EP2300702A1 - Restluftspaltscheibe - Google Patents

Restluftspaltscheibe

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EP2300702A1
EP2300702A1 EP09749667A EP09749667A EP2300702A1 EP 2300702 A1 EP2300702 A1 EP 2300702A1 EP 09749667 A EP09749667 A EP 09749667A EP 09749667 A EP09749667 A EP 09749667A EP 2300702 A1 EP2300702 A1 EP 2300702A1
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air gap
residual air
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recesses
disc according
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Definitions

  • the residual air gap disks which have previously been used and which have a plurality of circumferentially spaced recesses are relatively unstable and therefore susceptible to deformations which can occur during the assembly process; Furthermore, the previously used, large flow cross-sectional areas releasing residual air gap discs on a relatively large unevenness.
  • the residual air gap set on a magnet group prevents the armature, in particular the armature plate with the armature pole surface, from adhering hydraulically or magnetically to the end face of the magnet core.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Restluftspaltscheibe (10) für Magnetgruppen von Magnetventilen, insbesondere zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren. Mit der Restluftspaltscheibe (10) wird ein Restluftspalt zwischen einer Stirnseite eines Magnetkerns der Magnetgruppe und einem ein Ventilglied betätigenden Anker eingestellt. Die Restluftspaltscheibe (10) weist einen im Wesentlichen geschlossenen Außenumfang (30) auf. Zwischen einem ersten und einem zweiten Durchmesser (44, 46) sind in Umfangsrichtung Ausnehmungen (40) und geschlossene Flächenbereiche (48) ausgeführt.

Description

Titel Restluftspaltscheibe
Stand der Technik
DE 196 50 865 Al bezieht sich auf ein Magnetventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in einem Steuerraum eines Einspritzventiles, welches so z.B. für einen Kraftstoffinjektor verwendet wird, der an einem Hochdruckspeichereinspritzsystem (Common-Rail) eingesetzt wird. Über den Kraftstoffdruck im Steuerraum wird eine Hubbewegung eines Ventilkolbens gesteuert, mit dem eine Einspritzöffnung des Einspritzventiles geöffnet oder geschlossen wird. Das Magnetventil umfasst einen Elektromagneten, einen beweglichen Anker und ein mit dem Anker bewegtes und von einer Ventilschließfeder in Schließrichtung beaufschlagtes Ventilglied, welches mit dem Ventilsitz des Magnetventiles zusammenwirkt und so den Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum steuert.
Bei Magnetgruppen von Magnetventilen, die zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren eingesetzt werden, werden Restluftspaltscheiben eingesetzt. Die Restluftspaltscheiben werden in der Regel aus einem amagnetischen Material gefertigt und weisen eine Dicke in der Grö- ßenordnung von etwa 0,1 mm auf. Durch die Restluftspaltscheiben wird ein verbleibender Restluftspalt zwischen der Stirnseite des Magnetkerns, in den die Magnetspule eingebettet ist und einer Planseite eines als Anker dienenden Bauteils, so z.B. einer Ankerplatte, eingestellt. Die Dicke der Restluftspaltscheibe bestimmt somit die Dicke des im Öffhungszustand der Ankerbaugruppe und damit des Ventilgliedes verbleibenden Restluftspaltes zwischen einer Stirnseite des Magnetkernes und der Planseite des Ankers, so z.B. der Ankerplatte, um ein magnetisches oder hydraulisches Kleben des Ankers bzw. der Ankerplatte an der Magnetgruppe zu verhindern.
Bisher eingesetzte, in der Regel aus amagnetischem Material gefertigte Restluftspaltschei- ben sind so konfiguriert, dass diese bei einer Dicke, die in der Größenordnung von 0,1 mm liegt, einen möglichst großen Strömungsquerschnitt freigeben, über welchen aus einem Steuerraum des Kraftstoffinjektors beim Öffnen abgesteuerte Steuermenge möglichst ohne Behinderungen einem niederdruckseitigen Rücklauf zuströmen kann. Dieses Erfordernis führt zu einem relativ großen freibleibenden, nicht von Material verschlossenen Strömungs- querschnitt in der Restluftspaltscheibe. Die bisher eingesetzten, in Figur 1 beispielhaft dargestellten Restluftspaltscheiben erfüllen dieses Erfordernis, haben jedoch Nachteile in der Handhabung. Auf Grund von kaum verbleibenden geschlossenen Vollfiächen, sind diese Restluftspaltscheiben durch Handhabungsgeräte wie z.B. Sauggreifer schwierig zu ergreifen, da an diesen Handhabungsgeräten eingesetzte Sauggreifer, die mit Unterdruck beaufschlagt werden, fast immer durchbrochene Bereiche der Restluftspaltscheibe ergreifen, über welche die Wirkung des Unterdruckes aufgehoben wird. Des Weiteren weisen die bisher eingesetzten Restluftspaltscheiben aus amagnetischem Material in der Regel einen durch Ausnehmungen, die in regelmäßigen Winkelabständen voneinander am Umfang der Restluftspaltscheibe eingebracht sind, unterbrochenen Außenumfang auf. Dies erleichtert die Möglichkeit des Verkeilens einzelner Restluftspaltscheiben, die nach einem erfolgten Verkeilen nur mit größerem manuellen Aufwand wieder auseinander gebracht werden können, was einen höchst unbefriedigenden Zustand darstellt. Des Weiteren sind die bisher einge- setzten, mehrere voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Ausnehmungen aufweisenden Restluftspaltscheiben auf Grund der verbleibenden Strömungsquerschnitte relativ instabil und daher anfällig für Verformungen, die sich beim Montagevorgang einstellen können; ferner weisen die bisher eingesetzten, große Strömungsquerschnittsflächen freigebende Restluftspaltscheiben eine relativ große Unebenheit auf.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend wird eine Restluftspaltscheibe, aus amagnetischem Material gefertigt, vorgeschlagen, die einen im Wesentlichen geschlossenen Außenumfang aufweist bei einem relativ großen Strömquerschnitt. In einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Restluftspaltscheibe wird diese so ausgelegt, dass sie drei im Wesentlichen nierenförmig konfigurierte Ausnehmungen aufweist, die durch drei, z.B. in einer 120°-Teilung verlaufende Verbindungsstege voneinander getrennt werden. Des Weiteren wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspalt- scheibe so gestaltet, dass diese einen im Wesentlichen geschlossenen, Außenumfang aufweist, wobei ein größtmöglicher Ablaufquerschnitt im Zentrum der Restluftspaltscheibe entsteht, um ein Abströmen der aus dem Steuerraum abgesteuerten Leckagemenge zu ermöglichen.
Die erfmdungs gemäß vorgeschlagene Außenkontur, d.h. der als im Wesentlichen ununterbrochener Außenumfang gestaltete Umfang verhindert ein Verkeilen einzelner Restluftspaltscheiben bei deren Handhabung. Des Weiteren wird durch die verbleibenden flächigen Abschnitte, die sich im Wesentlichen zwischen nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen erstrecken, die erfϊndungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe von Vakuumgreifern oder anderen mit Unterdruck betriebenen Handhabungseinrichtungen, sehr einfach und zuverlässig ergriffen, wobei ein Nachgreifen nicht erforderlich ist. Somit ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe für solche Handhabungsgeräte verliersicherer handhabbar als die aus dem Stand der Technik bekannte in Figur 1 dargestellte Restluftspaltscheibe.
Im Vergleich zu der in Figur 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Restluftspaltscheibe, wird durch die erfϊndungsgemäß vorgeschlagene Gestaltung der Restluft- spaltscheibe aus einem amagnetischen Material und den in dieser verbleibenden relativ großflächigen Flächenbereichen eine größere Ebenheit erreicht. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe ist gegenüber der aus dem Stand der Technik gemäß Figur 1 beschaffenen Restluftspaltscheibe auf Grund der verbliebenen Flächenbereiche wesentlich verformungsresistenter, wesentlich steifer und wesentlich einfacher zu handhaben. Des Wei- teren ist die Formgebung der nierenförmigen Ausnehmungen so beschaffen, dass ein Verkeilen, d.h. ein Ineinanderschieben einzelner Zungen, wie z.B. an der aus dem Stand der Technik bekannten, in Figur 1 dargestellten Restluftspaltscheibe ausgebildet, nunmehr ausgeschlossen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Restluftspaltscheibe und
Figur 2 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe.
Ausführungsformen
In der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Restluftspaltscheibe in der Draufsicht dargestellt, die aus einem amagnetischen Material gefertigt ist.
Eine in Figur 1 dargestellte Restluftspaltscheibe 10 weist einen im Wesentlichen durch äußere Ausnehmungen 14.1 bis 14.5 unterbrochenen Umfang 12 auf. Mit Bezugszeichen 16 ist ein innerer Durchmesser der äußeren Ausnehmungen 14.1 bis 14.5 bezeichnet, während durch Bezugszeichen 18 ein Außendurchmesser bezeichnet ist, welcher innenliegende Ausnehmungen 24.1 bis 24.5 in radialer Richtung begrenzt. Darüber hinaus weist die in der Darstellung gemäß Figur 1 wiedergegebene Restluftspaltscheibe 10 einen Außenschlitz 20 sowie einen innenliegenden Schlitz 22 auf.
Wie Figur 1 des Weiteren entnommen werden kann, sind entlang des unterbrochenen Um- fangs 12 die äußeren Ausnehmungen 14.1 bis 14.5 in einer Winkelteilung von 72° in Bezug aufeinander angeordnet. Die durch die äußeren Ausnehmungen 14.1 bis 14.5 im unterbro- chenen Umfang 12 jeweils voneinander geteilten Segmente weisen jeweils eine innenliegende Ausnehmung 24.1 bis 24.5 auf.
Auf Grund der innenliegenden Ausnehmungen sowie der zahlreichen Ecken und Kanten der in Figur 1 dargestellten Restluftspaltscheibe 10 ist der verbleibende Flächenbereich aus voll- flächigem Material gering. Dies begünstigt einerseits das Gewicht der Restluftspaltscheibe und stellt in Bezug auf die innenliegenden Ausnehmungen 24.1 bis 24.5 einen großen Strö- mungsquerschnitt sicher, impliziert jedoch die Handhabung der in Figur 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Restluftspaltscheibe 10. Dies findet seine Ursache darin, dass auf Grund des unterbrochenen Umfangs 12 sowie der innenliegend ausgebildeten Aus- nehmungen 24.1 bis 24.5 relativ geringe vollflächige Flächenbereiche im Material der Restluftspaltscheibe 10 gemäß der Darstellung in Figur 1 verbleiben.
Handhabungsgeräte, wie z.B. Sauggreifer, vermögen diese nur schwer und insbesondere wenig verliersicher aufzunehmen, so dass die Handhabung der in der Darstellung gemäß Figur 1 dargestellten Restluftspaltscheibe mühsam ist.
Auf Grund zahlreichen Ecken und Kanten neigt die in der Darstellung gemäß Figur 1 dargestellte Restluftspaltscheibe 10 zum Verkeilen mit anderen Restluftspaltscheiben 10, was die Handhabung derselben weiter verkompliziert. Auf Grund der Anordnung der z.B. ebenfalls in einer 72°-Teilung zueinander angeordneten inneren Ausnehmungen 24.1 bis 24.5 relativ zueinander, weist die in Figur 1 dargestellte Restluftspaltscheibe 10 eine begrenzte Ebenheit auf; ferner ist sie äußerst anfällig gegen bei der Montage auftretende Verformungen. Dies ist jedoch bei einem einen Restluftspalt von nur 0,1 mm an einer Magnetgruppe eines Kraftstoffinjektors einstellenden Bauteil schon als kritisch einzustufen, da ein verbleibender Restluftspalt genauestens einzuhalten ist, um Streuungen hinsichtlich des Hubes und der damit verbundenen Einspritzmenge von Magnetventilen zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren über deren Lebenszeit reproduzierbar zu halten. Der Darstellung gemäß Figur 2 ist eine Draufsicht auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe zu entnehmen, die ebenfalls aus amagnetischem Material gefertigt ist.
Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Restluft- spaltscheibe 10, weist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe 10 gemäß der Darstellung in Figur 2 einen im Wesentlichen geschlossenen Außenumfang 30 auf. Die in Figur 2 in der Draufsicht dargestellte Restluftspaltscheibe 10 wird ebenfalls aus einem amagnetischen Material gefertigt und weist in der Regel eine Dicke in der Größenordnung von 0,1 mm auf. Durch die Dicke der in Figur 2 dargestellten, erfindungsgemäß vorgeschla- genen Restluftspaltscheibe 10 wird ein verbleibender Restluftspalt zwischen einer Planseite eines Ankers bzw. einer Ankerplatte einer Ankerbaugruppe auf der dieser zuweisenden Stirnseite einer Magnetgruppe, insbesondere eines Magnetkerns mit darin eingebetteter Magnetspule, definiert.
Über den an einer Magnetgruppe eingestellten Restluftspalt wird verhindert, dass der Anker, insbesondere die Ankerplatte mit der Ankerpolfläche, an der Stirnseite des Magnetkerns hydraulisch oder magnetisch klebt.
Wie der Draufsicht gemäß Figur 2 des Weiteren entnommen werden kann, weist die Fläche der Restluftspaltscheibe 10 nierenförmig konfigurierte Ausnehmungen 40 auf. Die nieren- förmig konfigurierten Ausnehmungen 40 sind in der Darstellung gemäß Figur 2 in einer Teilung 54 von z.B. 120° in der Fläche der Restluftspaltscheibe 10 aus amagnetischem Material angeordnet. An Stelle der in Figur 2 dargestellten drei in einer Teilung 54 von 120° angeordneten nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40, können in der Fläche der Restluftspaltscheibe 10 auch zwei oder vier oder eine davon verschiedene Anzahl von nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40 ausgebildet sein. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform stellt einen ausreichenden Strömungsquerschnitt für aus einem Steuerraum gesteuerten Kraftstoff, d.h. Steuermenge in einen niederdruckseitig vorgesehenen Rücklaufbereich dar. Wie Figur 2 des Weiteren zeigt, ist eine maximale Außenkontur 42 der nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40 durch einen ersten Durchmesser 44 begrenzt. Ein zweiter, gedachter Durchmesser 46 ist so bemessen, dass sich an der Innenseite der nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40 ein möglichst großer Strömungsquer- schnitt einstellt, über den aus dem Steuerraum bei Betätigung des Ventilgliedes abgesteuerter, unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den niederdruckseitigen Rücklauf möglichst ohne Strömungshindernisse abzuströmen vermag.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist entnehmbar, dass die im Material der Restluftspaltschei- benfläche ausgebildeten nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40 durch einzelne Ver- bindungsstege 32 bzw. 34 und 36 voneinander getrennt sind. Die ebenfalls in einer 120°- Teilung konfigurierten Verbindungsstege 32, 34 bzw. 36 laufen in geschlossene Flächenbereiche 48 im Material der Restluftspaltscheibe 10 aus.
Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Restluftspaltscheibe wird durch die im Material der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Restluftspaltscheibe 10 verbleibenden vollflächigen, geschlossenen Flächenbereiche 48 eine größere Steifigkeit der Restluftspaltscheibe gegen Deformationen erreicht. Des Weiteren kann durch die in die geschlossenen Flächenbereiche 48 auslaufenden Verbindungsstege 32, 34 und 36 erreicht werden, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe 10 insgesamt gesehen eine größere Ebenheit im Vergleich zu der in Figur 1 dargestellten, relativ fein zisilierten Restluftspaltscheibe 10 aufweist.
Die Verbindungsstege 32, 34, 36 laufen in die geschlossenen Flächenbereiche 48 der Rest- luftspaltscheibe 10 aus. Diese wiederum bieten hervorragende Angriffsflächen bzw. Greif- flächen für vakuumbetriebene Handhabungsautomaten wie z.B. Vakuumgreifer. Die Saugnäpfe dieser Greifer vermögen die erfindungsgemäß vorgeschlagene Restluftspaltscheibe 10 genau in den Bereichen zu ergreifen, die zwischen den nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40 liegen, d.h. in den geschlossen ausgebildeten Flächenbereichen 48 in radialer Fortsetzung der Verbindungsstege 32, 34 bzw. 36.
Wie der Darstellung gemäß Figur 2 weiter entnommen werden kann, weist die dort dargestellte Restluftspaltscheibe ebenfalls im Bereich eines Innenrings einen Schlitz 38 auf, der einen Innenring 50 unterbricht.
Die Form der nierenförmig konfigurierten Ausnehmungen 40 ist so gewählt, dass sich in Bezug auf einen Niederdruckbereich bzw. einen Niederdruckraum im Kopfbereich des Kraftstoffinjektors, der durch ein Magnetventil angesteuert wird, ein größtmöglicher Ab- laufquerschnitt in den niederdruckseitigen Rücklauf einstellt. Dies stellt das Ablaufen abge- steuerter Steuermenge in den niederrückseitigen Rücklauf des Kraftstoffeinspritzsystems sicher. Die in sich geschlossene Geometrie, wozu der im Wesentlichen geschlossen ausgebildete Umfang 30 und die verbleibenden geschlossenen Flächenbereiche 48 der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Restluftspaltscheibe 10 beitragen, ermöglichen ein besseres Aufnehmen derselben durch Handhabungswerkzeuge, die im Rahmen der Serienmontage von Kraftstoffinjektoren bzw. Magnetventilbaugruppen eingesetzt werden. Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Formgebung und insbesondere durch die im Wesentlichen geschlossene Umfangskontur 30 ein Verkeilen einer Anzahl von Restluftspaltscheiben bei der Bevorratung vermieden werden. Der Darstellung gemäß Figur 2 ist zu entnehmen, dass die dort dargestellte Ausfuhrungsform der erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Restluftspaltscheibe 10 drei in einer Teilung 54 von je 120° angeordnete, nierenförmig konfigurierte Ausnehmungen 40 aufweist. An Stelle der in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Restluftspaltscheibe 10 könnte auch eine größere oder geringere Anzahl von Ausnehmungen 40 im Material der Restluftspaltscheibe 10 ausgebildet sein. Die Restluftspaltscheibe 10 wird bevorzugt aus einem amagnetischen Material gefertigt. Wie der Darstellung gemäß Figur 2 des Weiteren entnommen werden kann, folgen in Umfangsrichtung die Ausnehmungen 40 und die geschlossenen Flächenbereiche 48 in alternierender Reihenfolge. Die geschlossen ausgebildeten Flächenbereiche 48 gestatten in vorteilhafter Weise ein Angreifen eines einen Unterdruck applizierenden Handhabungsgerätes wie z.B. eines Vakuumgreifers.
Die geschlossen ausgebildeten Flächenbereiche 48 gehen über die Verbindungsstege 32, 34 bzw. 36 in einen im Wesentlichen geschlossen verlaufenden Innenring 50 über. Dieser Innenring kann - wie in Figur 2 angedeutet - durch eine Schlitzung 38 unterbrochen sein. Die Schlitzung 38 des Innenrings 50 findet ihr Pendant in der ansonsten im Wesentlichen geschlossen ausgebildeten Außenfläche 30 der Restluftspaltscheibe. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 2 des Weiteren hervorgeht, gehen die Verbindungsstege 32, 34, 36, die eben- falls in einer Teilung 54 von je 120° angeordnet sind, jeweils in einen geschlossenen Flächenbereich 48 der Restluftspaltscheibe 10 über. Ein Abströmquerschnitt, vergleiche Position 52 in der Darstellung gemäß Figur 2, wird durch die Gesamtheit der Ausnehmungen 40 definiert. Die Ausnehmungen 40 stellen einen Abströmquerschnitt 52 dar und umfassen mehr als 50% der Fläche der Restluftspaltscheibe 10.

Claims

Ansprüche
1. Restluftspaltscheibe (10) für Magnetgruppen von Magnetventilen, insbesondere zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren, zur Einstellung eines Restluftspaltes zwischen ei- ner Stirnseite eines Magnetkernes der Magnetgruppe und einem ein Ventilglied betätigenden Anker, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (10) einen im Wesentlichen geschlossenen Außenumfang (30) aufweist und zwischen einem ersten und einem zweiten Durchmesser (44, 46) Ausnehmungen (40) und geschlossene Flächenbereiche (48) ausgeführt sind.
2. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (40) und die geschlossenen Flächenbereiche (48) in Umfangsrichtung in alternierender Reihenfolge aufeinander folgen.
3. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossenen Flächenbereiche (48) Verbindungsstege (32, 34, 36) zu einem Innenring (50) aufweisen, mit dem die Restluftspaltscheibe (10) befestigt ist.
4. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (50) entweder geschlossen ausgebildet ist oder mindestens einen Schlitz (38) aufweist.
5. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluftspaltscheibe (10) mindestens zwei, bevorzugt drei in einer Teilung (54) angeordnete, nierenförmig konfigurierte Ausnehmungen (40) aufweist.
6. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (40) mit einem Teil ihrer Außenkontur auf der im ersten Durchmesser (44) liegen.
7. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbin- dungsstege (32, 34, 36) in radialer Richtung in die geschlossenen Flächenbereiche (48) übergehen.
8. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (40) jeweils an den Innenring (50) angrenzen.
9. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Ausnehmungen (40) einen Abströmquerschnitt (52) bilden, der > 50% der Fläche der Restluftspaltscheibe (10) beträgt.
10. Restluftspaltscheibe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Dicke zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, bevorzugt 0,08 mm und 0,15 mm und besonders bevorzugt 0,1 mm aufweist und aus amagnetischem Material gefertigt ist.
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