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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Stator eines bürstenlosen Gleichstrommotors
und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Eine
herkömmliche
Statorkombinationsstruktur eines Miniaturkühlgebläses entsprechend dem in 1 gezeigten
Stand der Technik umfaßt eine
Statorspule 90, obere und untere Polplatten 91 und 92,
eine Leiterplatte 93 und ein Gehäuse 94. Ein metallisches
Schaftrohr 95 mit einem geeigneten Außendurchmesser ist durch die
Zentralbohrungen der Statorspule 90, die oberen und unteren
Polplatten 91 und 92 und die Leiterplatte 93 geführt, so
daß diese zu
einer Baueinheit kombiniert werden. Anschließend wird der Boden des metallischen
Schaftrohres 95 in die zentrale Pfostenbohrung 96 des
Gehäuses 94 gepreßt. Der
Außendurchmesser
des metallischen Schaftrohrs 95 ist mit mehreren Sektionen
versehen und weist ein oberes Ende, das mit einer ringförmigen Lippe 951 versehen
ist, einen Mittelabschnitt, der mit einem Abschnitt 952 mit
vergrößertem Durchmesser
versehen ist, sowie einen Boden 953 auf. Die Statorspule 90 ist
mit einer Zentralbohrung versehen, die einen etwas größeren Durchmesser aufweist
als den Außendurchmesser
des Abschnitts mit vergrößertem Durchmesser 952 des
metallischen Schaftrohrs 95. Die obere Polplatte 91 ist
mit einer Zentralbohrung versehen, die einen etwas kleineren Durchmesser
aufweist als den Außendurchmesser der
ringförmigen
Lippe 951 des metallischen Schaftrohrs 95. Die
untere Polplatte 92 ist mit einer Zentralbohrung versehen,
die einen Durchmesser aufweist, der etwas kleiner als der Außendurchmesser
des Bodens 953 des metallischen Schaftrohrs 95 ist.
Die Leiterplatte 93 ist mit einer Zentralbohrung versehen, die
einen Durchmesser aufweist, der etwas kleiner als der Außendurchmesser
des Bodens 953 des metallischen Schaftrohrs 95 ist.
Die obere Polplatte 91 ist auf die ringförmige Lippe 951 des
metallischen Schaftrohrs 95 aufgepreßt. Anschließend wird
die Statorspule 90 auf den Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 952 des
metallischen Schaftrohrs 95 durch den Boden 953 des
metallischen Schaftrohrs 95 montiert. Anschließend werden
die untere Polplatte 92 und die Leiterplatte 93 auf
den Boden 953 des metallischen Schaftrohrs 95 gepreßt, so daß die Statorspule 90 mittels
der oberen und unteren Polplatten 91 und 92 festgeklemmt
wird und auf dem Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 952 des
metallischen Schaftrohrs 95 befestigt ist mittels der Durchmesserdifferenz
des Außendurchmessers
des metallischen Schaftrohrs 95.
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Der
Außendurchmesser
des Bodens 953 des metallischen Schaftrohrs 95 ist
etwas größer als der
Innendruchmesser der zentralen Pfostenbohrung 96 des Gehäuses 94.
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In
einem solchen Stator des herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors
muß das
metallische Schaftrohr 95 mit drei Sektionen mit unterschiedlichen
Durchmessern ausgebildet sein, wobei die obere und die untere Polplatte 91 und 92 und
die Leiterplatte 93 jeweils mit einer Innenbohrung versehen
sein müssen,
deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des metallischen
Schaftrohrs 95 ein geeignetes Spiel bildet. Somit ist die
Herstellung des Stators aufwendiger. Außerdem weisen die obere und
die untere Polplatte 91 und 92 jeweils eine kleinere
Dicke auf. Somit ist der empfindliche Bereich der oberen und der
unteren Polplatte 91 und 92 und des Rotors relativ
reduziert. Daher kann der Stator das Drehmoment des Rotors nicht
verbessern.
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Die
Statorstruktur eines weiteren herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors
des Standes der Technik, wie in 2 gezeigt,
umfaßt
einen mit einer Spule 803 umwickelten Stator 80.
Die oberen und unteren Enden des Stators 80 sind mit Pfosten 801 und 802 versehen,
um die oberen und unteren Polplatten 81 und 82 und
die Leiterplatte 83 zu kombinieren und zu positionieren.
Ein metallisches Schaftrohr 84, dessen Außendurchmesser
größer ist als
der Durchmesser der Zentralbohrungen, die jeweils vom Stator 80,
den oberen und unteren Polplatten 81 und 82 und
der Leiterplatte 83 bereitgestellt werden, kann in die
Zentralbohrungen eingepreßt werden.
Das metallische Schaftrohr 84 besitzt eine vorstehende
ringförmige
Lippe 841, um ein Abnehmen zu verhindern, wobei die Welle 851 des
Rotors 85 am metallischen Schaftrohr 84 geschwenkt
werden kann, um sich zu drehen. In einem solchen Stator des herkömmlichen
bürstenlosen
Gleichstrommotors nutzt die Herstellung ebenfalls die Differenz
der größeren und
kleineren Durchmesser, um in mit Preßpassung zu kombinieren, und
erfordert ferner die Kombination der Pfosten 801 und 802,
die an den oberen und unteren Enden des Stators 80 vorgesehen
sind, mit dem oberen und unteren Polplatten 81 und 82 und
der Leiterplatte 83. Somit ist die Herstellung des Stators
aufwendiger. Außerdem
weisen die obere und die untere Polplatte 81 und 82 jeweils
nur eine kleinere Dicke auf. Somit ist der empfindliche Bereich
der oberen und unteren Polplatten 81 und 82 und
dessen ringförmigen
Magneten 852 des Rotors 85 klein. Daher kann der
Stator das Drehmoment des Rotors nicht verbessern.
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Aus
der
DE 30 39 255 A1 ist
ein Verfahren zur Herstellung eines Stators eines bürstenlosen Gleichstrommotors
bekannt, das die folgenden Schritte umfaßt:
- – Wickeln
zweier Ringspulen d.h. Ausbildung von Ringkörpern mit einer Zentralöffnung.
- – Montieren
von zwei Polplatten an den zwei Stirnflächen jeder der Ringspulen,
wobei die Polflächen
der Polplatten in der Zentralöffnung
der Ringspulen angeordnet werden. Die magnetisch leitenden Ringe
jeder Polplatte umschließen
den Außenumfang
der Ringspulen.
- – Montieren
eines magnetischleitfähigen
Ringelementes an einer Außenseite
jeder Polplatte, wobei das Ringelement in Feinpassung mit den mangetisch
leitenden Ringen jeder Polplatte montiert ist.
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Die
US 3 508 091 A nächstkommender Stand
der Technik offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Stators
eines bürstenlosen
Gleichstrommotors mit den den folgenden Verfahrensschritten:
- – Wickeln
einer Ringspule mit einer Zentralöffnung.
- – Montieren
von zwei Polplatten an den beiden Stirnflächen der Ringspule, wobei die
Polflächen der
Polplatten den Umfang der Ringspule umschließen. Ein von den Polplatten
separater magnetisch leitender Ring ist in der Zentralöffnung der Ringspule
montiert und dient dem Kurzschluß des magnetischen Flusses
und als Abstandhalter.
- – Kombinieren
einer magnetisch leitfähigen
Hülse mit
dem Ring und mit den Polplatten in einer Feinpassung.
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Die
US 5 917 262 A zeigt
Polplatten für
einen bürstenlosen
Gleichstrommotor mit einer Ringspule, in deren Zentralöffnung magnetisch
leitfähige
Ringe integriert sind, so daß die
Anzahl der Statorelemente reduziert wird.
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Es
ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines Stators eines bürstenlosen Gleichstrommotors
zu schaffen, bei dem der Stator bequem bearbeitet und hergestellt werden
kann.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator eines
bürstenlosen
Gleichstrommotors zu schaffen, bei dem die oberen und unteren Polplatten
des Stators und der ringförmige
Permanentmagnet des Rotors einen größeren empfindlichen Bereich
aufweisen und einen größeren Durchlaß für die magnetische
Leitung aufweisen, so daß der
Stator das Drehmoment des Rotors verbessern kann.
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Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Eine Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist
im Anspruch 2 gekennzeichnet.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende zweite Aufgabe wird gegenständlich durch
die Merkmale des Anspruches 3 gelöst. Eine Weiterbildung des
erfindungsgemäßen Stators
ist im Anspruch 4 gekennzeichnet.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der
genauen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen
Statorstruktur des Standes der Technik;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen
Statorstruktur des Standes der Technik;
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines Stators eines nicht
zur Erfindung gehörenden
bürstenlosen
Gleichstrommotors;
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4 ist
eine Querschnitts-Baueinheitsansicht des Stators des bürstenlosen
Gleichstrommotors der 3;
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5 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines Stators eines ebenfalls
nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden bürstenlosen Gleichstrommotors;
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6 ist
eine Querschnitts-Baueinheitsansicht des Stators des bürstenlosen
Gleichstrommotors der 5; und
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7 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines Stators eines erfindungsgemäßen bürstenlosen
Gleichstrommotors.
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Wie
in den Zeichnungen und insbesondere in 3 gezeigt,
umfaßt
eine Stratorstruktur eines nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden bürstenlosen
Gleichstrommotors einen Spulensatz 1, wenigstens zwei Polplatten 2 und
ein Kombinationselement 3.
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Der
Spulensatz 1 kann ein herkömmlicher metallischer Draht
sein, der auf einer Wickelmaschine gewickelt und verarbeitet wird,
um somit einen Ringkörper
mit einer Zentralöffnung 12 auszubilden. Der
Spulensatz 1 kann mit einer Isolationsschicht in imprägnierter
und plattierter Weise versehen oder beschichtet sein. Außerdem weist
der Spulensatz 1 Wicklungsanschlüsse 11 für die Zuführung von
elektrischem Strom auf.
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Die
zwei Polplatten 2 sind aus magnetisch leitendem Material
gefertigt und können
auf den zwei Stirnflächen
des Spulensatzes 1 kombiniert sein. Jede Polplatte 2 besitzt
Polflächen 21 und
magnetisch leitende Ringe 22. Jede Polfläche 21 ist
neben dem Umfang mit kleinerem Durchmesser der Mitte der Polplatte 2 angeordnet.
Die Polflächen 21 der oberen
und unteren Polplatten 2 sind in gestaffelter Weise angeordnet,
so daß sie
eine Zentralöffnung 23 bilden.
Der abtastende Magnet eines Rotors kann in der Zentralöffnung 23 plaziert
sein, um die Polfläche 21 anzuregen,
um sich zu drehen. Die magnetisch leitenden Ringe 22 sind
am Außenumfang
der Polplatte 2 angeordnet.
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Das
Kombinationselement 3 kann aus magnetisch leitendem Material
gefertigt und eng mit den magnetisch leitenden Ringen 22 der
oberen und unteren Polplatte 2 kombiniert sein, so daß die Polplatten 2 fixiert
sein könne.
Außerdem
kann das Kombinationselement 3 die magnetische Leitungswirkung verstärken.
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Dieser
Stator kann mit den folgenden Schritten gefertigt werden:
- (1) der Spulensatz 1 wird bis zu einer
vorgegebenen Anzahl von Windungen gewickelt, um einen Ringkörper mit
einer Zentralöffnung 12 auszubilden,
wobei ein Isolationsprozeß ausgeführt werden
kann;
- (2) die Polplatten 2 werden an den zwei Stirnflächen des Spulensatzes 1 montiert,
wobei die Polflächen 21 jeder
Polplatte 2 in der Zentralöffnung 12 des Spulensatzes 1 montiert
werden, die magnetisch leitenden Ringe 22 jeder Polplatte 2 den Außenumfang
des Spulensatzes 1 umschließen, und die Wicklungsanschlüsse 11 des
Spulensatzes 1 aus der Polplatte 2 herausgeführt sind;
- (3) das Kombinationselement 3 wird auf der Außenseite
der jeweiligen Polplatte 2 montiert und ist eng mit den
magnetisch leitenden Ringen 22 der jeweiligen Polplatte 2 kombiniert,
um einen Stator auszubilden, wie in 4 gezeigt
ist.
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Wie
in 5 gezeigt, umfaßt eine Statorstruktur eines
anderen nicht zur vorliegenden Erfindung gehörenden bürstenlosen Gleichstrommotors einen
Spulensatz 1, zwei Polplatten 4 und ein Kombinationselement 5.
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Der
Spulensatz 1 ist derselbe wie der oben in Verbindung mit 3 beschriebene
Spulensatz, er wird gewickelt und mit einer Isolationsschicht imprägniert und
plattiert oder beschichtet. Der Spulensatz 1 weist Wicklungsanschlüsse 11 zum
Zuführen
von elektrischem Strom auf. Der Spulensatz 1 kann einen Ringkörper mit
einer Zentralöffnung 12 bilden.
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Die
zwei Polplatten 4 sind aus magnetisch leitendem Material
gefertigt und werden an den zwei Stirnflächen des Spulensatzes 1 kombiniert.
Jede Polplatte 4 weist Polflächen 41 und eine magnetisch leitende
Platte 42 auf. Die Polflächen 41 sind an dem Umfang
mit größerem Durchmesser
der Polplatte 4 angeordnet und können mit dem am Rotor vorgesehenen
ringförmigen
Permanentmagneten angeregt werden. Die magnetisch leitende Platte 42 ist
neben dem Umfang mit kleinerem Durchmesser der Mitte der Polplatte 4 angeordnet.
Die magnetisch leitende Platte 42 kann eine Zentralöffnung 43 bilden,
die dem Kombinationselement 5 erlaubt, eine Feinpassung
zu bilden. Die Polflächen 41 sind
an den beiden Seiten des Spulensatzes 1 gestaffelt angeordnet.
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Das
Kombinationselement 5 ist aus magnetisch leitendem Material
gefertigt und kann eng mit der magnetisch leitenden Platte 42 der
oberen und unteren Polplatten 4 kombiniert werden, so daß die Polplatten 4 fixiert
werden können.
Außerdem
kann das Kombinationselement 5 auch die magnetische Leitungswirkung
verstärken.
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Der
Stator der oben beschriebenen Art kann mit den folgenden Schritten
hergestellt werden:
- (1) der Spulensatz 1 wird
bis zu einer vorgegebenen Anzahl von Windungen gewickelt, um einen Ringkörper mit
einer Zentralöffnung 12 auszubilden,
wobei ein Isolationsprozeß durchgeführt werden
kann;
- (2) die beiden Polplatten werden an den beiden Stirnflächen des
Spulensatzes 1 montiert, wobei die Polflächen 41 jeder
Polplatte 4 den Umfang des Spulensatzes 1 in gestaffelter
Weise umschließen,
die magnetisch leitende Platte 42 jeder Polplatte 4 in
der Zentralöffnung 12 des
Spulensatzes 1 montiert wird, und die Wicklungsanschlüsse 11 des
Spulensatzes 1 aus der Polplatte 4 herausgeführt ist;
- (3) das Kombinationselement 5 wird in der magnetisch
leitenden Platte 42 jeder Polplatte 4 mittels
Feinpassung montiert, um einen Stator zu bilden, wie in 6 gezeigt
ist.
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7 zeigt
einen erfindungsgemäßen Stator eines
bürstenlosen
Gleichstrommotors mit einem Spulensatz 6, vier Polplatten 7 und
einem Kombinationselement 5.
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Der
Spulensatz 6 ist um eine Isolationsschicht 63 gewickelt.
Der Spulensatz 6 weist Wicklungsanschlüsse 61 für die Zuführung von
elektrischem Strom auf. Die Isolationsschicht 63 weist
eine Zentralöffnung 62 auf.
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Die
Polplatten 7 sind aus magnetisch leitendem Material gefertigt
und an den beiden Stirnflächen
des Spulensatzes 6 montiert. Jede Polplatte 7 besitzt
mehrere Polflächen 71 und
mehrere magnetisch leitende Platten 72. Jede Polfläche 71 ist
am Umfang mit größerem Durchmesser
der Polplatte 7 angeordnet und kann mit einem am Rotor
vorgesehenen ringförmigen
Permanentmagneten angeregt werden. Jede magnetisch leitende Platte 72 ist
in der Innenwand der Zentralbohrung 62 der Isolationsschicht 63 angeordnet.
Die magnetisch leitenden Platten 72 bilden eine Zentralöffnung 73,
die eine Feinpassung mit dem Kombinationselement 5 erlaubt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die zwei Stirnflächen
des Spulensatzes 6 jeweils mit zwei Polplatten 7 versehen.
Die Polflächen 71 der zwei
Polplatten 7 auf der eine Seite können nebeneinander liegen oder
einander überlappen.
Die magnetisch leitenden Platten 72 der zwei Polplatten 7 auf der
gleichen Seite können
nebeneinander liegen oder einander überlappen. Die Polflächen 71 der zwei
Polplatten 7 an der anderen Seite des Spulensatzes 6 sind
in einer gestaffelten Weise angeordnet.
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Das
Kombinationselement 5 ist aus magnetisch leitendem Material
gefertigt und kann eng mit den magnetisch leitenden Platten 72 der
oberen und unteren Polplatten 7 kombiniert sein, so daß die Polplatten 7 fixiert
sein können.
Außerdem
kann das Kombinationselement 5 die magnetische Leitungswirkung
verstärken.
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Der
Stator dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann mit den folgenden Schritten hergestellt werden:
- (1) der Spulensatz 6 wird um die Isolationsschicht 63 bis
zu einer vorgegebenen Anzahl von Windungen gewickelt, wobei die
Isolationsschicht 63 eine Zentralöffnung 62 aufweist;
- (2) die magnetisch leitenden Platten 72 jeder Polplatte 7 werden
jeweils in der Zentralöffnung 62 der
Isolationsschicht 63 montiert; die Polflächen 71 jeder
Polplatte 7 umschließen
den Außenumfang
des Spulensatzes 6, wobei die Wicklungsanschlüsse 61 des
Spulensatzes 6 aus der Polplatte 7 herausgeführt ist,
und wobei dann, wenn wenigstens zwei Polplatten 7 an jeder
der beiden Seiten des Spulensatzes 6 montiert sind, die
Polflächen 71 und
die magnetisch leitenden Platten 72 der jeweiligen beiden
Polplatten 7 auf der gleichen Seite nebeneinander liegen
können
oder einander überlappen;
und wobei die Polflächen 71 und
die magnetisch leitenden Platten 72 jeder der beiden Polplatten 7 an
unterschiedlichen Seiten in einer gestaffelten Weise angeordnet
sind;
- (3) das Kombinationselement 5 wird in der magnetisch
leitenden Platte 72 jeder Polplatte 7 mit Feinpassung
montiert, um somit einen Stator zu bilden.
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Der
Stator dieser Ausführungsform
besitzt größere Polflächen 71 und
magnetisch leitende Platten 72, um sie mit dem Kombinationselement 5 zu kombinieren,
wodurch ein größerer Durchlaß für die magnetische
Leitung gebildet wird. Somit weist der Stator einen größeren magnetischen
Fluß auf
und kann einem Rotor ein größeres Drehmoment
verleihen.
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Dementsprechend
weist die Statorstruktur eines bürstenlo sen
Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden
Erfindung eine einfache Konstruktion auf, wobei die Polfläche des
Stators eine größere empfindliche
Fläche
aufweist. Nachdem das Kombinationselement des Stators mit dem magnetisch
leitenden Ring (oder der Platte) der Polplatte kombiniert ist, kann
eine größere Dicke
ausgebildet werden. Somit kann der magnetische Fluß erhöht werden.
Der Stator kann daher dem Rotor ein größeres Drehmoment verleihen.
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Außerdem besitzt
bei dem Herstellungsverfahren der Statorstruktur eines bürstenlosen
Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden
Erfindung der Stator eine einfache Konstruktion. Somit ist das Herstellungsverfahren
der Statorstruktur eines bürstenlosen
Gleichstrommotors gemäß der vorliegenden Erfindung
einfacher, wodurch die Herstellung beschleunigt wird und die Produktivität des Statorprodukts
verbessert wird, so daß die
Herstellungskosten des Stators deutlich reduziert werden können.