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Gebiet der Technik
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Diese Erfindung betrifft eine elektrische Maschine.
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Stand der Technik
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Eine elektrische Maschine ist eine elektromagnetische Vorrichtung, die ein Umwandeln von elektrischer Energie in mechanische Energie und von mechanischer Energie in elektrische Energie bewirken kann. Wie die 1 bis 2 zeigen, umfasst eine jetzige elektrische Maschine einen Wassermantel 1, einen im Wassermantel 1 befindlichen Stator 2 und einen Busring 3. Die äußere Umfangsfläche des Wassermantels 1 ist mit mehreren Montagelaschen 6 versehen, die in Umfangsrichtung mit Zwischenraum verteilt sind und in radialer Richtung vorstehen, wobei die Montagelaschen 6 dazu vorgesehen sind, den Wassermantel 1 an den Montagelöchern 7 an der Basis (nicht dargestellt) zu montieren. Der Stator 2 umfasst einen Statorkern 4 und eine am Statorkern 4 gewickelte Statorwicklung 5, der Busring 3 befindet sich in einem radialen Zwischenraum zwischen einem der axialen Endteile der Statorwicklung 5 und dem Wassermantel 1 und ist mit dem Anschluss der Statorwicklung 5 elektrisch verbunden. Der nahe dem Busring 3 gelegene axiale Endteil des Wassermantels 1 steht in axialer Richtung im Vergleich zur Statorwicklung 5 hervor.
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Nach der Montage des Stators 2 und des Busrings 3 im Wassermantel 1 erfolgt mit Hilfe eines Formwerkzeugs ein Abdichten, damit das Isolationsmaterial die Oberfläche der Statorwicklung 5 bedeckt und das Isolationsmaterial den Luftspalt zwischen dem Wassermantel 1, dem Stator 2 und dem Busring 3 sowie den Luftspalt zwischen den Windungen der Statorwicklung 5 voll ausfüllen kann, um die Isolationseigenschaften und die mechanischen Eigenschaften der elektrischen Maschine sowie die Wärmefestigkeit und Wärmeleitfähigkeit der Statorwicklung 5 zu verbessern. Die Wirkung des Formwerkzeugs besteht darin, dem Isolationsmaterial eine Formgebung zu einer spezifischen Form zu ermöglichen.
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Nach dem Abdichten ist die axiale Seite der Statorwicklung 5 mit Isolationsmaterial bedeckt. Um einen besseren Schutz der Statorwicklung 5 zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass das Isolationsmaterial, das die axiale Seite der Statorwicklung 5 bedeckt, relativ dick ist. Um zu bewirken, dass das Isolationsmaterial, das die axiale Seite der Statorwicklung 5 bedeckt, nicht ohne Weiteres zerstört wird, lautet die Methode nach dem Stand der Technik: Die axialen Abmessungen des Wassermantels 1 werden vergrößert, so dass das Isolationsmaterial, das die axiale Seite der Statorwicklung 5 bedeckt, durch den Wassermantel 1 der radialen Außenseite geschützt werden kann.
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Nach Vergrößern der axialen Abmessungen des Wassermantels 1 kann es jedoch dazu kommen, dass die axialen Abmessungen des Wassermantels 1 relativ groß sind und die Abmessungen, mit denen die axiale Endfläche S des Wassermantels 1 in axialer Richtung von den Montagelaschen 6 hervorsteht, relativ groß sind, was die Herstellungstechnologie für die Fertigung des Wassermantels 1 relativ kompliziert gestaltet und die Herstellungskosten ebenfalls entsprechend erhöht, wobei zur Ursachenanalyse auf die nachfolgenden Darstellungen verwiesen wird.
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Die Herstellungstechnologie des Wassermantels 1 umfasst: Bereitstellen eines Werkstoffrohres, Falten eines axialen Endes dieses Werkstoffrohrs in radialer Richtung nach außen zum Bilden eines Flanschs; erstes mechanisches Bearbeiten dieses Flanschs zum Bilden mehrerer Montagelaschen; nach Ausarbeiten der Montagelaschen zweites mechanisches Bearbeiten der axialen Endfläche des Flanschs zum Entfernen eines Teils des Werkstoffs des Flanschs, Bilden von Montagelaschen 6 mit verringerter Dicke (Abmessung in axialer Richtung des Wassermantels), wobei mit der axialen Endfläche des Flanschs die Oberfläche gemeint ist, die in axialer Richtung des Wassermantels rückseitig zu dem axialen Ende des Wassermantels gerichtet ist, an dem keine Montagelaschen 6 angeordnet sind.
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Da die Abmessungen, mit denen die axiale Endfläche S des Wassermantels 1 in axialer Richtung von den Montagelaschen 6 hervorsteht, relativ groß sind, muss beim zweiten mechanischen Bearbeiten des Flanschs relativ viel Material entfernt werden. Dadurch ist die Herstellungstechnologie des Wassermantels 1 relativ kompliziert, die Herstellungskosten erhöhen sich ebenfalls entsprechend.
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Gegenstand der Erfindung
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Das von dieser Erfindung zu lösende Problem besteht in Folgendem: Die axialen Abmessungen des Wassermantels in jetzigen elektrischen Maschinen sind relativ lang.
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Zur Lösung dieses Problems stellt diese Erfindung eine elektrische Maschine bereit, die einen Wassermantel, einen im Wassermantel befindlichen Stator und einen Busring umfasst, wobei der Stator einen Statorkern und eine am Statorkern gewickelte Statorwicklung umfasst, der Busring sich in einem radialen Zwischenraum zwischen einem der axialen Endteile der Statorwicklung und dem Wassermantel befindet und mit dem Anschluss der Statorwicklung elektrisch verbunden ist, der nahe dem Busring gelegene axiale Endteil des Wassermantels in axialer Richtung im Vergleich zur Statorwicklung hervorsteht; der Busring in axialer Richtung der elektrischen Maschine im Vergleich zum Wassermantel hervorsteht.
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Wahlweise sind an der äußeren Umfangsfläche des axialen Endteils des Wassermantels in radialer Richtung vorstehende Montagelaschen vorgesehen, sind die Montagelaschen dafür vorgesehen, den Wassermantel an den Montagelöchern der Basis der elektrischen Maschine zu montieren.
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Wahlweise umfasst sie außerdem: einen ersten Zwischenring, der sich an der radialen Außenseite des axialen Endteils des Wassermantels befindet, wobei sich der erste Zwischenring an der axialen Seite der Montagelaschen befindet und in axialer Richtung im Vergleich zum axialen Endteil des Wassermantels hervorsteht; mehrere in Umfangsrichtung mit Zwischenraum verteilte Verbindungsteile, die sich im radialen Zwischenraum zwischen dem ersten Zwischenring und dem Busring befinden, wobei die Verbindungsteile fest mit dem ersten Zwischenring und dem Busring verbunden sind.
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Wahlweise umfasst der Busring einen ringförmigen Körper und einen am radialen Außenrand der Endfläche des ringförmigen Körpers befestigten zweiten Zwischenring und steht der zweite Zwischenring in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel hervor.
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Wahlweise steht das in axialer Richtung von den Montagelaschen entfernte Ende des ersten Zwischenrings in axialer Richtung im Vergleich zum Busring hervor.
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Wahlweise sind der Busring, die Verbindungsteile und der erste Zwischenring integriert geformt.
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Wahlweise beträgt die Anzahl der Montagelaschen mindestens zwei und sind alle Montagelaschen in Umfangsrichtung des Wassermantels mit Zwischenraum verteilt.
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Im Vergleich zum Stand der Technik weist das technische Konzept dieser Erfindung folgende Vorteile auf:
Da der Wassermantel in axialer Richtung der elektrischen Maschine im Vergleich zur Statorwicklung hervorsteht und der Busring in axialer Richtung der elektrischen Maschine im Vergleich zum Wassermantel hervorsteht, bedeutet dies, dass unter Nutzung des Busrings die axialen Abmessungen des Wassermantels vergrößert werden und Folgendes bewirkt wird:
Nach dem Abdichten kann die axiale Seite der Statorwicklung mit relativ dickem Isolationsmaterial bedeckt sein, und das die axiale Seite der Statorwicklung bedeckende Isolationsmaterial kann durch den Busring der radialen Außenseite geschützt werden und nicht ohne Weiteres zerstört werden; die tatsächlichen axialen Abmessungen des Wassermantels müssen nicht vergrößert werden und sind gegenüber einem Wassermantel nach dem Stand der Technik relativ gering.
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Weitergehend sind an der äußeren Umfangsfläche des nahe dem Busring gelegenen axialen Endteils des Wassermantels in radialer Richtung vorstehende Montagelaschen vorgesehen, sind die Montagelaschen dafür vorgesehen, den Wassermantel an den Montagelöchern der Basis der elektrischen Maschine zu montieren. Da die tatsächlichen axialen Abmessungen des Wassermantels nicht vergrößert werden müssen, können die Abmessungen, mit denen die axiale Endfläche des Wassermantels in axialer Richtung von den Montagelaschen hervorsteht, relativ gering sein. Gemäß der Herstellungstechnologie des Wassermantels ist erkennbar, dass auf diese Weise im Bearbeitungsprozess des Wassermantels im Flansch relativ wenig Material zu entfernen ist, so dass die Herstellungstechnologie des Wassermantels einfacher ist und die Herstellungskosten ebenfalls entsprechend sinken.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine räumliche Darstellung einer jetzigen elektrischen Maschine, wobei in der Fig. die axiale Seite des Stators mit Isolationsmaterial bedeckt ist.
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2 ist ein partielles axiales Schnittbild der in 1 gezeigten elektrischen Maschine.
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3 ist eine räumliche Darstellung einer elektrischen Maschine eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung vor dem Abdichten.
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4 ist eine räumliche Explosionsdarstellung der in 3 gezeigten elektrischen Maschine.
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5 ist ein partielles axiales Schnittbild der in 3 gezeigten elektrischen Maschine.
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6 ist eine partielle räumliche Darstellung eines Busrings der in 3 gezeigten elektrischen Maschine.
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7 ist eine räumliche Darstellung der in 3 gezeigten elektrischen Maschine nach dem Abdichten.
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Konkrete Ausführungsform
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Für ein klareres und leichteres Verständnis der oben genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen die konkreten Ausführungsbeispiele dieser Erfindung detailliert beschrieben.
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Wie die 3 bis 5 zeigen, umfasst eine elektrische Maschine dieses Ausführungsbeispiels einen Wassermantel 10, einen im Wassermantel 10 befindlichen Stator 20 und einen Busring 30. Der Stator 20 umfasst einen Statorkern 21 und eine am Statorkern 21 gewickelte Statorwicklung 22, wobei der axiale Endteil der Statorwicklung 22 in axialer Richtung im Vergleich zum Statorkern 21 hervorsteht (wie in 4 und 5 gezeigt), so dass zwischen dem Wassermantel 10 und dem axialen Endteil der Statorwicklung 22 ein radialer Zwischenraum besteht. Der Busring 30 befindet sich im radialen Zwischenraum zwischen einem der axialen Endteile der Statorwicklung 22 und dem Wassermantel 10 und ist mit dem Anschluss der Statorwicklung 22 elektrisch verbunden.
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Wie die 4 bis 5 zeigen, dient der Wassermantel 10 dazu, die elektrische Maschine zu kühlen, wobei sein nahe dem Busring 30 gelegener axialer Endteil in axialer Richtung im Vergleich zur Statorwicklung 22 hervorsteht. Die äußere Umfangsfläche des in axialer Richtung nahe dem Busring 30 gelegenen axialen Endteils des Wassermantels 10 ist mit mehreren Montagelaschen 11 versehen, die in Umfangsrichtung mit Zwischenraum verteilt sind und in radialer Richtung vorstehen, wobei an den Montagelaschen 11 Montagelöcher 12 für die Montage des Wassermantels 10 an der Basis (nicht dargestellt) der elektrischen Maschine vorgesehen sind. Zwischen den Montagelaschen 11 und der axialen Endfläche S1 des axialen Endteils des Wassermantels 10 besteht in axialer Richtung ein Zwischenraum.
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Wie die 5 bis 6 zeigen, weist der Busring 30 Kupferdraht sowie eine den Kupferdraht ummantelnde Isolationsschutzschicht auf, wobei der Kupferdraht mit dem Anschluss der Statorwicklung 22 elektrisch verbunden ist. Da der Kupferdraht von der Isolationsschutzschicht ummantelt wird, wird in den Zeichnungen dieser Erfindung der Kupferdraht nicht dargestellt. Der Busring 30 umfasst einen ringförmigen Körper 31 und einen an der axialen Außenseite (d.h. an der in axialer Richtung vom Statorkern 21 entfernten Seite) des ringförmigen Körpers 31 befindlichen zweiten Zwischenring 32, wobei die Dicke des ringförmigen Körpers 31 in radialer Richtung viel größer ist als die Dicke des zweiten Zwischenrings 32 in radialer Richtung, der zweite Zwischenring 32 am radialen Außenrand der Endfläche des ringförmigen Körpers 31 fest vorgesehen ist und in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel 10 hervorsteht und der ringförmige Körper 31 in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel 10 nicht hervorsteht. Der ringförmige Körper 31 weist Kupferdraht sowie eine den Kupferdraht ummantelnde Isolationsschutzschicht auf, und bei dem zweiten Zwischenring 32 handelt es sich um eine Isolationsschutzschicht.
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An der radialen Außenseite des axialen Endteils des Wassermantels 10 ist ein erster Zwischenring 33 vorgesehen, wobei sich der erste Zwischenring 33 an der axialen Seite der Montagelaschen 11 befindet und in axialer Richtung im Vergleich zum axialen Endteil des Wassermantels 10 hervorsteht. Im radialen Zwischenraum zwischen dem ersten Zwischenring 33 und dem Busring 30 sind mehrere in Umfangsrichtung mit Zwischenraum verteilte Verbindungsteile 34 vorgesehen, wobei die Verbindungsteile 34 fest mit dem ersten Zwischenring 33 und dem Busring 30 verbunden sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Zwischenring 33, die Verbindungsteile 34 und der Busring 30 integriert geformt, ist das Material des ersten Zwischenrings 33, der Verbindungsteile 34 und der Isolationsschutzschicht des Busrings 30 identisch.
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In diesem Ausführungsbeispiel steht das in axialer Richtung von den Montagelaschen 11 entfernte Ende des ersten Zwischenrings 33 in axialer Richtung im Vergleich zum zweiten Zwischenring 32 des Busrings 30 hervor. In einem Änderungsbeispiel dieses Ausführungsbeispiels können der erste Zwischenring 33 und der zweite Zwischenring 32 des Busrings 30 auch in axialer Richtung bündig sein.
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Nach der Montage des Rotors 20 und des Busrings 30 im Wassermantel 10 erfolgt das Abdichten. Beim Abdichten werden der Wassermantel 10 mit montiertem Stator 20 und Busring 30 eben platziert (d.h. mit ihrer Mittelachse senkrecht zum Boden), mit dem nahe dem Busring 30 gelegenen axialen Endteil des Wassermantels 10 nach oben und mit dem anderen Endteil nach unten. Die Einspritzöffnung der Spritzgießmaschine wird über dem nach oben gerichteten axialen Endteil der elektrischen Maschine angeordnet, und nach unten wird das Isolationsmaterial in heißem geschmolzenem Zustand (zum Beispiel Epoxidharz) eingespritzt. Das eingespritzte Isolationsmaterial in heißem geschmolzenem Zustand wird in dem vom ersten Zwischenring 33 durch Umschließen gebildeten Hohlraum begrenzt und bedeckt die Oberfläche des Busrings 30 und der Statorwicklung 22 und füllt außerdem den Luftspalt zwischen den Windungen der Statorwicklung 22 voll aus, um die Isolationseigenschaften und die mechanischen Eigenschaften der elektrischen Maschine sowie die Wärmefestigkeit und Wärmeleitfähigkeit der Statorwicklung 22 zu verbessern. Des Weiteren füllt das eingespritzte Isolationsmaterial in heißem geschmolzenem Zustand den Zwischenraum 35 zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Verbindungsteilen 34 voll aus und fließt von dem Zwischenraum 35 zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Verbindungsteilen 34 in den radialen Zwischenraum zwischen dem Busring 30 und dem Wassermantel 10, um den Luftspalt zwischen dem Wassermantel 10, dem Stator 20 und dem Busring 30 voll auszufüllen.
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Nach dem Einspritzen des Isolationsmaterials in heißem geschmolzenem Zustand erfolgt eine Kühlung, und das Isolationsmaterial nimmt beim Kühlen eine spezifische Form an. Wie 5 und 7 zeigen, ist nach dem Abdichten die axiale Seite der Statorwicklung 22 mit Isolationsmaterial bedeckt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des Isolationsmaterials nach dem Kühlen und Formgeben mit der axialen Endfläche S2 des ersten Zwischenrings 33 nahezu bündig. In einem Änderungsbeispiel dieses Ausführungsbeispiels kann die Oberfläche des Isolationsmaterials nach dem Kühlen und Formgeben auch mit der axialen Endfläche S3 des zweiten Zwischenrings 32 nahezu bündig sein, wobei in diesem Änderungsbeispiel die Menge des zum Abdichten der elektrischen Maschine verwendeten Isolationsmaterials relativ zur Menge des zum Abdichten der elektrischen Maschine verwendeten Isolationsmaterials in diesem Ausführungsbeispiel etwas geringer ist.
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Da der Wassermantel 10 in axialer Richtung der elektrischen Maschine im Vergleich zur Statorwicklung 22 hervorsteht, sowie der Busring 30 und der erste Zwischenring 33 in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel 10 hervorstehen, bedeutet dies, dass unter Nutzung des Busrings 30 und des ersten Zwischenrings 33 die axialen Abmessungen des Wassermantels 10 vergrößert werden und Folgendes bewirkt wird: Nach dem Abdichten kann die axiale Seite der Statorwicklung 22 mit relativ dickem Isolationsmaterial bedeckt sein, und das die axiale Seite der Statorwicklung 22 bedeckende Isolationsmaterial kann durch den Busring 30 und den ersten Zwischenring 33 der radialen Außenseite geschützt werden und nicht ohne Weiteres zerstört werden; die tatsächlichen axialen Abmessungen des Wassermantels 10 müssen nicht vergrößert werden und sind gegenüber einem Wassermantel nach dem Stand der Technik relativ gering, und die Abmessungen, mit denen die axiale Endfläche S1 des Wassermantels 10 in axialer Richtung von den Montagelaschen 11 hervorsteht, werden relativ gering sein. Gemäß der vorstehenden Herstellungstechnologie des Wassermantels ist erkennbar, dass auf diese Weise im Bearbeitungsprozess des Wassermantels 10 im Flansch relativ wenig Material zu entfernen ist, so dass die Herstellungstechnologie des Wassermantels 10 einfacher ist und die Herstellungskosten ebenfalls entsprechend sinken.
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Im Prozess des Abdichtens wirkt der erste Zwischenring 33 als Formwerkzeug und definiert den Füllbereich des Isolationsmaterials in heißem geschmolzenem Zustand, so dass das Isolationsmaterial beim Kühlen eine spezifische Form annehmen kann. Im Vergleich zum Stand der Technik weisen beim Verwenden einer elektrischen Maschine des technischen Konzepts dieses Ausführungsbeispiels die Teile der elektrischen Maschine selbst eine Wirkung als Formwerkzeuge auf, und beim Durchführen des Abdichtens ist die Verwendung zusätzlicher Formwerkzeuge nicht erforderlich, wodurch die Technologie des Abdichtens stark vereinfacht wird und auch die Herstellungskosten der elektrischen Maschine gesenkt werden.
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Im Prozess des Abdichtens übt der erste Zwischenring 33, der mittels der Verbindungsteile 34 fest mit dem Busring 30 verbunden ist, außerdem eine zentrierende Wirkung aus: Der sich an den Montagelaschen 11 abstützende erste Zwischenring 33 und der Busring 30 begrenzen den Rand des axialen Endteils des Wassermantels 10 zwischen sich, wodurch verhindert werden kann, dass beim Einspritzen des Isolationsmaterials in heißem geschmolzenem Zustand der Busring 30 in radialer Richtung ins Schwanken gerät.
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Wie 6 zeigt, ist es in einem Änderungsbeispiel dieses Ausführungsbeispiels auch möglich, dass die radiale Außenseite des Busrings 30 keinen ersten Zwischenring 33 und keine Verbindungsteile 34 aufweisen. Da in diesem Änderungsbeispiel der Busring 30 in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel 10 hervorsteht, bedeutet dies, dass unter Nutzung des Busrings 30 die axialen Abmessungen des Wassermantels 10 vergrößert werden und dieselben technischen Effekte bewirkt werden, wie sie von diesem Ausführungsbeispiel darauf beruhend herbeigeführt werden. Hinsichtlich dieser technischen Effekte wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
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In einem weiteren Änderungsbeispiel dieses Ausführungsbeispiels kann der Querschnitt des Busrings 30 rechteckig sein, so dass der gesamte Busring 30 in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel 10 hervorsteht. Es ist zu beachten, dass im technischen Konzept dieser Erfindung die Form des Busrings 30 keineswegs einer Einschränkung durch die angeführten Ausführungsbeispiele unterliegen soll und es genügt, wenn er in axialer Richtung im Vergleich zum Wassermantel 10 hervorsteht.
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Zwar wird diese Erfindung wie vorstehend offenbart, jedoch ist diese Erfindung keineswegs darauf beschränkt. Fachleute auf diesem Gebiet können, ohne Geist und Umfang dieser Erfindung zu verlassen, verschiedene Veränderungen und Modifikationen vornehmen, weshalb für den Schutzumfang dieser Erfindung der von den Patentansprüchen definierte Umfang maßgeblich sein soll.
