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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor und insbesondere einen Magnetkern eines Elektromotors.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein konventioneller Magnetkern für einen Motor hat ein ringförmiges Joch und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Joch nach außen erstrecken. Jeder Zahn hat an seinem distalen Ende eine Zahnspitze. Jede Zahnspitze hat eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte. Die Länge der linken Zahnspitzenhälfte und die Länge der rechten Zahnspitzenhälfte werden in Umfangsrichtung des Jochs gemessen und sind jeweils gleich.
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Der Magnetkern ist aus einer Mehrzahl von aufgeschichteten ringförmigen Kernlamellen gebildet. Wenn die Kernlamellen direkt aus Plattenmaterialien ausgestanzt werden, entsteht eine große Menge an Materialabfall.
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Bei einer verbesserten Lösung wird eine längliche Kernlamelle aus einem rechteckigen Plattenmaterial gestanzt, wobei die längliche Kernlamelle einen Verbindungsbereich hat und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Verbindungsbereich erstrecken. Der Verbindungsbereich wird gebogen, um eine ringförmige Kernlamelle zu bilden. Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass die Länge der Zahnspitze begrenzt ist, was zu einer übermäßig großen Öffnung des Wicklungsschlitzes des Magnetkerns führt.
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ÜBERSICHT
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Es wird daher ein Magnetkern gewünscht, bei dem relativ wenig Material verschwendet wird und der schmale Wicklungsschlitzöffnungen hat.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetkern für einen Elektromotor angegeben, umfassend: ein ringförmiges Joch; Zähne, die sich von dem Joch nach außen erstrecken, und eine Zahnspitze, die sich von einem distalen Ende jedes Zahns in einer Umfangsrichtung des Kerns erstreckt, wobei jede Zahnspitze eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte hat; wobei der Magnetkern eine Mehrzahl von Lamellenschichten hat, deren jede umfasst: mehrere Zähne mit einem Zahn eines ersten Typs, einem Zahn eines zweiten Typs, einem Zahn eines dritten Typs und einem Zahn eines vierten Typs, wobei die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine kurze Zahnspitze ist, wobei die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine lange Zahnspitze ist, wobei die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ beide kurze Zahnspitzen sind, wobei die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine lange Zahnspitze sind, wobei die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine kurze Zahnspitze ist, wobei die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ beide lange Zahnspitzen sind und wobei sich in einer axialen Richtung des Motors der Zahn vom ersten Typ mindestens einer Lamellenschicht mit dem Zahn vom dritten Typ einer weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom zweiten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom vierten Typ einer weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom dritten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom ersten Typ einer weiteren Lamellenschicht und der Zahn vom vierten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom zweiten Typ der weiteren Lamellenschicht überlappt.
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Vorzugsweise hat jede Lamellenschicht eine gerade Anzahl von Zähnen. Der Magnetkern ist gebildet durch eine Aufschichtung mehrerer Schichten der ersten Kernlamellen und mehrerer Schichten der zweiten Kernlamellen, und in der axialen Richtung des Motors überlappen sich jeweils der Zahn vom ersten Typ, der Zahn vom zweiten Typ, der Zahn vom dritten Typ und der Zahn vom vierten Typ der ersten Kernlamelle jeweils mit dem Zahn vom dritten Typ, dem Zahn vom vierten Typ, dem Zahn vom ersten Typ und dem Zahn vom zweiten Typ der zweiten Kernlamelle.
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Vorzugsweise bilden der Zahn vom ersten Typ, der Zahn vom zweiten Typ, der Zahn vom dritten Typ und der Zahn vom vierten Typ eine Zahngruppe. Der Magnetkern hat zwei Lamellenschichttypen. Eine Kernlamelle vom ersten Typ wird gebildet durch das Abschneiden einer ersten Hälfte einer ersten Zahngruppe von einer Kernlamelle mit sequenziell angeordneten k + 1 Zahngruppen, und eine Kernlamelle vom zweiten Typ wird gebildet durch das Abschneiden einer zweiten Hälfte einer letzten Zahngruppe von einer Kernlamelle mit sequenziell angeordneten k + 1 Zahngruppen, wobei k eine ganze Zahl größer als Null ist und wobei die Kernlamelle vom ersten Typ und die Kernlamelle vom zweiten Typ alternierend angeordnet sind.
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Vorzugsweise erfüllt jede der Zahngruppen eine der folgenden Bedingungen: (a) jede Zahngruppe enthält mehrere Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ und einen Zahn vom vierten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ; (b) jede Zahngruppe enthält einen Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ, einen Zahn vom vierten Typ und mehrere Zähne vom ersten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ; (c) jede Zahngruppe enthält mehrere Zähne vom dritten Typ, einen Zahn vom vierten Typ, mehrere Zähne vom ersten Typ und einen Zahn vom zweiten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ; (d) jede Zahngruppe enthält einen Zahn vom vierten Typ, mehrere Zähen vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ und mehrere Zähne vom dritten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ.
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Vorzugsweise hat jede Lamellenschicht S Zähne, wobei mehrere Zähne vom ersten Typ, ein Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ und ein Zahn vom vierten Typ der Reihe nach angeordnet sind, um eine Zahngruppe zu bilden, wobei die Anzahl der Zähne vom dritten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom ersten Typ in jeder Zahngruppe und wobei jede Zahngruppe T Zähne hat, wobei S und T folgende Beziehung erfüllen: S/T = N + 1/2, wobei N eine positive ganze Zahl und T eine gerade Zahl ist.
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Vorzugsweise sind eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ, eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ, eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ und eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ im Wesentlichen gleich.
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Vorzugsweise wird der Magnetkern gebildet, indem ein längliches Plattenmaterial in mehreren Windungen spiralförmig aufgerollt wird, wobei jede Windung eine Lamellenschicht des Magnetkerns bildet.
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Vorzugsweise wird jede Lamellenschicht des Magnetkerns hergestellt, indem ein einzelnes Plattenmaterial gebogen wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns für einen Elektromotor angegeben; umfassend die folgenden Schritte: Schritt S1: das Formen einer Mehrzahl von länglichen Plattenmaterialien durch Stanzen, wobei jedes Plattenmaterial einen Verbindungsbereich hat und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Verbindungsbereich erstrecken, wobei jeder Zahn eine Zahnspitze hat, die sich von einem distalen Ende des Zahns zu zweit Seiten desselben erstreckt, wobei die Zahnspitze eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte aufweist; wobei jedes Plattenmaterial eine Mehrzahl von Gruppen mit jeweils einem Zahn eines ersten Typs, einem Zahn eines zweiten Typs, einem Zahn eines dritten Typs und einem Zahn eines vierten Typs enthält, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ ein kurze Zahnspitze ist, die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine lange Zahnspitze ist, die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ beide kurze Zahnspitzen sind, die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine lange Zahnspitze ist, die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine kurze Zahnspitze ist, die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ beide lange Zahnspitzen sind; Schritt S3: das Biegen jedes Plattenmaterials zu einer ringförmigen Kernlamelle, wobei die Verbindungsbereiche sämtlicher Plattenmaterialien ein ringförmiges Joch bilden und wobei die Zähne jedes Plattenmaterials sich von dem Joch nach außen erstrecken; und Schritt S4: das Aufschichten mehrerer Schichten von ringförmigen Kernlamellen, wobei sich der Zahn vom ersten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom dritten Typ einer weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom zweiten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom vierten Typ einer weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom dritten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom ersten Typ einer weiteren Lamellenschicht und der Zahn vom vierten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom zweiten Typ der weiteren Lamellenschicht überlappt.
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Vorzugsweise hat jede Lamellenschicht nach dem Stanzen in Schritt S1 S Zähne, wobei mehrere Zähne vom ersten Typ, ein Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ und ein Zahn vom vierten Typ der Reihe nach angeordnet sind, um eine Zahngruppe zu bilden, und jede Zahngruppe hat T Zähne, wobei S und T die folgende Beziehung erfüllen: S/T = N + 1/2, wobei N eine positive ganze Zahl und T eine gerade Zahl ist; und in Schritt S3 überlappen sich der Zahn vom ersten Typ, der Zahn vom zweiten Typ, der Zahn vom dritten Typ und der Zahn vom vierten Typ eines Plattenmaterials vom ersten Typ jeweils mit dem Zahn vom dritten Typ, dem Zahn vom vierten Typ, dem Zahn vom ersten Typ und dem Zahn vom zweiten Typ eines Plattenmaterials vom zweiten Typ.
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Vorzugsweise werden in Schritt S3 das Plattenmaterial vom ersten Typ und das Plattenmaterial vom zweiten Typ alternierend angeordnet.
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Vorzugsweise wird in Schritt S1 das Plattenmaterial zunächst derart gestanzt, dass dieses 2k + 1 Zahngruppen aufweist, und das Plattenmaterial mit 2k + 1 Zahngruppen wird an der (k + 1)ten Zahngruppe abgeschnitten, wodurch man das Plattenmaterial vom ersten Typ und das Plattenmaterial vom zweiten Typ erhält.
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Vorzugsweise erfüllt in Schritt S1 jede Zahngruppe eine der folgenden Bedingungen: (a) jede Zahngruppe enthält mehrere Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ und einen Zahn vom vierten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ; (b) jede Zahngruppe enthält einen Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ, einen Zahn vom vierten Typ und mehrere Zähne vom ersten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ; (c) jede Zahngruppe enthält mehrere Zähne vom dritten Typ, einen Zahn vom vierten Typ, mehrere Zähne vom ersten Typ und einen Zahn vom zweiten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ; (d) jede Zahngruppe enthält einen Zahn vom vierten Typ, mehrere Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ und mehrere Zähne vom dritten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl der Zähne vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl der Zähne vom dritten Typ.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns für einen Elektromotor angegeben, umfassend die folgenden Schritte: Schritt S1: das Formen einer Mehrzahl von länglichen Plattenmaterialien durch Stanzen, wobei jedes Plattenmaterial einen Verbindungsbereich hat und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Verbindungsbereich erstrecken, wobei jeder Zahn eine Zahnspitze hat, die sich von einem distalen Ende des Zahns zu zwei Seiten desselben erstreckt, wobei die Zahnspitze eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte hat; wobei jedes Plattenmaterial eine Mehrzahl von Zahngruppen aufweist, deren jede einen Zahn eines ersten Typs, einen Zahn eines zweiten Typs, einen Zahn eines dritten Typs und einen Zahn eines vierten Typs umfasst, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine kurze Zahnspitze ist, die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine lange Zahnspitze ist, die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ beide kurze Zahnspitzen sind, die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine lange Zahnspitze ist, die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine kurze Zahnspitze ist und die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ beide lange Zahnspitzen sind; Schritt S2: das Aufschichten mehrerer Plattenmaterialen zum Bilden mehrerer Kernlamellenschichten, wobei sich der Zahn vom ersten Typ mindestens einer Lamellenschicht mit dem Zahn vom dritten Typ einer weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom zweiten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom vierten Typ der weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom dritten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom ersten Typ der weiteren Lamellenschicht und der Zahn vom vierten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom zweiten Typ der weiteren Lamellenschicht überlappt; und Schritt S3: das Biegen der aufgeschichteten mehreren Schichten von Kernlamellen zu einer Ringform, wobei die Verbindungsbereiche sämtlicher Plattenmaterialien ein ringförmiges Joch bilden und wobei sich die Zähne jedes Plattenmaterials von dem Joch nach außen erstrecken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns für einen Elektromotor angegeben, umfassend die folgenden Schritte: S1: das Formen eines länglichen Plattenmaterials durch Stanzen, wobei das Plattenmaterial einen Verbindungsbereich hat und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Verbindungsbereich erstrecken, wobei jeder Zahn eine Zahnspitze hat, die sich von einem distalen Ende des Zahns zu zwei Seiten desselben erstreckt, wobei die Zahnspitze eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte hat; wobei das Plattenmaterial eine Mehrzahl von Zahngruppen enthält, deren jede einen Zahn eines ersten Typs, einen Zahn eines zweiten Typs, einen Zahn eines dritten Typs und einen Zahn eines vierten Typs umfasst, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine kurze Zahnspitze ist, die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ eine lange Zahnspitze ist, die linke Zahnspitzenhälfte und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ beide kurze Zahnspitzen sind, die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine lange Zahnspitze ist, die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ eine kurze Zahnspitze ist und die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ beide lange Zahnspitzen sind; und Schritt S2: spiralförmiges Aufrollen des Plattenmaterials in mehreren Windungen, wobei jede Windung eine Lamellenschicht des Magnetkerns bildet, wobei jede Lamellenschicht ein ringförmiges Joch hat und Zähne, die sich von dem Joch erstrecken; wobei der Zahn vom ersten Typ mindestens einer Lamellenschicht sich mit dem Zahn vom dritten Typ einer weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom zweiten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom vierten Typ der weiteren Lamellenschicht, der Zahn vom dritten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom ersten Typ der weiteren Lamellenschicht und der Zahn vom vierten Typ der mindestens einen Lamellenschicht mit dem Zahn vom zweiten Typ der weiteren Lamellenschicht überlappt.
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Vorzugsweise hat in Schritt S2 jede Lamellenschicht S Zähne, wobei der Zahn vom ersten Typ, der Zahn vom zweiten Typ, der Zahn vom dritten Typ und der Zahn vom vierten Typ eine Zahngruppe bilden und jede Zahngruppe T Zähne hat, wobei S und T die folgende Beziehung erfüllen: S/T = N + 1/2, wobei N eine positive ganze Zahl und T eine gerade Zahl ist; wobei die letzten T/2 Zähne einer vorhergehenden Lamellenschicht und die ersten T/2 Zähne einer nachfolgenden Lamellenschicht eine Zahngruppe bilden.
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Vorzugsweise erfüllt in Schritt S2 jede Zahngruppe eine der folgenden Bedingungen: (a) jede Zahngruppe umfasst mehrere Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ und einen Zahn vom vierten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind; (b) jede Zahngruppe umfasst einen Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähen vom dritten Typ, einen Zahn vom vierten Typ und mehrere Zähne vom ersten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind; (c) jede Zahngruppe umfasst mehrere Zähne vom dritten Typ, einen Zahn vom vierten Typ, mehrere Zähne vom ersten Typ und einen Zahn vom zweiten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind; (d) jede Zahngruppe umfasst einen Zahn vom vierten Typ, mehrere Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ und mehrere Zähne vom dritten Typ, die der Reihe nach angeordnet sind, wobei die Anzahl von Zähnen vom ersten Typ die gleiche ist wie die Anzahl von Zähnen vom dritten Typ.
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Vorzugsweise wird in Schritt S1 jeder Zahn mit einem Zahnkörper ausgebildet, der sich von dem Verbindungsbereich erstreckt, wobei sich jede Zahnspitze von einem distalen Ende des Zahnkörpers zu zwei Seiten desselben erstreckt und wobei eine Summe von Längen von benachbarten Zahnspitzen von benachbarten Zähnen gleich dem oder geringfügig kleiner als ein Abstand zwischen den Zahnkörpern der benachbarten Zähne ist.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Kernlamellen des Magnetkerns aus einem länglichen Plattenmaterial gebildet, wodurch weniger Material verschwendet wird. In der axialen Richtung des Kerns überlappen sich die langen Zahnspitzen und die kurzen Zahnspitzen, wodurch die Breite der Wicklungsschlitzöffnung verringert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird 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 einen Kern für einen Elektromotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt zwei benachbarte Kernlamellen des Kerns von 1 in einem ausgerollten bzw. entfalteten Zustand;
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3 zeigt eine Zahngruppe des Kerns von 2;
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4 und 5 zeigen zwei benachbarte Kernlamellen, die durch ein Biegen der Platten von 2 gebildet wurden;
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6 zeigt ein Plattenmaterial, das zu einem Kern aufgerollt ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt einen ausgerollten bzw. entfalteten Abschnitt einer Kernlamelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt einen ausgerollten bzw. entfalteten Abschnitt einer Kernlamelle gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Magnetkern 100 für einen Elektromotor bereit, der ein ringförmiges Joch 10 hat, Zähne 20, die sich von dem Joch 10 nach außen erstrecken, und Zahnspitzen 30, die sich von distalen Enden des Zahnkörpers 22 der Zähne 20 in einer Umfangsrichtung erstrecken. Die Zahnspitze 30 jedes Zahns 20 hat eine linke Zahnspitzenhälfte 32 und eine rechte Zahnspitzenhälfte 34. Die Länge der linken Zahnspitzenhälfte 32 und der rechten Zahnspitzenhälfte 34 wird in Umfangsrichtung des Joches 10 gemessen. Der Magnetkern 100 besteht aus einer Mehrzahl von aufgeschichteten Kernlamellen 200 (2). Der Magnetkern 100 besteht aus einem magnetisch leitenden Material und ist vorzugsweise ein Eisenkern. Jede Lamelle bildet eine Lamellenschicht des Kerns.
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Es wird auf 2 und 3 Bezug genommen. Eine erste Lamellenschicht 200a in 2 wird gebildet durch das Abschneiden der letzten Zahngruppe von fünf Zahngruppen 210, die der Reihe nach angeordnet sind. Eine zweite Lamellenschicht 200b in 2 wird gebildet durch das Abschneiden einer ersten Hälfte der ersten Zahngruppe von fünf Zahngruppen 210, die der Reihe nach angeordnet sind. In alternativen Ausführungsformen kann jede Lamellenschicht mehr oder weniger Zahngruppen umfassen.
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Wie in 3 dargestellt ist, umfasst jede Zahngruppe 210 vier der Reihe nach angeordnete Zähne, die einen Zahn 1 eines ersten Typs, einen Zahn 2 eines zweiten Typs, einen Zahn 3 eines dritten Typs und einen Zahn 4 eines vierten Typs umfassen. Die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 vom ersten Typ ist eine kurze Zahnspitze, und die rechte Zahnspitzenhälfte ist eine lange Spitze. Die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns 2 vom zweiten Typ sind beide kurze Zahnspitzen. Die linke Zahnspitzenhälfte des Zahns 3 vom dritten Typ ist eine lange Zahnspitze, und die rechte Zahnspitzenhälfte ist eine kurze Zahnspitze. Die linke und die rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns 4 vom vierten Typ sind beide lange Zahnspitzen. Insbesondere erfüllen der Zahn 1 vom ersten Typ, der Zahn 2 vom zweiten Typ, der Zahn 3 vom dritten Typ und der Zahn 4 vom vierten Typ die folgenden Bedingungen: (a) die Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 vom ersten Typ ist kürzer als die Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 3 vom dritten Typ, die Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 vom ersten Typ ist größer als die Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 3 vom dritten Typ, die Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 2 vom zweiten Typ ist kürzer als die Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 4 vom vierten Typ, und die Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 2 vom zweiten Typ ist kürzer als die Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 4 vom vierten Typ.
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In einer ersten alternativen Ausführungsform sind der Zahn 2 vom zweiten Typ, der Zahn 3 vom dritten Typ, der Zahn 4 vom vierten Typ und der Zahn 1 vom ersten Typ der Reihe nach zu einer Zahngruppe angeordnet.
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In einer zweiten alternativen Ausführungsform sind der Zahn 3 vom dritten Typ, der Zahn 4 vom vierten Typ, der Zahn 1 vom ersten Typ und der Zahn 2 vom zweiten Typ der Reihe nach zu einer Zahngruppe angeordnet.
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In einer dritten alternativen Ausführungsform sind der Zahn 4 vom vierten Typ, der Zahn 1 vom ersten Typ, der Zahn 2 vom zweiten Typ und der Zahn 3 vom dritten Typ der Reihe nach zu einer Zahngruppe angeordnet.
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Solche baulichen Anordnungen können die Materialausnutzungsrate erhöhen. Wie in 2 gezeigt ist, kann ein großer Teil des Materials als Lamelle genutzt werden, wenn die Kernlamelle aus einem Plattenmaterial gestanzt wird, wodurch weniger Material verschwendet wird. Bei Betrachtung der 2 von links nach rechts überlappen sich nach dem Aufschichten von zwei benachbarten Lamellenschichten außerdem die kürzere linke Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 vom ersten Typ der oberen Lamellenschicht 200a und die längere linke Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ der unteren Lamellenschicht 200b, die längere rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 vom ersten Typ der oberen Lamellenschicht 200a und die kürzere rechte Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ der unteren Lamellenschicht 200b, wodurch die effektive Länge der linken Zahnspitzenhälfte und der rechten Zahnspitzenhälfte jedes Zahns des Ständerkerns vergrößert wird, wodurch die Breite der Öffnung des Wicklungsschlitzes minimiert und die Motorleistung entsprechend verbessert werden kann.
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Der in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Begriff „überlappen” bezieht sich auf die Überlappung von Vorsprüngen in einer bestimmten Richtung. Zum Beispiel bezieht sich die Überlappung des Zahns 1 vom ersten Typ der oberen Lamellenschicht 200a und des Zahns 3 vom dritten Typ der unteren Lamellenschicht 200b auf die Überlappung der Vorsprünge des Zahns 1 vom ersten Typ und des Zahns 3 vom dritten Typ in der axialen Richtung des Motors. Die obere Lamellenschicht 200a und die untere Lamellenschicht 200b können zwei benachbarte Kernlamellen sein und können ebenso zwei Kernlamellen sein, die einander nicht benachbart sind.
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Wie in 2 gezeigt ist, erfüllt die Beziehung zwischen dem Zahn 1 vom ersten Typ, dem Zahn 2 vom zweiten Typ, dem Zahn 3 vom dritten Typ und dem Zahn 4 vom vierten Typ vorzugsweise die folgenden Bedingungen: eine Summe der Längen von benachbarten Zahnspitzen von benachbarten Zähnen liegt nahe bei einem Abstand (ist gleich dem oder geringfügig kleiner als der Abstand) zwischen Zahnkörpern von benachbarten Zähnen. Insbesondere sind eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 vom ersten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 2 vom zweiten Typ, eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 2 vom zweiten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 3 vom dritten Typ, eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 3 vom dritten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte der Zahnspitze 4 vom vierten Typ und eine Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns 4 vom vierten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns 1 von ersten Typ im Wesentlichen gleich und entsprechen jeweils einem Abstand oder sind geringfügig kleiner als dieser Abstand zwischen Zahnkörpern (d. h. dem Bereich zwischen dem Joch und der Zahnspitze) von zwei benachbarten Zähnen. Der Spalt zwischen benachbarten Zahnspitzen sollte so klein wie möglich sein, um soviel Material wie möglich zu sparen.
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Der Ständerkern von 1 kann durch zwei bevorzugte Verfahren hergestellt werden. In einem ersten Verfahren wird jede Lamellenschicht des Ständerkerns durch Biegen eines einzelnen Plattenmaterials gebildet. Insbesondere umfasst das Verfahren zum Herstellen des Ständerkerns die folgenden Schritte.
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Es wird auf 2 Bezug genommen, in welcher in Schritt S1 ein längliches Plattenmaterial gestanzt wird. Das Plattenmaterial ist zu diesem Zeitpunkt eben und gerade und hat einen Verbindungsbereich und eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Verbindungsbereich erstrecken. Die Zähne sind in der Reihenfolge des Zahns 1 vom ersten Typ, des Zahns 2 vom zweiten Typ, des Zahns 3 vom dritten Typ und des Zahns 4 vom vierten Typ angeordnet. Jeder Zahn hat einen Zahnkörper, der sich von dem Verbindungsbereich erstreckt, und eine Zahnspitze, die sich von einem distalen Ende des Zahnkörpers zu zwei Seiten des Zahnkörpers erstreckt. Die Zahnspitze hat eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte. Die Länge der linken Zahnspitzenhälfte und der rechten Zahnspitzenhälfte wird in der Umfangsrichtung des Kerns gemessen.
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Um Material zu sparen und um sicherzustellen, dass die Schlitzöffnung des Wicklungsschlitzes nach dem Schichten der Kernlamellen so klein wie möglich ist, sollte der Spalt zwischen benachbarten Zahnspitzen in der Streifenform des Materials (vor dem Biegen) so klein wie möglich sein. Vorzugsweise ist die Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Zahn vom ersten Typ und dem Zahn vom zweiten Typ. Die Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom zweiten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ ist im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Zahn vom zweiten Typ und dem Zahn vom dritten Typ. Die Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom dritten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ ist im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Zahn vom dritten Typ und dem Zahn vom ersten Typ. Die Summe der Länge der rechten Zahnspitzenhälfte des Zahns vom vierten Typ und der Länge der linken Zahnspitzenhälfte des Zahns vom ersten Typ ist im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Zahn vom vierten Typ und dem Zahn vom ersten Typ.
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Nach dem Stanzen des jeweiligen Plattenmaterials wird dieses geformt, indem eine erste Hälfte der letzten Zahngruppe von K + 1 Zahngruppen abgeschnitten wird, die sequenziell angeordnet sind, wobei K eine ganze Zahl größer als Null ist. Jede Zahngruppe umfasst einen Zahn 1 vom ersten Typ, einen Zahn 2 vom zweiten Typ, einen Zahn 3 vom dritten Typ und einen Zahn 4 vom vierten Typ. Wie in 2 zu erkennen ist, entsteht durch das Abschneiden eines Plattenmaterials, das 2k + 1 Zahngruppen in der Mitte der (k + 1)ten Zahngruppe hat, eine Lamelle 200a eines ersten Typs und eine Lamelle 200b eines zweiten Typs. Aus diesem Grund wird in Schritt S1 das Plattenmaterial vorzugsweise derart gestanzt, dass dieses 2k + 1 Zahngruppen hat, und das Plattenmaterial mit den 2k + 1 Zahngruppen wird an der (k + 1)ten Zahngruppe abgeschnitten, wodurch man eine Lamelle vom ersten Typ und eine Lamelle vom zweiten Typ erhält.
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Es wird auf 4 und 5 Bezug genommen. In Schritt S3 wird jedes Plattenmaterial zu einer ringförmigen Lamelle gebogen, wobei die Verbindungsbereiche sämtlicher Plattenmaterialien das ringförmige Joch bilden und wobei die Zähne jedes Plattenmaterials sich von dem Joch nach außen erstrecken, um die Zähne des Kerns zu bilden.
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In Schritt S4 werden mehrere Lamellen, die zu einer Ringform gebogen wurden, aufeinandergeschichtet, wobei sich ein den Anfang bildendes Ende einer vorhergehenden Lamelle mit einem den Anfang bildenden Ende einer nachfolgenden Lamelle überlappt und wobei sich ein den Schluss bildendes Ende der vorhergehenden Lamelle mit einem den Schluss bildenden Ende einer nachfolgenden Lamelle überlappt. Die Kernlamelle 200a vom ersten Typ und die Kernlamelle 200b vom zweiten Typ sind abwechselnd aufgeschichtet, und zwar entweder einzeln oder in Gruppen von Lamellen vom gleichen Typ.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird das Plattenmaterial in Schritt S3 zunächst zu einer ringförmigen Lamelle gebogen, und in dem anschließenden Schritt S4 werden mehrere Lamellen aufgeschichtet. In einer alternativen Ausführungsform werden in Schritt S3 mehrere Lamellen aufgeschichtet, um mehrere Schichten von Lamellen zu bilden, und die aufgeschichteten mehreren Schichten von Lamellen werden in Schritt S4 zu einer Ringform gebogen, wobei die Verbindungsbereiche sämtlicher Plattenmaterialien das ringförmige Joch und die Zähne jeder Lamelle die Kernzähne bilden, die sich von dem Joch nach außen erstrecken.
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Es versteht sich, dass bei vorstehendem Verfahren die Anzahl der Zähne in einer Gruppe eine gerade Zahl ist und dass sich nach dem Aufschichten der Zahn vom ersten Typ, der Zahn vom zweiten Typ, der Zahn vom dritten Typ und der Zahn vom vierten Typ der mehreren Schichten von Lamellen mit dem Zahn vom dritten Typ, dem Zahn vom vierten Typ, dem Zahn vom ersten Typ und dem Zahn vom zweiten Typ von weiteren mehreren Schichten überlappen.
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Es wird auf 6 Bezug genommen. In einem zweiten Verfahren wird der gesamte Magnetkern 100 hergestellt, indem ein Streifen eines gestanzten länglichen Materials in einer Umfangsrichtung in mehreren Windungen aufgerollt oder aufgewickelt wird, wobei jede Windung äquivalent ist zu einer einzelnen Lamellenschicht 200 des Magnetkerns 100 oder diese bildet. Insbesondere umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
Zunächst wird ein längliches Plattenmaterial derart gestanzt, dass dieses einen Verbindungsbereich hat und mehrere Zähne, die sich von dem Verbindungsbereich erstrecken. Jeder Zahn hat eine Zahnspitze, die sich auf beiden Seiten des Zahns von einem distalen Ende des Zahns erstreckt. Die Zahnspitze hat eine linke Zahnspitzenhälfte und eine rechte Zahnspitzenhälfte.
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Die Länge der linken Zahnspitzenhälfte und der rechten Zahnspitzenhälfte wird in der Umfangsrichtung gemessen.
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Nach dem Stanzen bildet das Plattenmaterial eine Mehrzahl von Zahngruppen. Jede Zahngruppe enthält einen Zahn 1 eines ersten Typs, einen Zahn 2 eines zweiten Typs, einen Zahn 3 eines dritten Typs und einen Zahn 4 eines vierten Typs, die der Reihe nach angeordnet sind. In dieser Ausführungsform sind ein Zahn 1 vom ersten Typ, ein Zahn 2 vom zweiten Typ, ein Zahn 3 vom dritten Typ und ein Zahn 4 vom vierten Typ in jeder Zahngruppe vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform können mehr als ein Zahn vom ersten Typ und mehr als einen Zahn vom dritten Typ vorgesehen sein.
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Nach dem Stanzen wird das Plattenmaterial mehrfach aufgerollt oder aufgewickelt, um mehrere Windungen zu bilden, deren jede eine Lamellenschicht des Magnetkerns des Motors bildet. Jede Lamellenschicht enthält ein ringförmiges Joch und Zähne, die sich von dem Joch nach außen erstrecken. Jede Lamellenschicht hat k Zahngruppen und eine halbe Zahngruppe, die der Reihe nach angeordnet sind. In dieser Ausführungsform hat jede Lamellenschicht 4k + 2 Zähne. Bei diesem Verfahren bilden die beiden letzten Zähne einer vorhergehenden Lamellenschicht und die beiden ersten Zähne einer nachfolgenden Lamellenschicht eine Zahngruppe, und der Zahn vom ersten Typ, der Zahn vom zweiten Typ, der Zahn vom dritten Typ und der Zahn vom vierten Typ der vorhergehenden Lamellenschicht überlappen sich mit dem Zahn vom dritten Typ, dem Zahn vom vierten Typ, dem Zahn vom ersten Typ und dem Zahn vom zweiten Typ der nachfolgenden Lamellenschicht.
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Der Magnetkern vorliegender Erfindung kann als Ständerkern oder als Läuferkern des Motors verwendet werden.
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Es versteht sich, dass der in vorliegender Anmeldung verwendete Begriff „Ringform” nicht nur die traditionelle runde/kreisförmige Ringform umfasst, sondern auch andere Formen wie beispielsweise eine viereckige oder vieleckige Form.
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Es versteht sich, dass vorliegende Erfindung derart ausgeführt sein kann, dass jede Lamellenschicht S Zähne hat, wobei mehrere Zähne vom ersten Typ, ein Zahn vom zweiten Typ, mehrere Zähne vom dritten Typ und ein Zahn vom vierten Typ der Reihe nach angeordnet sind, um eine Zahngruppe zu bilden, und wobei jede Zahngruppe T Zähne hat, wobei S und T die folgende Beziehung erfüllen: S/T = N + Rest. Dabei ist N eine positive ganze Zahl, T ist eine gerade Zahl und der Rest = T/2. Das heißt, S/T = N + 1/2 oder S = N.T + T/2. Somit kann die Lamelle mit einer geraden oder ungeraden Anzahl von Zähnen S ausgebildet sein. Vor dem Biegen des Plattenmaterials zu einer Ringform liegt die Summe von benachbarten Zahnspitzen von benachbarten Zähnen nahe (gleich oder geringfügig kleiner) bei dem Abstand zwischen Zahnkörpern der benachbarten Zähne.
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Es wird auf 7 Bezug genommen. Jede Zahngruppe hat zwei Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ, zwei Zähne vom dritten Typ und einen Zahn vom vierten Typ. Somit hat jede Zahngruppe sechs Zähne, und die Anzahl der Zähne jeder Lamellenschicht kann eine ungerade Zahl sein wie beispielsweise 9, 15 oder 21.
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Es wird auf 8 Bezug genommen. Jede Zahngruppe hat drei Zähne vom ersten Typ, einen Zahn vom zweiten Typ, drei Zähne vom dritten Typ und einen Zahn vom vierten Typ. Somit hat jede Zahngruppe acht Zähne, und die Anzahl der Zähne jeder Lamellenschicht kann eine gerade Zahl sein wie beispielweise 12, 20 oder 28.
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Die in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Verben „umfassen”, „aufweisen”, „enthalten” und „haben” sowie deren Variationen sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen, wodurch ausgedrückt werden soll, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, ohne dabei auszuschließen, dass auch zusätzliche Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Es versteht sich, dass bestimmte Merkmale der Erfindung, die der Klarheit halber im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben wurden, ebenso in einer einzigen Ausführungsform kombiniert sein können. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Erfindung, die der Kürze halber im Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso separat oder in einer geeigneten Unterkombination vorgesehen sein.
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Die Erfindung wurde vorstehend lediglich anhand von Beispielen beschrieben. Der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche angegeben ist.
