DE102016207944A1 - Package system for an electric machine, electric machine and method of manufacturing the package system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paketsystem (1), insbesondere ein Rotor oder Stator, für eine elektrische Maschine, aufweisend: einen Rückschlussring (2), welcher aus einem Paket aus Blechstreifen (6) aufgebaut ist, wobei die Blechstreifen (6) voneinander elektrisch isoliert oder voneinander weitestgehend elektrisch isoliert sind, und mehrere Zähne (3), welche an dem Rückschlussring (2) als separate Bauteile befestigt sind, wobei der jeweilige Zahn (3) aus einem Paket aus Blechstreifen (6) aufgebaut ist, wobei die Blechstreifen (6) voneinander elektrisch isoliert sind.The present invention relates to a package system (1), in particular a rotor or stator, for an electrical machine, comprising: a return ring (2) which is constructed from a package of sheet metal strips (6), wherein the metal strips (6) electrically insulated from each other or from each other as far as possible electrically isolated, and a plurality of teeth (3) which are attached to the return ring (2) as separate components, wherein the respective tooth (3) is constructed from a package of sheet metal strip (6), wherein the sheet metal strips (6 ) are electrically isolated from each other.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paketsystem, beispielsweise einen Rotor oder Stator, für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Paketsystem und ein Verfahren zur Herstellung des Paketsystems.The present invention relates to a package system, such as a rotor or stator, for an electric machine and an electric machine having such a package system, and a method of manufacturing the package system.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Aus der
Des Weiteren ist aus der
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Paketsystem, insbesondere einen Rotor oder Stator, für eine elektrische Maschine bereitzustellen.Against this background, the object of the present invention is to provide an improved package system, in particular a rotor or stator, for an electrical machine.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Paketsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 17 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a package system having the features of
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Paketsystem für eine elektrische Maschine, aufweisend:
- – einen Rückschlussring, welcher aus einem Paket aus Blechstreifen aufgebaut ist, wobei die Blechstreifen voneinander elektrisch isoliert sind, und
- – mehrere Zähne, welche an dem Rückschlussring als separate Bauteile befestigt sind, wobei der jeweilige Zahn aus einem Paket aus Blechstreifen aufgebaut ist, wobei die Blechstreifen voneinander elektrisch isoliert sind.
A package system for an electric machine, comprising:
- A return ring, which is constructed from a package of sheet metal strips, wherein the metal strips are electrically insulated from each other, and
- - Several teeth which are attached to the yoke ring as separate components, wherein the respective tooth is constructed from a package of metal strips, wherein the metal strips are electrically insulated from each other.
Des Weiteren ist vorgesehen:
Ein Verfahren zur Herstellung eines Paketsystems für eine elektrische Maschine, mit den Schritten:
- – Bereitstellen eines Rückschlussring, welcher aus mehreren Ringen aus Blechstreifen aufgebaut ist, wobei die Blechstreifen voneinander elektrisch isoliert sind, und/oder welcher aus wenigstens einem Blechstreifen mit mehreren Wicklungen gewickelte ist, wobei die Wicklungen des Rückschlussrings dabei jeweils voneinander elektrisch isoliert oder voneinander weitestgehend elektrisch isoliert sind,
- – Bereitstellen mehrere Zähne, wobei der jeweilige Zahn aus einem Paket aus Blechstreifen aufgebaut ist, wobei die Blechstreifen voneinander elektrisch isoliert sind, und Befestigen der Zähne an dem Rückschlussring.
A method of manufacturing a package system for an electric machine comprising the steps of:
- - Providing a return ring, which is composed of a plurality of rings made of metal strips, wherein the metal strips are electrically insulated from each other, and / or which is wound from at least one metal strip with multiple windings, wherein the windings of the return ring in each case electrically insulated from each other or from each other as far as possible electrically are isolated,
- - Providing a plurality of teeth, wherein the respective tooth is constructed from a package of metal strips, wherein the metal strips are electrically insulated from each other, and attaching the teeth to the yoke ring.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis/Idee besteht darin, den Rückschlussring und die Zähne als separate Bauteile herzustellen, wobei die Zähne anschließend an dem Rückschlussring befestigt werden, beispielsweise durch Punktschweißen, Kleben und/oder Aufklemmen.The knowledge / idea underlying the present invention is to produce the return ring and the teeth as separate components, wherein the teeth are subsequently attached to the return ring, for example by spot welding, gluing and / or clamping.
Auf diese Weise kann auf das teure Pressen von Rückschlussring und Zähnen als einem einstückigen Bauteil aus sog. Soft Magnetic Composites(SMC)-Material beispielsweise für einen Axialfeldmotor verzichtet werden. Ebenso kann auf ein Wickelverfahren verzichtet werden, bei welchem der Rückschlussring mit den Zähnen zusammen zu einem Paket gewickelt wird. Die erfordert eine hohe Präzision und eine spezielle Technik, die nur wenige Firmen beherrschen.In this way can be dispensed with the expensive pressing of return ring and teeth as a one-piece component of so-called. Soft Magnetic Composites (SMC) material, for example, for an axial field motor. Likewise, can be dispensed with a winding method in which the return ring with the teeth is wound together to form a package. This requires a high degree of precision and a special technique that only a few companies master.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous embodiments and further developments will become apparent from the other dependent claims and from the description with reference to the figures of the drawing.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Rückschlussring aus mehreren Ringen aus Blechstreifen aufgebaut, welche voneinander elektrisch isoliert sind. Dabei ist der jeweilige Zahn ebenfalls aus mehreren, geschichteten Blechstreifen ausgebildet ist, welche voneinander elektrisch isoliert sind. Wenigstens zwei Ringe können dabei beispielsweise miteinander durch Stanzvernieten, Kleben und/oder Schweißen usw. miteinander verbunden werden. Die Ringe aus Blechstreifen haben den Vorteil, dass unerwünschten Wirbelströmen entgegengewirkt werden kann.In one embodiment of the invention, the return ring is constructed of a plurality of rings of metal strips, which are electrically isolated from each other. In this case, the respective tooth is likewise formed from a plurality of layered sheet-metal strips which are electrically insulated from one another. At least two rings can be connected together, for example, by stamping, gluing and / or welding. The rings made of metal strips have the advantage that undesirable eddy currents can be counteracted.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Rückschlussring aus wenigstens einem Blechstreifen aufgebaut, welcher zu einem Rückschlussring mit mehreren Wicklungen gewickelt ist, ähnlich einer Schnecke, wobei die Wicklungen des Rückschlussrings dabei jeweils voneinander elektrisch isoliert oder voneinander weitestgehend elektrisch isoliert sind. Zur elektrischen Isolierung der einzelnen Wicklungen voneinander und zur Fixierung des Rückschlussrings in seiner gewickelten Form kann eine Klebebeschichtung als Klebeverbindung und gleichzeitige elektrische Isolierung auf wenigstens einer Seite des Blechstreifens vorgesehen werden und/oder wenigstens eine Seite des Blechstreifens kann mit einer elektrisch isolierende Beschichtung und wenigstens eine Seite des Blechstreifens mit einem zusätzlichen Kleber versehen werden zum elektrischen Isolieren der einzelnen Wicklungen voneinander durch die elektrisch isolierende Beschichtung und zum gleichzeitigen Befestigen der Wicklungen aneinander und Fixieren des Rückschlussrings in seiner gewickelten Form durch den zusätzlichen Kleber. Zusätzlich oder alternativ kann der Rückschlussring in seiner gewickelten Form durch Kleben, Stanzvernieten und/oder durch Schweißen fixiert werden. In another embodiment of the invention, the return ring is constructed of at least one metal strip, which is wound into a yoke ring with multiple windings, similar to a screw, wherein the windings of the return ring are each electrically isolated from each other or electrically isolated from each other as far as possible. For electrical insulation of the individual windings from each other and for fixing the return ring in its wound form, an adhesive coating can be provided as adhesive bond and simultaneous electrical insulation on at least one side of the sheet metal strip and / or at least one side of the sheet metal strip with an electrically insulating coating and at least one Side of the metal strip are provided with an additional adhesive for electrically insulating the individual windings from each other by the electrically insulating coating and for simultaneously securing the windings to each other and fixing the return ring in its wound form by the additional adhesive. Additionally or alternatively, the return ring can be fixed in its wound form by gluing, stamping riveting and / or by welding.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Klebebeschichtung oder der Kleber vor dem Ausbilden des Rückschlussrings auf dem jeweiligen Blechstreifen aufgebracht, z. B. als Backlack usw., um nach dem Ausbilden des Rückschlussrings aktiviert zu werden, beispielsweise durch Wärmeeintrag, z. B. einen Wärmeeintrag durch induktive Erwärmung usw..According to an embodiment of the invention, the adhesive coating or the adhesive is applied before forming the return ring on the respective metal strip, z. B. as a baked enamel, etc., to be activated after the formation of the return ring, for example, by heat input, z. B. a heat input by inductive heating, etc ..
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist wenigstens einer der Zähne an dem Rückschlussring durch Kleben, Schweißen und/oder Aufklemmen befestigt. Als Kleber wird dabei beispielsweise ein elektrisch isolierender Kleber verwendet, wie beispielsweise eine Backlackbeschichtung. Grundsätzlich kann aber ebenso auch ein nicht zusätzlich elektrisch isolierender Kleber verwendet werden, wenn die Blechstreifen bereits eine andere elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen.In a further embodiment of the invention at least one of the teeth is attached to the return ring by gluing, welding and / or clamping. As an adhesive, for example, an electrically insulating adhesive is used, such as a baked enamel coating. In principle, however, it is also possible to use an adhesive which is not additionally electrically insulating if the sheet metal strips already have another electrically insulating coating.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt wenigsten einer der Zähne mit seinem inneren Ende mit dem Innenumfang des Rückschlussrings ab, beispielsweise bündig ab. Ein solcher Zahn weist eine besonders einfache Bauform auf und erlaubt eine besonders kompakte Bauweise.In another embodiment according to the invention, at least one of the teeth terminates with its inner end with the inner circumference of the return ring from, for example, flush. Such a tooth has a particularly simple design and allows a particularly compact design.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt wenigstens einer der Zähne mit seinem äußeren Ende mit dem Außenumfang des Rückschlussrings ab, beispielsweise bündig ab. Ein Zahn welcher mit seinem inneren und äußeren Ende mit dem Innen- bzw. Außenumfang abschließt, weist die einfachste und preisgünstig herzustellende Bauform auf. Ein solcher Zahn kann dann beispielsweise auf den Rückschlussring mittels einer Vorrichtung gepresst werden, um dann beide Teile durch eine Schweißung, beispielsweise Laserschweißung, zu verbinden.According to one embodiment of the invention, at least one of the teeth terminates with its outer end with the outer circumference of the return ring from, for example, flush. A tooth which terminates with its inner and outer end with the inner or outer circumference, has the simplest and inexpensive to manufacture design. Such a tooth can then be pressed, for example, on the return ring by means of a device, and then to connect both parts by a weld, for example laser welding.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Blechstreifen wenigstens eines der Zähne an dem inneren Ende des Zahns über wenigstens einen Teil der Breite, über die gesamte Breite oder über die gesamte Breite des Innenumfangs des Rückschlussrings hinaus. Der wenigstens eine Blechstreifen, welcher sich über die gesamte Breite des Innenumfangs des Rückschlussrings hinaus erstreckt, ist dabei auf den Rückschlussring z. B. zusätzlich umgefaltet zum Aufklemmen des Zahns auf dem Rückschlussring. Durch den verlängerten Blechstreifen kann der Zahn zusätzlich an dem Rückschlussring bzw. des Innen- bzw. Außenumfang positioniert werden.In an embodiment according to the invention, at least one sheet metal strip extends at least one of the teeth at the inner end of the tooth over at least a portion of the width, over the entire width or over the entire width of the inner circumference of the return ring. The at least one metal strip, which extends over the entire width of the inner circumference of the return ring also, is on the return ring z. B. additionally folded to clamp the tooth on the return ring. Due to the extended metal strip, the tooth can additionally be positioned on the return ring or the inner or outer circumference.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Blechstreifen wenigstens eines der Zähne an dem äußeren Ende des Zahns über wenigstens einen Teil der Breite, über die gesamte Breite oder über die gesamte Breite des Außenumfangs des Rückschlussrings hinaus. Der jeweils verlängerte Abschnitt des Blechstreifens kann zum Befestigen des Zahns durch Punktschweißen, Kleben, mechanische Verformung zur Unterseite des Rückschlussringes oder andere Befestigungsverfahren verwendet werden. Des Weiteren ist der wenigstens eine Blechstreifen, welcher sich über die gesamte Breite des Außenumfangs des Rückschlussrings hinaus erstreckt, z. B. auf den Rückschlussring zusätzlich beispielsweise in Teilbereichen oder vollständig umgefaltet zum Aufklemmen des Zahns auf dem Rückschlussring.In a further embodiment of the invention, at least one sheet metal strip extends at least one of the teeth at the outer end of the tooth over at least part of the width, over the entire width or over the entire width of the outer circumference of the return ring. The respective extended portion of the sheet metal strip may be used to secure the tooth by spot welding, gluing, mechanical deformation to the bottom of the return ring, or other attachment methods. Furthermore, the at least one metal strip, which extends over the entire width of the outer circumference of the return ring addition, z. B. on the return ring in addition, for example, in some areas or completely folded over for clamping the tooth on the return ring.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der äußerste Blechstreifen wenigstens eines der Zähne an dem inneren Ende und/oder äußeren Ende des Zahns eine Wickelhilfeeinrichtung auf. Dies hat den Vorteil, dass der Zahn vor dem Befestigen an dem Rückschlussring mit einer Wicklung versehen und anschließend komplett mit Wicklung an dem Rückschlussring befestigt werden kann. Die Wickelhilfeeinrichtung kann z. B. als wenigstens ein Vorsprung an dem äußersten Blechstreifen ausgebildet sein.In another embodiment of the invention, the outermost sheet metal strip of at least one of the teeth at the inner end and / or outer end of the tooth on a winding aid device. This has the advantage that the tooth can be provided with a winding prior to attachment to the return ring and can then be fastened complete with winding on the return ring. The winding aid device can, for. B. be formed as at least one projection on the outermost sheet metal strip.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Wickelhilfeeinrichtung an dem äußersten Blechstreifen an dem inneren Ende und/oder äußeren Ende des Zahns durch Ausstanzen und nach außen Biegen ausgebildet. Auf diese Weise kann eine Wickelhilfeeinrichtung ohne Materialverlust sehr einfach hergestellt werden.In a further embodiment of the invention, the winding aid device is formed on the outermost sheet metal strip at the inner end and / or outer end of the tooth by punching out and bending outwards. In this way, a winding aid device can be produced very easily without loss of material.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist wenigstens einer der Zähne zumindest in wenigstens einem Teilbereich mit einer elektrischen Isolierung versehen. Als elektrische Isolierung kann z. B. eine elektrisch isolierende Beschichtung vorgesehen werden, welche beispielsweise durch ein Pulverbeschichtungsverfahren und/oder durch einen Tauchanstrich auf den Zahn aufgebracht werden kann. According to one embodiment of the invention, at least one of the teeth is provided with electrical insulation at least in at least one subregion. As electrical insulation can z. Example, an electrically insulating coating may be provided, which can be applied for example by a powder coating process and / or by a dip coat on the tooth.
Als elektrische Maschine mit einem derartigen Paketsystem kann beispielsweise eine Axialflussmaschine, insbesondere ein Axialfeldmotor, oder eine Transversalflussmaschine, insbesondere ein Transversalfeldmotor, versehen werden. Das Paketsystem kann sowohl als ein Rotor oder als ein Stator der elektrischen Maschine ausgebildet sein.For example, an axial flow machine, in particular an axial field motor, or a transverse flux machine, in particular a transverse field motor, can be provided as the electric machine with such a package system. The package system can be designed both as a rotor or as a stator of the electrical machine.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt zum Herstellen des Paketsystems ein Rollen eines ersten Blechstreifens zu einem ersten Ring, und ein Rollen eines zweiten Blechstreifens zu einem zweiten Ring, welcher den ersten Ring umgibt. Diese Schritte des Rollens eines Blechstreifens zu einem Ring, welcher den vorherigen Ring umgibt werden dabei wiederholt bis das Paket des Rückschlussrings aus einer vorbestimmten Anzahl von Blechstreifenringen aufgebaut ist. Die Ringe aus Blechstreifen sind dabei zusätzlich voneinander elektrisch isoliert. Das Paket hat den Vorteil, dass unerwünschten Wirbelströmen entgegengewirkt werden kann. Zusätzlich oder alternativ erfolgt ein Wickeln wenigstens eines Blechstreifens zu dem Rückschlussring mit seinen mehreren Wicklungen, wobei die Wicklungen des Rückschlussrings dabei jeweils voneinander elektrisch isoliert oder weitestgehend voneinander elektrisch isoliert sind. Das Aufwickeln oder Aufrollen wenigstens eines Blechstreifens an einem Stück ähnlich einer Schnecke zu einem Rückschlussring hat den Vorteil, dass es besonders kostengünstig und damit besonders wirtschaftlich und insbesondere für eine Großserienproduktion geeignet ist.In a further embodiment according to the invention, for producing the package system, a rolling of a first sheet metal strip to form a first ring, and a rolling of a second sheet metal strip to a second ring, which surrounds the first ring. These steps of rolling a sheet metal strip into a ring which surrounds the previous ring are thereby repeated until the package of the return ring is composed of a predetermined number of sheet metal strip rings. The rings of metal strips are additionally electrically isolated from each other. The package has the advantage that undesirable eddy currents can be counteracted. Additionally or alternatively, at least one sheet metal strip is wound to the yoke ring with its several windings, wherein the windings of the yoke ring are each electrically insulated from each other or electrically isolated as far as possible. The winding or rolling at least one sheet metal strip on a piece similar to a screw to a return ring has the advantage that it is particularly cost-effective and therefore particularly economical and particularly suitable for large-scale production.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Klebebeschichtung als Klebeverbindung und gleichzeitige elektrische Isolierung auf wenigstens einer Seite des wenigstens einen Blechstreifens vorgesehen, und/oder eine elektrisch isolierende Beschichtung auf wenigstens einer Seite des wenigstens einen Blechstreifens vorgesehen und wenigstens ein zusätzlicher Kleber auf wenigstens einer Seite des wenigstens Blechstreifens vorgesehen zum elektrischen Isolieren der einzelnen Wicklungen voneinander durch die elektrisch isolierende Beschichtung und zum gleichzeitigen Befestigen der Wicklungen aneinander und Fixieren des Rückschlussrings in seiner gewickelten Form durch den zusätzlichen Kleber. Zusätzlich oder alternativ kann der Rückschlussring in seiner gewickelten Form auch durch Kleben, Stanzvernieten und/oder durch Schweißen fixiert werden.In another embodiment of the invention, the adhesive coating is provided as an adhesive bond and simultaneous electrical insulation on at least one side of the at least one sheet metal strip, and / or provided an electrically insulating coating on at least one side of the at least one sheet metal strip and at least one additional adhesive on at least one side the at least one sheet metal strip is provided for electrically insulating the individual windings from one another by the electrically insulating coating and simultaneously fixing the windings to one another and fixing the return ring in its wound form by the additional adhesive. Additionally or alternatively, the return ring in its wound form can also be fixed by gluing, stamping riveting and / or by welding.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt zum Herstellen der Zähne ein Rollen eines ersten Blechstreifens zu einem ersten Ring, und ein Rollen eines zweiten Blechstreifens zu einem zweiten Ring, welcher den ersten Ring umgibt. Das Rollen eines Blechstreifens zu einem Ring, welcher den vorherigen Ring umgibt wird wiederholt, bis ein Paket eines Zahnrings aus einer vorbestimmten Anzahl von Blechstreifenringen aufgebaut ist. Die Ringe aus Blechstreifen sind dabei außerdem voneinander zusätzlich elektrisch isoliert. Die Ringe sind zueinander oder miteinander verbunden beispielsweise durch eine Verklebung. Die Verklebung kann beispielsweise nachträglich aufgebracht werden durch einen kapillaren Kleber, der auf das Paket aufgebracht wird. Ebenso kann ein Kleber, der sich bereits auf dem Rohblech befindet, aktiviert werden z. B. durch Wärme beispielsweise im Falle eines Backlacks als Kleber. Es sind aber auch andere Verbindungsverfahren wie Schweißen, Stanzvernieten etc., sowie Kombinationen von Verbindungsverfahren anwendbar. Zum Ausbilden der einzelnen Zähne wird der Zahnring in die einzelnen Zähne zerteilt, z. B. zerschnitten oder zersägt usw.. Auf diese Weise können die Zähne sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden.In a further embodiment according to the invention, to manufacture the teeth, a rolling of a first sheet metal strip to a first ring, and a rolling of a second sheet metal strip to a second ring, which surrounds the first ring. Rolling a sheet metal strip into a ring surrounding the previous ring is repeated until a packet of a ring gear is made up of a predetermined number of sheet metal strip rings. The rings of metal strips are also additionally electrically isolated from each other. The rings are connected to each other or to each other, for example by gluing. The bond can for example be applied later by a capillary adhesive, which is applied to the package. Likewise, an adhesive that is already on the raw sheet, be activated z. B. by heat, for example in the case of a baked enamel as an adhesive. But there are also other connection methods such as welding, punching riveting, etc., as well as combinations of connection methods applicable. To form the individual teeth of the toothed ring is divided into individual teeth, z. B. cut or sawed, etc. .. In this way, the teeth can be made very easily and inexpensively.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt ein Ausbilden eines äußersten Blechstreifens wenigstens eines der Zähne an dem inneren Ende und/oder dem äußeren Ende des Zahns mit einer zusätzlichen Wickelhilfeeinrichtung. Dadurch kann der jeweilige Zahn vor dem Befestigen an dem Rückschlussring mit einer Wicklung oder Spulenwicklung vormontiert werden.In another embodiment of the invention, forming an outermost sheet metal strip of at least one of the teeth at the inner end and / or the outer end of the tooth with an additional winding aid device. As a result, the respective tooth can be preassembled with a winding or coil winding prior to fastening to the return ring.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt ein Ausstanzen wenigstens eines Abschnitts oder einer Lasche aus dem äußersten Blechstreifen und nach außen Biegen des wenigstens einen Abschnitts bzw. der Lasche zum Bereitstellen wenigstens eines Vorsprungs als Wickelhilfeeinrichtung. Auf diese Weise kann ohne Materialverlust sehr einfach und preisgünstig eine Wickelhilfeeinrichtung an dem Zahn ausgebildet werden.According to one embodiment of the invention, at least one section or tab is punched out of the outermost sheet-metal strip and outwardly bending of the at least one section or the tab for providing at least one projection as a winding-aid device. In this way, a winding aid device can be formed on the tooth very easily and inexpensively without loss of material.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Wickeln wenigstens eines Blechstreifens zu einem Zahnring mit einer vorbestimmten Anzahl an Wicklungen, wobei die Wicklungen des Zahnrings voneinander zusätzlich elektrisch isoliert sind. Anschließend erfolgt ein Zerteilen des Zahnrings in die einzelnen Zähne, so dass die einzelnen Zähne sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden können.In another embodiment of the invention, at least one sheet metal strip is wound to form a toothed ring with a predetermined number of windings, wherein the windings of the toothed ring are additionally electrically insulated from one another. Subsequently, a division of the toothed ring in the individual teeth, so that the individual teeth can be made very easily and inexpensively.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt ein Versehen zumindest eines Teilbereichs des Zahnrings oder wenigstens eines einzelnen Zahns mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung. Die elektrisch isolierende Beschichtung kann beispielsweise durch ein Pulverbeschichtungsverfahren und/oder durch einen Tauchanstrich auf den einzelnen Zahn bzw. Zahnring aufgebracht werden, wobei die Erfindung darauf nicht beschränkt ist. In one embodiment according to the invention, at least one subregion of the toothed ring or at least one individual tooth is provided with an electrically insulating coating. The electrically insulating coating can be applied, for example, by a powder coating method and / or by a dip coating on the individual tooth or ring gear, wherein the invention is not limited thereto.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt ein Versehen des jeweiligen Zahns mit einer Spulenwicklung, und ein Befestigen des Zahns an dem Rückschlussring nach dem Versehen des Zahns mit der Spulenwicklung oder vor dem Versehen des Zahns mit der Spulenwicklung. Beispielsweise kann der Zahn so mit der Wicklung oder Spulenwicklung vormontiert werden.In another embodiment of the invention, the tooth is provided with a coil winding, and the tooth is secured to the return ring after the tooth is provided with the coil winding or before the tooth is provided with the coil winding. For example, the tooth can be preassembled with the winding or coil winding.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGCONTENT OF THE DRAWING
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawing are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die
Je nach Kommutierungsart kann bei einer elektrischen Kommutierung, das Paketsystem
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Paketsystem
In den
Axialfeldmotoren sind bisher entweder aus sog. Soft Magnetic Composites(SMC)-Material gepresst oder in einem Wickelverfahren zu einem Paket geformt. Das sog. Soft Magnetic Composites(SMC)-Material ist mit hohen Kosten verbunden und das Wickelverfahren verlangt wiederum eine hohe Präzision und eine spezielle Technik, die nur wenige Firmen beherrschen.Axial field motors are hitherto either pressed from so-called. Soft Magnetic Composites (SMC) material or formed into a package in a winding process. The so-called Soft Magnetic Composites (SMC) material is associated with high costs and the winding process requires again a high precision and a special technique that only a few companies master.
Daher wird gemäß der Erfindung der Aufbau des Paketsystems
Der Rückschlussring
Zur Ausbildung des Pakets aus Blechstreifen des Rückschlussrings
Mittels des Aufbaus des Rückschlussrings
Als Blechstreifen
Der Rückschlussring
Aufgrund der Wicklung des wenigstens einen Blechstreifens
Ebenso ist auch eine Kombination aus wenigstens einem Ring aus einem Blechstreifen wie in den Figuren gezeigt und mehreren Wicklungen aus wenigstens einem Blechstreifen möglich. Beispielsweise kann um einen ersten oder innerster Ring
Die Zähne
Als Material für die Blechstreifen
Gleiches gilt für die elektrische Isolierung der einzelnen Blechstreifen des jeweiligen Zahns voneinander. Die elektrische Isolierung der Blechstreifen
Wie zuvor beschrieben, werden die Zähne
In den Ausführungsbeispielen wie sie in den
Des Weiteren kann der Zahn
In den
Die in den
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass die Zähne
Als Wickelhilfeeinrichtung
Dazu können die beiden Abschnitte jeweils aus dem Blechstreifen
Wahlweise zusätzlich kann auch wenigstens ein oberer oder unterer Endabschnitt des äußersten Blechstreifens
Des Weiteren kann, wie mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel in den
Wie in dem Beispiel in den
Die elektrisch isolierende Beschichtung
In
In einem Schritt S1 wird ein erster Blechstreifen zu einem ersten Ring gerollt und anschließend ein zweiter Blechstreifen zu einem zweiten Ring gerollt und mit dem ersten Ring verbunden, wobei beide Ringe aus Blechstreifen dabei voneinander elektrisch isoliert sind. Dieser Schritt wird wiederholt bis der fertige Rückschlussring mit einer vorbestimmten Anzahl von Ringen aus Blechstreifen erreicht ist. Für die elektrische Isolierung der aneinander anliegenden Ringe sind z. B. ein oder beide aneinander anliegenden Ringe zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen und/oder es ist eine Lage aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen den beiden aneinander anliegenden Ringen vorgesehen. Wobei die elektrische Isolierung beispielsweise auch mit einer Verklebung einhergehen kann.In a step S1, a first sheet metal strip is rolled to a first ring and then rolled a second sheet metal strip to a second ring and connected to the first ring, both rings of metal strips are electrically isolated from each other. This step is repeated until the finished return ring with a predetermined number of rings of metal strip is reached. For the electrical insulation of the abutting rings z. B. one or both adjacent rings additionally provided with an electrically insulating coating and / or it is provided a layer of an electrically insulating material between the two adjacent rings. Where the electrical insulation, for example, may be accompanied by a bond.
In einem Schritt S2 werden die Zähne aus geschichteten Blechstreifen hergestellt, wobei die Blechstreifen dabei aneinander angeordnet und miteinander verbunden werden. Die einzelnen aneinander angeordneten Blechstreifen sind dabei ebenfalls voneinander elektrisch isoliert vorgesehen. Für die elektrische Isolierung der Blechstreifen ist einer oder sind beide aneinander liegenden Blechstreifen des jeweiligen Zahns zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung ggf. in Kombination mit einer zusätzlichen Verklebung versehen und/oder es ist eine Lage aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen den beiden aneinander anliegenden Blechstreifen vorgesehen.In a step S2, the teeth are produced from layered sheet-metal strips, wherein the sheet-metal strips are arranged against each other and connected to each other. The individual juxtaposed metal strips are also provided electrically isolated from each other. For the electrical insulation of the metal strip is one or both adjacent metal strips of the respective tooth additionally provided with an electrically insulating coating, if necessary in combination with an additional bond and / or it is a layer of an electrically insulating material between the two adjacent metal strips intended.
Wenigstens ein Blechstreifen des äußeren Endes des jeweiligen Zahns und/oder des inneren Endes des Zahns kann zusätzlich verlängert ausgebildet sein und sich über einen Teil der Breite, die gesamte Breite oder über die gesamte Breite des Rückschlussring hinaus erstrecken.At least one sheet metal strip of the outer end of the respective tooth and / or the inner end of the tooth can be additionally extended be formed and extend over part of the width, the entire width or over the entire width of the return ring addition.
Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ der wenigstens eine Blechstreifen des äußeren Endes des jeweiligen Zahns und/oder des inneren Endes des Zahns mit einer Wickelhilfeeinrichtung ausgebildet sein durch Ausstanzen wenigstens eines Abschnitt und Biegen des Abschnitts nach außen zum Bereitstellen wenigstens eines Vorsprungs als Wickelhilfeeinrichtung.Furthermore, additionally or alternatively, the at least one sheet metal strip of the outer end of the respective tooth and / or the inner end of the tooth may be formed with a winding aid device by punching out at least one section and bending the section outwards to provide at least one projection as a winding aid device.
Die Zähne können dabei einzeln aus geschichteten Blechstreifen aufgebaut und die Blechstreifen möglichst voneinander elektrisch isoliert und ggf. zusätzlich miteinander verklebt sein.The teeth can be constructed individually from layered metal strips and the metal strips as possible electrically isolated from each other and possibly additionally glued together.
Alternativ kann aber zunächst, wie bei dem Rückschlussring, ein Zahnring aus mehreren Ringen aus gerollten Blechstreifen und/oder wenigstens einem mehrfach gewickelten Blechstreifen ausgebildet werden, die Ringe bzw. Wicklungen sind, wie bei dem Rückschlussring zuvor beschrieben, voneinander elektrisch isoliert und ggf. verklebt, stanzvernietet und/oder verschweißt usw.. Dabei wird bei dem Zahnring aus geschachtelten Ringen ebenfalls ein erster Blechstreifen zu einem ersten Ring gerollt und anschließend ein zweiter Blechstreifen zu einem zweiten Ring gerollt und mit dem ersten Ring verbunden, wobei beide Ringe aus Blechstreifen dabei voneinander elektrisch isoliert sind. Dieser Schritt wird wiederholt bis der fertige Zahnring mit einer vorbestimmten Anzahl von Ringen aus Blechstreifen erreicht ist. Für die elektrische Isolierung der Ringe sind z. B. ein oder beide Ringe zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen und/oder es ist eine Lage aus einem elektrisch isolierenden Material, dass ggf. auch die Funktion einer Verklebung mit übernimmt zwischen den Ringen vorgesehen.Alternatively, however, initially, as in the return ring, a toothed ring of a plurality of rings made of rolled sheet metal strips and / or at least one multi-wound sheet metal strip are formed, the rings or windings are, as described in the yoke ring previously described electrically isolated from each other and optionally glued It is also rolled a first sheet metal strip to a first ring in the ring gear of nested rings and then rolled a second metal strip to a second ring and connected to the first ring, both rings of metal strips of each other are electrically isolated. This step is repeated until the finished toothed ring with a predetermined number of rings of sheet metal strip is reached. For the electrical insulation of the rings z. B. one or both rings additionally provided with an electrically insulating coating and / or it is a layer of an electrically insulating material that possibly also provides the function of a bond with takes over between the rings.
Der Zahnring kann aber ebenso aus wenigstens einem mehrfach gewickelten Blechstreifen hergestellt werden oder diesen zumindest aufweisen. Die Wicklungen des Zahnrings sind dabei ebenfalls voneinander elektrisch isoliert, wie die zuvor beschriebenen Ringe aus Blechstreifen. Dabei wird der wenigstens eine Zahnring zu mehreren Wicklungen aufgewickelt oder aufgerollt und der Zahnring mit der gewünschten Anzahl an Wicklungen schließlich fixiert, bevor er in einem späteren Schritt in die einzelnen Zähne zerteilt wird.The toothed ring can also be made of at least one multi-wound sheet metal strip or at least have this. The windings of the toothed ring are also electrically isolated from each other, as the previously described rings of metal strip. In this case, the at least one toothed ring is wound or rolled up into several windings and the toothed ring is finally fixed with the desired number of windings before it is divided into the individual teeth in a later step.
Im Gegensatz zu dem Rückschlussring kann wenigstens ein Blechstreifen-Ring des äußeren Endes und/oder des inneren Endes des Zahnrings verlängert sein und sich über zumindest einen Teil der Breite, die gesamte Breite oder über die gesamte Breite des Rückschlussrings hinaus erstrecken.In contrast to the return ring, at least one sheet metal strip ring of the outer end and / or the inner end of the toothed ring can be extended and extend over at least part of the width, the entire width or over the entire width of the return ring.
Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Blechstreifen-Ring des äußeren Endes und/oder des inneren Endes des Zahnrings mit einer Wickelhilfeeinrichtung pro späteren Zahn versehen sein.Additionally or alternatively, the at least one sheet-metal strip ring of the outer end and / or the inner end of the toothed ring may be provided with a winding aid device per later tooth.
Der fertige Zahnring wird anschließend in die einzelnen Zähne zerteilt, z. B. auseinander gesägt oder auseinander geschnitten.The finished toothed ring is then divided into the individual teeth, z. B. sawn apart or cut apart.
In einem optionalen Schritt S3 werden die Zähne wahlweise zusätzlich zumindest in wenigstens einem Teilbereich mit einer elektrischen Isolierung versehen, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Beschichtung, welche z. B. durch ein Pulverbeschichtungsverfahren und/oder durch einen Tauchanstrich oder eine Umspritzung oder eine Umwicklung auf den Zahn aufgebracht werden kann. Vorzugsweise wird zumindest der Bereich des Zahns mit der elektrischen Isolierung, insbesondere elektrisch isolierenden Beschichtung, versehen, wo die Spulenwicklung vorgesehen werden soll bzw. die Spule aufgewickelt werden soll. Im Falle einer zusätzlichen Wickelhilfeeinrichtung wird insbesondere dieser Bereich des Zahns mit einer derartigen elektrischen Isolierung versehen. Auf dieser Weise kann der Zahn optional bereits vor dem Befestigen an dem Rückschlussring mit der wenigstens einen zugeordneten Spulenwicklung versehen werden.In an optional step S3, the teeth are optionally additionally provided, at least in at least one subregion, with an electrical insulation, for example by an electrically insulating coating which, for B. can be applied by a powder coating process and / or by a dip coat or an encapsulation or wrapping on the tooth. Preferably, at least the region of the tooth is provided with the electrical insulation, in particular electrically insulating coating, where the coil winding is to be provided or the coil is to be wound up. In the case of an additional winding aid device, in particular this region of the tooth is provided with such an electrical insulation. In this way, the tooth may optionally be provided with the at least one associated coil winding prior to attachment to the return ring.
Gemäß einem weiteren Schritt S4, werden die Zähne jeweils mit wenigstens einer zugeordneten Spulenwicklung oder mit Spulenwicklungen enthaltenen Spulenkörpern versehen.According to a further step S4, the teeth are each provided with at least one associated coil winding or bobbins with coil windings.
In einem Schritt S5 werden die Zähne an dem Rückschlussring angeordnet und befestigt, wobei die Zähne dabei bereits mit wenigstens einer jeweiligen zugeordneten Spulenwicklung aus Schritt S4 optional versehen sein können.In a step S5, the teeth are arranged and fastened to the return ring, wherein the teeth can already be optionally provided with at least one respective associated coil winding from step S4.
Das Befestigen des jeweiligen Zahns in Schritt S5 an dem Rückschlussring kann mittels Klebens, Schweißens und/oder Faltens bzw. mechanischen Verformens eines über die Breite des Rückschlussrings hinausstehenden wenigstens einen äußersten Blechstreifens an dem inneren und/oder äußeren Ende des Zahns usw. erfolgen.The attachment of the respective tooth to the return ring in step S5 may be effected by means of gluing, welding and / or folding or deforming at least one outermost sheet metal strip beyond the width of the return ring at the inner and / or outer end of the tooth.
In einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zur Ausbildung und Befestigung der Zähne an dem Rückschlussring, können bei wenigstens einem der Zähne ein oder mehrere seiner geschichteten Blechstreifen, beispielsweise abwechselnd jeder zweite, dritte oder vierte geschichtete Blechstreifen usw.., über die übrigen Blechstreifen des Zahns nach außen bzw. nach unten herausstehen. Dieser oder diese nicht dargestellten herausstehenden Blechabschnitte des Zahns, können beispielsweise z. B. eine spitze dornförmige oder flachdornförmige Form aufweisen, und werden in eine korrespondierende Vertiefung oder Öffnung zwischen zwei Ringen oder Wicklungen aus Blechstreifen des Rückschlussrings aufgenommen und optional zusätzlich daran befestigt. Der Zahn kann somit mittels seiner herausstehenden Blechabschnitte in dem Rückschlussring aufgenommen und an diesem befestigt werden, z. B. durch Verpressen, Verformen, Verkleben, Verschweißen, Verlöten und/oder Verklemmen usw..In another embodiment not shown for the formation and attachment of the teeth on the return ring, at least one of the teeth one or more of its layered metal strips, for example, alternately every second, third or fourth layered metal strip, etc., on the remaining metal strips of the tooth stand out or down. This or this not shown protruding sheet metal sections of the tooth, for example, z. B. a pointed thorn-shaped or having a thorn-like shape, and are received in a corresponding recess or opening between two rings or windings of sheet metal strip of the return ring and optionally additionally attached thereto. The tooth can thus be accommodated by means of its protruding sheet metal sections in the return ring and secured thereto, z. B. by compression, deformation, bonding, welding, soldering and / or jamming etc.
Falls kein Versehen der Zähne in einem Schritt S4 mit einer zusätzlichen Spulenwicklung vor dem Befestigen in Schritt S5 erfolgte, so werden stattdessen in einem Schritt S6 im Anschluss an das Befestigen der Zähne an dem Rückschlussring in Schritt S5, die Zähne mit wenigstens einer jeweils zugeordneten Spulenwicklung versehen oder ggf. je nach Motortyp auch ohne Wicklungen weiter verarbeitet.If no teeth were provided in a step S4 with an additional coil winding prior to attachment in step S5, then in a step S6 following the attachment of the teeth to the return ring in step S5, the teeth are replaced with at least one respective associated coil winding provided or possibly further processed depending on the engine type without windings.
Auf diese Weise können gemäß der Erfindung die Zähne und der Rückschlussring getrennt gefertigt werden und dabei, je nach Funktion und Einsatzzweck, für die Zähne und den Rückschlussring dieselben oder unterschiedliche Materialien oder Materialkombinationen verwendet werden. Des Weiteren können die Zähne als Gleichteile kostengünstig hergestellt werden, insbesondere durch Herstellen zunächst eines Zahnrings der anschließend in die einzelnen Zähne aufgeteilt wird. Des Weiteren können die Zähne vor dem Befestigen an dem Rückschlussring bereits bei Bedarf mit wenigstens einer zugeordneten Spulenwicklung jeweils bestückt werden. Des Weiteren benötigt man keine besonders hohe Präzision bei der Herstellung der Einzelteile des erfindungsgemäßen Paketsystems sowie auch kein teures Ausgangsmaterial, wie das bisher verwendete sog. SMC-Material. Außerdem ist das Herstellungsverfahren sehr schrottarm und spart dadurch zusätzlich an Kosten ein. Insbesondere kann man an die Zähne unmittelbar im Stanzprozess Wickelhilfeeinrichtungen anformen ohne zusätzliches Material.In this way, according to the invention, the teeth and the return ring can be made separately and thereby, depending on the function and purpose, for the teeth and the return ring the same or different materials or material combinations are used. Furthermore, the teeth can be produced inexpensively as equal parts, in particular by first producing a toothed ring which is subsequently divided into the individual teeth. Furthermore, the teeth can already be equipped with at least one associated coil winding, if required, prior to attachment to the return ring. Furthermore, it requires no particularly high precision in the production of the individual parts of the package system of the invention as well as no expensive starting material, such as the so-called. SMC material used previously. In addition, the manufacturing process is very low in scrap and thereby saves additional costs. In particular, one can directly on the teeth in the punching process form winding aid facilities without additional material.
Des Weiteren können die Zähne sehr einfach wahlweise zusätzlich zumindest in wenigstens einem Teilbereich mit einer elektrischen Isolierung versehen werden, wodurch es möglich ist die Spulen direkt auf die Zähne zu wickeln und dann die Zähne in der Folge fertig montiert mit Spulen oder Spulenwicklungen zur Fertigmontage des erfindungsgemäßen Paketsystems zu liefern, bei welche der Rückschlussring mit den Zähnen verbunden wird. Alternativ können aber auch vormontierte Spulenkörper zum Montageeinsatz auf die Zähne kommen.Furthermore, the teeth can very simply optionally additionally be provided with electrical insulation, at least in at least one subarea, whereby it is possible to wind the coils directly onto the teeth and then the teeth are subsequently assembled with coils or coil windings for final assembly of the invention Package system in which the return ring is connected to the teeth. Alternatively, however, preassembled bobbins can come to the assembly for use on the teeth.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Paketsystempackage system
- 22
- RückschlussringReturn ring
- 33
- Zahntooth
- 44
- Ringring
- 55
- elektrische Isolierungelectrical insulation
- 66
- Blechstreifenmetal strip
- 77
- Unterseite des ZahnsBottom of the tooth
- 88th
- Oberseite des RückschlussringsTop of the return ring
- 99
- inneres Ende des Zahnsinner end of the tooth
- 1010
- äußeres Ende des Zahnsouter end of the tooth
- 1111
- Innenumfanginner circumference
- 1212
- Außenumfangouter periphery
- 1313
- elektrisch isolierende Beschichtungelectrically insulating coating
- 1414
- WickelhilfeeinrichtungWinding aid facility
- 1515
- Vorsprunghead Start
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014211662 A1 [0002] DE 102014211662 A1 [0002]
- WO 2014/138816 A1 [0003] WO 2014/138816 A1 [0003]
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-
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