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Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für einen Motor, wobei der Rotor einen Stapel Platten aufweist, wobei der Stapel einen zylindrischen Körper bildet mit einer Achsenbohrung, die rotationssymmetrisch um eine Mittelachse für eine Drehbefestigung des Körpers auf einer Achse ist, wobei der Rotor einen ersten Satz von Platten aufweist, der einen ersten Teil bildet, in dem die Achsenbohrung einen ersten Durchmesser hat, und einen zweiten Satz von Platten, der einen axial gegenüberliegenden Teil bildet, in welchem die Achsenbohrung einen zweiten Durchmesser hat, welcher größer ist als der erste Durchmesser, und jede Platte an eine angrenzende Platte gekuppelt ist mit mindestens einer Kupplungseinsackstelle.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Kompressor mit einem Motor, welcher solch einen Rotor aufweist, und ein Verfahren den Ölabfluss in einem Kompressor zu bewirken.
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Hintergrund der Erfindung
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Gewöhnlich besteht der Kern eines Motors aus Lagen von Stahlplatten mit einigen Schichten Isolatoren (wie Klarlack) dazwischen. Die geschichtete Struktur verhindert, dass Wirbelströme den Kern aufheizen. Der mehrschichtige Stapel wird üblicherweise in Folgewerkzeugen gebildet, d. h. der Rotor ist im Allgemeinen in einem durchgängigen Verfahren hergestellt wo:
- • einzelne Stücke Metall aus einer Stahlplatte gestanzt werden
- • Die Stahlplatten gestapelt werden
- • die Stahlplatten durch Kuppeln verbunden werden
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Bei dem Kupplungsprozess wird ein kleiner Teil einer Platte in eine Ausnehmung oder ein Loch in einer angrenzenden Platte gepresst, wodurch sich Kupplungseinsackstellen bilden, wo die zwei benachbarten Platten miteinander verbunden werden. Typischerweise werden Rotorwicklungen, z. B. in der Form eines Kurzschlusskafiges, in Nuten des geschichteten Kerns eingegossen und die Lagen werden dadurch solide fixiert durch die gegossenen Wicklungen – d. h. die Einsackstelle sollte die geschichtete Struktur nur halten, bis der Gießprozess beendet ist.
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In Elektromotoren für Haushaltsanwendungen, wie Kühlschränke oder Tiefkühltruhen etc., wird der Rotor durch eine Achse oder Welle durch eine abgestufte Anordnung getragen. Zu diesem Zweck hat der Rotor eine Bohrung mit zwei verschiedenen radialen Größen, d. h. eine Bohrung mit einer abgestuften Ausbildung, die zu der von der Achse passt.
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Auf Grund der abgestuften Ausbildung werden die Kupplungseinsackstellen normalerweise an Positionen positioniert, welche nicht optimal sind im Hinblick auf die erwünschte magnetische Leitfähigkeit des Rotorkerns.
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Beschreibung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung einen verbesserten Rotor für einen Elektromotor bereitzustellen und ein Verfahren für die Verwendung von verbesserten Rotoren für Ölabflusszwecke bereitzustellen.
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Es ist auch eine Aufgabe den Weg, wie die Platten in einem Rotor verbunden werden, zu verbessern.
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Dementsprechend stellt die Erfindung in einem ersten Aspekt einen Rotor bereit, bei dem die Platten des ersten Plattensatzes mit einander verbunden werden mittels eines ersten Satzes von Kupplungseinsackstellen mit einem ersten Radialabstand von der Mitte der Achse und die Platten des zweiten Plattensatzes verbunden werden durch einen zweiten Satz von Kupplungseinsackstellen an einem zweiten Radialabstand von der Mitte der Achse, wobei der zweite Abstand kleiner als der erste Abstand ist.
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Auf Grund der durchgehenden Bohrung mit zwei radialen Größen wird das Magnetfeld anders in dem ersten und zweiten Teil des Rotors. Da die Einsackstellen gemäß der Erfindung an unterschiedlichen radialen Abständen positioniert sind, können die Einsackstellen so positioniert sein, dass sie einen kleineren negativen Einfluss auf das Magnetfeld sowohl in dem ersten als auch im zweiten Teil des Rotors haben, d. h. die Einsackstellen in dem ersten Teil können in einem Abstand positioniert sein, der am besten passt, wenn man das Magnetfeld in dem ersten Teil in Betracht nimmt, und die Einsackstellen des zweiten Teils können in einem Abstand positioniert werden, welcher am besten passt, wenn man das Magnetfeld im zweiten Teil in Betracht nimmt.
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Bezüglich der Kupplung gelten die folgenden Definitionen für dieses ganze Dokument. Kupplung ist ein Prozess, wo zwei benachbarte plattenförmige Elemente miteinander verriegelt werden, wenn eine Einsackstelle in einer ersten Platte in eine Vertiefung oder Öffnung in der benachbarten zweiten Platte gepresst wird. Die Einsackstelle ist generell als ein Vorsprung durch plastische Verformung gebildet.
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Wenn wir eine Platte 1 in einem Stapel von drei benachbarten Platten betrachten, hier Platte 0, Platte 1 und Platte 2 genannt, wird eine Einsackstelle in einer Oberfläche von Platte 1 gemacht, während die plastische Verformung gleichzeitig eine Vertiefung oder eine Öffnung in die gegenüberliegende Oberfläche von Platte 1 macht. Die Vertiefung oder Öffnung in Platte 1 kann jetzt eine Einsackstelle von Platte 0 aufnehmen und die Einsackstelle von Platte 1 kann in einer Vertiefung oder Öffnung von Platte 2 aufgenommen werden.
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Hier bezieht sich herkömmliches Kuppeln auf einen Prozess, wo die Einsackstelle in der Form eines Riegel ist, welcher teilweise aus einer Platte ausgeschnitten ist derart, dass er ein offenes Ende bildet, welches nicht eben mit der Platte und der gegenüberliegenden Gelenkseite ist, wo er mit der Platte verbunden ist. D. h. die Zwischenschicht zwischen dem ebenen Teil der Platte und dem außen haftenden Teil wird hier „das Gelenk” genannt und der außen haftende Teil wird hier „der Riegel” genannt.
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Im Allgemeinen, können sowohl der erste als auch der zweite radiale Abstand so sein, dass die Einsackstelle so nahe zu der Achsbohrung kommt wie es mechanisch möglich ist. D. h. der Abstand der Einsackstelle von der Mitte der Achse kann von der Größe der Achsbohrung abhängen.
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Insbesondere hat man herausgefunden, dass der zweite Abstand vorzugsweise größer sein kann als der erste Abstand, da der Durchmesser der Bohrung in dem zweiten Teil des Rotorkörpers größer ist.
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Zusätzlich kann der Rotor Platten von einem Zwischensatz von Platten aufweisen, welche zwischen den Platten des ersten Satzes und den Platten des zweiten Satzes von Platten angeordnet sind. Die Platten des Zwischensatzes der Platten werden beide verbunden durch Kupplungseinsackstellen des ersten Satzes und Einsackstellen des zweiten Satzes von Einsackstellen. Auf diese Weise werden der erste und zweite Teil des Rotors durch die Platten des Zwischensatzes der Platten verbunden.
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Der Zwischensatz der Platten kann beispielsweise zwischen 1 und 10 Platten aufweisen, oder er kann zwischen 5 und 25 Prozent der Gesamtmenge der Platten in dem Rotor aufweisen. Der Zwischensatz der Platten kann ein Zwischenteil des Körpers bilden, welches Einsackstellen sowohl des ersten als auch des zweiten Satzes der Kupplungseinsackstellen aufweist.
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Die Kupplungseinsackstellen mindesten einer der ersten und zweiten Gruppe von Einsackstellen können bevorzugter Weise Geschwindigkeitseinsackstellen Corpack der Firma Corrada sein, vergleiche http://www.eurotranciatura.it/eng/120_040.php. In einer Ausführung sind die Einsackstellen von beiden Gruppen Geschwindigkeitseinsackstellen Corpack, wohingegen in einer anderen Ausführung eine Gruppe von Einsackstellen herkömmliche Corpack Einsackstellen können. Dies könnte die Benutzung der Einsackstellen für Ölabflusszwecke ermöglichen.
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Mindestens einer der ersten und zweiten Sätze von Platten kann bei höchstens einer Kupplungseinsackstelle für jede Platte gekuppelt werden. In anderen Ausführungen kann mindestens einer des ersten, zweiten und Zwischensatzes von Platten durch mindestens zwei Einsackstellen für jede Platte gekuppelt werden.
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Schmieröl tritt manchmal in den Motorluftspalt zwischen der äußeren Oberfläche des Rotors und der inneren Oberflächen des Stators. Dies ist ein Nachteil, da es durch den Reibungswiderstand zwischen Rotor und Stator Wattsprünge und Leistungsverminderung des Systems verursacht.
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Um die Leistung des Motors dieser Art zu verbessern, sind Rotoren manchmal mit einem Ölabfluss ausgestattet, durch den das Schmieröl in einem Abflusskanal zurück zu der Ölauffangwanne unter dem Motor geführt wird.
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Der Rotor nach der Erfindung kann einen Ölabflusskanal beinhalten, der sich durch mindestens einen Teil des Körpers erstreckt, insbesondere durch den ersten Teil des Körpers, in dem die Achsbohrung einen kleineren Durchmesser hat.
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Der Ölabflusskanal kann sich insbesondere durch das axiale Ende des Rotors und die Stufe der Bohrung erstrecken. Hier bedeutet der Absatz der Bohrung die axiale Oberfläche, die sich von der abgestuften Anordnung von der Bohrung ableitet, d. h. die Oberfläche, die den ersten Teil der Bohrung, der den ersten Durchmesser hat, und den Teil von der Bohrung, der den zweiten Durchmesser hat, verbindet. Auf diese Weise kann Öl, das in die Achsbohrung eindringt von der Stufe durch den Kanal durch den ersten Teil des Körpers ablaufen, wo die Achse der Kurbelwelle in die Achsbohrung eingepasst ist und dadurch Ölabfluss durch diesen Teil der Achsbohrung verhindert.
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Nach der Erfindung kann der Ölablasskanal zumindest teilweise durch Kupplungseinsackstellen gebildet werden. Auf diese Weise kann die Herstellung des Ablaufkanals Teil des integrierten Prozesses Herstellen, Stapeln und Kuppeln der Platten werden.
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Um einen Ölabflusskanal aus den Einsackstellen zu bilden, kann es von Vorteil sein gewöhnliche Kupplungsprinzipien zu verwenden, nach denen ein Teil einer Platte teilweise ausgeschnitten und nach außen weg von der Oberfläche der Platte gebogen wird.
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In dieser Struktur bleiben die Löcher, obwohl sie den Riegel einer benachbarten Platte aufnehmen offen für das Öl zum abfließen über die Platte. In dem Prozess der Herstellung der herkömmliche Kupplungsstruktur werden zwei unterschiedliche Prozesse ausgeführt. In einem ersten Prozess wird ein rundes Loch aus der Platte ausgestanzt, und in einem anschließenden Prozess wird der Riegel von der Platte außer an dem Scharnier gelöst. Der Riegel hinterlässt dabei ein längliches Loch, das das zuerst gemachte runde Loch schneidet. Das resultierende Loch wird zumindest im Prinzip wie ein Schlüsselloch mit einem länglichen Arm ausgehend von einem Kreis. Hier sprechen wir von der Struktur als das ”kreis- und armförmige” Loch. Auf Grund von verbesserten Abflussfähigkeiten durch die Verwendung der herkömmlichen Kupplungsstruktur könnte es ein Vorteil sein, solch eine Struktur für mindestens einen des ersten und zweiten und Zwischenteil des Rotors zu verwenden und die Öffnung dieser Kupplungseinsackstellen für Abflusszwecke zu verwenden.
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Es kann insbesondere ein Vorteil sein herkömmliche Kupplungsstrukturen für die Montage des ersten Teils des Rotors zu verwenden, und dadurch einen Abflusskanal durch den ersten Teil des Körpers bereit zu stellen. In dieser Ausführungsform kann es insbesondere ein Vorteil sein die Kupplungsstruktur so vorzubereiten, dass sie auf der Stufe der Bohrung sichtbar ist. In dieser Ausführung können die Platten vorbereitet sein durch Prägung des obengenannten ”kreis- und armförmigen” Loches in solch einer Weise, dass ein Teil des Kreises auf der Stufe der Bohrung sichtbar wird, während der Arm unter den Platten des ersten Teils versteckt wird.
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Im Allgemeinen wird der Abflusskanal bevorzugter Weise unter den Platten des ersten Teils des Körpers versteckt, sodass nur eine Eingangsöffnung in den Kanal auf der Stufe der Bohrung sichtbar ist.
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Um die Stabilität der Struktur zu erhöhen, kann das Scharnier vorzugsweise relativ zu dem Riegel und relativ zu dem Loch, welches den Riegel aufnimmt, verlagert werden. Die Verlagerung des Scharniers ist in eine Richtung weg von der Mitte, d. h. in die Richtung eines größeren Radius.
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Auf Grund unterschiedlicher radialer Abstände können Einsackstellen an einem radialen Abstand einen Rotorabflusskanal bilden, der sich durch den ersten Teil erstreckt, während andere Kupplungseinsackstellen auf anderen radialen Abständen sein können, was eine bessere Bindung bereitstellt, d. h. typischerweise an einem größeren radialen Abstand.
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Die Kupplungseinsackstellen, die den Abflusskanal bilden oder zumindest einen Teil des Kanals, können insbesondere in einem schraubenförmig gewendelten Muster angeordnet sein. Dies ermöglicht verbesserte Abflussleistung, wenn der Rotor in einer bestimmten Richtung relativ zu dem gewendelten Muster rotiert. Das kann z. B. Einsackstellen beinhalten, die in dem Bereich von 15–20 Grad, z. B. 16,5 Grad, über 80 bis 100 Platten verdreht werden.
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In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung einen Motor bereit, insbesondere einen Kompressormotor, der einen Rotor entsprechend den vorherigen Beschreibungen und wie hier beansprucht, aufweist.
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Insbesondere in Kombination mit Motoren mit konischen Rotoren, z. B. in Kombination mit Motoren mit Einzelseiten-Lagern für die Lagerung des Rotors, d. h. in Kombination mit üblichen Kompressormotoren für Kühlschränke etc., ist es notwendig in dem Luftspalt Öl oder Kühlmittel zu vermeiden oder zumindest zu verringern, um Reibungswiderstand am Rotor zu verringern. Diese besonders dringende Notwendigkeit wird durch den sehr kleinen Luftspalt verursacht, der typischerweise zwischen Rotor und Stator in Motoren dieser Art vorgesehen ist.
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Der Rotor des Motors kann insbesondere angepasst werden an Rotation in einer Rotationsrichtung, die zu dem schraubenförmig gewendelten Muster der Kupplungseinsackstelle passt, so dass das Muster Ölabfluss durch die Einsackstellen ermöglicht, wenn der Rotor rotiert. D. h., wenn der Rotor rotiert, z. B. im Uhrzeigersinn, wird das Öl oder Kühlmittel durch die Zentrifugalkraft in Richtung der Außenseite des Kanals geführt und von der Gravitationskraft weiter herunter gezogen in die Ölwanne, z. B. in den Boden eines Kompressors.
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In einem dritten Aspekt, stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, Öl durch einen Teil des Rotors abfließen zu lassen, der eine Vielzahl von Platten aufweist, die durch die Verwendung von Kupplungseinsackstellen aneinander gefügt werden, wobei das Verfahren Bereitstellung eines ersten Satzes von Einsackstellen für die Verwendung als Abflusslöcher für das Öl und Bereitstellung eines zweiten Satzes von Einsackstellen auf unterschiedlichen radialen Entfernungen von der Mitte der Achse der Motorrotation aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird jetzt beispielhaft beschrieben mit Bezug auf folgende Fig., in denen:
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1 und 2 perspektivische Blicke auf den Rotor nach der Erfindung darstellen;
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3 einen Querschnitt des Rotors bezüglich der Erfindung darstellt;
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4 eine Draufsicht auf den Rotor darstellt;
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5 eine Platte darstellt, welche für die Herstellung des ersten Teils des Rotors benutzt wird;
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6 eine Platte darstellt, welche für die Herstellung des Zwischenteils 13 des Rotorblocks verwendet wird;
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7 eine Platte darstellt, die für die Herstellung des zweiten Teils 11 des Rotorstapels verwendet wird;
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8 einen vergrößerten Blick auf eine der Einsackstellen des ersten Satzes der Einsackstellen darstellt; und
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9, 10 alternative Ausführungsformen des Rotors darstellen.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
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Weiterer Anwendungsbereich der gegenwärtigen Erfindung wird bei der folgenden detaillierten Beschreibungen und Beispielen offensichtlich werden. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und bestimmte Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, nur zu Erläuterung gegeben werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereiches der Erfindung für die Fachleute aus dieser detaillierten Beschreibung offensichtlich sind.
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Der in 1–3 dargestellte Rotor 1 ist für einen Motor in einem Kompressor für einen Kühlschrank bestimmt. Der Rotor ist gebildet aus einem Stapel von Platten, die einen zylindrischen Körper bilden mit einer Achsbohrung 2, die rotationssymmetrisch um die Mittelachse 3 ist.
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In dem Kompressor wird der Rotor wird von einer nicht dargestellten vertikalen Achse oder Welle aufgenommen. Die Achse erstreckt sich von oben nach unten durch die Bohrung von dem oberen axialen Ende 4 in den ersten Teil 5 des Rotors, siehe 3, die einen Querschnitt des Rotors darstellt. In dem ersten Teil 5 hat die Bohrung 2 einen größeren Durchmesser.
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Die Achse erstreckt sich weiter in den zweiten Teil 6, wo die Bohrung 2 einen kleineren Durchmesser hat. In diesem Teil des Rotors, wird die Achse typischerweise in die Bohrung eingepresst, so dass der Rotor und die Achse fest zusammengefügt sind. Auf Grund der Presspassung der Achse in den kleineren Durchmesser der Bohrung der Achse wird das Öl am fließen zwischen der Achse und der inneren Oberfläche 7 der Bohrung 2 gehindert.
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Typischerweise erstreckt sich die Achse durch das untere axiale Ende und bildet einen Konus welcher in die Ölwanne eingetaucht wird, wodurch Öl vertikal aufwärts in die Achse gepumpt wird.
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Im Betrieb wird das Öl aufwärts durch die Rotation der Achse gepumpt und es wird unter dem Einfluss der Schwerkraft zurück in die Ölwanne kehren. In diesem Kreislauf wird Öl in den größeren Durchmesser der Bohrung 3 eintreten.
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1 und 2 stellen mit den Linien 9 und 10 dar, dass der Rotor einen ersten Teil 12, wo die Bohrung einen kleineren Durchmesser hat und wo die Platten durch Kupplungseinsackstellen des ersten Satzes und Einsackstellen verbunden werden, und einen zweiten Teil 11 mit einem dazugehörigen größeren Durchmesser in dem gegenüberliegendem Ende des Rotors hat. Der zweite Teil weist Platten auf, die durch einen zweiten Satz von Kupplungseinsackstellen verbunden sind.
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Zwischen dem ersten und dem zweiten Teil hat der Rotor einen Zwischenteil 13, in dem die Platten durch Kupplungseinsackstellen des ersten und zweiten Typs verbunden sind.
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Die Nuten 14 sind für die Rotorwindungen, typischerweise in Form eines Kurzschlusskäfiges, der direkt in die Nuten gegossen ist.
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Eine Kupplungseinsackstelle 15, nämlich eine Kupplungseinsackstelle des ersten Satzes der Kupplungseinsackstellen, ist auf dem oberen axialen Ende 4 des Rotorstapels sichtbar.
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Der Rotorstapel bildet zwei Ölabflusskanäle 16, 17, von denen sich jeder durch zumindest einen Teil des Körpers erstreckt. Die Kanäle 16, 17 fangen an der Stufe 18 an in dem Übergang zwischen dem großen und kleinen Durchmesser der Bohrung 2 und erstrecken sich zu dem unteren axialen Ende 8.
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Wo die Kanäle beginnen, ist der Eingang teilweise unter den Platten des ersten Teils durch den Vorsprung 19 versteckt. Um eine verbesserte Ölabflussmöglichkeit bereitzustellen, können die Platten der ersten Gruppe Ausnehmungen 20 aufweisen, siehe auch 5, so dass die Kanäle unabgedeckt werden. 10 stellt eine alternative Ausführungsform dar, in welcher keine Ausnehmungen in dem ersten Teil vorgesehen sind, womit die Kanäle teilweise verdeckt werden.
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Die Ölablasskanäle 16, 17 werden durch Kupplungseinsackstellen gebildet, wie es im Folgenden weiter erklärt wird.
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4 stellt eine Draufsicht auf den Rotor dar von oben gesehen. In dieser Ansicht ist es leicht die teilweise verdeckten Eingangsöffnungen 20 in die Kanäle 16, 17 zu sehen.
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5 stellt eine Platte dar, die für die Herstellung des ersten Teils 12 des Rotorstapels verwendet wird. Die Platten werden mit z. B. einer einzelnen Einsackstelle, z. B. einem speedy corpack Typ, oder mit einer anderen Anzahl und jeglicher Art von Kupplungseinsackstellen montiert.
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6 stellt eine Platte dar, die für die Herstellung des Zwischenteils 13 des Rotorstapels verwendet wird. Die Platten werden z. B. mit einem doppelten Satz Einsackstellen montiert, z. B. einem Speedy Corepack Typ 15 und mit einer normalen Corepack Einsackstelle 21, die ein Loch 22 in der Platte bildet. Dieses Loch 22 bildet einen der obenerwähnten Kanäle 16, 17.
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7 stellt eine Platte dar, die für die Herstellung des zweiten Teils 11 des Rotorblocks verwendet wird. Die Platten werden aneinandergefügt, z. B. mit einer einzelnen Einsackstelle oder einem Satz von Einsackstellen 21, z. B. von gewöhnlichem Corpack Type, so dass die Löcher 22 die Kanäle 16, 17 bilden.
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8 zeigt eine vergrößerte Ansicht auf die Einsackstellen 21 des ersten Satzes der Einsackstellen und eine der Einsackstellen 15 des zweiten Satzes der Einsackstellen. Die Einsackstelle 21 beinhaltet einen Riegel 24, der mit der Platte 25 durch ein Scharnier 26 verbunden ist. Das Scharnier ist radial nach außen relativ zu dem Riegel und relativ zu dem Loch, das den Riegel aufnimmt, verlagert. In der Praxis ist das Scharnier einfach ein Teil der Platte, welche nach außen gebogen ist, weg von der Ebene der Platte.
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9, 10 stellen die obengenannte Ausführungsform dar, wo die Eingänge zu den Kanälen 16, 17 teilweise abgedeckt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.eurotranciatura.it/eng/120_040.php [0018]
