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Die
Erfindung betrifft einen Rotorschaft eines in einer Permanentmagnetlageranordnung
berührungslos
abgestützten
Spinnrotors mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Im
Zusammenhang mit Offenend-Spinnvorrichtungen sind Spinnrotoren,
die mit ihrem Rotorschaft berührungslos
in einer Permanentmagnetlageranordnung abgestützt sind, bekannt und in verschiedenen
Patentanmeldungen ausführlich
beschrieben.
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Die
EP 0 972 868 A2 beschreibt
beispielsweise eine Offenend-Spinnvorrichtung,
deren einzelmotorisch angetriebener Spinnrotor mit seinem Rotorschaft
in einer solchen Permanentmagnetlageranordnung abgestützt ist.
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Die
Permanentmagnetlageranordnung verfügt dabei über eine vordere und eine hintere
Lagerstelle, die ihrerseits jeweils eine stationäre und eine rotierbar gelagerte
Magnetlagerkomponente aufweisen, die Magnetlagerkomponenten sind
dabei in axialer Richtung der Art gepolt, dass sich jeweils gegensinnig
Pole gegenüberstehen.
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Das
heißt,
jede der Lagerstellen weist einen an einem Statorgehäuse angeordneten,
feststehenden Permanentmagnetring sowie einen am Rotorschaft angeordneten,
mit diesem umlaufenden Permanentmagnetring auf.
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Die
rotorseitigen Permanentmagnetringe sind dabei jeweils auf einem
Lageransatz des Rotorschaftes festgelegt und durch eine Ringbandage
gegen die während
des Spinnbetriebes auftretenden Zentrifugalkräfte gesichert.
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Diese
Art der Permanentmagnetlageranordnung hat sich im Prinzip bewährt, allerdings
gestaltet sich das Aufziehen der Permanentmagnetringe auf die entsprechenden
Lageransätze
des Rotorschaftes oft etwas problematisch.
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Bezüglich des
Aufziehens der ringförmigen Permanentmagnetringe
auf die Lageransätze
des Rotorschaftes waren beispielsweise zwei Methoden üblich.
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Bei
der ersten Methode wurde der Innendurchmesser der Permanentmagnetringe
etwas größer gewählt als
der Außendurchmesser
des zugehörigen
Lageransatzes, so dass der Permanentmagnetring leicht auf dem Lageransatz
positioniert werden konnte, wo er anschließend durch eine Sicherungsbandage,
deren Innendurchmesser unter dem Außendurchmesser des Permanentmagnetringes liegt,
festgeklemmt wurde.
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Die
andere Methode sah vor, den Permanentmagnetring zunächst durch
eine Ringbandage, die mittels Presssitz auf den Außendurchmesser
des Permanentmagnetrings gezogen wurde, zu sichern und anschließend, ebenfalls
mittels einer Presspassung, den Permanentmagnetring auf den Lageransatz
des Rotorschaftes zu drücken.
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Bei
beiden Methoden mussten nicht nur die Durchmesser der Verbindungsflächen sehr
eng toleriert sein, was sich nachteilig auf die Herstellungskosten
auswirkte, sondern es war auch nicht immer zu vermeiden, dass die
relativ empfindlichen Permanentmagnetringe während des Aufziehvorganges zerplatzten
bzw. beschädigt
wurden.
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Das
heißt,
bei beiden Methoden war die Ausschussrate bei der Montage der Permanentmagnetringe
relativ hoch.
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Es
ist daher bereits vorgeschlagen worden, anstelle geschlossener Permanentmagnetringe
geschlitzte Ringmagnete einzusetzen.
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Die
Verwendung solcher geschlitzter Permanentmagnetringe ist beispielsweise
in der
DE 10 2004
005 846 A1 beschrieben.
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Bei
diesen bekannten, geschlitzten Permanentmagnetringen liegt der Innendurchmesser
des Ringmagneten geringfügig über dem
Außendurchmesser
des Lageransatzes des Rotorschaftes.
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Der
Außendurchmesser
des Ringmagneten liegt seinerseits etwas über dem Innendurchmesser einer
zugehörigen
Sicherungsbandage. Solche Permanentmagnetringe, die aufgrund ihres
Schlitzes eine gewisse Elastizität
aufweisen, können
relativ problemlos auf die Lageransätze eines Rotorschaftes geschoben
und dort anschließend
durch das Aufziehen der Sicherungsbandage festgeklemmt werden.
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Das
heißt,
das Schlitzen der Permanentmagnetringe stellt zwar eine bewährte Methode
dar, mit der es gelingt, die Ausschussquote bei der Herstellung
magnetisch lagerbarer Rotorschäfte
drastisch zu verringern und damit die Kosten deutlich zu senken,
das Schlitzen der Permanentmagnetringe weist allerdings auch einige
Nachteile auf.
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Im
Bereich des Schlitzes kommt es beispielsweise zu einer geringfügigen Schwächung des
magnetischen Feldes, was für
die Lagerfunktion des betreffenden Magnetlagers zwar nahezu ohne
Bedeutung ist, diese Feldschwächung
führt aber,
da sie auf einen kleinen Winkel beschränkt ist, bei der Rotation des
Rotorschaftes zur Entstehung von Wirbelströmen in der gegenüberstehenden,
stationären
Magnetlagerkomponente.
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Diese
Wirbelströme,
die insbesondere bei hohen Drehzahlen verstärkt wirksam werden, führen ihrerseits
auf die Dauer zu einer weiteren Erwärmung des Spinnrotorantriebes,
was eine deutliche Verschlechterung des Wirkungsgrades desselben
bewirkt.
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Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen Rotorschaft für
einen in einer Permanentmagnetlagerung berührungslos abgestützten Spinnrotor
zu schaffen, der ein einfaches und sicheres Festlegen der mit dem
Rotorschaft umlaufenden Magnetlagerkomponenten auf entsprechenden
Lageransätzen des
Rotorschaftes ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Rotorschaft gelöst,
wie er im Anspruch 1 beschrieben ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
erfindungsgemäße Rotorschaft
hat den Vorteil, dass durch den Einsatz eines geschlossenen Permanentmagnetringes
einerseits die Entstehung von Wirbelströmen weitestgehend vermieden
wird und dass anderseits durch den Einsatz elastischer Mittel gewährleistet
wird, dass die Permanentmagnetringe beim Aufziehen auf die Lageransätze des Rotorschaftes
nicht beschädigt
werden. Das heißt, der
erfindungsgemäße Rotorschaft
zeichnet sich während
des Spinnbetriebes unter anderem dadurch aus, dass die durch die
Magnetlagerung verursachte Wärmeentwicklung
relativ gering ist, was sich positiv auf den Wirkungsgrad des Spinnrotorantriebes
auswirkt.
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Außerdem ist
der erfindungsgemäße Rotorschaft
aufgrund der verhältnismäßig geringen
Ausschussquote beim Aufziehen der Permanentmagnetringe relativ kostengünstig herstellbar.
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Wie
im Anspruch 2 dargelegt, ist in vorteilhafter Ausführungsform
vorgesehen, dass der Lageransatz mit einer elastischen Zwischenlage
versehen wird, auf die der Permanentmagnetring ohne die Gefahr einer
Beschädigung
aufgeschoben werden kann.
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Das
bedeutet, eine solche elastische Zwischenlage ermöglicht sowohl
ein materialschonendes Aufziehen des Permanentmagnetringes auf den zugehörigen Lageransatz
des Rotorschaftes, als auch eine sichere Fixierung des Permanentmagnetringes
während
des Spinnbetriebes.
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Wie
im Anspruch 3 beschrieben, ist die elastische Zwischenlage vorzugsweise
durch Vulkanisieren auf dem Lageransatz des Rotorschaftes festgelegt.
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Das
Aufvulkanisieren einer elastischen Zwischenlage auf eine metallische
Unterlage ist ein im Maschinenbau an sich bekanntes Verfahren, das
es ermöglicht,
eine elastische Zwischenlage langlebig und sicher festzulegen.
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Wie
im Anspruch 4 beschrieben, kann das elastische Mittel in alternativer
Ausführungsform auch
durch einen Gummiring gebildet sein, der beispielsweise in einer
umlaufenden Aufnahmerille, die in die Oberfläche des Lageransatzes eingearbeitet ist,
festgelegt ist.
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Auch
ein derartig ausgebildetes elastisches Mittel ermöglicht ein
materialschonendes Aufziehen des Permanentmagnetringes auf den Lageransatz und
dessen sichere Festlegung auf dem Lageransatz in einer vorgegebenen
Position.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
ist der Bereich des Lageransatzes mit einer Strukturierung, vorzugsweise
einer Riffelung versehen (Anspr. 5).
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Der
Außendurchmesser
einer solchen Strukturierung liegt dabei etwas über dem Innendurchmesser des
Permanentmagnetringes. Das heißt, beim
Aufziehen des Permanentmagnetringes verformt sich das Material der
Strukturierung des Lageransatzes unter dem Einfluss des Permanentmagnetringes
sowohl plastisch als auch elastisch und legt sich relativ großflächig an
den Innen durchmesser des Permanentmagnetringes an, wobei die Verformung
der Strukturierung zu einer sicheren Fixierung des Permanentmagnetringes
auf dem Lageransatz des Rotorschaftes führt.
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Wie
im Anspruch 6 beschrieben, kann in einer weiteren Ausführungsform
vorgesehen sein, dass der Lageransatz lamellenartig geschlitzt ausgebildet
ist.
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Der
Außendurchmesser
der Lamellen, die entweder etwas in Rotationsrichtung oder etwas
entgegen der Rotationsrichtung des Rotorschaftes geneigt angeordnet
sind, liegt dabei etwas über
dem Innendurchmesser der Permanentmagnetringe.
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Beim
Aufziehen des Permanentmagnetringes federn die Lamellen aufgrund
ihrer geneigten Anordnung in radialer Richtung elastisch ein und
beaufschlagen den Innendurchmesser des Permanentmagnetringes mit
einer hohen Haltekraft.
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Das
heißt,
bei dieser Ausführungsform kommt
es im Bereich der Lamellen zu einer Materialverformung rein im elastischen
Bereich.
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Die
elastisch am Innendurchmesser des Permanentmagnetringes anliegenden
Lamellen gewährleisten
auch bei einer langen Lebensdauer einen sicheren Sitz des Permanentmagnetringes
auf dem Lageransatz des Rotorschaftes.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind den nachfolgend anhand der Zeichnungen
erläuterten Ausführungsbeispielen
entnehmbar.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Offenend-Spinnvorrichtung mit einem einzelmotorisch angetriebenen,
in einer Permanentmagnetlagerung berührungslos abgestützten Spinnrotor,
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2 den
Rotorschaft des magnetisch gelagerten Spinnrotors in Seitenansicht,
in einem größeren Maßstab,
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3 eine
erste Ausführungsform
eines mit elastischen Mitteln ausgestatteten Lageransatzes eines
Rotorschaftes, gemäß Schnitt
III-III der 2.
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4 eine
zweite Ausführungsform
eines entsprechenden Lageransatzes eines Rotorschaftes, in Seitenansicht,
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5 eine
alternative Ausführungsform
des Lageransatzes eines Rotorschaftes,
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6 eine
weitere Ausführungsform
des Lageransatzes eines Rotorschaftes.
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In
1 ist
eine Offenend-Spinnvorrichtung
1 dargestellt, wie sie im
Prinzip bekannt und beispielsweise in der
EP 0 972 868 A2 relativ
ausführlich beschrieben
ist.
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Solche
Offenend-Spinnvorrichtungen 1 verfügen über ein Rotorgehäuse 2,
in dem die Rotortasse 26 eines Spinnrotors 3 mit
hoher Drehzahl umläuft.
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Wie üblich, ist
das nach vorne hin an sich offene Rotorgehäuse 2 während des
Betriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschlossen
und über
eine entsprechende Pneumatikleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen,
die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen
Spinnunterdruck erzeugt. Im Deckelelement 8 ist, wie üblich, auswechselbar
ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie
den Mündungsbereich
des Faserleitkanals 14 aufweist. An die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich,
wie bekannt, ein Fadenabzugsröhrchen 15 an.
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Außerdem ist
am Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse 16 begrenzt
drehbar gelagert ist, ein Auflösewalzengehäuse 17 festgelegt.
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Das
Deckelelement 8 weist des Weiteren rückseitige Lagerkonsolen 19, 20 zur
Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise
eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf.
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Die
Auflösewalze 21 wird
dabei im Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden,
maschinenlangen Tangentialriemen 24 angetrieben, während der
(nicht dargestellte) Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine
Schneckengetriebeanordnung erfolgt, die auf eine maschinenlange
Antriebswelle 25 geschaltet ist.
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In
alternativer Ausführungsform
können
Auflösewalze 21 und/oder
Faserbandeinzugszylinder 22 selbstverständlich auch jeweils über einen
Einzelantrieb, beispielsweise einen Schrittmotor, angetrieben werden.
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Der
Spinnrotor 3 wird durch einen elektromotorischen Einzelantrieb 18 angetrieben
und ist mit seinem Rotorschaft 4 in vorderen 6 und
hinteren 7 Lagerstellen einer Permanentmagnetlageranordnung 5 berührungslos
abgestützt.
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Die 2 zeigt
einen magnetisch gelagerten, einzelmotorisch angetriebenen Spinnrotor 3 in einem
vergrößerten Maßstab. Das
heißt,
einen Spinnrotor 3, der mit seinem Rotorschaft 4 in
einer Permanentmagnetlageranordnung 5 berührungslos abgestützt ist,
wobei der Rotorschaft 4 im Bereich zwischen den Lagerstellen 6 und 7 der
Permanentmagnetlageranordnung 5 mit einem Motormagneten 9 eines
einzelmotorischen Antriebes 18 ausgestattet ist. Der Motormagnet 9 kann
dabei selbstverständlich auch
innerhalb des als Hohlwelle ausgebildeten Rotorschaftes 4 angeordnet
sein.
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Die
Lagerstellen 6 und 7 weisen jeweils stationäre 27 sowie
rotierbar 28 gelagerte Magnetlagerkomponenten auf. Das
heißt,
den stationären
Magnetlagerkomponenten 27, die im Wesentlichen aus einem
Permanentmagnetring 33 sowie aus einer über einen Anschluss 35 definiert
bestrombaren Magnetlagerspulen 34 bestehen, stehen in geringem Abstand
jeweils rotierbar gelagerte Magnetlagerkomponenten 28 gegenüber, die
ihrerseits einen Permanentmagnetring 31 und eine Sicherungsbandage 32 aufweisen.
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Die
Permanentmagnetringe 31 sind dabei jeweils, in der entsprechenden
magnetischen Ausrichtung, auf einem Lageransatz 30 des
Rotorschaftes 4 festgelegt, der auf seinem Außenumfang
mit einem elastischen Mittel 40 ausgestattet ist.
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Dieses
elastische Mittel 40 können,
wie in den 3 – 6 angedeutet,
verschiedene Ausführungsformen
aufweisen.
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Bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform ist auf die Lageransätze 30 des
Rotorschaftes 4 eine elastische Zwischenlage 46 aufvulkanisiert.
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Auf
diese elastische Zwischenlage 46, deren Außendurchmesser
größer als
der Innendurchmesser der Permanentmagnetringe 31 ist, kann
ein Permanentmagnetring 31 aufgezogen werden, der beispielsweise
vorher mit einer Sicherungsbandage 32 versehen wurde.
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Es
ist selbstverständlich
auch denkbar, dass die Sicherungsbandagen 32 erst auf die
Permanentmagnetringe 31 aufgezogen werden, nachdem diese auf
den Lageransätzen 30 positioniert
wurden.
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Gemäß Ausführungsbeispiel
der 4 ist das elastische Mittel 40 beispielsweise
als Gummiring 44 ausgebildet.
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Der
Gummiring 44 ist dabei in eine Aufnahmerille 43 auf
dem Umfang des Lageransatzes 30 des Rotorschaftes 4 eingelassen. Über diesen
Gummiring 44 kann ein Permanentmagnetring 31 geschoben
werden, dessen Innendurchmesser geringfügig über dem Außendurchmesser des Lageransatzes 30 liegt.
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Der
Gummiring 44 rastet dabei in eine umlaufende Nut 45 im
Bereich des Innendurchmessers des Permanentmagnetringes 31 ein
und arretiert den Permanentmagnetring 31 auf dem Lageransatz 30. Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
wird der Permanentmagnetring 31 vorzugsweise mit einer
Sicherungsbandage 32 ausgestattet.
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Die 5 zeigt
einen Rotorschaft 4, bei dem der Lageransatz 30 lamellenartig
geschlitzt ausgebildet ist.
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Die
Lamellen 42 sind dabei entweder etwas in Rotationsrichtung
R oder etwas entgegen der Rotationsrichtung geneigt angeordnet.
Auch bei dieser Ausführungsform
liegt der Außendurchmesser
der Lamellen 42 geringfügig über dem
Innendurchmesser des Permanentmagnetringes 31, so dass
es bei Aufziehen des Permanentmagnetringes 31 auf den Lageransatz 30 zu
einer elastischen Verformung der Lamellen 42 kommt, mit
der Folge, dass der Permanentmagnetring 31, der vorher
mit einer Sicherungsbandage 32 versehen wird, sicher auf
dem Lageransatz 30 festgelegt ist.
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Beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 6 ist der
Lageransatz 30 des Rotorschaftes 4 mit einer Strukturierung 41 versehen.
Der Außendurchmesser dieser
vorzugsweise als Riffelung ausgebildeten Strukturierung 40 liegt
dabei etwas über
dem Innendurchmesser des Permanentmagnetringes 31.
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Beim
Aufziehen des durch eine Bandage 32 gesicherten Permanentmagnetringes 31 auf
den Lageransatz 30 werden die Spitzen der Strukturierung 40 sowohl
plastisch als auch elastisch verformt, was zu einer sehr sicheren
Verbindung zwischen den Bauteilen führt.