, daO bole Niederdruck—Schub—SlektroBiigaet ein Hohr für den Anker (oatsprechend den Mobr 20) verwendet wird» dae sehr dünnwandig und vollständig sägetisch auegebiliet ist· Dieses fiohr wird etwa halb so diok gewählt wie dae Rohr 20 bei der Hochdruckauefuhrun^· So wählt man s.3· bei einem Tlohräuroho#9ser von etwn 19 cn die ^&ndetark» dea Hohree 20 beia Hochdruck-^Hlektroaa-gnet im etwa %71 tua» beia ^iederdruck-Slektroa^^aet dagegen au O₉ 36 Ea. Bei der bevorsusten Konstruktion wird dae Rohr für den Anker bis su einer sehr hohen Festigkeit wäraebehandelt, üb die Ycrwe&du&s einer sehr dünnen «andstärke au ermöglichen. Ba aiia dünnwandige P.ohr aus na ;netisch*a Material besteht» ergibt ea einen relativ vorlegen, ofignetischen Widerstand für einen aagtietischen Plu3, der radial an Stellen ent-

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sprechend den Abschnitten 54 und 56 nach Fig· 1 durch die Rohrwand gebt· /ndererseits bewirkt dieselbe dür.ne Vf&ndat&rke eine Beschränkung der Größe dea ?lusaes, der axial -an einer den Abscbnitt 58 nach ?ig· 1 entsprechenden Stelle -durch das Hobr gebt· Auch bewirkt diese dünne v&adatiirke, daQ der Querschnitt» in dea %'i'rbelstros· ie Hohr fließen können_t verolndert wird. - Das 3ohr besteht vorzugsweise aus eiaea Werkstoff alt einer geringen nsximalen magnet1-aohen Peraeabilität Ton etwa 2CCt 80 daß voreujeweiae dae Rohr an der des Abscbnitt 58 nach Pig· 1 entsprechenden Stelle in die Sättigung konrat und dadurch der magnetische TInQ an dieser Stelle veiter renaindert wird· Die Wandstärke de· Rohres ist so dünn» daß dl· verslnderte tenaeabilität an den den Abschnitten 54 und 56 nach Fig* 1 entsprechenden Stellen den radial verlaufenden aagisatischen PIuS nicht wesentlich behindert. Die Verwendung des erfindun^egenäßea dünnen Rohres ermöglicht, die Verminderung des Baltestroos des Elektromagneten auf einen wert» der selbst unter denjenigen Heat» wie er alt einem Hohr erreichbar ist, das aus •inen raagnetisehen und einen nlchtaagnetlschen Teil besteht, und sie ernöglicht das Erzielen einer höheren Kraft als alt eines einstückigen nichtaagnetischen Hohr.

Sie Herstellungskosten d?s dünnwandigen Robres sind wesentlich geringer al· die des sus&aaengesetzten Rohres_t und sie schneiden günstig ab bei eineai Vergleich Bit den Kosten eines einstUcklgsntttlcbtaagnstlBohen Rohres.

Es hat sich herausgestellt, daß sine geringfügige Versohleohterung des Wirkungsgrades dadurch» daß einige »a^- net Ische Kraftlinien linear durch den alttieren Abschnitt dea Rohres (entsprechend den Abschnitt 58 bein Hohr 20 nach Fig. 1) gehen, mehr als ausgeglichen wird durch den erhöhten »irkun&sgrad Infolge der Tatsache, dad der aagnetisch« widerstand für das die äußeren Abschnitt* (entsprechend den Abschnitten 54 und 56 nach Pig. H) des Rohres

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durchdringend* magnetische Feld sehr klein wird. Die Ver-Wendung dee erfindungsgemäüen dünnwandigen, durchgehend magnetischen Hohros ergibt aoait einen besseren 'virkunjsgrad ala die Verwendung eines dicken, durchgehend nicht— magnetiachen Rohres ncch des Stand der Technik.

Zug-Klekt rosa. . Hochdruck-Zug-Elektromagnet

In des Fig. 5 und 6 ist ein bevorzugter Hochdruck-Zug-Klektroaagnet IOC nach der Erfindung dargestellt· Di» Pig» 7 und 8 «eigen einen anderen erfindungsgeBäSen Hocbdruck-Zug-Slektroangneten 150, und Fig. 9 zeigt einen abgewandelten Anker 194· &a ist besondere darauf binsu— weisen, daß oittela aer in den Pig· 5 und 7 dargestellten Konstruktionen der nach dem Stand der Technik erforderliche Anschlag fur den Anker entfallen konnte. Dies 1st deshalb sehr erwünscht, weil der Anschlag venautlieh die gröSten elektrischen Verluste la Hlektronogneten hervorrief, da er den. Druck io hydraulischen S/etee abdichten suSte und deshalb nicht geblecht oder auch nur wirkungsvoll alt Schlitzen ▼ersehen werden konnte·

Der Zug-Elektroaaijnet 100 nach Pig. 5 weist folgeode Teile aufs Bin ein Spulenfeneter 1C4 definierendes liagnet-Joch 102, «ine in dieeen Peneter 104 angeordnete Hingspul« 1C6 von bekannter Konstruktion, und ein hohles» zylindrisches Rohr 108 für den inker nit einer central is iiagnet-Joch 1C2 und der Spule 1C6 angeordneten Ausnehmung 110 für den Anker» wobei sich das Rohr 108 außerhalb des Magnet-Jochs 102 durch eine kreisförmige öffnung 112 in einer geblechten Seitenplatte 114 des Jochs 102 erstreckt· Dl« Spule 1C6 ist in der üblichen weise mit Anschlti drähten 116 versehen. Sin oaesivcr, zylindrischer, nichtgeblechter Anker 118 ist in der Ausnehmung 110 im Rohr 103 angeordnet

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As 2168649

und in axialer richtung von seiner (in Fig. 9 dargestellten) "Horaalatellung" su seiner erregton Stellung verschiebbar, in der er Bit einer Kappe 136 in führung atetat. -Der Anker 118 ist alt einem dUnnen Sehlits 120 versehen, der sich mindestens durch denjenigen Teil dea Ankere 118 erstreckt» welcher innerhalb dea Elektromagneten ICO liegt· Der Schilt» 120 let parallel eur Längsaehe des Anker» un<i erstreckt eich mindestens teilweise durch die. tx kann eich auch durch den außerhalb de· Elektromagneten ICO liegenden Teil dea Ankers 118 erstrecken, um ei&en FlüaeigkeltedurchlaS ru schaffen, der den erforderlichen Durchflufi awlsohwa einem {nleht dargestellten) 7entil, mit de» der Elektromagnet 100 verbunden let, und eine» Arbeitsapalt 122 In der Ausnehmung 110 #rs3glicbt. Der Anker 118 benötigt für diesen Zweck keine gesondert· Iiut. Bin Zugätlft 124 1st »lt dea Anker 118 verbunden, and wenn der Elektromagnet 1ΰϋ erregt vird, bewegt eich d*r Anker 118 durch den Arbeitaspalt 122 nach oben (bezogen auf Fig· 5) und betätigt ao ein (nicht dargestelltes) Druaknittelventil, da· Bit dea Zugatlft 124 verbunden iat·

flg. 6 «eist In austtinandergesogener I)arateilungbweiae da· MagnetJooh 102, welche· aua swel getrennten geblechten Teilen gebildet let. Der eine Tell let «in üaupttail 126, da· die Fora «Ines groSen S hat, und der ander· Teil ist die £«rad·, langlieh· Seiteaplatte 114· Bas Teil 1Γ6 und die Seitenplatte 114 elnd al· vertikal·? Stapel au· dünnen flachen Bleehsusehnittea 128 bsw* aufgebaut· Kachden die Spule 106 la der Auanehoung 104 des Teile 12G angeordnet worden 1st, wird die Hatte 112 aa Teil föli be feat igt, s»3· durch Verwendung ein·· Habaena aua Teilen alt ϋ-furalge» Queraobnitt, oder daduroh, da3 man auf dl· gegeneinander anliegenden Oberflächen β·· Teile 126 und der Matte 114 «ine Schicht au· Spozrkleb*r

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aufbringt· Ia Joch 102 ist - in Oegensats tvm Schlitz 40 la VJ ick β !.bandkern 16 nach ?ig· 2 - kein Schiita erforder-IiOh₉ da die Wirbelstrom?fade ia Sagnet-^ooh 102 durch eine Isolierschicht auf jedes der Zuschnitte 123 und 130 unterbroo en sind·

Bin Mittelschenkel 132 des !eile 126 dient suaaaaen nit einer Kappe 136 (?ig. 5) des Ttobres 108 als Anschlag für den Anker 116, und da der Schenkel 132 geblecht ist, ermöglicht er, da3 der Arbeit espalt 122 dee Elektromagnet» 1Gü in der Mitte des 3pulenfen«t«rs» 104 angeordnet wird» ohne daß dabei hohe Wirbelstromverluste auftreten, wie das sonst der Tall wäre, wenn anateile des Schenkel« 132 ein nicht geblechter Anschlag verwendet würde. Der Schenkel 132 sollte sich so weit wie möglich in das Spulenfenster 104 erstrecken· - Ferner kann bei der Konstruktion nach den Pig. 5 und 6 ein kürseres Rohr 108 für den Anker verwendet werden. 33a das Kobr 108 massiv ist und daher duroh die v/irbeleträae in ih« relativ Ti öl ttärae erzeugt wird, wird durch ein kürzeres Bohr 108 erreicht, daß die voa Elektrooagaet 1OC erzeugte tfäraeaenge verkleinert wird· Auch widersteht ein kürzeres lohr 1C8 leichter den in ihn herrschenden Druckmitteldruck, und denzufolge kann ein kürzeres Rohr 108 auch eine dttssere Vand stärke haben» wodurch sich ein verbessertes Oeaaotverbalten des 'Elektrom aa^neteu ergibt» Sin sueätalicher Vorteil dieser Konstruktion ist« daO ein kürzerer Anker verwendet wird, und daQ dieser ungeblecht sein kann»

Das Bohr 108 für den Anker welet ein rohrföraigee Eleaont 134 auf, das durch Schweißen oder Löten mit einer cagnetleohen Stahlk&ppe 136 (vergl. ?ig. 5) verbunden ist· Die Vand des rohrfömigen Sleaents 134 ist gerade dick genug, üb den Arbeitsdruck ia Rohr 108 auszuhalten· Die Kappe 136 hat eine Picke von etwa dea Doppelten derjenigen

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des Eleicents 134» da die Kappe 136 nicht nur den Arbeitsdruck aushalten eki2, sondern euch den Aufsehlag des Ankers 113. T)33 rolirföiaige Slosent 134 ist aus halbaustenitischen Werkstoff ausgebildet und hat einen nichtaagnetiscben Abschnitt 133 und einen magnetischen Abschnitt 140, und »war aus denselben Gründen» wie sie oben in einzelnen unter Bezugnahme auf das Rohr 20 des Schub-Slsktrooagneten 12 nach ?ig, 1 erläutert wurden. Bae Rohr 1C8 kann in geeigneter Weis», e.B· durch Schwel3en_r Bit der Seltenplatte 114 verbunden werden· ■

Blne Oberseite 1^2 des Ankere 113 sollte wie in 5 dargestellt in dessen Honaalstellung angeordnet sein» In dieser Stellung fluchtet die Oberseite 142 mit der Innenfläche 144 der Hatte 112»

Die Erfindung geht ferner von der Erkenntnis aus» daß die Breite W (Fl£·. 5) der Hpule 106 vorzucaweiae in eine« bestimmten Verhältnis zur Länge L (Fig· 5) dea Arbeits-Spalts 122 des Elektromagneten ICO stehen sollte· Bas be-Verhältnis liegt ist Bereich

d.h. nit anderen Worten» \las Verhältnis Vi/L sollte awl sahen 3 und C liegen. Eine beTortugte Diaenslottlertmg 1st W ^ 6_t35 to und u <%» 1,59 as.

?!&· 7 selgt eine andere Auaführungsfora eines erfindun^sgemäSen Hoohdruek-Zus-Slektroaagneten 150, der in vielerlei Hinsichten den oben unter Bezugnuhse auf Pig. 5 beschriebenen Elektroo'igneten 100 ähnlich 1st·

Der Zug-Eloktromagnet 150 nach ?1^· 7 weist ein Hasnetjoch 152 auf, das ein Spulenfenster 154 definiert, ferner eine übliohe ?.ings?ule 156 (an welche AnochluSlel· tunjen 153 ansescblcosen sind), welche la Spulenfenster 154 angeordnet 1st, und ein hohles, zylindrisches Rohr 160

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für den Aäk$r, das ein rohrföroiges Blesmnt 16 t und eine Kapp» 163 aufweiet und aittLif io iiagnetjoea 152 und der Spul* 15G angeordnet ist und eich durch eine kreisförEig© öffnung 162 itt einer Seitenwand 164 dee Kagnetjochs 152 aus diese* heraus erstreckt· Ebenso wie fceia Slektroaagn*ten 100 nach Fig. 5 ist die Kappe oder Deckel 163 etwa doppelt 90 dick wie da» rohrförmig© üleoent 161 und ist sa die«·» fest geschweißt oder festgelötet. Bin nasaiver zylindrischer Anker 166 iat mit eine« Zu^atift 168 ver~ bana«n und axial rerscbiebbar an einer zylindrischen Aue* nefeaang 170 des rtohres 1Su angeordnet» Der Elektroa.-gnet 15^ ist in seiner nicht erregten oder "nonaalen" Stellung dargestellt. Bei Krregung bewegt sich ύςτ Anker 166 durch einen jirfeeltes^alt 172 nach oben (besoden auf ?±s, 7)_t ua ein (nioht dargestelltea) Druckatttelventil su betätigen, z.B. daa Ventil 10 nach Pij» 1·

8 Reißt eiUO vergrößerte !»aratellung des Ankara weist einen stapel 174 aus einzelnen Blechzuscanitten I76 auf j Sieaer Stapel 174 iai aur Sylinderfons abgAdreht oder geochlifΓβη worden, und eine aagaetische Hülse 170 ist über die geeaate ϊ-änge des Gtapola 174 euf diesen i-urgepreSt wc.*den. Diese Hülee 178 Mit die Blech-Zuschnitt« 176 in ihrer ssylindri sehen Konfi^uratioa zusaiaaen. Sin dünner Läcgsabechnitt 1Ö0 der Hülse 178 ist abgedreht worden, uii ein? extrea dünne Wandstärke, z.B. von G-, 18 bis ü,2J ai5_t zu erhalten..

fier dünne Abschnitt 130 der .uulea 178 ist derjenige Abschnitt, welcher innerhalb dea isagaetischen Krei··« des 21ektroaagneten 150 liefen aoll« Der dünnwandige Abschnitt ISO ergibt ein Hintmua Yon elektrischen Terluaten is Kern und hält die Slechzuaobnitto 176 in ihrer zylindrischen Konfiguration oder Anordnung, ohne daß irgendeine suaäts— liehe Verbindung zwischen Ihnen notwendig wäre, wie s,B·

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ein 2poxykleber, ura die Blechzuschnitts zusanaensuhalten. Sin dickerer Abschnitt 182 der Hülse 178, der eica außerhalb de3 magnetischen Kreiaee befindet, wird dick belassen» danit sich die -ewünaohte G eöaiat Stabilität ergibt. Der Ab— schnitt 182 iat genügend lang, um !latz für zwei Bieten 184 zu bieten, welche sich durch die Hülse 178 und alle Blechzuschnitte T76 erstrecken» Alle Üiaten. ('2*B· 184·) liegen eu3erhalb des magnetischen Kreises und tragen deshalb nicht zu den elektrischen Verlusten ija Kern bei· Der Abschnitt 132 erstreckt sich ferner nit Torteil Über daa eine 2ndβ 186 des Stapels 174 hinaus, ua eine gute 7er« bindung nit den Zugstift 168 zu erhalten, ζ·3· dadurch, daQ nan diesen mit dem Boden 133 der Hülse 178 verbindet. Vorzugsweise ist ein kleiner Abstand (von etwa 0,025 se* pro Seite bei einea Elektromagneten für 400 Kz) zwischen des Anker 166 und der Innenseite des iohres 160 vorgesehen. Sine Längsnut 190 {vergl. Fij;· 8) an der Außenseite 192 des /.nker3 166 ermöglicht das erforderliche Burchströmsn Ton Druckmittel avischen einen (nicht aarsesteliten) Ventil und dem Arbeitsspalt 172. Die Hut 190 kann alternativ auch als Schlitz ausgebildet sein, der sich durch die geaaste Wandstärke des Huiseasbschnitts 180 erstreckt·

Der Elekt roaagnet 1-50 nach ?ij· 7 i3t ähnlich aufgebaut wie der Slektroaaguet 1üO nach Pig· 5» salt der Auenaliiae, daS das Husnetjoch 1^2 nach ?ig. 7 einen einsigen Stapel von rechteokfunai&en Blech^uschnitten aufweist, welche ein einfaches, rechteckforoideβ Fenster 152 für die Spule 156 bilden» D?.s Magnet Joch 152 weist keinen Hittelechenkel 132 auf wie das HagnetJoch 102 nach ?ig. 5·- Sa kann preiswerter hergestellt werden als das !»agnetjoch 102 nach Pi^. 5* u,a· deshalb, weil es einstückig hergestellt werden kana„Sowohl für den EleXtrooagnet 100 nach Pig. 5 «ie für den Elektronen et 150 nach Fi 3· 7 kann

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einer der drei Anker 118, 166 und 194 nach den Pis. 5 bzw. 7 bzw. 9 verwendet wurden»

"PlS· 9 aeigt eine alternative Ausbildung eines Ankere 194 aur Verwendung in dee Elektroniijneten 150 (?is· 7)· 3ein Anker 194 wird eine Hüls« 196 (die eicht, wie die Hülse 178 nach Pig· θ« isagnetisoh bu aein braucht) nur teilweioe über die Lüngserstreckung eineβ stapele 198 von einseinen Blccbzusohnitten 200 gepreßt» welche sur Zylinderfora abgedreht oder abgeschliffen worden sind· UIe Blech- «usohnitt· 200 küanea auch durch Kleben cd,dgl. miteinander verbunden worden, aber wegen der Hülse 19& let die erforderliche Festigkeit oiner eclchen Verbindung, s.B· einer Klebeverbindung, «ehr klein· Da» Hohr 160 nach ?ig· 7 unjibt die einseinen Blechsuschnitte 200 und trügt dasu bei, sie in der richtigen l^ge beieinander susamaenzQbnlten·

Ik Betrieb befindet «ich der Teil dea Ankers 191-, der nicht in der nülne 196 let, etete innerhalb dea lohrea 1f>0 nuch Pir. 7. I^lle die Bl«chzu9chnitte 2CC genügend dick und daher fctarr sind, wird kein. Klebstoff oder eine oon3tige Verbindung benötigt· Eine bevorzugte Konstruktion geht davon aus, Ic Hlttelbereicb des Stapel· 193 dünne Blechzuschnitte 2CO zu verwenden, un gute elektrische Eigenschaften cu erreichen, und en der Außenseite des Stapele 193 dicke Blechzuschnitte 2CO *u verwenden, um die erforderliche Fertigkeit su.erhalten· Zwei Nieten 202, von denen car eine dargestellt 1st, erstrecken sich durch die Hülse 1<K> und alle 21 och zuschnitte 200, un «jina elnei^e, oonolitMacbe Einheit zn erhalten, Die Kraft vosj ^nker 194 wird (beispielsweise euf ein Ventil ähnlich de» Ventil 10 nach ?lg· 1) über die Klilse 195 Übertrügen und nicht direkt durch die Blech*uschnitte 2CC. };ia (nicht fJar^östillter) Zujstift kann beioplelawelae mit einora ssur Sraft-bertragung dienenden Eiet 204 verbunden sein, daß eich quer zua Innendurchaeaser der

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llüiss 196 erstreckt· »ie UUUe 196 und alle bieten 202 llugsn außerhalb d»s sui£&at lachen Kreises und tragen 3oait nicht su den Keraverluoteu des KlektroBUigaeten 150 bei»

Mederd ruck-2u£-T) lektrosa ;tn et -

Hör erfinduogAgsnäße Hiederdruck-Sug-Blektroa^net iirfc identisch alt den oben beschriebenen Hoohdruok-Zus-Llek— tromagneten ICO und 150 nach ?ig. 5 bzw· 7»Bit der Auanabae, daß beim «lederdruok-KlektrOa?»sneten da» Hohr für die -ufnahm· d&» Ankero ale aehr ddnn.ee, volletUndig oagnetiachea Hohr hoher Heati^kelt ausgebildet ist, wia ea oben boia KiedördrucUL-achub-Slek.trocti'.gne.ten wurde· - -

Die oben beschriebenen berorzu^tea der Erfindung bssojen eich auf die Yer*endun£ von

^s^eniiiiJen £lcktronagueten Eur Betüti^uns von H/iroveatilen. ^a let jedoch ausdrücklich darauf hinzu-

eiaen, öa3 die Venfeadung in keiner Veio« auf oolche Üydroventile beschr&nkt ist j sondern daß oine Verwendung auch bei jeden anderen Ventil Möglich ist, s.B. bei pneusatlachen V«atiJ.*9n_t Caaventilen, Ventilen *Ur die elektronicoh geateuerte Kraftetoffeinapritsung, ferner auch für jede beliebige andere Art von Steuerung oder ü auch ohne Verwendung von Ventilen. - Die Ventile können yülllg von einer Schicht von Epoxj'harz od.dgl. utä£ob«n sein· Di« i>.r.ke^ und die Ausnehoun^eti for die .-nkcr h^ben bei der vorliesenden Erfindung vorau^e— woi3a einen kreisföraigen Querschnitt_v doch sind auoh andere Fonaen coalich, z.ü. quadratische, reohtfcckfonalge und ellii-tisch»· Auch ki.nn unter Verwendung der in den ?ig. 5 und 7 für Suj-r-lektroiaasneto darbest eilten Konatruktion ein Schub-Blcktres gnet 2^e^^au'' verden. Hierzu wurden ein

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geblechter Anschlag und ein niöhtaa^netischejf Schubatift Terwendet.

V/ettero MiaseBtaltun^on. und Abwandlungen der Erfindtang ta nahmen des ihr Zu^rundelie^eridsn ellgeiaeiaen

sind möglich·

Patentanwalt·

Dipl.-Ing. Horst Röee DipL-Ina- Peter Κοβ·4

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Claims (8)

DlPL-ING. HORST ROSE DiPL-INCPETERKOSEL PATE NTANWXLTE 3353 Bad Gandersheim, 2 7. JUf)I |Q7/ Postfach 129 HohenhöfenS Telefon: (05382) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim Unsere Akten-Nr. 2556/4 G-.V/. Lisk Co., Inc. Patentgesuch vom 27 Juni 1974 Patentansprüche

1. Elektromagnet zum Betätigen eines Ventils o.dgl„, mit einem geblechten Anker, der einen Stapel von Bleehschnitten aufweist, welche parallel zur Längsachse des Elektromagneten verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (178; 196) vorgesehen ist, welche mit einem engen Sitz über mindestens einen Abschnitt der Längserstreckung dieses Stapels aufgebracht ist, um die übereinander geschichteten Blechschnitte (176; 200) zusammenzuhalten«

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hülse (178; 196) eine vorzugsweise nicht magnetische Betätigungsstange (16S) verbunden ist©

3. Elektromagnet nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (178) einen ersten, sehr dünnwandigen Abschnitt (180) aufweist, v/elcher sich etwa über denjenigen Teil der Längserstreckung des Ankers (166) erstreckt, der innerhalb des magnetischen Kreises- angeordnet ist«

4«. Elektromagnet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Abschnitt (180) der Hülse eine -Sicke in der Größenordnung von 0,2 min aufweist«»

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5· Elektromagnet nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse einen mit dem ersten Abschnitt (180) verbundenen zweiten, dickeren Abschnitt (182) aufweist, welcher etv/a denjenigen Teil der Längserstreckung des Ankers (166) bedeckt, der sich außerhalb des magnetischen Kreises befindet,

6« Elektromagnet nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1.78) auf ihrer Außenseite mit einer den Durchtritt von Druckmittel ermöglichenden Längsnut (190) versehen ist.

7. Elektromagnet nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Abschnitt (180) der Hülse (178) mit einem den Durchtritt von Druckmittel ermöglichenden, die gesamte "Wandstärke dieses Abschnitts durchsetzenden Längsschlitz versehen ist.

8. Elektromagnet nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (I7S) aus einem magnetischen Werkstoff besteht_o

9« Elektromagnet nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (193) in seinem Hittelabschnitt dünne Blechzuschnitte (200) und auf seiner Außenseite dicke Blechzuschnitte aufweist (Figo 9)«

10c Elektromagnet nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (174; 19«) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist«,

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosei

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