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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor und insbesondere eine Statoranordnung für einen Elektromotor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein typischer bürstenloser Motor hat einen Statorkern, eine Statorwicklung, einen Rotor etc. Der Statorkern hat ein Ringjoch und eine Anzahl von Zähnen, die sich von dem Ringjoch nach innen erstrecken. Zwischen benachbarten Zähnen ist ein Wicklungsdurchlass gebildet. Die Statorwicklung ist um die Zähne herumgeführt und in den Wicklungsdurchlässen angeordnet.
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Zum Isolieren der Statorwicklung gegenüber den Statorkern umfasst der Stator ferner zwei Isolierrahmen. Die beiden Isolierrahmen sind an dem Statorkern montiert, so dass sie die beiden axialen Endbereiche des Statorkerns bedecken und diese dadurch isolieren. Darüber hinaus ist eine Anzahl von Isolierpapieren vorgesehen, um die Innenfläche der Wicklungsdurchlässe gegenüber der Statorwicklung zu isolieren.
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Diese frühere Ausbildung verlängert jedoch nicht die Kriechstrecke zwischen Statorwicklung und Statorkern, der eine wesentliche Maßnahme für die Isoliersicherheit darstellt, so dass das Isoliervermögen zwischen Statorwicklung und Statorkern nicht verbessert wurde.
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Es wird daher ein Elektromotor gewünscht, dessen Statoranordnung über eine bessere Kriechstrecke verfügt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor angegeben, der einen Stator und einen bezüglich des Stators drehbaren Rotor hat, wobei der Stator umfasst: einen Statorkern mit einem Joch, einer Vielzahl von Zähnen, die sich von dem Joch nach innen erstrecken und deren jeder eine Basis und zwei Armbereiche hat, die sich umfangsseitig von einem Endbereich der Basis in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, einer Vielzahl von Wicklungsdurchlässen, deren jeder zwischen einem jeweiligen Paar von benachbarten Zähnen gebildet ist und zwischen zwei benachbarten Armbereichen der benachbarten Zähne eine Wicklungsöffnung hat; eine Statorwicklung, die um die Basen der Zähne herumgeführt und in den Wicklungsdurchlässen aufgenommen ist; einen ersten Isolierrahmen, der an einem ersten axialen Endbereich des Statorkerns montiert ist; einen zweiten Isolierrahmen, der an einem zweiten axialen Endbereich des Statorkerns montiert ist; eine Vielzahl von ersten Isolierelementen, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Isolierrahmen erstrecken, wobei jedes erste Isolierelement in einen entsprechenden Wicklungsdurchlass eingepasst ist und konfiguriert ist für das Isolieren der Statorwicklung gegenüber dem Statorkern, wobei sich zwei Seitenbereiche jedes ersten Isolierelements entlang einer an die Wicklungsöffnung angrenzenden Innenfläche des Wicklungsdurchlasses erstrecken; und eine Vielzahl von zweiten Isolierelementen, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Isolierrahmen erstrecken, wobei sich jedes zweite Isolierelement über die entsprechende Wicklungsöffnung erstreckt und zwei Seitenbereiche hat, die zwischen dem ersten Isolierelement und dem jeweiligen Armbereich des entsprechenden Zahnes angeordnet sind.
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Vorzugsweise hat der erste Isolierrahmen eine Vielzahl von ersten Isolierarmen, die jeweils erste axiale Endbereiche der Zähne bedecken. Der zweite Isolierrahmen hat eine Vielzahl von zweiten Isolierarmen, die jeweils zweite axiale Endbereiche der Zähne abdecken. Jeder erste Isolierarm hat zwei erste Fahnen, die sich umfangsseitig von seinem Endbereich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Jede erste Fahne bildet eine geneigte Fläche, die dem Joch des Statorkerns zugewandt ist. Die geneigte Fläche hat einen Endbereich, der an das Joch des Statorkerns angrenzt. Das erste Isolierelement drückt gegen den Endbereich der geneigten Fläche, um zwischen dem ersten Isolierelement und einer Fläche der ersten Fahne einen Schlitz zum Einsetzen des zweiten Isolierelements zu bilden.
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Vorzugsweise ist die geneigte Fläche durch einen Vorsprung gebildet, der an einer Fläche der ersten Fahne gebildet ist, die in Richtung auf das Joch des Statorkerns weist.
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Vorzugsweise verringert sich ein Durchmesser des Vorsprungs allmählich in einer Richtung von einem radial inneren Ende zu einem radial äußeren Ende.
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Vorzugsweise haben die Vorsprünge eine Form, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die ein Prisma, eine Pyramide, einen Kegel, einen Kegelstumpf, eine Halbkugel, eine Libelle und deren Kombinationen umfasst.
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Vorzugsweise hat jeder erste Isolierarm ferner zwei zweite Fahnen, die sich von seinem Ende umfangsseitig in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die zweiten Fahnen liegen näher an einer radialen Außenfläche des Ständerkerns als die ersten Fahnen, und die zweiten Fahnen wirken mit den ersten Fahnen zusammen, um einen Schlitz zum Einsetzen des zweiten Isolierelements zu bilden.
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Vorzugsweise sind die zweiten Fahnen in der axialen und radialen Richtung des Statorkerns zu den ersten Fahnen versetzt.
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Vorzugsweise hat jeder zweite Isolierarm zwei dritte Fahnen, die sich umfangsseitig von seinem Endbereich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei jede dritte Fahne an einer radialen Fläche des zweiten Isolierelements anliegt.
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Vorzugsweise hat jede dritte Fahne ein Begrenzungselement, das sich radial von ihrem Endbereich erstreckt und den axialen Endbereich des entsprechenden zweiten Isolierelements stützt.
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Vorzugsweise hat der Motor ein Gehäuse, das ein geschlossenes und ein mit einer Endkappe verschlossenes offenes Ende hat. Der Statorkern ist an dem Gehäuse montiert, und der Rotor hat eine Welle, die an dem Gehäuse durch Lager befestigt ist, die an der Endkappe und an dem geschlossenen Ende des Gehäuses montiert sind.
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Vorzugsweise umfasst die Statorwicklung eine Vielzahl von Spulen, deren jede um einen entsprechenden einzelnen Zahn des Statorkern gewickelt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 zeigt eine Statoranordnung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt die in 1 dargestellte Statoranordnung in einer Ansicht von oben;
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3 zeigt die in 2 dargestellte Statoranordnung, von der zwei Isolierrahmen entfernt wurden, in einer Ansicht von oben;
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4 zeigt einen ersten Isolierrahmen der in 1 dargestellten Statoranordnung bei Betrachtung von oben;
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5 zeigt den ersten Isolierrahmen von unten betrachtet;
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6 zeigt einen zweiten Isolierrahmen der Statoranordnung von 1 von oben betrachtet;
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7 zeigt den zweiten Isolierrahmen von unten betrachtet; und
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8 zeigt einen Elektromotor, in dem die Statoranordnung von 1 eingebaut ist.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die 1 bis 3 zeigen eine Statoranordnung 20 mit einem Statorkern 31, einer Anzahl von Spulen, die die Statorwicklung 37 bilden, einem ersten Isolierrahmen 41 und einem zweiten Isolierrahmen 51, die jeweils an einander gegenüberliegenden axialen Endbereichen des Statorkerns 31 montiert sind. Die beiden axialen Endbereiche umfassen einen ersten axialen Endbereich und einen zweiten axialen Endbereich.
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Der Statorkern 31 hat ein Ringjoch 32 und eine Anzahl von Zähnen 33, die sich von dem Joch 32 nach innen erstrecken. Jeder Zahn 33 hat eine Basis und zwei Armbereiche, die sich von der Basis und in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Ein Wicklungsdurchlass 330 ist zwischen jedem Paar von benachbarten Zähnen 33 gebildet. Jeder Wicklungsdurchlass hat eine Wicklungsöffnung 331, die zwischen einander gegenüberliegenden Enden von benachbarten Armbereichen der beiden benachbarten Zähne 33 definiert ist.
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Der erste Isolierrahmen 41 ist an dem ersten axialen Endbereich des Ständerkerns 31 montiert und hat ein erstes Isolierjoch 42 (in 4 dargestellt) und eine Anzahl von ersten Isolierarmen 43, die sich von dem ersten Isolierjoch 42 nach innen erstrecken. In dieser Ausführungsform ist die Form des ersten Isolierjochs 42 die eines Ringes. Das erste Isolierjoch 42 bedeckt einen ersten axialen Endbereich des Jochs 32 des Ständerkerns 31, und die ersten Isolierarme 43 bedecken jeweils die entsprechenden ersten axialen Endbereiche der Zähne 33 und isolieren dadurch die ersten axialen Endbereiche der Zähne 33 gegenüber der Statorwicklung 37.
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Der zweite Isolierrahmen 51 ist an dem zweiten axialen Endbereich des Statorkerns 31 montiert und hat ein zweites Isolierjoch 52 (in 6 dargestellt) und eine Anzahl von zweiten Isolierarmen 53, die sich von dem zweiten Isolierjoch 52 nach innen erstrecken. Das zweite Isolierjoch 52 bedeckt den zweiten axialen Endbereich des Jochs 32 des Statorkerns 31, und die zweiten Isolierarme 53 bedecken jeweils die entsprechenden zweiten axialen Endbereiche der Zähne 33 und isolieren dadurch die zweiten axialen Endbereiche 33 gegenüber der Statorwicklung 37.
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Die Statorwicklung 37 umfasst eine Anzahl von Spulen, die auf den ersten Isolierarmen 43 und den zweiten Isolierarmen 53, die die Zähne 33 bedecken, gewickelt sind und in den Wicklungsdurchlässen 330 aufgenommen sind. Die Statoranordnung 20 umfasst ferner eine Anzahl von ersten Isolierelementen 35, die jeweils in einem entsprechenden Wicklungsdurchlass aufgenommen sind. Jedes erste Isolierelement 35 bedeckt dicht anliegend eine Innenfläche des entsprechenden Wicklungsdurchlasses 330. Zwei Seitenbereiche jedes ersten Isolierelements 35 erstrecken sich so, dass sie sich der entsprechenden Wicklungsöffnung 331 nähern. Die ersten Isolierelemente 35 wirken mit den ersten Isolierarmen 43 und den zweiten Isolierarmen 53 zusammen, um den Statorkern 31 gegenüber den Statorwicklungen 37 zu isolieren. In dieser Ausführungsform können die ersten Isolierelemente 35 Isolierpapiere sein. In dieser Ausführungsform sollten sich die beiden Seitenbereiche jedes ersten Isolierelements 35 nicht über die Wicklungsöffnung 331 hinaus erstrecken. Andernfalls treffen sie auf die Windung der Statorwicklung 37.
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Die Statoranordnung 20 umfasst ferner eine Anzahl von zweiten Isolierelementen 36, die jeweils die entsprechende Wicklungsöffnung 331 verschließen. Jedes zweite Isolierelement 36 ist von der Innenseite des Wicklungsdurchlasses über der Wicklungsöffnung 331 angeordnet. Zwei Seitenbereiche jedes zweiten Isolierelements 36 sind zwischen zwei Seitenbereichen des ersten Isolierelements 35 und zwei benachbarten Armbereichen der beiden Zähne 33 angeordnet, wodurch der aufgenommene Bereich der Statorwicklung 37 in dem Wicklungsdurchlass 330 von dem ersten Isolierelement 35 und dem zweiten Isolierelement 36 umgeben und der Kriechstrecke zwischen der Statorwicklung 37 und den Zähnen 33 wirksam verlängert wird. Vorzugsweise ist das zweite Isolierelement 36 eine Kunststofffolie.
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Es wird auf die 4 und 5 Bezug genommen. Jeder erste Isolierarm 43 hat zwei erste Fahnen 46, die sich umfangsseitig von seinem Endbereich und in zwei entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Jede erste Fahne 46 hat eine dem Joch 42 zugewandte Fläche, von der sich ein Vorsprung 47 erstreckt. Der Endbereich des ersten Isolierelements 43 liegt an dem Vorsprung 47 an, um zwischen dem ersten Isolierelement 43 und einer dem Joch 42 zugewandten Fläche der ersten Fahne 46 einen Schlitz 460 zu bilden. Das zweite Isolierelement 36 ist in den Schlitz 460 eingesetzt, um die Wicklungsöffnung 331 zu verschließen. Nach dem Einsetzen des zweiten Isolierelements 36 in den Schlitz 460 sind die beiden axialen Endbereiche des zweiten Isolierelements 36 zwischen dem ersten Isolierelement 35 und dem Vorsprung 47 festgeklemmt. Als Option in einer weiteren Ausführungsform drücken die beiden Vorsprünge 47 nur dann gegen das erste Isolierelement 35, wenn eine Umfangsbreite des zweiten Isolierelements 36 kleiner oder gleich einem umfangsseitigen Abstand zwischen den beiden Vorsprüngen 47 ist, die auf beiden Seiten des Wicklungsdurchlasses 330 positioniert sind, und wenn eine radiale Dicke des zweiten Isolierelements 36 kleiner oder gleich einer radialen Höhe des Vorsprungs 47 ist.
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Jeder zweite Isolierarm 43 umfasst ferner zwei zweite Fahnen 48, die sich umfangsseitig von seinem Endbereich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. In dieser Ausführungsform liegt die zweite Fahne 48 näher an einer radialen Außenfläche des Statorkerns als die erste Fahne 46, wodurch zwischen der zweiten Fahne 48 und der ersten Fahne 46 ein Schlitz 460 gebildet wird, in den das zweite Isolierelement 36 eingesetzt ist.
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Ferner sind die erste Fahne 46 und die zweite Fahne 48 in einer axialen und radialen Richtung des Statorkerns 31 versetzt angeordnet. Das heißt, die zweiten Fahnen sind sowohl in der axialen als auch radialen Richtung des Statorkerns zu den ersten Fahnen versetzt. Der Vorteil der vorstehenden Anordnung der ersten Fahne 46 und der zweiten Fahne 48 ist, dass der erste Isolierrahmen 41 mit der ersten Fahne 46 und der zweiten Fahne 48 als einstückiges Formteil ausgebildet sein kann.
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Wie in 1 gezeigt ist, sind die beiden Fahnen 48 ferner als einstückiges Formteil ausgebildet und springen axial von dem ersten Isolierarm 43 vor, wodurch die Kriechstrecke von dem axialen Endbereich der Statorwicklung 37 zur radialen Innenfläche der Zähne 33 verlängert wird.
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Da es der Zweck des Vorsprungs 47 ist, den Schlitz 460 zwischen dem ersten Isolierelement 35 und der ersten Fahne 46 für den Einsatz des zweiten Isolierelements 36 zu bilden, nimmt der Durchmesser des Vorsprungs 47 in der radialen Richtung des Statorkerns 31 allmählich ab, wodurch eine geneigte Führungsfläche gebildet wird. Die Form des Vorsprungs 47 kann zum Beispiel die eines Prismas, einer Pyramide, eines Kegels, eines Kegelstumpfs, einer Halbkugel oder einer Libelle sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ferner kann eine radial äußere Fläche der ersten Fahne 46 anstelle der geneigten Führungsfläche, die durch Vorsprung 47 gebildet wird, direkt als eine geneigte Fläche vorgesehen sein. Die geneigte Fläche hat einen ersten Endbereich, der dem Joch zugewandt ist und gegen das erste Isolierelement 35 drückt, um eine Trennung oder einen Schlitz zwischen der ersten Fahne und dem ersten Isolierelement zu bilden, um das Einsetzen des zweiten Isolierelements zwischen der ersten Fahne und dem ersten Isolierelement zu erleichtern.
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Ferner kann die Anzahl der Vorsprünge 47, die sich von jeder ersten Fahne 46 erstrecken, gleich oder größer eins sein. In der dargestellten Ausführungsform 47 erstrecken sich zwei Vorsprünge 47 von jeder ersten Fahne 46.
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Es wird auf die 6 und 7 Bezug genommen. Jeder zweite Isolierarm 53 umfasst zwei dritte Fahnen 56, die sich umfangsseitig von seinem Endbereich und in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Jede dritte Fahne 56 hat ein Begrenzungselement 57, das radial von ihrem Endbereich vorspringt und den axialen Endbereich des zweiten Isolierelements 36 stützt. Das heißt, dass dieses bei der Montage anzeigt, dass das zweite Isolierelement 36 in der korrekten Position montiert ist, wenn es in den Schlitz 460 eingesetzt und dem Widerstand des Begrenzungselements 57 ausgesetzt ist. In dieser Ausführungsform ist das Begrenzungselement 57 ein Flansch oder eine Stufe, der oder die sich von der dritten Fahne 56 erstreckt.
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Es wird erneut auf 6 Bezug genommen. Zur Vergrößerung des Kriechstreckees von der axialen Endposition der Statorwicklung 37 zu der radialen Innenfläche der Zähne 33 hat ferner der zweite Isolierarm 53 einen Flansch 58, der sich von seinem Endbereich axial erstreckt.
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Der zweite Isolierrahmen 51 hat ferner eine Vielzahl von Anschlüssen 59, die mit der Statorwicklung 37 elektrisch verbunden sind. Wahlweise können die Anschlüsse 59 auch an dem ersten Isolierrahmen 41 vorgesehen sein.
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Es wird auf 8 Bezug genommen, in der ein Elektromotor 10 gezeigt ist. Der Elektromotor 10 hat einen Stator und einen Rotor. Der Stator hat ein Gehäuse 21 und die vorstehende Statoranordnung 20. Die Statoranordnung 20 ist in dem Gehäuse 21 montiert, das vorzugsweise ein tiefgezogenes becherförmiges Gehäuse ist. Ein Boden 23 des Gehäuses 21 kann als Endkappe des Stators ausgebildet sein. Der Rotor hat eine Welle 71 und einen Rotorkern, der an der Welle 71 befestigt ist. Die Welle 71 ist durch ein Lager mit der Endkappe drehbar verbunden, wodurch sich der Rotor relativ zu dem Stator drehen kann.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Klarheit halber im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben wurden, können auch in nur einer Ausführungsform kombiniert sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die der Kürze halber in einer Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso separat oder in geeigneten Unterkombinationen vorhanden sein.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass innerhalb des Schutzrahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene Modifikationen möglich sind.
