DE2116516B2

DE2116516B2 - Linearmotor in kammbauart

Info

Publication number: DE2116516B2
Application number: DE19712116516
Authority: DE
Inventors: Klaus; Ebert Karl-Heinz; 2000 Hamburg Bremer
Original assignee: Conz Electricitäts-Gesellschaft mbH, 2000 Hamburg
Priority date: 1971-04-05
Filing date: 1971-04-05
Publication date: 1972-09-21
Also published as: FR2132470A1; DE2116516A1; IT951174B; SE399493B; FR2132470B1; GB1382863A; CH552911A

Description

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Legt man beispielsweise im Joch eine Induktion Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Auf-

B = 16 000 Gauß zugrunde, so könnte von der elek- gäbe, die Befestigung des Blechpakets am Funda-

tromagnetischen Seite her bei den für kleinere Li- ment so zu gestalten, daß die aus magnetischen

nearmotoren üblichen Werten für die Nutzzahl pro Gründen zulässigen kleinen Jochhöhen erreicht und

Pol und Phase das Jooh schmal gehalten werden. Die 5 die Herstellungskosten des Linearmotors gesenkt

bei den bekannten Linearmotoren übereinstimmend werden können.

zu beobachtenden großen Jochhöhen sind zum gro- Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß

ßen Teil auf die oben beschriebene Befestigungsme- der Abstand der Schlitze für die Traverse vom Nut-

thode mit Winkelträgern zurückzuführen. grand das von der zugelassenen Jochinduktion ab-

Weiterhin sind Linearmotoren in Kammbauart bei io hängige Minimum, die Steghöhe zwischen Traverse sehr kleinen Leistungen, für Meß- und Registrier- und Jochaußenrand das nur von der mechanischen einrichtungen bekanntgeworden (kanadische Patent- Festigkeit abhängige Minimum bilden, daß zum Zuschrift 814 028, entsprechend deutsche Auslegeschrift sammenhalt der Bleche des Blechpakets die Traverse 1663 154), bei denen eine quer zum Blechpaket ver- an ihren beiden, über das Blechpaket geringfügig laufende und letzteres nach beiden Seiten erheblich 15 hinausragenden Enden zu einem die lichte Öffnung überragende, d. h. dort vorstehende Traverse mit je des Schlitzes überragenden Querschnitt verformt ist einer Zylinderkopfschraube beiderseits vom Blech- und daß die das Blechpaket mit Hufe der Traverse paket dieses gegen eine Unterlage anzieht. Jene An- gegen die Unterlage spannenden Befestigungsbolzen Ordnung bedarf eines verhältnismäßig großen Platzes innerhalb des Blechpakets angeordnet und durch in auf beiden Seiten des Kamms für die seitlich weit ao den Blechen des Blechpakets befindliche Aussparunherausragende Traverse mit ihren Schrauben. Dieser gen zur Unterlage geführt sind.
Platz wird den Wickelköpfen weggenommen und die Weitere Ausbildungen der Erfindung gemäß UnterAusbildung derselben behindert, was besonders bei ansprächen sind in der nachfolgenden Beschreibung Linearmotoren für größere Leistungen stört. Oben- der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
drein ist bei ungleichem Anziehen der beiden Zy- 25 F i g. 1 die Befestigungsart des Blechpakets mit linderkopfschrauben wegen Fehlens eines direkten Winkelträgern und Bolzen nach dem Stand der Tech-Anschlags auf jeder Seite leicht eine Verstellung der nik im Schnitt,

Traverse möglich, so daß diese Befestigungsart zu- Fig. 2 die Befestigungsart des Blechpakets mittels

nächst einmal in mechanischer Hinsicht nicht voll Traverse nach der Erfindung, in der Seitenansicht,

befriedigt. 30 Fig. 3 die Befestigung des Blechpakets mittels

Die von den beiden Schrauben auf die Traverse Traverse nach Fig. 2, wobei die nächste Traverse

ausgeübten Kräfte können die Traverse bei dieser im Abstand t im Schnitt zusammen mit der Befesti-

bekannten Anordnung auf Biegung beanspruchen. gungsschraube gezeichnet ist,

Infolgedessen biegt sich die Traverse durch. Die ein- Fig. 4 die Draufsicht zu Fig. 3,

zelnen Bleche des Blechpakets folgen der Durchbie- 35 Fig. 5,5 a und 6 Einzelheiten der Erfindung, wobei

gung der Traverse. Diese Durchbiegung der Traverse Fig. 5 die Draufsicht zu Fig. 2 ist,

wird noch vergrößert durch die zwischen Primär- Fig. 7 eine durch Breitklopfen verformte Traverse

und Sekundärteil auftretenden unbeabsichtigten ma- nach der Erfindung in der Seitenansicht,

gnetischen Anzugskräfte, die vom Quadrat der In- Fig. 8 dieselbe erfindungsgemäße Traverse in der

duktion abhängen und bei Linearmotoren bekannt- 40 Draufsicht,

lieh groß sind im Verhältnis zu den betriebsmäßig Fig. 9 eine Variante der Erfindung mit Gewinde

beabsichtigten Kräften in Richtung der Wanderfeld- im Blechpaket, in Ansicht und Draufsicht,

bewegungsrichtung. Um diese Durchbiegung klein In F i g. 1 ist ein Blechpaket 2 in bekannter Weise

zu halten, kann man bei der bekannten Einrichtung mit Schrauben 19 a und 19 b, die jeweils durch Boh-

nur das Widerstandsmoment der Traverse erhöhen, 45 rungen des Winkelträgers 18 gesteckt sind, mit den

um einer Durchbiegung entgegenzuwirken, indem zugehörigen Schraubenköpfen 20 α und 20 & an der

man die Traversenhöhe vergrößert. Dies ist einmal Unterlage befestigt. Der Wickelkopf 5 ragt dabei oft

unerwünscht wegen des damit verbundenen Verlu- über die Ebene 4-4'(Nutgrund) in Richtung der Joch-

stes an Joohhöhe, zum anderen wegen der Notwen- höhe hinaus. Für das Einbringen des Schraubenbol-

digkeit, die Traversenhöhe um so größer zu machen, 50 zens zwischen Wickelträger und Wickelkopf wird so-

je breiter das Blechpaket ist. Dies stört die Normung mit in bekannter Weise .ein (in der Zeichnung ge-

und Rationalisierung bei Kämmen, wie es bei der strichelt gezeichneter) großer Platzbedarf in Rich-

entgegengehaltenen Einrichtung der Fall ist. tung der Jochhöhe erforderlich. Auch wenn statt der

Da aber die Bleche des Blechpakets statisch der Schrauben Gewindebolzen mit Muttern benutzt wer-

elastischen Linie der durchgebogenen Traverse fol- 55 den, ist durch das Einbringen der Mutter zwischen

gen, verlieren sie den Kontakt mit der Unterlage, Bolzen und Wickelkopf ein beträchtlicher Platz in

und die bei Betrieb des Kamms entstehende Wärme Richtung der Jochhöhe erforderlich, der im Hinblick

kann nicht mehr in die Unterlage abfließen. Bei auf die Jochinduktion in dieser Größe nicht nötig

Kammwicklungen wird aber fast ausschließlich ein wäre.

Verguß der Wickelköpfe mit Gießharz angewandt, 60 Nach Fig. 2 ist dagegen erfindungsgemäß eine

so daß man auf die Wärmeableitung durch das Blech- Traverse 3 dargestellt, die im Blechpaket 2 (im Joch)

paket und die Unterlage dringend angewiesen ist. Die angeordnet ist.

bekannte Einrichtung ergibt somit eine schlechte Ty- In Fig. 3 ist dazu eine andere Traverse3 im Ab-

penausnützung. Diese bekannten Einrichtungen tref- stand t (t = Traversen- bzw. Schrauben-Teilung) in

fen auch keinerlei Vorkehrungen für eine solche Di- 65 einem Schlitz 1 des Jochs 2 im Schnitt gezeichnet. —

mensionierung und Anordnung der Traverse, daß Oberhalb der durch den Nutgrund gelegten Ebene

ein Minimum an Jochhöhe und damit eine vorteil- 4-4' werden zwar nach der Erfindung vorzugsweise

hafte Typengröße erreicht wird. keine Wickelköpfe bei Verwendung einer an sich be-

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kannten Wicklungsart angeordnet; aber auch wenn fällen die Wirbelstromverluste eine ins Gewicht fal-

die Wickelköpfe 5 der Spulen 6 über die Ebene 4-4' !ende Rolle spielen könnten, so daß man sie durch hinausragen würden, behindern sich infolge der er- eine Isolationsschicht einschränken sollte, müßte

findungsgemäßen Anordnung der Traverse letztere und diese Isolation mechanisch genügend widerstandsdie Wickelköpfe nicht. Die Wickelköpfe können sich 5 fähig sein und daher kostenmäßig schon ins Gewicht

also in Richtung der Jochhöhe h_s soweit erstrecken, fallen. Aus diesem Grund sieht eine Variante der

wie es unter Beachtung allgemeiner Gesichtspunkte Erfindung vor, die Traversen 3 unisoliert in einem

des Kupferverbrauchs für die Spulen, der elektro- solchen Abstand t voneinander im Joch anzuordnen

magnetischen Streuung und der Stromwärmeverluste (Fig. 2 und 3), daß die Wirbelströme minimal wer-

angängig ist, ohne daß wie bekannt die Befestigungs- io den. Dies ist der Fall, wenn der Abstand der Traver-

einrichtung weiter in Richtung der Jochhöhe weg sen in Längsrichtung gleich der Polpaarteilung des

verlagert bzw. ausgedehnt werden muß. Grundfeldes des Wanderfeldes ist. Es werden dann

Die Anwendung der Erfindung ist daher bei allen die vom Grundfeld induzierten Wirbelströme prak-

Wickelkopfformen der gängigen Ein- und Zwei- tisch vermieden, die sich unter ungünstigen Voraus-

schichtwicklungen möglich. Dies hat den Vorteil, 15 Setzungen über den Traversen und den Dynamoble-

daß die Oberkante des Wickelkopfes nicht mehr be- chen hätten schließen können,

stimmend ist für den Abstand der Befestigungsein- Ganz allgemein wird die Entfernung h_a, d. h. der

richtung von der Joch-Oberkante bzw. für die Höhe Steg zwischen Traverse 3 und Joch-Außenkante, nur

der Befestigungseinrichtung in Richtung der Joch- durch die mechanische Festigkeit bestimmt. Für h_a

höhe hj. 20 wird gemäß der Erfindung ein Minimum angestrebt,

Mittels Einkerbungen 7, 7', 8, 8', die in einem pas- das praktisch in der Größe von 3 bis 5 mm liegt,
senden Abstand von den seitlichen Begrenzungskan- Eine weitere Variante der Erfindung für Austen der Traverse entfernt eingelassen sind, wird das nahmefälle sehr großer Jochinduktionen und Poltei-Blechpaket zusammengehalten. Diese Einkerbungen hingen sieht vor, daß auf einer Blechpaketseite die werden aufgedornt bzw. durch Quetschung aufge- 25 Traverse 3 nicht direkt auf dem Blechpaket 2 aufgeweitet, wodurch die verschiedenen Bleche 13 unter quetscht wird, sondern als Zwischenlage gegenüber mechanischer Spannung gehalten werden, nachdem dem Blechpaket eine an ihrer Unterseite elektrisch vorher eine Pressung erfolgte. Zur Befestigung des isolierte Scheibe 15 (Isolierschicht 16) hat, wie in Blechpakets an der Unterlage wird die Traverse 3 F i g. 5 a dargestellt wird.

durch die Befestigungsbolzen 10 mit Gewinde 9 an 30 Hierbei kann nach einer weiteren Variante der Er-

dem Fundament 12 befestigt. Einmal kann der Ge- findung die Quetschung bzw. Aufdornung der Tra-

windebolzen durch eine Aussparung 11 in den jewei- verse 3 auf der einen Seite der isolierten Scheibe 15

ligen Dynamoblechen lose geführt werden (F i g. 2 und die damit verbundene Anlage der Bleche an

und 3), zum anderen kann das Gewinde 9 aber auch einem festen Ansatz durch einen an der Traverse

nach einer weiteren Variante der Erfindung sowohl 35 angebrachten kleinen Fuß 17 ersetzt werden (Fig. 6).

in die Traverse als auch in die Bleche eingeschnitten Verformungen 14 der Traverse 3, letztere ohne

werden (Fig. 9). Bei breiten Induktorkämmen sind Einkerbungen, sind nach Fig. 7 und 8 dargestellt,

mehrere Bolzen anwendbar. Lediglich für die im allgemeinen als extrem un-

Um eine möglichst kleine Jochhöhe h; zu erhalten, günstig zu bezeichnenden Ausnahmefälle mit sehr

ist die Traverse 3 in Längsrichtung des Kamms breit 40 großen Polteilungen und Jochinduktionen könnte die

und in Richtung der Jochhöhe schmal ausgebildet. Traverse vorsorglich eine Schutzisolation passender

Bei den kleineren Linearmotoren in Kammbauart, Stärke und Festigkeit erhalten.

die oft verwendet werden, sind bei Einhaltung von Die Erfindung zeichnet sich durch den besonderen B = 16 000 Gauß im Joch sowohl im nutzbaren Vorteil aus, daß die Höhe des Jochs von Linear-Teil h; des Jochs 2 als auch in der massiven Tra- 45 motoren in Kammausführung so klein wie möglich verse die Wirbelstromverluste und die dadurch be- gehalten werden kann, so daß die mit Rücksicht auf dingte Erwärmung gering. Dasselbe gilt für diejeni- die Jochinduktion zulässigen Jochhöhen erreichbar gen Verluste, die von dem durch den Steg h_a zwi- sind. Zusätzlich wird durch die Erfindung ein Anteil sehen Traverse und Jochaußenbegrenzung gehenden der zur Befestigung des Linearmotors an seiner Unmagnetischen Restfluß bedingt sind. 50 terlage (seinem Fundament) üblicherweise entstehen-

Gemäß der Erfindung sind deshalb die Traversen 3 den Mehrausgaben eingespart,

vorzugsweise elektrisch und magnetisch nicht iso- Gemäß der Erfindung soll die Traverse

liert. Die in ihnen selbst und in durch sie evtl. ver- 1. den Zusammenhalt des Blechpakets bewerkstel-

ursachten Kurzschlußkreisen entstehenden Wirbel- ligen und

ströme und die durch letztere verursachten Verluste 55 2. eine Befestigungsmöglichkeit des Blechpakets

können für den Normalfall kleiner Linearmotoren an der Unterlage schaffen,

hingenommen werden. Diese Wirbelströme wehren Die Traverse hat also nach der Erfindung eine

die sie erzeugenden unbeabsichtigten magnetischen Doppelfunktion. Hierdurch können die sonst not-

Wechselfelder zum Teil ab. wendigen zusätzlichen Konstruktionsteile zur Befe-

Eine einfache und billige Isolation der Traverse 3, 60 stigung (z. B. Winkelstücke u. dgl.) eingespart

beispielsweise mittels Lack, könnte beim Einbringen werden.

der rechteckigen Traverse in den sie im Joch auf- Der bei den bekannten Konstruktionen zur Festi-

nehmenden Schlitz 1 und beim nachfolgenden Pres- gung und zum Zusammenhalten des Pakets benötigte

sen des Blechpakets 2 evtl. verletzt und teilweise Platz seitlich des Blechpakets und die damit verbun-

nutzlos werden. Die Erfindung sieht auch aus diesem 65 dene Montagearbeit wird durch die erfindungsge-

Grunde und wegen der Kostenersparnis vorzugsweise mäße Verformung der Traverse auf einen Bruchteil

elektrisch und magnetisch unisolierte Traversen vor. herabgesetzt.

Wenn bei größeren Linearmotoren in Ausnahme- Eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem be-

kannten Stand der Technik (Fig. 1) wird in Richtung der Jochhöhe zwischen den Wickelköpfen und der Unterlage dadurch erreicht, daß kein zusätzlicher Platz für Befestigungseinrichtungen anfällt. Die Jochhöhe kann aus diesem Grund bei der Erfindung kleiner gehalten werden als beim bekannten Stand der Technik. Diese durch die Erfindung erzielte kleinstmögliche Jochhöhe läßt einen in Abmessungen und Gewicht günstigeren Linearmotor-Typ zu, während mit den bekannten Einrichtungen die verhältnismäßig kleinen Jochhöhen nicht erreichbar sind, welche eine volle Ausnutzung des Joches mit maximalen Induktionen gestatten wurden.

Ferner ist eine einzige schmale Traversenhöhe für alle Blechpaketbreiten im Sinne einer Forderung zu Rationalisierungszwecken maßgebend.

Weiter wird gemäß der Erfindung jede Biegungsbeanspruchung der Traverse mit Sicherheit vermieden, insbesondere bei breiten Traversen. Die Bleche liegen auf der ganzen Kammbreite sicher auf der Unterlage, der Wärmestrom kann unbehindert in die Unterlage abfließen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen vorzüglich zur Übertragung auf starkstromtechnische Größenverhältnisse. Die Erfindung ermöglicht daher den Entwurf materialseitig voll ausgenutzter Linearmotoren in Kammbauart mit kleinstmöglichem Leistungsgewicht und mit Leistungen bis zu den größten, bei Lineannotoren überhaupt gebauten und geplanten Werten. Obendrein können dabei noch Einzelteile eingespart werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 539/272

COPY

Claims

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearmotor in Kammbauart mit gestreckten und geraden, mit Patentansprüche: Nuten zur Aufnahme von mehrphasigen Erreger spulen versehenen Blechpaketen, wobei die Wickel-

1. Linearmotor in Kammbauart mit gestreck- 5 köpfe der Spulen aus den Nuten herausragen und ten und geraden, mit Nuten zur Aufnahme von zum Befestigen des einzelnen Blechpakets an einer mehrphasigen Erregerspulen versehenen Blech- festen Unterlage quer zu den Statorblechen verlaupaketen, wobei die Wickelköpfe der Spulen aus fende, elekrisch und magnetisch unisolierte Traverden Nuten herausragen und wobei zum Befe- sen rechteckigen Querschnitts durch Schlitze in den stigen des einzelnen Blechpakets an einer festen io Blechen von wenig von dem Traversenquerschnitt Unterlage quer zu den Statorblechen verlaufende, abweichender Weite mit Schrauben gegen die feste elektrisch und magnetisch unisolierte Traversen Unterlage anziehbar sind. Die Erregerspulen sind in rechteckigen Querschnitts durch Schlitze in den Form von Ein- oder Zweischiohtwicklungen mehr-Blechen von wenig von dem Traversenquerschnitt phasig in den Nuten der Blechpakete untergebracht, abweichender Weite mit Schrauben gegen die 15 die aus Einfach- oder Doppelkämmen bestehen,
feste Unterlage anziehbar sind, dadurch ge- Die Blechpakete solcher Kämme müssen in sich kennzeichnet, daß der Abstand (hj) der mechanisch zusammengehalten werden, d.h. darin Schlitze (1) für die Traverse vom Nutgrund (4-4') enthaltenen Dynamobleche müssen in Richtung der das von der zugelassenen Jochinduktion abhän- Blechpaketbreite nach vorheriger Pressung zu einem gige Minimum, die Steghöhe (h_a) zwischen Tra- 20 festen Blechpaket zusammengefaßt werden.

verse und Jochaußenrand das nur von der me- Weiterhin müssen diese Blechpakete an ihrer Un-

chanischen Festigkeit abhängige Minimum bilden, terlage, beispielsweise an einer Schiene oder einem

daß zum Zusammenhalt der Bleche (13) des Wagen, allgemein an einem Fundament, befestigt

Blechpakets die Traverse an ihren beiden, über werden, um eine kraft- und formschlüssige Verbin-

das Blechpaket (2) geringfügig hinausragenden 25 dung an der An- bzw. Abtriebsseite des Linearmo-

Enden zu einem die lichte Öffnung des Schiit- tors herzustellen.

zes (1) überraschenden Querschnitt verformt ist Es sind Linearmotoren in Kammausführung be-

und daß die das Blechpaket (2) mit Hufe der Tra- kanntgeworden (z. B. französische Patentschrift

verse (3) gegen die Unterlage (12) spannenden 1558 402, F i g. 5), bei denen zur Durchführung der

Befestigungsbolzen (10) innerhalb des Blechpa- 30 vorgenannten beiden Zwecke Winkelträger mittels

kets (2) angeordnet und durch in den Blechen des Bolzen an die Joche der Blechpakete angeschraubt

Blechpakets (2) befindliche Aussparungen (11) sind. Diese Winkelträger werden sodann mit einem

zur Unterlage geführt sind. weiteren Befestigungsbolzen an die Unterlage ange-

2. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch ge- schraubt. Für das Aneinanderfügen und Befestigen kennzeichnet, daß zur Aufnahme der Befesti- 35 der Blechpakete werden somit ein Winkelträger und gungsbolzen (10) ein Gewinde (9) in das Blech- zwei Bolzen benötigt (F i g. 1). Solche Winkelträger paket (2) eingeschnitten ist. sind beim Betrieb des Linearmotors nicht nur einer

3. Linearmotor nach Anspruch 1, dadurch ge- Schub-, sondern auch einer Biegebeanspruchung auskennzeichnet, daß die Traverse (3) in Längsrich- gesetzt. Dies macht notwendigerweise eine Quertung des Blechpakets (2) breit und in Richtung 40 sohnittsvergrößerung der Winkelträger erforderlich, der Jochhöhe schmal ist. Die Schraube zur Befestigung des Winkelträgers

4. Linearmotor nach Anspruch 1 oder 3, da- an der Unterlage (oder bei Verwendung eines Gedurch gekennzeichnet, daß die Traverse (3) an windebolzens seine Gewindemutter) muß zwischen den nach außen über das Blechpaket überstehen- dem Winkelträger und dem Wickelkopf der Spule den Enden durch quer zurWanderfeldbewegungs- 45 eingeführt werden können. Hierfür ist ein erheblirichtung verlaufende Einkerbungen (7, 7', 8, 8') eher Platzbedarf in Richtung der Jochhöhe erforderzu einem größeren Querschnitt verformt ist. Hch (Fig. 1). Ferner muß die Schraube zur Befe-

5. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 stigung des Winkelträgers am Blechpaket (oder bei bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab- Verwendung eines Gewindebolzens seine Gewindestand (t) der Traversen (3) voneinander in Wan- 50 muter) eingeschoben werden können. Obendrein derfeldbewegungsrichtung gleich der Polpaartei- muß zum Anbringen der in Richtung der Jochhöhe lung ist. verlaufenden Strebe des Befestigungswinkels die

6. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 Jochhöhe größer gemacht werden als es mit Rückbis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tra- sieht auf die magnetische Induktion erforderlich wäre, verse (3) auf einer Jochseite gegen eine flache, 55 Ferner müssen die Auflageflächen der Winkelträger auf ihrer Unterseite mit einer Isolation (16) ver- auf einer Schleifmaschine plan geschliffen werden, sehene Scheibe (15) durch die Verformung der was einen großen Arbeitsaufwand verursacht.
Traverse (3) anpreßbar ist. Die bei Linearmotoren allein mit Rücksicht auf

7. Linearmotor nach Anspruch 6, dadurch ge- die Jochinduktion erforderlichen Jochhöhen könnten kennzeichnet, daß die Traverse (3) auf der der 60 verhältnismäßig gering sein. Die in der Praxis bisher Scheibe (15) zugekehrten Jochseite mit einem anzutreffenden Ausführungen von Linearmotoren Fuß (17) versehen ist. habe aber gezeigt, daß man sich im Jochhöhenmaß

8. Linearmotor nach einem der Ansprüche 1 keine Beschränkung auferlegte. Infolgedessen sind bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech- diese Linearmotoren in demselben Ausmaß größer paket (2) durch Aufstauchen an den Enden der 65 und schwerer als unbedingt nötig wäre.

Traverse (3) zusammengehalten ist. Ferner ergeben sich bei der kinematischen Umkehrung, wenn der Erregerteil sich bewegt und der Sekundärteil stillsteht, größere Massenträgheiten.