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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein Gebläsemodul eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Gleitlager, einem zweiten Gleitlager und einer Welle, wobei das erste und das zweite Gleitlager axial voneinander beabstandet angeordnet sind, und wobei die Welle eine erste Gleitfläche, die das erste Gleitlager kontaktiert, und eine zweite Gleitfläche, die das zweite Gleitlager kontaktiert, aufweist.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 0 065 585 ist ein Elektromotor mit einer Lageranordnung bekannt, die zwei Gleitlager und eine Weile umfasst, auf der ein Rotor und eine Distanzbuchse angeordnet sind, wobei das Axialspiel der Lageranordnung durch den auf der Welle angeordneten Rotor und der Distanzbuchse einstellbar ist. Zur Justierung wird dabei die Distanzbuchse in Bezug auf den Rotor auf der Welle axial verschoben, bis das gewünschte Axialspiel eingestellt ist. Die vorgeschlagene Lösung eignet sich jedoch nur für Elektromotoren mit ausreichend axialem Bauraum auf der Welle.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lageranordnung für ein Gebläsemodul und ein Gebläsemodul mit solch einer Lageranordnung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Anspruch 1 und durch ein Gebläsemodul gemäß Anspruch 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird eine Lageranordnung für ein Gebläsemodul eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Gleitlager, einem zweiten Gleitlager und einer Welle vorgeschlagen, wobei das erste und das zweite Gleitlager axial voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Welle umfasst eine erste Gleitfläche, die das erste Gleitlager kontaktiert, und eine zweite Gleitfläche, die das zweite Gleitlager kontaktiert. Zwischen dem ersten Gleitlager und dem zweiten Gleitlager ist auf der Welle ein Zwischenelement angeordnet. Das Zwischenelement erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten Abstand der beiden Gleitlager und ist an der Welle mittels einer kraftschlüssigen Verbindung befestigt.
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Diese Ausgestaltung der Lageranordnung eignet sich auch für Elektromotoren, die einen geringen Bauraum bzw. Abstand zwischen den beiden Gleitlagern aufweisen. Insbesondere eignet sich diese Ausgestaltung auch für Elektromotoren, die als Außenläufer ausgestaltet sind. Ferner ermöglicht die Lageranordnung eine einfache und kostengünstige Festlegung der axialen Position der Welle an den Gleitlagern.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser der Welle derart gewählt, dass beim Einfügen der Welle in eine Innenbohrung des Zwischenelements eine Aufpressung des Zwischenelements auf die Welle erfolgt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Montage des Zwischenelements an der Welle, beispielsweise indem die Welle durch die beiden Gleitlager durchgeführt wird und gleichzeitig die Verpressung des Zwischenelements, das zwischen den beiden Lagern eingebracht ist, erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch ein Gebläsemodul mit einem Gebläserotor, einem Elektromotor, der den Gebläserotor antreibt, wobei der Elektromotor einen Rotor und einen Stator aufweist, und durch eine oben beschriebene Lageranordnung gelöst. Die Lageranordnung lagert den Rotor des Elektromotors und den Gebläserotor. Dabei legt das Zwischenelement der Lageranordnung die axiale Position des Rotors des Elektromotors und des Gebläserotors fest. Das erste Statorelement und das zweite Statorelement des Elektromotors sind ferner derart ausgebildet, dass das Zwischenelement wenigstens teilweise von dem ersten und/oder dem zweiten Statorelement des Elektromotors umfasst ist.
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Diese Ausgestaltung des Gebläsemoduls ermöglicht eine bauraumarme und montagegünstige Ausbildungsform des Gebläsemoduls, wobei auf einfache Weise die axiale Position der Welle, des daran angeordneten Rotors des Elektromotors und des Gebläserotors festgelegt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste Gleitlager und das zweite Gleitlager des Gebläsemoduls bzw. der Lageranordnung als Kalottenlager ausgebildet, wobei ein kalottenartig ausgebildeter Teil des ersten und des zweiten Gleitlagers radial außen liegend angeordnet ist. Der kalottenartig ausgebildete Teil des ersten Gleitlagers ist einem korrespondierenden ersten Statorelement und der kalottenartig ausgebildete Teil des zweiten Gleitlagers ist einem korrespondierenden zweiten Statorelement zugewandt. Dabei sind das erste und das zweite Gleitlager an dem kalottenartigen Teil mit jeweils einem Lagerhalter an dem korrespondierenden Statorelement befestigt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine zuverlässige axiale und radiale Befestigung der beiden Gleitlager an den Komponenten des Gebläsemoduls.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine innere Umfangskontur wenigstens eines der beiden Statorelemente einer äußeren Umfangskontur des Zwischenelements zugewandt, wobei die innere Umfangskontur wenigstens eines der beiden Statorelemente derart ausgebildet ist, dass das Zwischenelement in unmontiertem Zustand der Welle in einer Montageposition gehalten wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die Welle bei der Montage schnell und einfach durch die Gleitlager und das dazwischen angeordnete Zwischenelement durchgeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an wenigstens einem der beiden Statorelemente ein Zentrierspiegel angeordnet, der ausgelegt ist, eine Montageposition des Zwischenelements festzulegen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine massenarme Ausgestaltung des Zwischenelements, so dass die zu beschleunigenden Massen am Gebläserotor bzw. am Rotor des Elektromotors gering gehalten werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Zentrierspiegel ringförmig ausgebildet und weist wenigstens eine radial nach innen gerichtete Zunge auf. Ein Zungenende der Zunge ist der Umfangsfläche des Zwischenelements zugewandt und bestimmt die Montageposition. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine materialarme und somit kostengünstige Ausführungsform des Zentrierspiegels.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Zentrierspiegel einstückig und materialeinheitlich mit einem der beiden Statorelemente ausgebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine kostengünstige Herstellungsweise des Zentrierspiegels und des korrespondierenden Statorelements, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines Gebläsemoduls mit einer Lageranordnung;
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2 einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Lageranordnung des Gebläsemoduls;
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3 eine schematische Schnittdarstellung des Gebläsemoduls mit einem Zentrierspiegel; und
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4 eine Draufsicht auf den in 3 gezeigten Zentrierspiegel.
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1 zeigt eine Schnittansicht durch ein Gebläsemodul 1 mit einer Lageranordnung 2. Das Gebläsemodul 1 umfasst einen Elektromotor 12 und einen rechtsseitig davon angeordneten Gebläserotor 11. Der Elektromotor 12 umfasst einen Rotor 15 und einen Stator 16. Der Rotor 15 umfasst mehrere Magnete 13 und der Stator 16 umfasst mehrere Wicklungen 14, zwei Statorelemente 20, 21 und dazu korrespondierende Lagerhalter 22, 23. Der Elektromotor 12 ist als bürstenloser Außenläufer ausgestaltet, sodass die Wicklungen 14 des Stators 16 radial innenliegend von den Magneten 13 des Rotors 15 angeordnet sind.
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Der Rotor 15 wird mittels der Lageranordnung 2 gelagert, die zwei am Stator 16 angeordnete Gleitlager 18, 19, ein Zwischenelement 24 und eine mit den Gleitlagern 18, 19 gelagerte Welle 17 umfasst. Ferner ist der Rotor 15 ebenso wie der Gebläserotor 11 mit der Welle 17 verbunden.
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Die Gleitlager 18, 19 der Lageranordnung 2 sind an dem Statorelement 20, 21 mittels jeweils eines korrespondieren Lagerhalters 22, 23 befestigt. Die Gleitlager 18, 19 sind in der Ausführungsform als Kalottenlager ausgebildet und mit einem kalottenartig radial außen liegenden Teil 46 ausgebildet. Dabei ist eine Umfangsfläche 44, 45 der Gleitlager 18, 19 den Statorelementen 20, 21 bzw. den Lagerhaltern 22, 23 zugewandt. Der kalottenartige Teil 46 dient zur radialen und axialen Festlegung des Gleitlagers 18, 19 an dem korrespondierenden Statorelement 20, 21 mit den Lagerhaltern 22, 23, wobei etwa jeweils eine Hälfte des kalottenartig ausgebildeten Teils 46 der Umfangsfläche 44, 45 der Gleitlager 18, 19 durch den Lagerhalter 22, 23 und durch die Statorelemente 20, 21 umgriffen ist.
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Zwischen den zwei Gleitlagern 18, 19 ist das Zwischenelement 24 auf der Welle 17 angeordnet. Das Zwischenelement 24 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist eine Innenbohrung 29 auf. Das Zwischenelement 24 erstreckt sich im Wesentlichen über den gesamten Abstand zwischen einem ersten Gleitlager 18 zu einem zweiten Gleitlager 19 der Lageranordnung 2. Das Zwischenelement 24 ist dabei mittels eines Presssitzes an der Innenbohrung 29 kraftschlüssig mit der Welle 17 verbunden. Ferner umfasst das Zwischenelement 24 jeweils eine Stirnfläche 34, 36, die jeweils einer korrespondierenden Seitenfläche 35, 37 der Gleitlager 18 zugewandt ist.
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2 zeigt einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Lageranordnung 2 des Gebläsemoduls 1. Die Welle 17 weist für jedes Gleitlager 18, 19 eine Gleitfläche 38, 39 auf, die dem korrespondieren Gleitlager 18, 19 zugeordnet ist. Die Gleitlager 18, 19 der Lageranordung 2 sind drehfest an den Statorelementen 20, 21 und den Lagerhaltern 22, 23 befestigt, so dass der Gleitvorgang zwischen den Gleitflächen 38, 39 der Welle 17 und ihnen zugeordneten Innenflächen 40, 41 der Gleitlager 18, 19 abläuft.
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Wie bereits in 1 erläutert, ist zwischen den beiden Gleitflächen 38, 39 und den Gleitlagern 18, 19 das Zwischenelement 24 auf der Umfangsfläche 31 der Welle 17 aufgepresst. Um den Aufpressvorgang des Zwischenelements 24 auf die Welle 17 fertigungsgünstig zu gestalten, ist der Durchmesser der Innenbohrung 29 des Zwischenelements 24 gegenüber einem Innendurchmesser der Gleitlager 18, 19 reduziert. Ferner ist in der Ausführungsform die Welle 17 mit einem konstanten Durchmesser ausgestaltet.
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Eine axiale Festlegung der Welle 17 wird dadurch erreicht, dass beispielsweise bei einem rechtsseitigen Verschieben der Welle 17 aus der Lageranordnung 2 eine rechte erste Stirnfläche 34 des Zwischenelements 24 an der der rechten Stirnfläche 34 zugewandten Seitenfläche 35 des rechten Gleitlagers 18 anschlägt und ein weiteres Verschieben der Welle 17 durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Welle 17 und Zwischenelement 24 verhindert. Analog dazu wird ein linksseitiges Verschieben der Welle 17 in die Lageranordnung 2 durch das Anschlagen einer linken zweiten Stirnfläche 36 des Zwischenelements 24 an der ihr zugeordneten zweiten Seitenfläche 37 des linken zweiten Gleitlagers 19 vermieden. Das Vorsehen eines axialen Spiels zwischen den Stirnflächen 34, 36 des Zwischenelements 24 und den Seitenflächen 35, 37 der Gleitlager 18, 19 vermindert ein dauerhaftes Schleifen des Zwischenelements 24 an den Gleitlagern 18, 19 im Betrieb des Gebläsemoduls 1.
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Das Zwischenelement 24 ist im Gebläsemodul 1 zwischen zwei Statorelementen 20, 21 angeordnet, die das Zwischenelement 24 radial umgreifen. Die radiale Erstreckung des Zwischenelements 24 ist begrenzt durch eine innere Umfangskontur 33 der Statorelemente 20, 21, die als Zentrierfläche für eine erleichterte Montage der Welle 17 dient. Wird das Gebläsemodul 1 montiert, so wird das Zwischenelement 24 in das zweite Statorelement 21 eingelegt und durch die Montage des ersten Statorelements 20 vollständig umgriffen, wobei dabei die innere Umfangskontur 33 der Statorelemente 20, 21 das Zentrierelement 24 in einer Montageposition zur Montage der Welle 17 in dem Stator 16 hält. In der Montageposition ist eine radiale Verschiebbarkeit bzw. ein Spiel des Zwischenelements 24 gewünscht, wobei das Zwischenelement 24 zu den Seitenflächen 35, 37 der Gleitlager 18, 19 das gleiche axiale Spiel aufweist, wie im fertig montierten Zustand des Gebläsemoduls 1.
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Zur Montage der Welle 17 in dem Gebläsemodul 1 wird diese über das rechtsseitige erste Gleitlager 18 und durch die Innenbohrung 29 des Zwischenelements 24 in das zweite Gleitlager 19 eingeschoben. Durch die axiale Festlegung des Zwischenelements 24 zwischen den Gleitlagern 18, 19 wird das Zwischenelement 24 beim Einschieben der Welle 17 in die Innenbohrung 29 des Zwischenelements 24 seitlich abgestützt, sodass die Welle 17 bis in die gewünschte Position durch die Innenbohrung 29 des Zwischenelements 24 gedrückt werden kann, wobei das Zwischenelement 13 dabei auf die Welle aufgepresst wird.
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Der kalottenartig ausgebildete, radial außen liegende Teil 46 der beiden Gleitlager 18, 19 und die zugeordneten Abstützflächen 42, 43 der Statorelemente 20, 21 bewirken ferner eine zuverlässige Abstützung der Lagerkräfte, insbesondere der Anschlagskräfte des Zwischenelements 24 an den Gleitlager 18, 19.
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Das radiale Spiel in der Montageposition des Zwischenelements 24 zwischen der Umfangsfläche 32 des Zwischenelements 24 und der inneren Umfangskontur 33 der Statorelemente ist derart gewählt, dass in montiertem Zustand der Welle 17 die Umfangsfläche 32 des Zwischenelements 24 keinen Berührpunkt zu der inneren Umfangskontur 33 der Statorelemente 20, 21 aufweist, so dass im Betrieb des Gebläsemoduls 1 eine Reibung des Zwischenelements 24 an den Statorelementen 20, 21 vermieden wird. Gleichzeitig ist das radiale Spiel gering genug gewählt, so dass die Position zum Durchführen der Welle 17 durch das Zwischenelement 24 auffindbar ist.
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Alternativ zu dem kalottenartig ausgebildeten Teil 46 sind selbstverständlich auch andersartig ausgebildete Gleitlager oder anstelle von Gleitlagern auch Wälzlager möglich. So können beispielsweise die Gleitlager 18, 19 auch zylinderförmig ausgebildet sein und mittels geeigneter korrespondierender Statorelemente 20, 21 bzw. Lagerhalter 22, 23 am Stator 16 des Elektromotors 12 befestigt sein.
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In der Ausführungsform ist das Zwischenelement 24 hohlzylinderförmig mit einer Innenbohrung 29 versehen ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausbildungsformen des Zwischenelements 24 möglich. So kann das Zwischenelement 24 beispielsweise sternförmig ausgebildet sein, wobei die Spitzen der sternförmigen Ausbildung des Zwischenelements 24 ausgelegt sind, eine Zentrierung der Innenbohrung 29 in den beiden Statorelementen 20, 21 zu bewirken. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Zentrierung des Zwischenelements 24 nur durch ein Statorelement 20, 21 erfolgt.
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Ferner ist alternativ zu dem Anschlagen des Zwischenelements 24 mit den Stirnflächen 34, 36 an den Seitenflächen 35, 37 der Gleitlager 18, 19 denkbar, dass das Zwischenelement 24 an einem vorgesehenen Absatz, der beispielsweise an den Statorelementen 20, 21 angeordnet ist, anschlägt, um eine axiale Verschiebung der Welle 17 bzw. des Rotors 16 und des Gehäuserotors 11 zu verhindern. Diese Anschläge können beispielsweise im Bereich der Lagerhalter 22, 23 vorgesehen sein, um so einfach das axiale Spiel der Welle 17 festzulegen.
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3 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein alternatives Gebläsemodul 3. 4 zeigt eine Draufsicht auf den in 3 gezeigten Zentrierspiegel 50. Die Ausgestaltung des alternativen Gebläsemoduls 3 entspricht im Wesentlichen dem in 1 und 2 gezeigten Gebläsemodul 1, wobei das Zwischenelement 24 der Lageranordnung 2 in seiner radialen Ausdehnung schmaler als in den 1 und 2 gezeigt ausgebildet ist. Um eine Zentrierung an dem rechtsseitig angeordneten ersten Statorelement 20 zu ermöglichen, ist an dem Statorelement 20 ein Zentrierspiegel 50 angeordnet, der in der Ausführungsform materialeinheitlich und einstückig mit dem ersten Statorelement 20 ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Herstellungsweise des Zentrierspiegels 50 und des ersten Statorelements 20 mittels eines Spritzgussverfahrens, insbesondere aus einem Kunststoffwerkstoff.
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Der Zentrierspiegel 50 weist einen radial außen liegenden, ringförmig ausgestalteten Außenbereich 54 auf, der in der Ausführungsform einstückig mit dem ersten Statorelement 20 verbunden ist. Vom radial außen liegenden Außenbereich 54 ragen radial nach innen in Richtung der Welle 17 mehrere Zungen 51. Ein radial innen liegendes Zungenende 52 ist der Umfangsfläche 32 des Zwischenelements 24 zugewandt. Dabei legen die Zungenenden 52 in unmontiertem Zustand der Welle 17 die radiale Position bzw. die Montageposition des Zwischenelements 24 fest. Dabei weisen die Zungenenden 52 und die Umfangsfläche 32 des Zwischenelements 24 ein radiales Spiel auf, das derart gewählt ist, dass die Umfangsfläche 32 des Zwischenelements 24 in montiertem Zustand der Welle 17 keinen Berührpunkt zu den Zungenenden 52 des Zentrierspiegels 50 aufweist. Ferner ist das radiale Spiel derart gewählt, dass bei der Montage des alternativen Gebläsemoduls 3 die Innenbohrung des Zwischenelements beim Einführen der Welle 17 einfach auffindbar ist.
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Die Zungen 51 des Zentrierspiegels 50 sind derart ausgebildet, dass sie sich über etwa die Hälfte des axialen Abstands zwischen den beiden Gleitlagern 18, 19 erstrecken, um eine stabile Positionierung des Zwischenelements 24 zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren wird dadurch die Kippneigung des Zwischenelements 24 beim Einpressen der Welle 17 reduziert.
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Durch die Verwendung des Zwischenelements 24 wird in der schematischen Darstellung von 3 deutlich, dass zur axialen Sicherung der Welle 17 weder links- noch rechtsseitig Sicherungselemente auf der Welle 17 angeordnet sind, um eine axiale Verschiebung der Welle 17 zu vermeiden bzw. um die Welle 17 axial festzulegen. So kann beispielsweise auf einen Sicherungsring in einer Nut, der linksseitig oder rechtsseitig der Gleitlager 18, 19 angeordnet wird, verzichtet werden. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und kostengünstige Montage des alternativen Gebläsemoduls 3, wobei zusätzlich eine verbesserte Fertigungsqualität zur Verfügung gestellt werden kann.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen beispielhaft sind. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen bzw. Kombinationen der beschriebenen Merkmale umfassen können.
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So ist etwa alternativ ist auch denkbar, für das Statorelement 20 und den Zentrierspiegel 50 statt einer einteiligen Ausführung eine zweiteilige Ausführung vorzusehen, wobei selbstverständlich auch unterschiedliche Werkstoffe für die Herstellung des Zentrierspiegels 50 bzw. des ersten Statorelements 20 genutzt werden können. So ist etwa denkbar, den Zentrierspiegel aus einem Metallblech zu stanzen und ihn zwischen dem ersten Statorelement 20 und dem zweiten Statorelement 21 anzuordnen und an dem ersten oder zweiten Statorelement 20, 21 zu befestigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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