WO2021213720A1 - Rotor shaft of an electric motor - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotor shaft of an electric motor with a shaft tube with a central region and two longitudinal end regions.
- the invention also relates to an electric motor with such a rotor shaft and a process for producing such a rotor shaft.
- rotor shafts of electric motors are designed as solid shafts and their outer diameter is adjusted by turning at a respective longitudinal end area, via which, for example, a downstream unit is driven.
- a pinion can also be provided at such a lengthwise end.
- a disadvantage of known rotor shafts is that they are comparatively heavy due to their massive embodiment, which also increases the weight of an electric motor equipped with them. This particularly worsens a ratio between power per weight.
- rotor shafts designed as solid shafts of this type there are also restrictions in the selection of a diameter.
- the present invention is therefore concerned with the problem of admitting an improved or at least an alternative embodiment for a Ro gate shaft, which in particular overcomes the known disadvantages.
- the present invention is based on the general idea of designing a rotor shaft of an electric motor with a shaft tube with a central region and two longitudinal end regions as a so-called hollow shaft for the first time and thereby zen at least one longitudinal end region in terms of its diameter (inner diameter and / or outer diameter) by forming or by inserting to adapt a plug.
- the great advantage of such a rotor shaft is that a comparatively inexpensive and also weight-optimized tube with constant inner and outer diameter can be used as the basic component and is only reshaped and / or provided with a corresponding plug in a subsequent processing step at at least one longitudinal end.
- the corrugated tube has after reshaping, for example an axial upsetting and / or a radial upsetting, a smaller inner and / or outer diameter compared to the central region of the Wel lenrohrs. Additionally or alternatively - as already mentioned at the beginning - a plug can be attached to at least one longitudinal end area of the corrugated tube, which plug has a smaller inner and / or outer diameter compared to the central area.
- a one-piece rotor shaft can be created, the thermal and physical properties of which are identical both at the longitudinal end area and in the central area.
- the shaft tube is axially upset at at least one longitudinal end region and has a smaller inner diameter than the central region, where the shaft tube in this case, for example, has a constant outer diameter over all areas.
- the corrugated tube is radially upset at at least one longitudinal end area and has a smaller inner diameter and a smaller outer diameter than the central area.
- the longitudinal end region which is radially reduced in terms of its inner and outer diameter, is only produced by uni forms, which in turn enables a one-piece design to be achieved.
- the corrugated tube has a plug in at least one longitudinal end area which engages in the corrugated tube and is in particular fixed therein via a press fit or a thermal joint fit.
- a plug By means of such a plug, the respective associated longitudinal end area can be adjusted with regard to its outer diameter can be adjusted comparatively easily.
- the thermal joining or the press fit enables the plug to be easily fixed on / in the shaft tube.
- the stopper expediently has a radial collar, by means of which it rests on the front side against the associated end region of the shaft tube. If the plug is thus introduced into the respective associated longitudinal end region of the shaft tube, for example pressed in, the radial collar constitutes a stop which enables haptic feedback regarding the reaching of an assembly end position. As a result, an extremely precise fixation of the plug on the Wel lenrohr can be achieved.
- the plug is designed as a reversible plug and axially adjacent to the radial collar has a first and second area with an outer diameter complementary to the inner diameter of the associated longitudinal end area of the shaft tube, and axially adjacent to the second area at least one third or respectively Another area, the outside diameter of which is smaller than the outside diameter of the second area.
- the plug is expediently solid or at least partially hollow.
- a comparatively stable embodiment can be created by a massive design of the plug, which is particularly suitable for mounting the rotor shaft over the plug.
- a weight reduction can be achieved which contributes to increasing a ratio between power and weight of a rotor shaft equipped with such a plug in an electric motor.
- a cavity of an at least partially hollow plug can preferably be located inside the corrugated tube when the plugs are joined, so that a solid area of the plug is available outside the corrugated tube, for example for storage.
- the present invention is further based on the general idea of equipping an electric motor with such a rotor shaft detailed in the previous paragraphs and thereby transferring the advantages described in relation to the rotor shaft to the electric motor.
- Particularly noteworthy in this context is the simple manufacture of the rotor shaft and its simple adaptation to different required outer diameters in the longitudinal end area of the rotor shaft and its low weight, which results in a high ratio between power and weight.
- the present invention is further based on the general idea of specifying a process for producing such a rotor shaft with a shaft tube, with a central region and two longitudinal end regions, in which the shaft tube is deformed at at least one longitudinal end region and thereby a small- ren inside and / or outside diameter compared to the central area.
- a deformation can be, for example, an axial upsetting or a ra-diales upsetting.
- a plug can be attached to / in at least one longitudinal end area, which plug has a smaller inner and / or outer diameter compared to the central area.
- a plug is inserted into the respective longitudinal end area of the shaft tube, whereby, in purely theoretical terms, a plug is also conceivable that is slipped over the longitudinal end area of the shaft tube, so that in this case the inside diameter of the plug is complementary to an outside diameter of the longitudinal end area of the shaft tube is trained.
- a rotor shaft can thus be equipped not only inexpensively and easily, but also extremely flexibly with regard to its outer diameter at the respective longitudinal end regions.
- the corrugated tube is axially upset at at least one longitudinal end area and thus has a smaller inner diameter than the central area, in which case the corrugated tube can have a constant outer diameter.
- the rigidity of the shaft tube can be increased in the axially compressed longitudinal end area, which is of great advantage in particular for mounting the rotor shaft.
- the shaft tube is radially upset at at least one longitudinal end area and thereby has a smaller inner diameter and a smaller outer diameter than in the central area.
- FIG. 1 shows a sectional illustration through a rotor shaft according to the invention with two longitudinal end regions which are each shaped
- FIG. 2 shows a representation as in FIG. 1, but with only one longitudinal end area shaped around,
- FIG. 3 shows a further embodiment of a rotor shaft according to the invention with a deformed longitudinal end region and a non-deformed longitudinal end region in which a plug is inserted.
- a rotor shaft 1 according to the invention of an electric motor 2 has a shaft tube 3 with a central region 4 and two longitudinal end regions 5 and 6.
- Both longitudinal end areas 5, 6 are reshaped and have a smaller inner diameter compared to the inner diameter of the central area 4.
- the outer diameter is identical in all areas 4, 5, 6 in this special embodiment.
- FIG. 2 A similar embodiment to that in FIG. 1 is shown in FIG. 2, wherein in the embodiment shown there only the longitudinal end region 5 is reshaped and its inner diameter is reduced in comparison to the inner diameter of the central region 4.
- the outer diameter is the same in all areas 4, 5, 6.
- the inner diameter in the middle area 4 and in the longitudinal end area 6 is also identical.
- FIG. 3 shows a further embodiment of the rotor shaft 1 according to the invention, in which the longitudinal end region 5 is reshaped and has a smaller inner diameter and also a smaller outer diameter compared to the central region 4.
- the shaft tube 3 is thus radially upset in the longitudinal end area 5 according to FIG. 3.
- a plug 7 is joined according to FIG. 3, the plug 7 having a smaller outer diameter in its third area 8 than the outer diameter of the central area 4 intervene, as shown in FIG. 3, and in particular be fixed in it via a press fit or a thermal joint fit.
- the plug 7 can have a radius have alkragen 9, over which it rests on the end face at the associated Endbe rich 5, 6, here on the end region 6, of the shaft tube 3. In this way, haptic feedback about the reaching of an installation end position can be given.
- the plug 7 can also be designed as a reversible plug and axially adjacent to the radial collar 9 have a first area 10 and a second area 11 with an outer diameter complementary to the inner diameter of the associated longitudinal end area 6. Axially adjacent to the second area 11 is the previously described third area 8, the outer diameter of which is smaller than the outer diameter of the second area 11.
- Such a plug 7 designed as a reversible plug can alternatively either with its first area 10 or its second area 11 are joined in the corrugated tube 3, wherein in the first case the second area 11 and the third area 8 lie outside the corrugated tube 3, while in the second case only the first area 10 of the plug 7 lies outside the corrugated tube 3.
- the drawn plug 7 is solid, and it can of course also be at least partially hollow, which is shown ge according to FIG. 3 with a broken line.
- the plug 7 would thus have a cavity 12 which is at least partially within the corrugated tube 3.
- the present invention is further based on the general idea of specifying a process for producing such a rotor shaft 1, in which a shaft tube 3, initially constant with regard to its inner diameter and outer diameter, is reshaped at at least one longitudinal end region 5, 6, for example radially and / or axially is compressed and thereby experiences a change in its outer diameter or inner diameter.
- a plug 7 can also be provided on a longitudinal end region 6, 5, via which a change in an outer diameter is also possible.
- the plug 7 can be joined in the shaft tube 3, for example, by means of a press fit or a thermal joint fit.
- a rotor shaft 1 according to the invention can thus be produced comparatively simply, inexpensively and extremely flexibly.
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Abstract
The invention relates to a rotor shaft (1) of an electric motor (2), with a shaft tube (3) with a central region (4) and two longitudinal end regions (5, 6), - wherein the shaft tube (3) is reshaped on at least one longitudinal end region (5, 6) and has a smaller internal and/or external diameter in comparison with the central region (4), and/or - wherein the shaft tube (3) has a plug (7) on at least one longitudinal end region (5, 6), and the plug (7) has a smaller internal and/or external diameter in comparison with the central region (4). As a result, a weight-optimized, inexpensive rotor shaft (1) which can be of flexible construction can be produced.
Description
Rotorwelle eines Elektromotors Rotor shaft of an electric motor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorwelle eines Elektromotors mit einem Wellenrohr mit einem Mittelbereich und zwei Längsendbereichen. Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor mit einer solchen Rotorwelle sowie ein Ver fahren zur Herstellung einer solchen Rotorwelle. The present invention relates to a rotor shaft of an electric motor with a shaft tube with a central region and two longitudinal end regions. The invention also relates to an electric motor with such a rotor shaft and a process for producing such a rotor shaft.
Üblicherweise werden Rotorwellen von Elektromotoren als Vollwellen ausgebildet und an einem jeweiligen Längsendbereich, über welchen beispielsweise ein An trieb eines nachgeschalteten Aggregats erfolgt, durch Drehen hinsichtlich ihres Außendurchmessers angepasst. Oftmals kann an einem derartigen Längsendbe reich auch ein Ritzel vorgesehen sein. Typically, rotor shafts of electric motors are designed as solid shafts and their outer diameter is adjusted by turning at a respective longitudinal end area, via which, for example, a downstream unit is driven. Often a pinion can also be provided at such a lengthwise end.
Nachteilig bei bekannten Rotorwellen ist jedoch, dass diese aufgrund ihrer mas siven Ausführungsform vergleichsweise schwer sind, wodurch sich auch ein Ge wicht eines damit ausgestatteten Elektromotors erhöht. Hierdurch wird insbeson dere ein Verhältniswert zwischen Leistung pro Gewicht verschlechtert. Bei derar tigen als Vollwellen ausgebildeten Rotorwellen gibt es zudem Einschränkungen bei der Auswahl eines Durchmessers. A disadvantage of known rotor shafts, however, is that they are comparatively heavy due to their massive embodiment, which also increases the weight of an electric motor equipped with them. This particularly worsens a ratio between power per weight. In the case of rotor shafts designed as solid shafts of this type, there are also restrictions in the selection of a diameter.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Ro torwelle eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform an zugeben, die insbesondere die bekannten Nachteile überwindet. The present invention is therefore concerned with the problem of admitting an improved or at least an alternative embodiment for a Ro gate shaft, which in particular overcomes the known disadvantages.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Rotorwel le eines Elektromotors mit einem Wellenrohr mit einem Mittelbereich und zwei Längsendbereichen erstmals als sogenannte Hohlwelle auszubilden und dabei zumindest einen Längsendbereich hinsichtlich seines Durchmessers (Innen durchmesser und/oder Außendurchmesser) durch Umformen oder durch Einset zen eines Stopfens anzupassen. Der große Vorteil einer derartigen Rotorwelle liegt darin, dass ein vergleichsweise kostengünstiges und zudem gewichtsopti miertes Rohr mit konstantem Innen- und Außendurchmesser als Basisbauteil verwendet werden kann und erst in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt an zumindest einem Längsende umgeformt und/oder mit einem entsprechenden Stopfen versehen wird. Das Wellenrohr besitzt nach dem Umformen, beispiels weisen einem axialen Stauchen und/oder einem radialen Stauchen, einen kleine ren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich des Wel lenrohrs. Zusätzlich oder alternativ kann - wie eingangs bereits erwähnt - an zumindest einem Längsendbereich des Wellenrohrs ein Stopfen angebracht wer den, der einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich besitzt. Mittels eines derartigen Stopfens können somit unterschied lichste Außendurchmesser vergleichsweise einfach realisiert werden, da der Stopfen beispielsweise in das Rohr eingesteckt und beispielsweise über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz darin fixiert wird und an seinem aus dem Wellenrohr herausragenden Bereich einen größeren oder kleineren Außen durchmesser aufweist, als beispielsweise der Außendurchmesser des Mittelbe reichs. Rein theoretisch ist sogar denkbar, mittels eines derartigen Stopfens wei tere Bauteile daran anzuschließen, beispielsweise ein Antriebselement wie z.B. ein Ritzel. Mit der erfindungsgemäßen Rotorwelle ist es somit erstmals möglich, eine vergleichsweise leichte Rotorwelle zu realisieren und dadurch ein hohes Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht zu erreichen und gleichzeitig, insbe sondere einen Außendurchmesser eines Längsendbereichs vergleichsweise ein fach anzupassen. Wird beispielsweise kein Stopfen verwendet, sondern das Wel-
lenrohr an zumindest einem Längsendbereich lediglich umgeformt, so kann eine einstückige Rotorwelle geschaffen werden, deren thermische und physikalische Eigenschaften sowohl am Längsendbereich als auch im Mittelbereich identisch sind. Bei einer Ausführungsform mit zumindest einem Stopfen hingegen ist es möglich, den Stopfen aus einem anderen Material als das Wellenrohr auszubil den, wodurch spezifische Eigenschaften, wie beispielsweise eine höhere Ver schleißbeständigkeit, erreicht werden können. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims. The present invention is based on the general idea of designing a rotor shaft of an electric motor with a shaft tube with a central region and two longitudinal end regions as a so-called hollow shaft for the first time and thereby zen at least one longitudinal end region in terms of its diameter (inner diameter and / or outer diameter) by forming or by inserting to adapt a plug. The great advantage of such a rotor shaft is that a comparatively inexpensive and also weight-optimized tube with constant inner and outer diameter can be used as the basic component and is only reshaped and / or provided with a corresponding plug in a subsequent processing step at at least one longitudinal end. The corrugated tube has after reshaping, for example an axial upsetting and / or a radial upsetting, a smaller inner and / or outer diameter compared to the central region of the Wel lenrohrs. Additionally or alternatively - as already mentioned at the beginning - a plug can be attached to at least one longitudinal end area of the corrugated tube, which plug has a smaller inner and / or outer diameter compared to the central area. By means of such a plug, a wide variety of outside diameters can be realized comparatively easily, since the plug is inserted into the pipe, for example, and is fixed in it via a press fit or a thermal joint fit and has a larger or smaller outside diameter at its area protruding from the corrugated tube, than, for example, the outer diameter of the Mittelbe rich. In purely theoretical terms, it is even conceivable to connect further components to it by means of such a plug, for example a drive element such as a pinion. With the rotor shaft according to the invention it is thus possible for the first time to realize a comparatively light rotor shaft and thereby achieve a high ratio between power and weight and at the same time, in particular, adapt an outer diameter of a longitudinal end region comparatively easily. If, for example, no plug is used, but the world Lenrohr only reshaped at at least one longitudinal end area, a one-piece rotor shaft can be created, the thermal and physical properties of which are identical both at the longitudinal end area and in the central area. In an embodiment with at least one plug, however, it is possible to train the plug from a different material than the corrugated tube, whereby specific properties, such as, for example, a higher level of wear resistance, can be achieved.
Zweckmäßig ist das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich axial ge staucht und besitzt einen kleineren Innendurchmesser als der Mittelbereich, wo bei das Wellenrohr in diesem Fall beispielsweise einen konstanten Außendurch messer über alle Bereiche besitzt. Hierdurch ist es möglich, zumindest einen Längsendbereich zumindest geringfügig massiver, das heißt mit höherer Wand stärke auszubilden, was insbesondere für dort angebrachte Lager und damit für eine Lagerung der Rotorwelle in einem Elektromotor von großem Vorteil ist. Appropriately, the shaft tube is axially upset at at least one longitudinal end region and has a smaller inner diameter than the central region, where the shaft tube in this case, for example, has a constant outer diameter over all areas. This makes it possible to make at least one longitudinal end area at least slightly more massive, that is to say with a greater wall thickness, which is of great advantage in particular for bearings attached there and thus for mounting the rotor shaft in an electric motor.
Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich radial gestaucht und besitzt einen kleineren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmes ser als der Mittelbereich. In diesem Fall ist somit der radial bezüglich seines In nen- und Außendurchmessers reduzierte Längsendbereich lediglich durch Uni formen hergestellt, wodurch wiederum eine einstückige Ausbildung erreicht wer den kann. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the corrugated tube is radially upset at at least one longitudinal end area and has a smaller inner diameter and a smaller outer diameter than the central area. In this case, the longitudinal end region, which is radially reduced in terms of its inner and outer diameter, is only produced by uni forms, which in turn enables a one-piece design to be achieved.
Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich einen Stopfen auf, der in das Wellenrohr eingreift und insbesondere darin über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz fixiert ist. Mittels eines derartigen Stopfens kann der jeweilige zugehörige Längsendbereich hinsichtlich seines Außendurchmessers
vergleichsweise einfach angepasst werden. Zudem ist durch das thermische Fü gen bzw. dem Presssitz eine einfache Fixierung des Stopfens am/im Wellenrohr möglich. Auch durch eine zum Wellenrohr unterschiedliche Materialauswahl für den Stopfen können individuelle Anforderungen, wie eine erhöhte Verschleißbe ständigkeit, vergleichsweise einfach gehandhabt werden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the corrugated tube has a plug in at least one longitudinal end area which engages in the corrugated tube and is in particular fixed therein via a press fit or a thermal joint fit. By means of such a plug, the respective associated longitudinal end area can be adjusted with regard to its outer diameter can be adjusted comparatively easily. In addition, the thermal joining or the press fit enables the plug to be easily fixed on / in the shaft tube. By choosing a different material for the stopper than the corrugated tube, individual requirements, such as increased wear resistance, can also be handled comparatively easily.
Zweckmäßig besitzt der Stopfen einen Radialkragen, über welchen er stirnseitig an dem zugehörigen Endbereich des Wellenrohrs anliegt. Wird somit der Stopfen in den jeweiligen zugehörigen Längsendbereich des Wellenrohrs eingebracht, beispielsweise eingepresst, so stellt der Radialkragen einen Anschlag der, der eine haptische Rückmeldung bezüglich des Erreichens einer Montageendlage ermöglicht. Hierdurch kann eine äußerst exakte Fixierung des Stopfens am Wel lenrohr erreicht werden. The stopper expediently has a radial collar, by means of which it rests on the front side against the associated end region of the shaft tube. If the plug is thus introduced into the respective associated longitudinal end region of the shaft tube, for example pressed in, the radial collar constitutes a stop which enables haptic feedback regarding the reaching of an assembly end position. As a result, an extremely precise fixation of the plug on the Wel lenrohr can be achieved.
Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Stopfen als Wendestopfen ausgebildet und besitzt axial benachbart zum Radialkragen einen ersten und zweiten Bereich mit einem zum Innendurchmes ser des zugehörigen Längsendbereichs des Wellenrohrs komplementären Au ßendurchmesser, sowie axial angrenzend an den zweiten Bereich zumindest ei nen dritten bzw. weiteren Bereich, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs. Hierdurch ist es möglich, je nach An forderung an den Stopfen, diesen mit seinem ersten Bereich in das Wellenrohr einzuschieben, woraufhin der zweite Bereich und der dritte Bereich außen blei ben und für unterschiedliche Funktionen genutzt werden können. Alternativ ist es selbstverständlich auch denkbar, den Wendestopfen umzudrehen und mit seinem zweiten und dritten Bereich in das Wellenrohr einzuschieben, wobei der erste und der zweite Bereich des Stopfens einen komplementär zum Innendurchmesser des Wellenrohrs in dem jeweils zugehörigen Längsendbereich ausgebildeten Au ßendurchmesser besitzen und dadurch beispielsweise über einen Presssitz im
Wellenrohr gefügt werden können. Mittels eines derartigen Wendestopfens kann mit einem einzigen Bauteil eine vergleichsweise hohe Flexibilität hinsichtlich un terschiedlicher Außendurchmesser am Stopfen realisiert werden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the plug is designed as a reversible plug and axially adjacent to the radial collar has a first and second area with an outer diameter complementary to the inner diameter of the associated longitudinal end area of the shaft tube, and axially adjacent to the second area at least one third or respectively Another area, the outside diameter of which is smaller than the outside diameter of the second area. This makes it possible, depending on the requirements on the plug, to push it with its first area into the shaft tube, whereupon the second area and the third area remain outside and can be used for different functions. Alternatively, it is of course also conceivable to turn the reversible stopper and push it with its second and third area into the shaft tube, the first and the second area of the stopper having an outer diameter complementary to the inner diameter of the shaft tube in the respective associated longitudinal end area and thus, for example, over a press fit in Corrugated tube can be joined. By means of such a reversible stopper, a comparatively high degree of flexibility with regard to different outside diameters on the stopper can be achieved with a single component.
Zweckmäßig ist der Stopfen massiv ausgebildet oder zumindest teilweise hohl. Durch eine massive Ausbildung des Stopfens kann eine vergleichsweise stabile Ausführungsform geschaffen werden, die sich insbesondere für eine Lagerung der Rotorwelle über den Stopfen eignet. Durch einen zumindest teilweise hohl ausgebildeten Stopfen kann eine Gewichtsreduzierung erreicht werden, welche dazu beiträgt, ein Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht einer mit einem sol chen Stopfen ausgestatteten Rotorwelle in einem Elektromotor zu erhöhen. Ein Hohlraum eines zumindest teilweise hohl ausgebildeten Stopfens kann bei gefüg tem Stopfen vorzugsweise innerhalb des Wellenrohrs liegen, so dass außerhalb des Wellenrohrs ein massiver Bereich des Stopfens zur Verfügung steht, bei spielsweise zur Lagerung. The plug is expediently solid or at least partially hollow. A comparatively stable embodiment can be created by a massive design of the plug, which is particularly suitable for mounting the rotor shaft over the plug. By means of an at least partially hollow plug, a weight reduction can be achieved which contributes to increasing a ratio between power and weight of a rotor shaft equipped with such a plug in an electric motor. A cavity of an at least partially hollow plug can preferably be located inside the corrugated tube when the plugs are joined, so that a solid area of the plug is available outside the corrugated tube, for example for storage.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einer solchen, in den vorherigen Absätzen ausgeführten Rotor welle, auszustatten und dadurch die in Bezug auf die Rotorwelle beschriebenen Vorteile auf den Elektromotor zu übertragen. Besonders zu erwähnen ist in die sem Zusammenhang das einfache Herstellen der Rotorwelle sowie deren einfa chere Anpassung an unterschiedliche geforderte Außendurchmesser im Längsendbereich der Rotorwelle und deren geringes Gewicht, woraus ein hohes Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht resultiert. The present invention is further based on the general idea of equipping an electric motor with such a rotor shaft detailed in the previous paragraphs and thereby transferring the advantages described in relation to the rotor shaft to the electric motor. Particularly noteworthy in this context is the simple manufacture of the rotor shaft and its simple adaptation to different required outer diameters in the longitudinal end area of the rotor shaft and its low weight, which results in a high ratio between power and weight.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ver fahren zur Herstellung einer solchen Rotorwelle mit einem Wellenrohr, mit einem Mittelbereich und zwei Längsendbereichen anzugeben, bei denen das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich umgeformt wird und dadurch einen kleine-
ren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich aufweist. Ein derartiges Umformen kann beispielsweise ein axiales Stauchen oder ein ra diales Stauchen sein. Zusätzlich oder alternativ kann an/in zumindest einem Längsendbereich ein Stopfen angebracht werden, der einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich aufweist. Üblicher weise wird ein derartiger Stopfen in den jeweiligen Längsendbereich des Wellen rohrs eingesteckt, wobei rein theoretisch auch ein Stopfen denkbar ist, der über den Längsendbereich des Wellenrohrs gestülpt wird, so dass in diesem Fall der Innendurchmesser des Stopfens komplementär zu einem Außendurchmesser des Längsendbereichs des Wellenrohrs ausgebildet ist. Mittels des erfindungs gemäßen Verfahrens kann somit eine Rotorwelle nicht nur kostengünstig und leicht, sondern auch äußerst flexibel hinsichtlich ihrer Außendurchmesser an den jeweiligen Längsendbereichen ausgestattet werden. The present invention is further based on the general idea of specifying a process for producing such a rotor shaft with a shaft tube, with a central region and two longitudinal end regions, in which the shaft tube is deformed at at least one longitudinal end region and thereby a small- ren inside and / or outside diameter compared to the central area. Such a deformation can be, for example, an axial upsetting or a ra-diales upsetting. Additionally or alternatively, a plug can be attached to / in at least one longitudinal end area, which plug has a smaller inner and / or outer diameter compared to the central area. Usually, such a plug is inserted into the respective longitudinal end area of the shaft tube, whereby, in purely theoretical terms, a plug is also conceivable that is slipped over the longitudinal end area of the shaft tube, so that in this case the inside diameter of the plug is complementary to an outside diameter of the longitudinal end area of the shaft tube is trained. By means of the method according to the invention, a rotor shaft can thus be equipped not only inexpensively and easily, but also extremely flexibly with regard to its outer diameter at the respective longitudinal end regions.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich axial gestaucht und weist dadurch einen kleineren Innendurchmesser als der Mittelbereich auf, wobei das Wellenrohr in diesem Fall einen konstanten Außendurchmesser besitzen kann. Hierdurch kann die Steifigkeit des Wellenrohrs in dem axial gestauchten Längsendbereich gesteigert werden, was insbesondere für eine Lagerung der Rotorwelle von großem Vorteil ist. In an advantageous development of the method according to the invention, the corrugated tube is axially upset at at least one longitudinal end area and thus has a smaller inner diameter than the central area, in which case the corrugated tube can have a constant outer diameter. As a result, the rigidity of the shaft tube can be increased in the axially compressed longitudinal end area, which is of great advantage in particular for mounting the rotor shaft.
Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich radial ge staucht und weist dadurch einen kleineren Innendurchmesser und einen kleine ren Außendurchmesser als im Mittelbereich auf. Hierdurch kann eine einstückige Ausbildung der gesamten Rotorwelle geschaffen werden, wodurch insbesondere materialbedingte unterschiedliche Wärmeausdehnungen nicht auftreten.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei bung anhand der Zeichnungen. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the shaft tube is radially upset at at least one longitudinal end area and thereby has a smaller inner diameter and a smaller outer diameter than in the central area. In this way, a one-piece design of the entire rotor shaft can be created, so that in particular material-related different thermal expansions do not occur. Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims Un, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen. Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numerals referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, They show, each schematically,
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Rotorwelle mit zwei jeweils umgeformten Längsendbereichen, 1 shows a sectional illustration through a rotor shaft according to the invention with two longitudinal end regions which are each shaped,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch mit ausschließlich einem um geformten Längsendbereich, FIG. 2 shows a representation as in FIG. 1, but with only one longitudinal end area shaped around,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorwelle mit einem umgeformten Längsendbereich und einem nicht umge formten Längsendbereich, in welchem ein Stopfen eingesetzt ist. 3 shows a further embodiment of a rotor shaft according to the invention with a deformed longitudinal end region and a non-deformed longitudinal end region in which a plug is inserted.
Entsprechend den Fig. 1 bis 3, weist eine erfindungsgemäße Rotorwelle 1 eines Elektromotors 2 ein Wellenrohr 3 mit einem Mittelbereich 4 und zwei Längsend bereichen 5 und 6 auf. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 sind dabei
beide Längsendbereiche 5, 6 umgeformt und besitzen einen kleineren Innen durchmesser im Vergleich zum Innendurchmesser des Mittelbereichs 4. Der Au ßendurchmesser ist in diesem speziellen Ausführungsbeispiel in allen Bereichen 4, 5, 6 identisch. According to FIGS. 1 to 3, a rotor shaft 1 according to the invention of an electric motor 2 has a shaft tube 3 with a central region 4 and two longitudinal end regions 5 and 6. In the embodiment according to FIG. 1 are included Both longitudinal end areas 5, 6 are reshaped and have a smaller inner diameter compared to the inner diameter of the central area 4. The outer diameter is identical in all areas 4, 5, 6 in this special embodiment.
Betrachtet man nochmals die Fig. 1 und 2, so kann man erkennen, dass bei die sen der Längsendbereich 5 axial gestaucht ist und dadurch einen kleineren In nendurchmesser als der Mittelbereich 4 aufweist. In Fig. 1 ist zusätzlich auch der gegenüberliegende Längsendbereich 6 axial gestaucht. If one looks again at FIGS. 1 and 2, one can see that the longitudinal end region 5 is axially compressed in the case of these sen and thus has a smaller inner diameter than the central region 4. In FIG. 1, the opposite longitudinal end region 6 is also axially upset.
Eine ähnliche Ausführungsform wie in Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei bei der dort gezeigten Ausführungsform lediglich der Längsendbereich 5 umgeformt und bezüglich seines Innendurchmessers im Vergleich zum Innendurchmesser des Mittelbereichs 4 verkleinert ist. Der Außendurchmesser ist auch in diesem Aus führungsbeispiel in allen Bereichen 4, 5, 6 gleich. Der Innendurchmesser im Mit telbereich 4 und im Längsendbereich 6 ist ebenfalls identisch. A similar embodiment to that in FIG. 1 is shown in FIG. 2, wherein in the embodiment shown there only the longitudinal end region 5 is reshaped and its inner diameter is reduced in comparison to the inner diameter of the central region 4. In this exemplary embodiment, too, the outer diameter is the same in all areas 4, 5, 6. The inner diameter in the middle area 4 and in the longitudinal end area 6 is also identical.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotorwelle 1 , bei welcher der Längsendbereich 5 umgeformt ist und einen kleineren Innen durchmesser sowie auch einen kleineren Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich 4 besitzt. Das Wellenrohr 3 ist somit gemäß der Fig. 3 im Längsendbereich 5 radial gestaucht. 3 shows a further embodiment of the rotor shaft 1 according to the invention, in which the longitudinal end region 5 is reshaped and has a smaller inner diameter and also a smaller outer diameter compared to the central region 4. The shaft tube 3 is thus radially upset in the longitudinal end area 5 according to FIG. 3.
Im anderen Längsendbereich 6 des Wellenrohrs 3 ist gemäß der Fig. 3 ein Stop fen 7 gefügt, wobei der Stopfen 7 in seinem dritten Bereich 8 einen kleineren Au ßendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser des Mittelbereichs 4. Der Stopfen 7 kann beispielsweise in das Wellenrohr 3 eingreifen, wie dies gemäß der Fig. 3 gezeigt ist, und insbesondere über einen Presssitz oder einen thermi schen Fügesitz darin fixiert sein. Darüber hinaus kann der Stopfen 7 einen Radi-
alkragen 9 aufweisen, über welchen er stirnseitig an dem zugehörigen Endbe reich 5, 6, hier am Endbereich 6, des Wellenrohrs 3 anliegt. Hierdurch kann eine haptische Rückmeldung über das Erreichen einer Einbauendlage gegeben wer den. In the other longitudinal end area 6 of the corrugated tube 3, a plug 7 is joined according to FIG. 3, the plug 7 having a smaller outer diameter in its third area 8 than the outer diameter of the central area 4 intervene, as shown in FIG. 3, and in particular be fixed in it via a press fit or a thermal joint fit. In addition, the plug 7 can have a radius have alkragen 9, over which it rests on the end face at the associated Endbe rich 5, 6, here on the end region 6, of the shaft tube 3. In this way, haptic feedback about the reaching of an installation end position can be given.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung kann der Stopfen 7 auch als Wendestopfen ausgebildet sein und axial benachbart zum Radialkragen 9 einen ersten Bereich 10 sowie einen zweiten Bereich 11 mit ei nem zum Innendurchmesser des zugehörigen Längsendbereichs 6 komplemen tär ausgebildeten Außendurchmesser aufweisen. Axial angrenzend an den zwei ten Bereich 11 ist dabei der zuvor beschriebene dritte Bereich 8 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs 11. Ein derartiger als Wendestopfen ausgebildeter Stopfen 7 kann al ternativ entweder mit seinem ersten Bereich 10 oder seinem zweiten Bereich 11 in dem Wellenrohr 3 gefügt werden, wobei im ersten Fall der zweite Bereich 11 und der dritte Bereich 8 außerhalb des Wellenrohrs 3 liegen, während im zweiten Fall lediglich der erste Bereich 10 des Stopfens 7 außerhalb des Wellenrohrs 3 liegt. Mittels eines derartigen als Wendestopfen ausgebildeten Stopfens 7 ist es vergleichsweise einfach möglich, unterschiedliche Rotorwellen 1 mit unterschied lichen Außendurchmessern außerhalb des Längsendbereichs 6 auszubilden. In an advantageous development of the solution according to the invention, the plug 7 can also be designed as a reversible plug and axially adjacent to the radial collar 9 have a first area 10 and a second area 11 with an outer diameter complementary to the inner diameter of the associated longitudinal end area 6. Axially adjacent to the second area 11 is the previously described third area 8, the outer diameter of which is smaller than the outer diameter of the second area 11. Such a plug 7 designed as a reversible plug can alternatively either with its first area 10 or its second area 11 are joined in the corrugated tube 3, wherein in the first case the second area 11 and the third area 8 lie outside the corrugated tube 3, while in the second case only the first area 10 of the plug 7 lies outside the corrugated tube 3. By means of such a plug 7 designed as a reversible plug, it is comparatively easily possible to form different rotor shafts 1 with different outside diameters outside of the longitudinal end region 6.
Im vorliegenden Fall ist der gezeichnete Stopfen 7 massiv ausgebildet, wobei er selbstverständlich auch zumindest teilweise hohl ausgebildet sein kann, was ge mäß der Fig. 3 mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt ist. In diesem Fall würde somit der Stopfen 7 einen Hohlraum 12 aufweisen, der zumindest teilweise innerhalb des Wellenrohrs 3 liegt. Mittels eines derartigen zumindest teilweise hohl ausgebildeten Stopfens 7 lässt sich eine weitere Gewichtsreduzierung der gesamten Rotorwelle 1 erreichen, welche in Bezug auf eine als Vollwelle ausge bildete Rotorwelle zugleich auch durch die Verwendung des Wellenrohrs 3 einen
erheblichen Gewichtsvorteil bringt. Dies bietet den großen Vorteil, dass ein mit einer derartigen Rotorwelle 1 ausgestatteter Elektromotor 2 ein höheres Verhält nis zwischen Leistung und Gewicht aufweist. In the present case, the drawn plug 7 is solid, and it can of course also be at least partially hollow, which is shown ge according to FIG. 3 with a broken line. In this case, the plug 7 would thus have a cavity 12 which is at least partially within the corrugated tube 3. By means of such an at least partially hollow plug 7, a further weight reduction of the entire rotor shaft 1 can be achieved, which in relation to a rotor shaft formed as a solid shaft at the same time also through the use of the shaft tube 3 brings considerable weight advantage. This offers the great advantage that an electric motor 2 equipped with such a rotor shaft 1 has a higher ratio between power and weight.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ver fahren zur Herstellung einer derartigen Rotorwelle 1 anzugeben, bei welchem ein zunächst hinsichtlich seines Innendurchmessers und Außendurchmessers kon stantes Wellenrohr 3 an zumindest einem Längsendbereich 5, 6 umgeformt, bei spielsweise radial und/oder axial gestaucht wird und dadurch eine Änderung sei nes Außendurchmessers bzw. Innendurchmessers erfährt. Zusätzlich oder alter nativ kann an einem Längsendbereich 6, 5 noch ein Stopfen 7 vorgesehen wer den, über welchen ebenfalls eine Änderung eines Außendurchmessers möglich ist. Ein Fügen des Stopfens 7 im Wellenrohr 3 kann dabei beispielsweise über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz erfolgen. The present invention is further based on the general idea of specifying a process for producing such a rotor shaft 1, in which a shaft tube 3, initially constant with regard to its inner diameter and outer diameter, is reshaped at at least one longitudinal end region 5, 6, for example radially and / or axially is compressed and thereby experiences a change in its outer diameter or inner diameter. In addition or alternatively, a plug 7 can also be provided on a longitudinal end region 6, 5, via which a change in an outer diameter is also possible. The plug 7 can be joined in the shaft tube 3, for example, by means of a press fit or a thermal joint fit.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich somit eine erfindungsgemäße Rotorwelle 1 vergleichsweise einfach, kostengünstig und äußerst flexibel herstei len. With the method according to the invention, a rotor shaft 1 according to the invention can thus be produced comparatively simply, inexpensively and extremely flexibly.
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Claims
1. Rotorwelle (1 ) eines Elektromotors (2) mit einem Wellenrohr (3) mit einem Mittelbereich (4) und zwei Längsendbereichen (5, 6), 1. rotor shaft (1) of an electric motor (2) with a shaft tube (3) with a central area (4) and two longitudinal end areas (5, 6),
- wobei das Wellenrohr (3) an einem Längsendbereich (5, 6) umgeformt ist und einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittel bereich (4) aufweist, und/oder - The corrugated tube (3) being reshaped at a longitudinal end region (5, 6) and having a smaller inner and / or outer diameter compared to the central region (4), and / or
- wobei das Wellenrohr (3) an einem Längsendbereich (5, 6) einen Stopfen (7) aufweist und der Stopfen (7) einen kleineren Innen- und/oder Außendurch messer im Vergleich zum Mittelbereich (4) des Wellenrohrs (3) aufweist. - The corrugated tube (3) having a plug (7) at a longitudinal end area (5, 6) and the plug (7) having a smaller inner and / or outer diameter compared to the central area (4) of the corrugated tube (3).
2. Rotorwelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 2. rotor shaft according to claim 1, characterized in that
- dass das Wellenrohr (3) an einem Längsendbereich (5, 6) axial gestaucht ist und einen kleineren Innendurchmesser als der Mittelbereich (4) aufweist,- that the shaft tube (3) is axially compressed at a longitudinal end region (5, 6) and has a smaller inner diameter than the central region (4),
- dass das Wellenrohr (3) einen konstanten Außendurchmesser aufweist. - That the shaft tube (3) has a constant outer diameter.
3. Rotorwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenrohr (3) an einem Längsendbereich (5, 6) radial gestaucht ist und einen kleineren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmesser als der Mittelbereich (4) aufweist. 3. Rotor shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft tube (3) is radially upset at a longitudinal end region (5, 6) and has a smaller inner diameter and a smaller outer diameter than the central region (4).
4. Rotorwelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Wellenrohr (3) an zumindest einem Längsendbereich (5, 6) einen Stop fen (7) aufweist, der in das Wellenrohr (3) eingreift, insbesondere darin über ei nen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz fixiert ist. 4. Rotor shaft according to one of the preceding claims, characterized in that that the corrugated tube (3) has a plug (7) on at least one longitudinal end region (5, 6) which engages in the corrugated tube (3), in particular is fixed therein via an interference fit or a thermal joint fit.
5. Rotorwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (7) einen Radialkragen (9) aufweist, über welchen er stirnseitig an dem zugehörigen Längsendbereich (5, 6) des Wellenrohrs (3) anliegt. 5. Rotor shaft according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plug (7) has a radial collar (9), by means of which it rests on the end face against the associated longitudinal end region (5, 6) of the shaft tube (3).
6. Rotorwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (7) als Wendestopfen ausgebildet ist und axial benachbart zum Radialkragen (9) einen ersten Bereich (10) und einen zweiten Bereich (11) mit einem zum Innendurchmesser des zugehörigen Längsendbereichs (5, 6) des Wellenrohrs (3) komplementären Außendurchmesser aufweist und axial angren zend an den zweiten Bereich (11) zumindest einen dritten Bereich (8) besitzt, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs (11). 6. Rotor shaft according to claim 5, characterized in that the plug (7) is designed as a reversible plug and axially adjacent to the radial collar (9) has a first area (10) and a second area (11) with an inner diameter of the associated longitudinal end area (5 , 6) of the shaft tube (3) has a complementary outer diameter and axially adjoining the second region (11) has at least one third region (8), the outer diameter of which is smaller than the outer diameter of the second region (11).
7. Rotorwelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (7) massiv ausgebildet ist, oder dass der Stopfen (7) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist. 7. rotor shaft according to claim 5 or 6, characterized in that the plug (7) is solid, or that the plug (7) is at least partially hollow.
8. Elektromotor (2) mit einer Rotorwelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Electric motor (2) with a rotor shaft (1) according to one of the preceding claims.
9. Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle (1) mit einem Wellenrohr (3) mit einem Mittelbereich (4) und zwei Längsendbereichen (5, 6), nach einem der An sprüche 1 bis 7, bei dem 9. A method for producing a rotor shaft (1) with a shaft tube (3) with a central region (4) and two longitudinal end regions (5, 6), according to one of claims 1 to 7, in which
- das Wellenrohr (3) an zumindest einem Längsendbereich (5, 6) umgeformt wird und einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich (4) aufweist, und/oder - the corrugated tube (3) is reshaped at at least one longitudinal end region (5, 6) and has a smaller inner and / or outer diameter compared to the central region (4), and / or
- an/in zumindest einem Längsendbereich (5, 6) ein Stopfen (7) angebracht wird, der einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich (4) des Wellenrohrs (3) aufweist. - A plug (7) is attached to / in at least one longitudinal end region (5, 6), which plug has a smaller inner and / or outer diameter compared to the central region (4) of the shaft tube (3).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenrohr (3) an zumindest einem Längsendbereich (5, 6) axial ge staucht wird und dadurch einen kleineren Innendurchmesser als der Mittelbereich (4) aufweist und wobei das Wellenrohr (3) einen konstanten Außendurchmesser aufweist. 10. The method according to claim 9, characterized in that the shaft tube (3) at least one longitudinal end region (5, 6) is axially upset and thereby has a smaller inner diameter than the central region (4) and wherein the shaft tube (3) has a constant Has outer diameter.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenrohr (3) an zumindest einem Längsendbereich (5, 6) radial ge staucht wird und dadurch einen kleineren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmesser als der Mittelbereich (4) aufweist. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the shaft tube (3) on at least one longitudinal end region (5, 6) is compressed radially GE and thereby has a smaller inner diameter and a smaller outer diameter than the central region (4).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Längsendbereich (5, 6) ein Stopfen (7) angebracht wird, der in das Wellenrohr (3) eingreift und darin über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz fixiert wird. 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that a plug (7) is attached to at least one longitudinal end region (5, 6) which engages in the shaft tube (3) and is fixed therein via a press fit or a thermal joint fit will.
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