CN112564384A - 电驱动设备和用于尤其用于电驱动设备中的热交换器单元的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电驱动设备(10),其包括定子组件(20)和电枢组件(42)。驱动设备(10)包括热交换器单元(70),该热交换器单元(70)用于在定子组件(20)和/或电枢组件(42)与热交换器流体之间交换热损失能量,其中,热交换器单元(70)具有流体导管系统(71),热交换器流体可以流动通过该流体导管系统,并且该流体导管系统具有至少一个流体导管(72)。流体导管(72)沿长度方向延伸穿过定子组件(20),其中,每个流体导管(72)通过接触与定子驱动装置(61)的至少一个定子驱动装置外套表面(63)邻接。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电驱动设备以及一种用于热交换器单元的制造方法,该热交换器单元特别是用于电驱动设备中。
背景技术
为了提供驱动转矩和驱动运动,驱动设备(尤其是电驱动设备)已经公知很长时间,并且优选在机动车技术领域中使用。这种类型的驱动设备例如经常用于驱动致动器,该致动器例如在机动车技术领域中通常是阀、废气旁通阀、节气门甚至是刮水器。
已知的电驱动设备针对其各自的任务在很大程度上进行了优化,并且就具体要求而言,非常适合于提供特别高的驱动扭矩和相对高的驱动功率。考虑到这一点,通常期望保持电驱动设备的整个技术效率(基本上是有效性)恒定或改善这种技术效率。
然而,特别是当所描述的电驱动设备例如运行较长时间并且提供相对较高的驱动扭矩和相对较高的驱动功率时,会发生电驱动设备所包含的驱动部件的加热。
因此,电驱动设备的加热具有多种原因,并且可以追溯到例如线圈组件的欧姆电阻、电驱动设备内的磁反转效应、涡流损耗或轴承摩擦。
在任何情况下,这种电驱动设备的加热通常都会导致电驱动设备的驱动组件(例如驱动轴承或线圈组件的绝缘)必须承受相对较大的热应力,由此,总体上,从热方面来看,电驱动设备总体上承受相对较高的应力。
由于热应力,电驱动设备的效率会明显变差,特别是在电驱动设备的寿命/使用寿命上,尤其是相对较高的使用寿命,例如,由于较高的电流消耗或较高的轴承摩擦。所提及的寿命/使用寿命可以整体上进一步减小,因为例如电驱动设备的驱动部件热磨损。
即使已知的电驱动设备具有用于克服热问题的热交换器单元,在此例如也应参考文献DE 10 2005 052 363 A1中描述的外套冷却单元,期望的是,进一步减小电驱动设备的热应力,以特别是进一步延长电驱动设备的寿命/使用寿命,从而,例如可以提供更加耐用的驱动设备。
发明内容
考虑到这一点,本发明的目的是提供一种电驱动设备的改进的或至少不同的实施例。
此外,本发明的目的还在于提出一种用于热交换器单元,特别是用于这种类型的电驱动设备的制造方法。
在本发明的情况下,这些目的尤其通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的基本思想是基于增加现有技术中已知的热交换器单元的冷却功率的考虑。
尽管已知的热交换器单元通常集中于在定子壳体处或在定子壳体附近挖掘(tap)在电驱动设备的操作期间产生的热损失能量,但是本发明提出立即在负责热量损失能量的电驱动设备的驱动部件上直接地,从而近似地直接挖掘热量损失能量。所提出的热交换器单元的排出热量损失能量的部件因此立即且特别是无间隙地邻接在电驱动设备的驱动部件上,这些驱动部件负责热量损失能量,因此,以这样的方式,在这些组件之间不存在不必要的空间。
为了实现该思想,提出了可以在机动车技术领域中作为示例使用的电驱动设备配备有具有定子组件和电枢组件的电动机。该电驱动设备还具有壳体,该壳体用于容纳定子组件。该壳体例如由金属材料制成,或者较少地由塑料材料制成。
在壳体处还布置有转子轴,该转子轴限定了沿着其优选地圆柱形的转子本体的旋转纵向轴线。转子轴牢固地固定在壳体上,并且尤其与壳体一体成型。
在转子轴处设置有转子,该转子布置成能够绕纵向旋转轴线旋转,以容纳电枢组件。转子可以具有例如盆状的形状并且可以限定盆容纳部,以支撑电枢组件的容纳部和/或固定部。电枢组件包括例如永磁体组件。
不言而喻,本发明还可以应用于其电枢组件和定子组件近似布置为可互换的电动机,因此也可以应用于其电枢组件布置在壳体处且其定子组件布置在转子处的电动机。换句话说,本发明可以应用于内部和外部转子电动机。
定子组件包括一个或多个定子驱动装置,每个均布置在定子组件的装备部分处。定子驱动装置沿旋转纵向轴线延伸。各个定子驱动装置整体上由此形成定子组件,并且例如每个包括线圈绕组组件。定子驱动装置可通过电动机控制单元单独或共同操作。
定子组件还包括一个或多个导管引导部分,其有利地布置在装备部分之间。导管引导部分准在两个相邻的装备部分之间形成自由间隙。导管引导部分和装备部分例如彼此相对地布置,从而在对准方向上彼此交替,其中,对准方向尤其可以通过圆周方向限定,该圆周方向横向于或垂直于的纵向旋转轴线定向。
重要的是,电驱动设备包括热交换器单元,该热交换器单元用于在定子组件和/或电枢组件与交换流体之间交换热损失能量。有利地,热交换器流体是水或水-乙二醇混合物,它们近似地用作传热介质。
热交换器单元又包括流体导管系统,热交换器流体可以流动通过该流体导管系统,并且该流体导管系统具有至少一个流体导管或一组流体导管,该流体导管或一组流体导管延伸通过定子组件,特别是部分地或全部地纵向或平行于纵向旋转轴线。因此,每个流体导管通过接触与定子驱动装置的至少一个定子驱动装置外套表面邻接,因此没有间隙,该定子驱动装置外套表面相对于纵向旋转轴线横向地或径向地定向。
该设计具有这样的效果,即,热量损失能量实际上完全通过热传递(导热)发生,因此仅部分或实际上完全不通过热对流发生。这具有的优点是,驱动设备中提供的热损失能量可以相对快速地传递到热交换器流体,并且随后可以从电驱动设备排出,例如传递到热交换器流体冷却器。这进一步具有以下优点:装备有所提出的热交换器组件的驱动设备可以达到相对较高的寿命/使用寿命。
因此,与传统的电驱动设备相比,电驱动设备可以保持相对冷却,从而也可以说电驱动设备的热平衡得到优化。
每个或至少一个流体导管通过接触平坦地或在整个区域上和/或无间隙地邻接在定子驱动装置的一个外套表面上。这样的效果是,在流体导管或流体导管的流体外套表面与定子驱动装置或定子驱动装置外套表面之间不存在不必要的中间间隙,该中间间隙例如填充有空气。因此,改善了从定子驱动装置到流体导管的热传递,特别是热传导,热交换器流体流动通过该流体导管,因为在电驱动设备的操作期间不可避免地在定子驱动装置中产生的热损失能量可以与以前一样直接排出,特别是不通过热对流排出。由此实现了,可以将热量损失能量从定子驱动装置相对快速地引导到热交换器流体,从而即使其在操作期间提供高的驱动转矩和高的驱动功率,电驱动设备整体上也保持相对冷却。此外,其优点在于,电驱动设备的驱动部件受到较小的热应力,从而,结果是,配备有这种热交换器单元的电驱动设备的使用寿命/使用寿命显着增加。
有利的是,电驱动设备配备有流体导管,该流体导管有利地由塑料、特别是由热塑性材料制成。
可以将多个导管引导部分和多个装备部分布置成在周向上围绕纵向旋转轴线交替,其中每个导管引导部分具有流体导管,并且每个装备部分具有定子驱动装置。因此,各个定子驱动装置分别通过导管引导部分在圆周方向上在两侧彼此分开。
由于在导管引导部分中分别布置有流体导管,因此位于两者之间的定子驱动装置可以从两侧被冷却,从而热量损失的能量可以从两侧排出,并可以提供给热交换器流体,该流体流动通过流体导管。
通常可以想到的是,两个或更多个流体导管分别布置在导管引导部分中,所述两个或更多个流体导管彼此抵靠并且分别以平坦的方式抵靠在装备部分中布置。
为了实现将热量损失能量甚至更快地从定子驱动装置引导到热交换器流体,优选地,一个或每个流体导管以平坦的方式或在整个区域上和/或无间隙地在所述定子驱动装置外套表面中的一个的至少一个定子驱动装置外套表面圆周部分上邻接。一个或每个定子驱动装置外套表面圆周部分以边界方式布置在装备部分和导管引导部分之间,定子驱动装置外套表面圆周部分有利地各自具有表面法线,该法线在圆周方向上绕纵向旋转轴线定向。
相对于旋转纵向轴线横向地定向的一个或每个流体导管的流体导管横截面可以特别地与导管引导部分的横截面一致。由此,每个导管引导部分可以由壳体在绕两个相邻的装备部分之间的旋转纵向轴线的圆周方向上并且在横向于纵向旋转轴线限定。
每个定子驱动装置外壳表面或每个定子驱动装置外壳表面圆周部分可以有利地形成线圈绕组表面,该线圈绕组表面由布置在相应的装备部分处的线圈绕组组件形成,其中线圈绕组组件包括多个线圈绕组,它们相对于纵向旋转轴线横向或纵向定向。有利地,线圈绕组组件的线圈绕组表面由此连续地起伏并且具有线圈表面轮廓,该线圈表面轮廓由串在一起的起伏部分组成,这些起伏部分平行于纵向旋转轴线或横向于纵向旋转轴线而彼此融合。因此,第一组的流体导管以无间隙的互补方式有利地模制到线圈绕组组件的线圈表面轮廓,使得第一组的流体导管形成一种负向线圈表面轮廓,其可以描述为例如锯齿形轮廓。
为了确保热交换器单元的成本低廉的生产,流体导管基于其主延伸方向分别可以具有空心圆柱形的形状,并且可以具有完整的圆环状、圆形、椭圆形或多边形的横截面。
当流体导管由薄壁的塑料原材料,特别是热塑性原材料制成时,是进一步优选的。
为了能够排出来自驱动设备的相对大量的热损失能量,当流体导管系统具有相对较大的用于与驱动设备交换热损失能量的热交换表面时是有利的。因此,有利的是,至少一个或所有流体导管在纵向旋转轴线上部分或全部延伸穿过定子组件,或者部分或全部穿过定子组件的导管引导部分。
流体导管系统还可以包括至少一个流体入口开口和至少一个流体出口开口,热交换器流体可以通过该至少一个流体流入至少一个流体导管中。这具有的作用是,可以向热交换器单元的流体导管系统提供热交换器流体。例如,供应单元等适合于供应热交换器流体。在任何情况下,供应单元都可以例如通过供应软管连接到流体入口开口和/或流体出口开口,从而热交换器流体可以例如从供应单元开始被泵入热交换器单元的流体导管系统中。因此,热交换器流体可以流动通过电驱动设备。所述供应单元又可以有利地连接至冷却单元,例如连接至另一热交换器单元,其冷却所述加热的热交换器流体。因此也可以说,可以通过流体入口开口在至少一个流体导管处提供热交换器流体,并且可以通过流体出口开口排出从流体导管流出的热交换器流体。
有利地,在流体导管系统的流体入口开口与至少一个流体导管之间和/或在流体导管系统的流体出口开口与至少一个流体导管之间布置有用于收集和暂时存储热交换器流体的流体容器。在本说明书的上下文中,术语流体容器是指形成了可以存储热交换器流体的流体供应。换句话说,预定的或可预定的流体体积,特别是热交换器流体体积,可以通过一个或多个流体容器临时存储在流体导管系统内,以例如补偿在供应单元方面的供应不一致。这样做的优点是,在任何情况下都向流体导管系统和/或热交换器单元供应热交换器流体,从而可以确保电驱动设备的冷却。
在电驱动设备的操作期间,在一个或两个导管法兰处布置一个或多个流体导管,以分别形成流体导管系统或热交换器单元。
在此有利的是,流体导管分别具有两个彼此相对的自由端,从而每个流体导管可通过第一自由端固定到第一导管法兰,而另一个第二自由端固定到第二导管法兰。
在此,各流体导管分别以材料连接、形状配合或力配合的方式布置在相应的导管法兰处,例如,流体导管一体地浇铸在相应的导管法兰。有利的是,整体浇铸意味着将流体导管的自由端和/或导管法兰的开口加热到其各自的熔化温度,并相互抵靠地布置,特别是通过外部施加的接合力将它们压在一起。此外,流体导管和/或开口导管法兰的自由端可以特别是通过可商购的粘合剂彼此粘附。在组装导管法兰之后,可以以如下方式模制流体导管的自由端:可以另外引入密封装置,特别是密封环、O形环或相应轮廓的密封膜。由于流体导管在导管法兰处的布置,因此整体上分别设置了流体导管系统或热交换器单元,其可以相对较好地冷却电驱动设备,特别是与迄今已知的解决方案相比。流体导管还可以以这种方式相对良好地密封,使得它们可以以无泄漏的方式,特别是以实际上无泄漏的方式布置在导管法兰处。
布置在一个或两个导管法兰处的流体导管可以有利地形成一组多个入口导管和一组多个回流导管,其中,热交换器流体可以通过入口导管流入流体导管系统,以冷却驱动设备,同时加热的热交换器流体可以通过回流导管从流体管系统中流出。
入口导管和回流导管分别具有第一自由端和第二自由端是可能的,其中,入口导管和回流导管然后有利地彼此间隔开,并且具有各自的第一自由端,每个第一自由端沿着假想导管法兰圆形线在假想的导管法兰圆形线的圆周方向上布置在第一导管法兰处。因此有利的是,当入口导管和回流导管彼此间隔开并且具有第二自由端,第二自由端沿假想导管法兰圆形线在假想的导管法兰圆形线的圆周方向上布置在第二导管法兰处时,由此整体上形成了笼状的热交换器单元或流体导管系统。因此,流体导管可以相对良好地密封,从而可以无泄漏地将其布置在第一导管法兰和/或第二导管法兰处。因此进一步实现了以下优点:即流体导管的数量对应于定子驱动装置(磁极)的数量。
入口导管和回流导管可有利地分别成一定角度地布置在导管法兰处,特别是成直角地布置在导管法兰处。
每个导管法兰都可以有一个中央凹槽,该凹槽完全穿过其中。一个或每个导管法兰还可以具有另一准附加凹槽,特别是环形凹槽,该凹槽仅从相应导管法兰的前大侧面或后大侧面部分地穿过相应导管法兰,例如仅穿过最高一半的高度。
在任何情况下,凹槽(特别是环形凹槽)可以具有圆形、椭圆形或多边形的横截面,并且可以与入口导管和回流导管形成流体连接,从而热交换器流体可以在由电驱动设备的操作期间由凹槽形成的、用于收集和溢流流体的流体容器与入口导管及回流导管之间来回流动。
入口导管和回流导管分别有利地这样布置在导管法兰处:在电驱动设备的操作期间,它们的自由端伸入相应导管法兰的凹槽中,尤其是环形凹槽中。热交换器流体因此可以从形成流体容器的凹槽流到入口导管中和/或可以从回流导管流回到凹槽中。
在驱动设备的操作期间,入口导管和回流导管尤其可以分别基本上平行或彼此平行和/或平行于纵向旋转轴线布置。
在任何情况下,都可以在一个或每个导管法兰处布置盖,这些盖在圆周上以无间隙且流体密封的方式与相应的导管法兰接触。例如,盖由与导管法兰相同的材料制成,例如由塑料、特别是热塑性材料制成。所提及的形成流体容器并且方便地与入口导管和回流导管流体连接的凹槽(特别是环形凹槽)可以布置在一个或每个盖与相应的导管法兰之间。
可以进一步规定,在一个或每个盖或导管法兰处布置有向流体导管系统供应热交换器流体的供应单元。为此目的,供应单元有利地具有供应导管和处理导管,其可分别布置在流体导管系统的流体入口开口处或流体导管系统的流体出口开口处。
可以在一个或每个盖处布置分隔结构,该分隔结构在附接到相应的导管法兰上时伸入该导管法兰的凹槽中,特别是伸入环形凹槽中,并且通过接触与相应的导管法兰邻接。因此,布置在盖和相应的导管法兰之间的凹槽(特别是环形凹槽)被分成至少两个环形腔室部分,所述至少两个环形腔室部分彼此分开,特别是流体分开。由此可以实现彼此分开的(尤其是流体分开的)热交换器流体的两个或更多个流体路径。作为示例,可以从流体导管系统的流体入口开口通过第一导管法兰的第一环形腔室部分开始向入口导管供应热交换器流体。然后,热交换器流体从入口导管流入第二导管法兰的第一环形腔室部分,以从该第一环形腔室部分到达那里的回流导管,为了穿过回流导管到达第一导管法兰的第二环形腔室部分中,以从那里再次流到流体导管系统的流体出口开口。第二导管法兰可以特别地具有花状的分隔结构,其特别地将两个环形腔室部分彼此分离,并且每个第二环形法兰部分将向前的导管和返回的导管彼此连接。应当进一步提及的是,分隔结构将盖处的分隔流体入口开口分开,优选地用于均匀的热量分布。尤其是彼此紧邻地布置的相应的导管分别例如划分为供应导管和处理导管,然后在相应的后侧将它们彼此连接。
分隔结构还可以包括至少一个分离腹板,该至少一个分离腹板布置在盖处并且在分别以花状或曲折的方式来构架被布置在相应的导管法兰上的流体导管,并且将凹槽(特别是环形凹槽)分开,以上述方式,分离腹板通过接触与相应的导管法兰邻接。
分离腹板可以由塑料材料、例如热塑性材料制成。当然也可以使用不同的材料来实现,例如金属材料。
如上所述,本发明包括进一步的基本思想,即规定一种用于热交换器单元、特别是用于电驱动设备中的热交换器单元的生产方法。
为此目的,所提出的制造方法包括多个步骤,即,根据第一步骤,将由塑料、特别是热塑性材料制成的流体导管毛坯插入电驱动设备的定子组件中。例如,流体导管毛坯是中空圆柱形的生塑料体,并基于其主延伸方向具有圆形、椭圆形或多边形的横截面。在任何情况下,流体导管毛坯优选地插入定子组件的自由导管引导部分中。导管引导部分有利地布置在装备部分之间,以容纳定子组件的定子驱动装置;因此,它们至少在圆周方向上将装备部分彼此界定。导管引导部分和装备部分可以例如彼此相对地布置,从而在绕转子主体的纵向旋转轴线的圆周方向上彼此交替。
可以考虑例如将所有流体导管毛坯共同插入或推入自由导管引导部分中,由此它们首先例如邻接一个或两个装备部分,该装备部分将导管引导部分以点状或线状方式彼此分开。这具有这样的效果:例如作为自动插入过程的一部分,流体导管毛坯可以相对容易地布置在定子组件处。
根据第二步骤,对流体导管毛坯进行加热。有利地进行加热,直到流体导管毛坯各自被加热到超过其各自的玻璃化转变温度为止。因此,玻璃化转变温度可以完全根据所使用的塑料材料(特别是在热塑性材料的情况下)而大范围地变化。例如,对于部分结晶的热塑性塑料,已知玻璃化转变温度范围是大约-50°到大约150℃。例如对于无定形热塑性塑料,还已知玻璃化转变温度范围为约80℃至约225℃。另外的玻璃化转变温度例如对于聚酰胺66(PA66)为47℃至258℃,对于聚酰胺6(PA6)为60℃至220℃,并且对于聚丙烯(PP)为0℃至165℃。
在任何情况下,该方法都是用于使由塑料材料制成的流体导管毛坯柔软且可成形的目的,从而可以中后续步骤中对流体导管毛坯进行加压,尤其是内部加压。。由于流体导管毛坯被加热并且因此相对柔软和可成形,作为加压的一部分,它们分别相对于其主延伸方向径向或横向地加宽。当将在加热和用内部压力加压之前的一个或每个流体导管毛坯的相对于流体导管毛坯的主延伸方向横向定向的流体导管横截面与在加热和用内部压力加压之后的一个或每个流体导管毛坯的流体导管横截面进行比较时,可以确定,相应的流体导管的横截面在面积上近似增加,并且可以方便地,特别是完全地填充两个定子驱动装置(磁极)之间的间隙,因此也就是填充装备表面之间的间隙。
换句话说,流体导管毛坯的流体导管横截面完全充满了导管引导部分的相应横截面,从而可以说流体导管横截面实际上与导管引导部分的相应横截面相同或相等。
可以在进一步的步骤中进一步提供以将流体导管毛坯的加压保持预定的或可预定的时间段。因此实现了,流体导管毛坯可以径向地最大地加宽,由此可以将流体导管毛坯的流体导管毛坯外套表面平坦地接触并且有利地以无间隙的方式并且有利地以完全平坦的接触的方式施加到定子组件的定子驱动装置的定子驱动器件外套表面。
根据第五步骤,提供冷却过程,作为其一部分的流体导管坯料冷却。例如,在该步骤期间,可以在流体导管毛坯中保持内部压力。因此获得的优点是:流体导管毛坯不会弹回其初始形状。可以规定,在冷却期间,用压缩空气冲洗流体导管毛坯,以加速冷却过程。
在第六步骤中,进一步提供了第一导管法兰被注塑到流体导管毛坯,该流体导管毛坯现在已经完全或至少部分地冷却并且现在也可以被识别为流体导管。由此,导管法兰有利地在流体导管毛坯的第一自由端处注塑或一体地浇铸,使得导管法兰被近似牢固地并且有利地以不可溶的方式布置在流体导管毛坯的端部处。
随后可以在流体导管毛坯的第二自由端部处布置第二导管法兰,特别是注模或整体一体地浇铸,从而整体上形成笼状的流体导管系统。
第一导管法兰和第二导管法兰分别例如由塑料制成,例如由与流体导管毛坯相同的塑料制成,优选由热塑性材料制成。然而,其他材料也是可以想到的。
在将第一导管法兰和第二导管法兰布置在流体导管处之后,作为进一步步骤的一部分提供将相应的盖附接到导管法兰上,其中在导管法兰和盖之间形成流体容器。由此例如在导管法兰处使用产生体积的凹槽,特别是环形凹槽。
一个或每个盖可以进一步具有分隔结构,该分隔结构用于分离形成流体容器的凹槽,特别是环形凹槽,其中,例如,凹槽被分成不同的环形腔室部分,它们以流体密封的方式相互密封。
由于该制造方法,实现了以下优点,即,可以相对成本有效地制造所提出的电驱动设备和/或所提出的热交换器单元,例如作为自动化生产的一部分。
不言而喻,流体导管可以是导管法兰的整体部分,因此可以与导管法兰一体地形成,因此,仅一个另外的导管法兰就可以组装在一起,以分别形成流体导管系统或热交换器单元。因此简化了热交换器单元的生产并且变得更具成本效益。
可以有利地规定,流体通道分别设计为单独的部分,例如设计为插入部分。
总而言之,应该注意:本发明优选地涉及一种包括定子组件和电枢组件的电驱动设备。该驱动设备包括用于在定子组件和/或电枢组件与热交换器流体之间交换热损失能量的热交换器单元,其中,热交换器单元包括流体导管系统,热交换器流体可以流动通过该流体导管系统,并且该流体导管系统具有至少一个流体导管。所述流体导管在纵向上延伸穿过所述定子组件,其中,每个流体导管通过接触与所述定子组件的定子驱动装置的至少一个定子驱动装置外套表面邻接。
本发明的其他重要特征和优点从从属权利要求,附图以及基于附图的相应的附图说明中得出。
不言而喻,上述特征和将在下面描述的特征不仅可以以各自指定的组合使用,而且可以以其他组合或单独使用,而不会脱离本发明的范围。
附图说明
附图说明在附图中示出了本发明的优选的实施例,并且在下面的描述中将更详细地描述本发明,其中,相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
在每种情况下,示意性地
图1示出了优选的电驱动设备的纵向截面,
图2示出了根据剖线II-II的图1的电驱动设备的剖视图,该剖视图在此处通过虚线示出,
图3示出了布置在电气驱动设备的定子组件处的热交换器单元的透视图,其中,导管法兰被移开,以利于可见性,
图4示出了图3的热交换器单元的透视图,其中定子组件再次移开,以利于热交换器单元的可见性,
图5是图4中的热交换器单元根据箭头V的立体图。
图6示出了图3的热交换器单元的另一透视图,其中,定子组件被移开,以利于热交换器单元的可见性,并且在流体导管处布置有第二导管法兰。
图7示出了图4和图6的热交换器单元的剖视图,该剖视图根据此处通过箭头VII-VII提出的剖视图表示,
图8是图7的局部放大图,其在图7中被虚线框包围。
图9和图10示出了图4和图5中的单独的导管法兰,分别是根据其中的箭头IX和X的透视图,
图11示出了具有花状分隔结构的盖的透视图,
图12和13分别根据箭头XII-XII或XIII-XIII所提出的截面线示出了图11的盖的截面图,
图14以正视图示出了根据图12的根据其中的箭头XIV的盖。
具体实施方式
图1至图14示出了电驱动设备10的优选实施例,该电驱动设备包括至少一个电动机11,该电动机具有布置在壳体21中的定子组件20和电枢组件42。
优选在机动车技术或其他技术领域中使用驱动设备10(尤其是电驱动设备10),以提供驱动转矩和驱动运动。例如,这种类型的驱动设备10通常用于驱动致动器,该致动器在图中未示出。致动器可以是阀门、废气旁通阀、节流阀甚至是刮水器。
壳体21有利地具有盆形形状并且限定盆容纳部23,该盆容纳部23用于容纳定子组件20。壳体21具有例如壳体底部24和壳体壁25,其中壳体底部24和壳体壁25可以分别例如由金属材料或塑料材料制成。在任何情况下,壳体底部24例如具有壳体底部后表面26和与壳体底部相反地定向的壳体底部前表面27,其中,壳体底部后表面26和壳体底部前侧27尤其是彼此平行地对准的两个大的区域。
壳体底部24还具有壳体底部外套表面28,该壳体底部外套表面在径向上将其向外封闭。此外,壳体底部24优选地具有圆柱形形状,使得壳体底部后表面26和壳体底部前侧27形成圆柱体,其可以有利地具有圆形、椭圆形或多边形的形状。壳体底部后表面26和壳体底部前侧27可以是圆形、椭圆形或多边形的大面积。
在任何情况下,所描述的壳体壁25延伸远离壳体底部24,从而盆容纳部23形成在壳体底部24和壳体壁25之间,优选地形成在壳体壁25的壳体壁内外套表面30和壳体底部24的壳体底部前侧27之间。
从图1中可以看出,圆形、椭圆形或多边形的圆柱形壳体21限定了纵向轴线29,壳体壁25和/或壳体壁内外套表面30相对于该壳体轴线优选地等距。在这种情况下,当壳体壁外套表面31平行于壳体纵向轴线29布置时,以及当壳体底部后表面26以及壳体底部前表面27相对于纵向轴线29正交地定向时,这也是可能且有利的。以这种方式,可以设置用于容纳定子组件20的有利的罐形壳体21。
转子轴40可以布置在壳体21处,特别是在壳体壁25处。转子轴40优选以固定的方式布置在壳体21处或壳体壁25处,并且沿着其主延伸方向限定了纵向旋转轴线12。例如在这种情况下是有利的,并且特别是根据图1可以看出,旋转纵向轴线12和壳体的纵向轴线29近似平行地并且特别是同轴地布置。
转子轴40例如是基于其主延伸方向包括圆形横截面的圆柱体,并且优选地由塑性材料或金属材料制成。
在任何情况下,转子轴40用于以这样的方式容纳转子41:转子41被支撑在转子轴40处,从而可绕旋转纵向轴线12旋转。例如,转子41具有相应的轴承体52或转子轴承52,其在图中未示出。
在此还应提及,转子轴40有利地通过壳体盖开口穿过壳体盖22突出,该壳体盖开口用附图标记19表示,以大致延伸超过限定大面积的壳体盖前侧18。可以想到的是,例如致动器固定装置与转子轴40的转子部分17接合,该转子部分延伸超过壳体盖前侧18。
在任何情况下,转子41都用于永久容纳电枢组件42的目的,因此,例如,电枢组件42是图1和图2中用斜线表示的永磁体43,或者是为了提供驱动扭矩和驱动功率,与定子组件20配合使用的相应的永磁体组件43。
以与壳体21相同的方式,转子41例如具有盆状的形状,并且有利地具有圆柱形的形状。它具有纵向转子轴50,并且基于纵向转子轴50具有圆形、椭圆形或多边形的横截面。
转子41限定转子底部44,转子壁45从转子底部44延伸开,特别是正交地延伸。例如,相对于纵向转子轴50,转子壁45平行地定向,而转子底部44正交地定向。纵向转子轴50还与旋转纵向轴线12平行地布置,特别是与旋转纵向轴线12同轴地布置。
转子41还特别是在转子底部44和转子壁45之间限定了转子容纳部51,该转子容纳部也可以被称为转子容纳空间。在转子容纳部51中分别布置有电枢组件42或布置有永磁体组件43或永磁体43。
如上所述,定子组件20布置在壳体21中,其中,定子组件20例如通过未示出的紧固装置(例如,紧固螺钉或粘合剂)紧固至壳体21。还可以想到的是,壳体21和定子组件20被制成一件。
在任何情况下,定子组件20限定一个或多个装备部分60,其沿着旋转纵向轴线12延伸,并且每个装备部分均用于分别装备有定子组件20的定子驱动装置61。
定子组件20还限定了一个或多个自由导管引导部分62,其沿着旋转纵向轴线12延伸。
定子驱动装置61类似地构成电驱动设备10的驱动有效的驱动部件,该电驱动设备与电枢组件42配合,以提供电驱动设备10的驱动转矩和驱动功率。定子驱动装置61具有定子驱动装置外套表面63,该定子驱动装置外套表面由线圈绕组组件65形成,该线圈绕组组件65布置在相应的装备部分60处,其中,线圈绕组组件65有利地包括多个线圈绕组,这些线圈绕组横向于纵向旋转轴线12定向。
通常,可以分别通过电动机控制单元200来控制或调节定子驱动装置61或定子20。例如,为此设置了线201、202,其将定子驱动装置61或定子20分别电连接至电动机控制单元200。
在图2中可以看出,定子组件20被分成若干个装备部分60和若干个导管引导部分62,它们被布置成在圆周方向13上围绕旋转纵向轴线12以圆形方式交替。装配部分60和导管引导部分62由此彼此接触而没有任何间隙地接触,从而它们形成了粘结的无间隙的圆。
电驱动装置具有用于冷却电驱动设备10的热交换器单元70,其中,热交换器单元70限定了流体导管系统71,热交换器流体可以流动通过该流体导管系统。流体导管系统71又由至少一个流体导管72组成,热交换器流体可以经由至少一个流体入口75流入该流体导管72中,并且热交换器流体可以经由至少一个流体出口76流出。
根据图1可以看出,未示出的,用于提供热交换器流体的供应单元通过供应软管203连接到热交换器单元70。
在图3中可以看出,流体导管系统71的多个流体导管72延伸穿过定子组件20,特别是沿着旋转纵向轴线12延伸,该纵向轴线在此处通过虚线示出。在此,每个流体通道72以平坦的方式邻接在至少一个定子驱动装置61上或其定子驱动装置的外壳表面63上,尤其是邻接在线圈绕组65上。
在图2中还可以看出,布置在装备部分60内的流体导管72以平坦的方式或在整个区域上邻接在定子驱动装置外套表面63上,这在当前情况下通过多个虚线示出。此外,作为流体输送装置70的制造方法的一部分,当流体导管毛坯73被插入到定子组件20中时,流体导管毛坯73分别在装备部分60内示出。由此可以很好地看出,与流体导管72相反,流体导管毛坯73仅在某些点处分别邻接在定子驱动装置61或其定子驱动装置外套表面63上。
在任何情况下,例如,定子驱动装置外套表面63限定一个或多个定子驱动装置外套表面圆周部分66,它们分别在圆周方向13上以夹心状(sandwich-like)布置在装备部分60与导管引导部分62之间或定子驱动装置61与导管引导部分62之间,类似作为装备部分60导管引导部分62之间或定子驱动装置61与导管引导部分62之间的边界。
在本文中应该提到,流体导管72有利地以平面方式或在整个区域上和/或无间隙地应用于定子驱动装置外套表面圆周部分66。这具有的优点是,热量损失能量可以相对快速地从定子驱动装置61传递到热交换器流体,该热交换器流体流动通过流体导管72。
作为示例在图2中通过虚线74示出的部分示出:流体导管72每个都具有流体导管横截面74,该横截面相对于纵向旋转轴线12横向地定向。因此,流体导管横截面74有利地设计成其与导管引导部分62的横截面67一致,由此,在周向上相邻的两个定子驱动装置61之间的最大可能的区域被占据。
每个流体导管72可形成为入口导管80或回流导管90,例如在图4、5和6中可见。作为示例,入口导管80和回流导管90由此各自是空心圆柱形的,并且相对于其主延伸方向分别具有圆形、椭圆形或多边形的横截面。
如图7所示,每个流体导管72分别具有两个自由端82、83,两个自由端彼此相对地定向。
在电驱动设备10的操作期间,入口导管80和回流导管90布置在两个导管法兰101、102处,这例如在图6至图8中示出。从而将入口导管80布置在第一导管法兰101处,并将回流导管90布置在第二导管法兰102处。
因此,流体导管72分别有利地分别牢固地布置或与第一自由端82固定至第一导管法兰101,并且与第二自由端83固定至第二导管法兰102,其中,流体导管72优选地分别以材料连接、形状配合或力配合的方式布置在相应的导管法兰101、102处。
每个导管法兰101、102通常是环形的扁平体103,其可以例如由塑料或金属材料制成。扁平体103具有例如圆形、椭圆形或多边形的外部形状。
每个扁平体103具有前大侧面104和后大侧面105,前大侧面104和后大侧面105相对。朝着侧面,扁平体103由外部窄侧面106封闭。扁平体103还具有中央凹槽107,该中央凹槽107完全穿过该扁平体,并且该中央凹槽107例如是中央凹槽107,该中央凹槽107布置在扁平体103的中央。但是可以想到的是,中央凹槽107例如偏心地布置在扁平体103处。在任何情况下,扁平体103均具有内部窄侧111,该内部窄侧向内朝向中央凹槽107定向。
每个扁平体103具有导管法兰固定组件112,该导管法兰组件包括一组导管法兰固定凹槽113,其有利地完全穿过扁平体103,并且用于相互紧固扁平体103。导管法兰固定凹槽113例如沿着假想的圆环状的线(未图示)在扁平体103的周围沿周向环状且相互等间隔地配置。
每个扁平体103还具有流体导管凹槽组件108,该流体导管凹槽组件108包括一组流体导管凹槽114,该流体导管凹槽114有利地完全穿过扁平体103,并且用于布置,特别是插入流体导管72。导管凹槽114沿假想的圆环线(未图示)在扁平体103周围在圆周方向上彼此等距离地布置。
至少一个扁平体103具有环形凹槽109,该环形凹槽布置在后侧大侧面105上并且被引入到扁平体103中并且不完全地穿过该扁平体,例如仅穿过一半。扁平体103因此具有两个彼此隔开的梯状大区域。
在任何情况下,流体导管72(特别是入口导管80或回流导管90)可以分别插入到导管法兰101、102的流体导管凹槽114中。由此有利的是,当一个或多个入口通道80和回流通道90以交替的顺序并且分别与导管法兰101和/或前大侧面104或后大侧面105成一定角度地布置在第一导管法兰101处,特别是成直角地布置在第一导管法兰101处。
作为示例,入口导管80和回流导管90布置在导管法兰101处,以这样的方式,它们分别以某种程度插入流体导管凹槽114中的一个中,并且有利地以材料连接、形状配合或力配合的方式保持在那里。
在任何情况下,一个或多个入口导管80和回流导管90同样可以以使得入口导管80和回流导管90在其中插入流体导管凹槽114中的方式分配给第二导管法兰102。作为示例,入口导管80和回流导管90在一定程度上被插入其中,并且以材料连接、形状配合或力配合的方式被保持。在此,入口导管80和回流导管90也可以正交于导管法兰102布置,从而结果,近似地形成了笼状的流体导管系统71。
在电驱动设备10的操作期间,支撑入口导管80和回流导管90的导管法兰101、102分别通过盖84以流体密封的方式封闭,该盖作为示例,在图7和8中进行了说明。
由此,至少一个流体容器110位于导管法兰101、102和盖84之间,其中,布置在相应的导管法兰101、102处的凹槽109类似地形成了流体容器。因此,流体容器110有利地形成在导管法兰101、102的后大侧面105和盖84的前大侧面之间。
入口导管80和回流导管90由此分别布置在导管法兰101、102处,使得它们以其自由端82、83伸入到凹槽109中,特别是环形凹槽109中。因此,从形成流体容器110的凹槽109流入到入口导管80中,并且可以类似地从回流导管90再次流回到凹槽109中。
因此,所提及的流体容器用于收集和溢流热交换器流体,这尤其在将分隔结构85布置在一个或每个盖84处时是有利的。
由于可以在一个或每个盖84处提供附加的分隔结构85,该附加的分隔结构85在附接到相应的导管法兰101、102时伸入到凹槽109中(特别是伸入到环形凹槽109中),并且通过接触与相应的导管法兰101、102邻接,凹槽109(特别是进入环形凹槽109中)可以类似分为两个或多个环形腔室部分86。因此,环形腔室部分86有利地以不透流体的方式相互分离,从而热交换器流体不会无意地从一个环形腔室部分86流入另一个环形腔室部分86。
由于使用了分隔结构85,可以分别在热交换器单元70内或在流体导管系统71内控制被热交换器流体类似覆盖的流体路径。
从流体导管系统71的流体入口开始,可以通过第一导管法兰101的第一环形腔室部分86向入口导管80供应热交换器流体,其中,热交换器流体然后从入口导管80流入第二导管法兰102的第一环形腔室部分86,以流过进入第二导管法兰102的第二环形腔室部分86,例如通过布置在该第二环形腔室部分86中的溢流单元。在任何情况下,热交换器流体然后都可以流到回流导管90,并可以通过回流导管90进入第一导管法兰101的第二环形腔室部分86,从而从那里流到流体导管系统71的流体出口。
作为示例,在图11和图14中示出了分隔结构85,其布置在盖84处并且包括分离腹板87。可以很好地看到,例如根据图8,分离腹板87伸入凹槽109,特别是环形凹槽109,并被应用为与相应的导管法兰101、102接触。由此分离腹板87以花状或曲折的方式布置在导管法兰101、102处,并构架分别被布置在各个导管法兰101、102处的流体导管凹槽114。
在图11和图14中可以看出,可以以不同的轮廓构造来设置分离腹板87,以分别控制热交换器单元70或流体导管系统71内的流体路径。
作为示例,通过虚线示出总共具有三叉形轮廓的分离纤维网87,并且通过实线示出具有总共三叉形轮廓的分离纤维网87。
在图14中还可以进一步看到,热交换器流体从入口导管80到回流导管90流动通过提出的流体导管凹槽114。因此,根据图11和图14提出的流体导管凹槽114实际上没有布置在盖84处,仅以虚构的方式提出它们以阐明功能,并且仅设置在导管法兰101、102处。
不言而喻,每个盖84可具有中央凹槽,该中央凹槽完全且特别是在中央穿过盖84。
还应该提到的是,入口导管80可各自限定纵向入口轴线81,并且回流导管90可各自限定纵向回流轴线91,如图5和6所示,它们很方便地被布置成彼此平行。当纵向入口轴线81和纵向回流轴线91彼此同轴且平行于旋转纵向轴线12定向并且基本上正交于或正交于导管法兰101、102布置时,这也是有利的。
Claims (15)
1.一种尤其用于机动车辆的电驱动设备(10),包括:
电动机(11),其具有定子组件(20)和电枢组件(42);
壳体(21),其用于容纳所述定子组件(20);
转子轴(40),其以固定的方式布置在所述壳体(21)处并且具有纵向旋转轴线(12);
用于容纳所述电枢组件(42)的转子(41),其布置在所述转子轴(40)处以能够围绕所述纵向旋转轴线(12)旋转,
其中,所述定子组件(20)包括:一个或多个沿着所述纵向旋转轴线(12)延伸的装备部分(60),每个装备部分(60)装备有定子驱动装置(61);以及一个或多个沿所述纵向旋转轴线(12)延伸的自由导管引导部分(62),其特征在于,
热交换器单元(70),其用于在所述定子组件(20)和/或所述电枢组件(42)与热交换器流体之间交换热能,
其中,所述热交换器单元(70)具有流体导管系统(71),所述热交换器流体能够流动通过所述流体导管系统(71),并且所述流体导管系统(71)具有至少一个延伸通过所述定子组件(20)的流体导管(72),
其中,每个流体导管(72)通过接触与定子驱动装置(61)的至少一个定子驱动装置外套表面(63)邻接。
2.根据权利要求1所述的驱动设备,其特征在于,
每个流体导管(72)通过接触与定子驱动装置外套表面(63)无间隙地邻接。
3.根据权利要求1或2所述的驱动设备,其特征在于,
多个导管引导部分(62)和多个装备部分(60)相接触地配置,以在绕所述纵向旋转轴线(12)的圆周方向(13)上彼此交替,其中每个导管引导部分(62)具有流体导管(72)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备,其特征在于,
每个流体导管(72)以平坦的方式或在整个区域上邻接在所述定子驱动装置外套表面(63)之一的至少一个定子驱动装置外套表面圆周部分(66)上,其中,每个定子驱动装置外套表面圆周部分(66)在围绕所述纵向旋转轴线(12)的圆周方向(13)上以夹心状布置在装备部分(60)和导管引导部分(62)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备,其特征在于,
流体导管(72)各自具有空心圆柱形状,并基于其主延伸方向具有连续完整的圆环状、圆形、椭圆形或多边形横截面,和/或
至少一个流体导管(72)由薄壁塑料导管主体形成,所述薄壁塑料导管主体至少由塑料材料制成,特别是由热塑性材料制成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备,其特征在于,
所述流体导管系统(71)包括至少一个流体入口开口(75)和至少一个流体出口开口(76),其中能够通过所述流体入口开口(75)在至少一个流体导管(72)中提供热交换器流体,
其中,从流体导管(72)流出的热交换器流体能够通过所述流体出口开口(76)排出,并且在所述流体导管系统(71)的流体入口(75)与至少一个流体导管(72)之间以及/或者在所述流体导管系统(71)的流体出口开口(76)与至少一个流体导管(72)之间布置有用于收集和临时存储热交换器流体的流体容器(110)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驱动设备,其特征在于,
一个或多个流体导管(72)布置在一个或两个导管法兰(101、102)处。
8.根据权利要求7所述的驱动设备,其特征在于,
所述流体导管(72)分别具有两个彼此相对的自由端(82、83),其中所述流体导管(72)分别在第一导管法兰(101)处具有第一自由端(82),并且在第二导管法兰(102)处具有第二自由端(83),其中所述流体导管(72)分别以材料连接、形状配合或力配合的方式布置在相应的导管法兰(101、102)处。
9.根据权利要求7或8所述的驱动设备,其特征在于,
布置在一个或两个导管法兰(101、102)处的所述流体导管(72)形成一组入口导管(80)和一组回流导管(90),其中,热交换器流体能够通过所述入口导管(80)流入所述流体导管系统(71),其中热交换器流体能够通过所述回流导管(90)从所述流体导管系统(71)流出,和/或
所述入口导管(80)和所述回流导管(90)分别具有第一自由端和第二自由端(82、83),其中所述入口导管(80)和所述回流导管(90)彼此相互间隔并布置有第一自由端(82),每个自由端(82)在假想的导管法兰圆形线的圆周方向上布置在第一导管法兰(101)处,其中所述入口导管(80)和所述回流导管(90)彼此相互间隔并布置有第二自由端(83),每个自由端(83)在假想的导管法兰圆形线的圆周方向上布置在第二导管法兰(102)处,和/或
所述入口导管(80)和所述回流导管(90)分别成一定角度地布置在导管法兰(101、102)处,特别是成直角地布置在导管法兰(101、102)处。
10.根据权利要求7至9所述的驱动设备,其特征在于,
在至少一个或每个导管法兰(101、102)处布置有完全穿过各个导管法兰(101、102)的中央凹槽(107),其中一个或每个导管法兰(101、102)具有凹槽(109),特别是具有环形凹槽(109),所述凹槽从所述各个导管法兰(101、102)的前大侧面(104)或后侧大侧面(105)部分地穿过相应的导管法兰(101、102)。
11.根据权利要求10所述的驱动设备,其特征在于,
所述凹槽(109),特别是所述环形凹槽(109),具有圆形、椭圆形或多边形的横截面,其中所述凹槽(109),特别是所述环形凹槽(109),形成用于收集和溢流热交换器流体的流体容器(110),所述凹槽(109)流体连接到所述入口导管(80)和所述回流导管(90),或
所述入口导管(80)和所述回流导管(90)分别以使其自由端伸入所述导管法兰(101、102)的所述凹槽(109)、特别是所述环形凹槽(109)的方式布置在所述导管法兰(101、102)处,从而热交换器流体能够从形成流体容器(110)的所述凹槽(109)流入所述入口导管(80),并且能够从所述回流导管(90)回流回到所述凹槽(109)。
12.根据权利要求7至11所述的驱动设备,其特征在于,
在所述驱动设备(10)的操作期间,所述入口导管(80)和所述回流导管(90)分别被布置为基本上彼此平行或彼此平行和/或平行于所述纵向旋转轴线(12),并且所述第一自由端和第二导管法兰(101、102)被布置为基本上正交于或垂直于所述纵向旋转轴线(12),以形成笼状的流体导管系统(71)。
13.根据权利要求7至12所述的驱动设备,其特征在于,
在一个或每个导管法兰(101、102)处布置有盖(84),所述盖(84)以无间隙且流体密封的方式周向地邻接在所述各个导管法兰(101、102)上,其中,在一个或每个盖(84)与相应导管法兰(101、102)之间限定了凹槽(109),特别是环形凹槽(109),所述凹槽(109)形成流体容器(110),并且流体连接到所述入口导管(80)和所述回流导管(90)。
14.根据权利要求13所述的驱动装置,其特征在于,
在一个或每个盖(84)处布置有分隔结构(85),所述分隔结构(85)在附接到相应导管法兰(101、102)时伸入所述凹槽(109),特别是伸入所述环形凹槽(109),并且所述分隔结构(85)通过接触与所述各个导管法兰(101、102)邻接,从而将布置在所述盖(84)与相应导管法兰(101、102)之间的凹槽(109)、特别是所述环形凹槽(109)分成至少两个彼此分开的环形腔室部分(86),从而,从所述流体导管系统(71)的流体入口开口(75)开始,能够通过第一导管法兰(101)的第一环形腔室部分(86)向所述入口导管(80)供给热交换器流体,其中,所述热交换器流体从所述入口导管(80)流入第二导管法兰(102)的第一环形腔室部分(86),以在所述第一环形腔室部分(86)处溢流到所述第二导管法兰(102)的第二环形腔室部分,从而所述热交换器流体能够流到所述回流导管(90)并且能够通过所述回流导管(90)到达所述第一导管法兰(101)的第二环形腔室部分(86),从而从所述第一环形腔室部分(86)流到所述流体导管系统(71)的流体出口开口(76),和/或
所述分隔结构具有分隔腹板(87),所述分隔腹板(87)分别以花状或曲折的方式来构架被布置在相应导管法兰(101、102)处的所述流体导管(72)。
15.一种用于热交换器单元的制造方法,特别是用于根据前述权利要求中的一项所述的电驱动设备(10),所述电驱动设备包括:
热交换器单元(70),
流体导管系统(71),所述热交换器流体能够流动通过所述流体导管系统(71),其包括至少一个流体导管(72)并具有以下步骤:
1)将一组由塑料、尤其是由热塑性材料制成的流体导管毛坯(73)插入所述电驱动设备(10)的定子组件(20)的自由导管引导部分(62)中;
2)加热所述流体导管毛坯(73),直到所述流体导管毛坯分别加热到相应的玻璃化转变温度以上;
3)用内部压力对所述流体导管毛坯(73)加压,以使所述流体导管毛坯相对于其主延伸方向径向加宽或横向加宽;
4)保持所述流体导管毛坯(73)的所述内部压力,直到一个或所有流体导管毛坯(73)平坦地通过接触与所述定子组件(20)的定子驱动装置(61)的定子驱动装置外套表面(63)邻接为止;
5)冷却所述流体导管毛坯(73);
6)将第一导管法兰(101)注塑到所述流体导管毛坯(73)的第一自由端(82);
7)将第二导管法兰(102)注塑到所述流体导管毛坯(73)的第二自由端(83);
8)在每种情况下,将支撑分隔结构(85)的盖(84)分别布置并固定到所述第一导管法兰和第二导管法兰(101、102)。
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