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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Motor mit einem Rotor und einem Stator, der eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorsegmenten aufweist, wobei jedes Statorsegment mit einer zugeordneten Einzelwicklung versehen ist, und wobei alle zugeordneten Einzelwicklungen an einem axialen Ende des Stators über ein Verschaltungselement zu einer Motorwicklung verschaltet sind.
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Aus dem Stand der Technik ist ein derartiger elektronisch kommutierter Motor mit einem Rotor und einem Stator bekannt. Der Stator ist dabei als segmentierter Stator ausgebildet und weist eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorsegmenten auf. Die Statorsegmente werden zur Ausbildung des ringförmigen Stators in einer Haltevorrichtung oder direkt in einem Statorgehäuse über eine Nut-/Federverbindung in Umfangsrichtung des Stators miteinander verbunden. Jedes Statorsegment ist mit einer zugeordneten Einzelwicklung versehen, wobei die Einzelwicklungen über ein Verschaltungselement zu einer Motorwicklung verschaltet sind. Das Verschaltungselement weist dabei mehrere Leiterbleche auf, die zusammengeschaltet werden, damit die Einzelwicklungen die Motorwicklung ausbilden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt einen elektronisch kommutierten Motor mit einem Rotor und einem Stator, der eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorsegmenten aufweist, bereit, wobei jedes Statorsegment mit einer zugeordneten Einzelwicklung versehen ist, und wobei alle zugeordneten Einzelwicklungen an einem axialen Ende des Stators über ein Verschaltungselement zu einer Motorwicklung verschaltet sind. Die zugeordneten Einzelwicklungen von zumindest zwei Statorsegmenten sind über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden und bilden eine Spuleneinheit aus, wobei die Spuleneinheit durchgängig gewickelt ist und wobei in axialer Richtung des Stators zwischen dem Stator und dem Verschaltungselement ein Fixierelement zum Fixieren des Verbindungsabschnitts angeordnet ist.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines elektronisch kommutierten Motors, bei dem durch das Fixierelement eine einfache Montage der Statorsegmente zum Stator ermöglicht werden kann. Des Weiteren weist der erfindungsgemäße elektronisch kommutierte Motor eine reduzierte Anzahl an Einzelteilen auf, wobei durch das Fixierelement eine einfache Motorenfertigung ermöglicht werden kann.
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Vorzugsweise sind die zumindest zwei Statorsegmente, deren zugeordnete Einzelwicklungen über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, in Umfangsrichtung des Stators um einen vorgegebenen Winkel, vorzugsweise 90°, versetzt zueinander angeordnet. Somit kann eine einfache und unkomplizierte Anordnung der zumindest zwei eine Spuleneinheit ausbildenden Statorsegmente ermöglicht werden.
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Bevorzugt ist das Fixierelement ringförmig ausgebildet. Somit kann auf einfache Art und Weise ein dem Verschaltungselement zugeordnetes Fixierelement bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Fixierelement an seinem Außenumfang eine der Anzahl von Statorsegmenten zugeordnete Anzahl von Aufnahmen zur Anordnung der Statorsegmente auf. Somit kann eine robuste und sichere Anordnung der Statorsegmente am Fixierelement ermöglicht werden.
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Die Statorsegmente weisen vorzugsweise an ihren dem Fixierelement zugeordneten axialen Enden jeweils einen Befestigungsbereich mit zumindest einer Anlagenut zum Anlegen in einer zugeordneten Aufnahme des Fixierelements auf. Somit kann leicht und unkompliziert eine geeignete Verbindung zwischen den Statorsegmenten und dem Fixierelement ausgebildet werden.
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Bevorzugt sind die Statorsegmente von einer Montagestellung, in der die Statorsegmente in radialer Richtung des Fixierelements angeordnet sind, über die jeweils zugeordnete zumindest eine Anlagenut in eine montierte Stellung, in der die Statorsegmente in axialer Richtung des Fixierelements angeordnet sind, bewegbar am Fixierelement angeordnet. Somit kann eine einfache und schnelle Montage der einzelnen Statorsegmente zum Stator ermöglicht werden, wobei ein Bewegen der Statorsegmente von einer Montagestellung in eine montierte Stellung über die Aufnahme erfolgt.
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Die Statorsegmente weisen vorzugsweise zugeordnete Statorsegmentkerne auf, die jeweils mit einem Isolierkörper versehen sind, an dem die dem Statorsegment zugeordnete Einzelwicklung angeordnet ist, wobei die Isolierkörper am Fixierelement fixiert sind. Somit kann eine sichere und zuverlässige Anordnung der Statorsegmente am Fixierelement ermöglicht werden.
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Das Verschaltungselement und/oder das Fixierelement weisen bevorzugt Kunststoff auf. Somit kann ein einfaches und kostengünstiges Verschaltungselement und/oder Fixierelement bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Verschaltungselement über eine Presspassung und/oder über Schnapphaken am Fixierelement angeordnet. Somit kann eine sichere und robuste Anordnung des Verschaltungselements am Fixierelement ermöglicht werden.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung einen Stator für einen elektronisch kommutierten Motor bereit, wobei der Stator eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorsegmenten aufweist, wobei jedes Statorsegment mit einer zugeordneten Einzelwicklung versehen ist, und wobei alle zugeordneten Einzelwicklungen an einem axialen Ende des Stators über ein Verschaltungselement zu einer Motorwicklung verschaltet sind. Die zugeordneten Einzelwicklungen von zumindest zwei Statorsegmenten sind über einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden und bilden eine Spuleneinheit aus, wobei die Spuleneinheit durchgängig gewickelt ist und wobei in axialer Richtung des Stators zwischen dem Stator und dem Verschaltungselement ein Fixierelement zum Fixieren des Verbindungsabschnitts angeordnet ist.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines elektronisch kommutierten Motors mit einem Rotor und einem Stator,
- 2 eine perspektivische Ansicht des Stators von 1 mit einem Fixierelement und einem Verschaltungselement,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer dem Stator von 1 und 2 zugeordneten Spuleneinheit,
- 4 eine Seitenansicht eines dem Stator von 1 und 2 zugeordneten Statorsegments,
- 5 eine Draufsicht auf eine Anordnung der dem Stator von 1 und 2 zugeordneten Spuleneinheiten,
- 6 eine perspektivische Ansicht der Spuleneinheiten von 5 mit dem Fixierelement von 3 in einer Montagestellung,
- 7 eine perspektivische Ansicht der Spuleneinheiten mit dem Fixierelement von 6 in einer montierten Stellung,
- 8 eine perspektivische Ansicht der Spuleneinheiten mit dem Fixierelement in einer montierten Stellung von 7 mit einem alternativen Verschaltungselement, und
- 9 eine Schnittansicht der Spuleneinheiten mit dem Fixierelement und dem Verschaltungselement von 8.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt einen beispielhaft als Innenläufermotor ausgebildeten Elektromotor 100 mit einem Innenrotor 180 und einem segmentierten Außenstator 150. Dieser weist illustrativ einen zumindest abschnittsweise mit einer vorzugsweise als Mehrzahl von Isolierkörpern ausgebildeten Kunststoffummantelung 155 versehenen, segmentierten Statorkern 153 auf, an dem eine Statorwicklung 157 angeordnet ist. Der segmentierte Außenstator 150 wird nachfolgend zur Vereinfachung der Beschreibung lediglich als der „Stator 150“ bezeichnet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Elektromotor 100 in 1 nur schematisch dargestellt ist, da Aufbau und Funktionalität eines geeigneten Elektromotors hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt sind, sodass hier zwecks Knappheit und Einfachheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung des Elektromotors 100 verzichtet wird. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass der Elektromotor 100 lediglich beispielhaft und nicht zur Einschränkung der Erfindung als Innenläufermotor dargestellt ist. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass auch die Abbildung eines Außenstators lediglich beispielhaften Charakter hat und die Erfindung ebenso z.B. bei ringförmigen Innenstatoren oder Primärteilen von Linearmotoren Anwendung finden kann.
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2 zeigt den als segmentierten Außenstator ausgebildeten Stator 150 von 1. Gemäß einer Ausführungsform ist der Stator 150 von einer Mehrzahl 220 von zumindest im Wesentlichen übereinstimmenden, vorzugsweise ringförmig angeordneten Statorsegmenten 221-232, illustrativ zwölf Statorsegmenten 221-232, ausgebildet. Diese Statorsegmente 221-232 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie ringförmig zusammenfügbar sind, wobei jeweils in Umfangsrichtung des Stators 150 benachbarte Statorsegmente 221-232 bevorzugt über eine geeignete Nut-Steg-Verbindung formschlüssig miteinander verbunden bzw. aneinander befestigt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellung von zwölf Statorsegmenten 221-232 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist, die bei einer beliebigen Anzahl von Statorsegmenten Anwendung finden kann.
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Die Statorsegmente 221-232 weisen bevorzugt zugeordnete Statorsegmentkerne 298 auf, die jeweils mit einem Isolierkörper 210 versehen sind. An einem jeweils zugeordneten Isolierkörper 210 ist eine dem Statorsegment 221-232 zugeordnete Einzelwicklung 299 angeordnet. Die Mehrzahl der Einzelwicklungen 299 sind vorzugsweise dazu ausgebildet, zu der Motorwicklung 157 verschaltet zu werden. Diese Einzelwicklungen 299 sind bevorzugt gegenüber den jeweiligen Statorsegmentkernen 298 durch die Kunststoffummantelung 155 von 1, bzw. durch den jeweils zugeordneten, bevorzugt Kunststoff aufweisenden Isolierkörper 210 elektrisch isoliert. Jedoch könnte der Isolierkörper 210 auch ein beliebig anderes geeignetes, elektrisch isolierendes Material aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind alle Einzelwicklungen 299 an einem axialen Ende 201 des Stators 150 über ein Verschaltungselement 240 zur Motorwicklung 157 verschaltet. Dabei sind vorzugsweise die zugeordneten Einzelwicklungen 299 von zumindest zwei Statorsegmenten 221-232 über einen Verbindungsabschnitt (330 in 3) miteinander verbunden und bilden bevorzugt eine Spuleneinheit (310 in 3) aus. Jede Spuleneinheit (310 in 3) weist dabei vorzugsweise zwei Drahtenden 251-262 auf. Diese Drahtenden 251-262 werden über dem Verschaltungselement 240 zugeordnete Verschaltungsteile 242-245 zur Motorwicklung 157 verschaltet. Illustrativ sind vier Verschaltungsteile 242-245 dargestellt, jedoch kann dem Verschaltungselement 240 auch eine kleinere oder größere Anzahl an Verschaltungsteilen 242-245 zugeordnet sein. Vorzugsweise sind die Verschaltungsteile 242-245 als Blechteile ausgebildet.
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Illustrativ sind die Verschaltungsteile 242-245 ringförmig ausgebildet und/oder in radialer Richtung 204 des Stators 150 zumindest teilweise ineinander angeordnet. Dabei sind die Verschaltungsteile 242-245 bevorzugt derart ausgebildet, dass die Drahtenden 251-262 in radialer Richtung 204 des Stators 150 befestigt sind. Derartige Verschaltungsteile 242-245 sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine weiterführende Beschreibung des Verschaltungselements 240 bzw. der Verschaltungsteile 242-245, verzichtet wird.
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Des Weiteren ist vorzugsweise in axialer Richtung 203 des Stators 150, zwischen dem Stator 150 und dem Verschaltungselement 240, ein Fixierelement 280 mit zumindest einem Umlenkelement 282 zum Fixieren des Verbindungsabschnitts (330 in 3) angeordnet. Bevorzugt ist das Fixierelement 280 ringförmig ausgebildet. Des Weiteren weisen das Verschaltungselement 240 und/oder das Fixierelement 280 Kunststoff auf. Vorzugsweise ist das Verschaltungselement 240 über eine Presspassung und/oder über Schnapphaken am Fixierelement 280 befestigt. Darüber hinaus sind vorzugsweise die Isolierkörper 210 am Fixierelement 280 fixiert. Bevorzugt bilden das Fixierelement 280 und das Verschaltungselement 240 eine Verschaltungseinheit 270 aus.
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3 zeigt eine dem Stator 150 von 1 und 2 zugeordnete Spuleneinheit 310 und verdeutlicht anhand der Spuleneinheit 310 eine beispielhafte Ausgestaltung der Spuleneinheiten der Mehrzahl (599 in 5) von Spuleneinheiten. Vorzugsweise bilden zumindest zwei Statorsegmente 221, 224 der Mehrzahl von Statorsegmenten 221-232, bzw. deren Einzelwicklungen 299, die Spuleneinheit 310 aus.
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Illustrativ bilden die Statorsegmente 221 und 224 die Spuleneinheit 310 aus. Dabei sind den Statorsegmenten 221, 224 zugeordnete Einzelwicklungen 321, 324 mit ihren Drahtenden 262, 253 über einen Verbindungsabschnitt 330 miteinander verbunden. Bevorzugt ist die Spuleneinheit 310 durchgängig gewickelt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung der Spuleneinheit 310 mit zwei Statorsegmenten 221, 224 bzw. zwei Einzelwicklungen 299 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu sehen ist. So kann eine Spuleneinheit 310 auch mehr als zwei Statorsegmente bzw. Einzelwicklungen aufweisen. Die Spuleneinheit 310 wird z.B. durch Flyerwickeln oder Spulenwickeln auf das jeweilige Statorsegment 221, 224 bzw. einen entsprechenden Isolierkörper 210 aufgewickelt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden Statorsegmente 221, 224 in Umfangsrichtung des Stators 150 um einen vorgegebenen Winkel a, vorzugsweise 90°, versetzt zueinander angeordnet. Jedoch kann der Winkel α auch kleiner oder größer als 90° sein. Darüber hinaus weisen die Statorsegmente 221, 224 an ihren dem Fixierelement 280 zugeordneten axialen Enden bevorzugt jeweils einen Befestigungsbereich 340 mit zumindest einer Anlagenut 342 zum Anlegen in einer zugeordneten Aufnahme (722 in 7) des Fixierelements 280 auf.
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4 zeigt das Statorsegment 224 von 3. Dabei verdeutlicht 4 die Ausbildung des Befestigungsbereichs 340 mit der zumindest einen Anlagenut 342.
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5 zeigt eine beispielhafte Anordnung einer Mehrzahl 599 von Spuleneinheiten 310 zur Ausbildung des Stators 150. Dabei sind, wie oben beschrieben die Statorsegmente 221, 224 über den Verbindungsabschnitt 330 miteinander verbunden und haben die Drahtenden 262, 253. Des Weiteren sind die Statorsegmente 222, 231 über einen Verbindungsabschnitt 530 miteinander verbunden und haben die Drahtenden 251, 260, und die Statorsegmente 223, 226 sind über einen Verbindungsabschnitt 522 miteinander verbunden und haben die Drahtenden 252, 255. Darüber hinaus sind die Statorsegmente 225, 228 über einen Verbindungsabschnitt 524 miteinander verbunden und haben die Drahtenden 254, 257, die Statorsegmente 227, 230 sind über einen Verbindungsabschnitt 526 miteinander verbunden und haben die Drahtenden 256, 259, und die Statorsegmente 229, 232 sind über einen Verbindungsabschnitt 528 miteinander verbunden und haben die Drahtenden 258, 261.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausbildung von illustrativ sechs Spuleneinheiten lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu sehen ist. So kann der Stator 150 auch mehr oder weniger Spuleneinheiten haben.
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6 zeigt die beispielhafte Anordnung der Mehrzahl 599 von Spuleneinheiten 310 von 5 mit dem Fixierelement 280 in einer Montagestellung 610. Dabei sind die Statorsegmente 221-232 von der Montagestellung 610, in der die Statorsegmente 221-232 in radialer Richtung 604 des Fixierelements 280 angeordnet sind, in eine montierte Stellung (710 in 7), in der die Statorsegmente 221-232 in axialer Richtung 603 des Fixierelements 280 angeordnet sind, bewegbar am Fixierelement 280 angeordnet.
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7 zeigt den Stator 150 der voranstehenden Figuren mit der beispielhaften Anordnung der Mehrzahl 599 von Spuleneinheiten 310 mit dem Fixierelement 280 in einer montierten Stellung 710. Das Fixierelement 280 weist vorzugsweise an seinem Außenumfang eine der Anzahl von Statorsegmenten 221-232 zugeordnete Anzahl von Aufnahmen 722 zur Anordnung der Statorsegmente 221-232 auf. Dabei sind die Statorsegmente 221-232 von der Montagestellung 610 über die jeweils zugeordnete zumindest eine Anlagenut 722 in die montierte Stellung 710, in der die Statorsegmente 221-232 in axialer Richtung 603 des Fixierelements 280 angeordnet sind, bewegbar am Fixierelement 280 angeordnet. Hierbei werden die Statorsegmente 221-232 über ihren Befestigungsbereich 340 mit der Anlagenut 342 in der zugeordneten Aufnahme 722 des Fixierelements 280 von der Montagestellung 610 von 6 in die montierte Stellung 710 bewegt. Dabei werden gleichzeitig die Verbindungsabschnitte 330, 530, 522, 524, 526, 528 an den zugeordneten Umlenkelementen 282 umgelenkt und/oder fixiert.
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Des Weiteren weist das Fixierelement 280 bevorzugt Ausnehmungen 712 zur Anordnung der Verbindungsabschnitte 330, 530, 522, 524, 526, 528 auf. Vorzugsweise ist das Fixierelement 280 dazu ausgebildet, bei einer Montage bzw. einem Zusammenbau des Stators 150 die jeweiligen Verbindungsabschnitte 330 umzulenken und zu führen. Bevorzugt ist das Fixierelement 280 derart ausgebildet, dass kreuzende Verbindungsabschnitte 330, 530, 522, 524, 526, 528 vorzugsweise durch die Ausnehmungen 712 räumlich voneinander getrennt angeordnet werden. Dabei werden die Verbindungsabschnitte 330, 530, 522, 524, 526, 528 bei der Montage bzw. einem Bewegen der Statorsegmente 221-232 von der Montagestellung 610 in die montierte Stellung 710 durch das Fixierelement 280 gespannt.
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8 zeigt den Stator 150 der voranstehenden Figuren mit dem Fixierelement 280 von 7 und dem Verschaltungselement 240 von 2. Dabei weisen die Verschaltungsteile 242, 243, 244, 245 Anschlussteile 812-823 zum Verbinden mit den Drahtenden 251-262 auf. Hierbei sind die Anschlussteile 812-823 in axialer Richtung 603 angeordnet.
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Dabei weist das Verschaltungsteil 244 das mit dem Drahtende 261 verbundene Anschlussteil 823 und das mit dem Drahtende 255 verbundene Anschlussteil 817 auf. Das Verschaltungsteil 242 weist illustrativ das mit dem Drahtende 259 verbundene Anschlussteil 821 und das mit dem Drahtende 253 verbundene Anschlussteil 815 auf. Des Weiteren weist das Verschaltungsteil 243 das mit dem Drahtende 251 verbundene Anschlussteil 813 und das mit dem Drahtende 257 verbundene Anschlussteil 819 auf. Darüber hinaus weist das Verschaltungsteil 245 das mit dem Drahtende 262 verbundene Anschlussteil 812, das mit dem Drahtende 252 verbundene Anschlussteil 814, das mit dem Drahtende 254 verbundene Anschlussteil 816, das mit dem Drahtende 256 verbundene Anschlussteil 818 und das mit dem Drahtende 256 verbundene Anschlussteil 820 auf.
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9 zeigt eine Anordnung des Statorsegments 223 von 2 am Fixierelement 280, wobei illustrativ der Befestigungsbereich 340 des Statorsegments bzw. die Anlagenut 343 in der Aufnahme 722 des Fixierelements 280 angeordnet ist. Darüber hinaus verdeutlicht 9 das Verschaltungselement 240, das eine Aufnahmenut 922 aufweist, in der der Befestigungsbereich 340 des Statorsegmentes 223 angeordnet ist. Dabei wird das Verschaltungselement 240 illustrativ auf dem Fixierelement 280 angeordnet und/oder fixiert. Des Weiteren verdeutlicht 9 Nuten 912, 914 des Verschaltungselements 240, in denen vorzugsweise die Verschaltungsteile 242-245 angeordnet sind.
