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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Antriebsgerätevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine mit dem Verfahren hergestellte Antriebsgerätevorrichtung nach Anspruch 7 und ein Antriebsgerät, insbesondere einen Elektromotor mit einer Antriebsgerätevorrichtung nach Anspruch 11.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Elektromotoren bekannt, deren Statoren mittels eines Klebeverfahrens oder Schrumpfverfahrens innerhalb eines Gehäuses fixiert werden. Bei einem Klebeverfahren wird ein Klebemittel auf eine zu klebende Stelle aufgetragen und durch einen Aktivator ausgehärtet. Bei einem Schrumpfverfahren wird das Gehäuse zunächst erhitzt, wodurch es sich ausdehnt. Anschließend wird der Stator in das Gehäuse eingeführt. Während das Gehäuse abkühlt, kontrahiert es und fixiert so den Stator.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches verbesserte Eigenschaften im Vergleich zu gängigen Klebe- und Schrumpfprozessen aufweist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Antriebsgerätevorrichtung, insbesondere einer Lüftervorrichtung, welche zumindest eine erste Baueinheit und zumindest eine zweite Baueinheit aufweist, welche insbesondere in einem fertig montierten Zustand die erste Baueinheit zumindest teilweise konzentrisch aufnimmt, wobei die erste und die zweite Baueinheit dazu vorgesehen sind, mechanisch an einer Änderung eines Drehmoments mitzuwirken, wobei die erste Baueinheit in zumindest einem Verfahrensschritt in der zweiten Baueinheit fixiert wird.
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Es wird vorgeschlagen, dass die erste Baueinheit in der zweiten Baueinheit durch zumindest einen konzentrischen Pressprozessschritt fixiert wird.
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Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Unter einer „Antriebsgerätevorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, an einer Erzeugung und/oder Aufrechterhaltung einer Bewegung zumindest eines Elements zumindest teilweise mitzuwirken. Insbesondere ist die Antriebsgerätevorrichtung ein Teil, insbesondere eine Baugruppe, eines Antriebsgeräts, insbesondere eines Elektromotors und/oder einer Pumpe und/oder eines Generators. Insbesondere kann die Antriebsgerätevorrichtung eine Statoreinheit aufweisen. Unter einer „Statoreinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche statisch innerhalb einer Gehäuseeinheit der Antriebsgerätevorrichtung angeordnet ist und zumindest teilweise an der Erzeugung und/oder Aufrechterhaltung der Bewegung des Elements mitwirkt. Vorteilhaft weist die Statoreinheit zumindest einen Elektromagneten auf. Denkbar ist auch, dass die Antriebsgerätevorrichtung eine Getriebeeinheit aufweist. Bevorzugt ist die Antriebsgerätevorrichtung als eine Lüftervorrichtung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Antriebsgerätevorrichtung als eine Elektromotorvorrichtung ausgebildet.
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Darunter, dass die zweite Baueinheit die erste Baueinheit „zumindest teilweise konzentrisch aufnimmt“, soll insbesondere verstanden werden, dass beide Baueinheiten konzentrisch zueinander angeordnet sind und dass die zweite Baueinheit die erste Baueinheit zumindest teilweise aufnimmt. Darunter, dass die zweite Baueinheit die erste Baueinheit „zumindest teilweise aufnimmt“, soll insbesondere verstanden werden, dass die erste Baueinheit sich insbesondere zu einem Massen- und/oder Volumenanteil von zumindest 50 %, vorteilhaft zumindest zu 70 % und besonders vorteilhaft zumindest zu 90 % innerhalb einer kleinstmöglichen konvexen Hülle, welche die zweite Baueinheit gerade noch umfasst, befindet. Bevorzugt wird bei einer Montage die erste Baueinheit durch eine translatorische Bewegung in die zweite Baueinheit eingeführt.
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Unter einem „konzentrischen Pressprozess“ soll insbesondere ein Prozess verstanden werden, bei welchem ein zu pressendes Objekt so angeordnet wird, dass eine Presseinheit es konzentrisch umgibt. Durch eine konzentrische Bewegung der Presseinheit in Richtung des Mittelpunkts wirkt beim Pressvorgang eine konzentrische Presskraft auf das Objekt. Vorteilhaft wird hierdurch eine Verformung des Objekts erreicht. Die Presseinheit kann insbesondere zumindest einen Schlauch und/oder zumindest eine Pressbacke aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann insbesondere auf übliche Klebe- und Schrumpfverfahren zur Fixierung eines Bauteils verzichtet werden. Hierdurch können Klebemittel, Aktivatoren und aufwendige Schrumpfanlagen vermieden werden. Vorteilhaft können hierdurch Verfahrenskosten verringert werden. Besonders vorteilhaft kann hierdurch eine Sicherheit erhöht werden. Insbesondere kann eine Verwendung von giftigen und/oder umweltschädlichen Wirkstoffen und/oder hohen Temperaturen vermieden werden. Darüber hinaus können Verfahrensfehler durch unvollständig ausgehärtete Klebemittel und/oder nicht ausreichende Kontraktion der zweiten Baueinheit während der Abkühlung vermieden werden. Ferner kann hierdurch eine Flexibilität erhöht werden. Insbesondere kann eine Färbung beider Baueinheiten flexibler gewählt werden, da eine Farbänderung durch hohe Temperaturen vermieden werden kann. Bevorzugt kann hierdurch eine Verfahrensgeschwindigkeit erhöht werden. Insbesondere können Wartezeiten durch Aushärten eines Klebemittels und/oder Abkühlen der Baueinheiten vermieden werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zweite Baueinheit in dem Pressprozessschritt durch eine Verformung zumindest einer Grundbaueinheit hergestellt wird. Unter einer „Grundbaueinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, durch zumindest einen vordefinierten Verfahrensschritt in eine Baueinheit umgewandelt zu werden. Insbesondere unterscheidet sich die Grundbaueinheit von der zweiten Baueinheit durch eine Verformung der zweiten Baueinheit. Die Verformung kann insbesondere optisch unauffällig sein. Vorteilhaft ist die Verformung innerhalb eines vordefinierten Teilbereichs der Grundbaueinheit angeordnet. Bevorzugt wird durch die Verformung der Grundbaueinheit ein Zwischenraum zwischen der ersten Baueinheit und der Grundbaueinheit zumindest teilweise aufgefüllt. Vorteilhaft kann durch eine optische Analyse der Verformung eine erfolgreiche Fixierung der ersten Baueinheit schnell und einfach überprüft werden. Besonders vorteilhaft kann durch den Zwischenraum die erste Baueinheit schnell und einfach in die zweite Baueinheit eingesetzt werden. Hierdurch kann insbesondere eine Sicherheit erhöht und eine einfache Fixierung der ersten Baueinheit ermöglicht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass bei dem Pressprozessschritt die Grundbaueinheit durch eine hydraulische Presse verformt wird. Vorteilhaft ist die hydraulische Presse als eine Schlauchpresse ausgebildet. Unter einer „Schlauchpresse“ soll insbesondere ein Gerät verstanden werden, welches zu einer Ausführung eines konzentrischen Pressprozesses vorgesehen ist und dessen Presseinheit zumindest ein schlauchförmiges Element aufweist. Besonders vorteilhaft weist die hydraulische Presse eine Mehrzahl von kreisförmig angeordneten Pressbacken auf. Die Pressbacken werden in dem Pressprozessschritt insbesondere mit einer vordefinierten Geschwindigkeit von außen nach innen bewegt, wodurch insbesondere eine vordefinierte Kraft entlang der Bewegungsrichtung jeder einzelnen Pressbacke wirkt. Die Bewegung der Pressbacken erfolgt dabei insbesondere bis zu einem vordefinierten Radius. Vorteilhaft sind die vordefinierte Kraft und/oder die vordefinierte Geschwindigkeit und/oder die vordefinierte Bewegungslänge beliebig einstellbar. Hierdurch kann vorteilhaft eine Toleranz der Verformung bei wiederholter Anwendung des Verfahrens reduziert werden. Insbesondere kann die Verformung für beliebige Ausgestaltungen genau einstellt werden. Hierdurch kann vorteilhaft eine Genauigkeit erhöht werden. Bevorzugt kann bei einer Änderung der verwendeten Ausgestaltung der Verformung ein erster Pressbackensatz der hydraulischen Presse schnell und einfach durch einen zweiten, an die neue Ausgestaltung angepassten, Pressbackensatz ausgewechselt werden. Hierdurch kann eine Flexibilität erhöht werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass für die Grundbaueinheit eine zylindrische Grundform verwendet wird. Unter einer „zylindrischen Grundform“ eines Objekts soll insbesondere eine Ausgestaltung der Form des Objekts verstanden werden, durch welche die kleinstmögliche konvexe Hülle, welche das Objekt gerade noch vollständig umgibt, die Form eines Zylinders annimmt. Denkbar ist, die Grundbaueinheit insbesondere als einen offenen Hohlzylinder auszubilden. Vorteilhaft ist die Grundbaueinheit als ein zumindest an einer Seite geschlossener Hohlzylinder ausgebildet. Vorteilhaft weist die Grundbaueinheit insbesondere im Vergleich zu einer Grundbaueinheit mit einer quaderförmigen Grundform bei gleichem Materialaufwand ein höheres Aufnahmevolumen auf. Hierdurch können insbesondere Fertigungskosten und/oder ein Bauraum reduziert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass für die zweite Baueinheit zumindest ein metallisches Material verwendet wird. Vorteilhaft wird für die zweite Baueinheit Aluminium und/oder Stahl und/oder Zink und/oder Eisen und/oder eine entsprechende Legierung verwendet. Insbesondere kann die zweite Baueinheit teilweise aus dem metallischen Material gebildet sein. Denkbar ist, dass nur ein Teilbereich der zweiten Baueinheit aus dem metallischen Material gebildet ist. Vorteilhaft wird während des hydraulischen Pressprozessschritts nur dieser Teilbereich verformt. Bevorzugt ist die gesamte zweite Baueinheit aus dem metallischen Material gebildet. Insbesondere können Risse und/oder ungewünschte zusätzliche Verformungen der zweiten Baueinheit durch die Verformung vermieden werden. Hierdurch kann eine Robustheit gesteigert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass für die erste Baueinheit eine zylindrische Grundform verwendet wird. Insbesondere weist die zylindrische Grundform der ersten Baueinheit einen kleineren Radius auf als die zylindrische Grundform der Grundbaueinheit. Denkbar ist, die erste Baueinheit insbesondere halbkreisförmig zu gestalten. Bevorzugt ist die erste Baueinheit insbesondere ringförmig ausgestaltet. Vorteilhaft weist die erste Baueinheit insbesondere im Vergleich zu einer ersten Baueinheit mit einer quaderförmigen Grundform bei gleichem Materialaufwand ein höheres Aufnahmevolumen auf. Hierdurch können insbesondere Fertigungskosten und ein Bauraum reduziert werden.
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Ferner wird eine Antriebsgerätevorrichtung vorgeschlagen, welche in einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Hierdurch können vorteilhaft eine Sicherheit, Flexibilität und/oder Verfahrensgeschwindigkeit erhöht werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zweite Baueinheit eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Prägungen aufweist. Insbesondere sind die Prägungen durch die Verformung der Grundbaueinheit bedingt. Vorteilhaft sind die Prägungen in einem periodischen Abstand zueinander angeordnet. Die Prägungen können beispielsweise zumindest eine kreisförmige Prägung und/oder zumindest eine quaderförmige Prägung und/oder zumindest eine ringförmige Prägung aufweisen. Vorteilhaft können der Abstand und die Form der Prägungen auf einfache Weise variiert werden, um unterschiedliche Ausgestaltungen der Verformung zu ermöglichen. Hierdurch kann insbesondere eine Flexibilität erhöht werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die zweite Baueinheit als eine Gehäuseeinheit ausgebildet ist. Insbesondere definiert die zweite Baueinheit einen Innenraum. Bevorzugt ist die erste Baueinheit zu einem Massen- und oder Volumenanteil von mindestens 50 %, vorteilhaft zumindest zu 70 % und besonders vorteilhaft zumindest zu 90 % innerhalb des Innenraums angeordnet. Insbesondere kann von außen auf die zweite Baueinheit zugegriffen werden. Hierdurch kann ein Bedienkomfort gesteigert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die erste Baueinheit als eine Statoreinheit ausgebildet ist. Vorteilhaft weist die erste Baueinheit zumindest einen Elektromagneten auf. In einer alternativen Ausgestaltung kann die erste Baueinheit auch als ein Getriebeelement einer Getriebeeinheit ausgebildet sein. Hierdurch kann die zumindest teilweise Aufnahme der ersten Baueinheit durch die zweite Baueinheit sinnvoll genutzt werden.
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Ferner wird ein Antriebsgerät vorgeschlagen, welches eine erfindungsgemäße Antriebsgerätevorrichtung aufweist. Das Antriebsgerät ist bevorzugt als ein Elektromotor ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhaft eine Sicherheit, Flexibilität und eine Verfahrensgeschwindigkeit erhöht werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein Antriebsgerät mit einer Antriebsgerätevorrichtung, welche eine erste Baueinheit und eine zweite Baueinheit aufweist,
- 2 ein schematisches Ablaufschema des Verfahrens zur Herstellung der Antriebsgerätevorrichtung,
- 3 eine Darstellung eines ersten Verfahrensschritts eines Verfahrens zur Herstellung der Antriebsgerätevorrichtung und
- 4 eine Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts des Verfahrens zur Herstellung der Antriebsgerätevorrichtung.
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1 zeigt ein als Elektromotor ausgebildetes Antriebsgerät 10. Das Antriebsgerät 10 kann insbesondere Teil eines Lüfters sein. Das Antriebsgerät 10 weist eine Antriebsgerätevorrichtung auf. Die Antriebsgerätevorrichtung weist eine erste Baueinheit 12 auf, welche als eine Statoreinheit ausgebildet ist. Die erste Baueinheit 12 weist eine zylindrische Grundform auf, insbesondere ist die erste Baueinheit 12 ringförmig ausgebildet. Die erste Baueinheit 12 weist mehrere Teilbereiche 14 auf. Jeder Teilbereich 14 weist einen Elektromagneten (nicht dargestellt) auf. Jeder der Elektromagneten ist dazu vorgesehen, wiederholt umgepolt zu werden. Dabei weisen die Elektromagneten eine gemeinsame Umpolfrequenz auf. Die Antriebsgerätevorrichtung weist eine zweite Baueinheit 16 auf, welche als eine Gehäuseeinheit ausgebildet ist. Die zweite Baueinheit 16 weist eine zylindrische Grundform auf, insbesondere ist die zweite Baueinheit 16 als ein geschlossener Hohlzylinder geformt. In 1 wird aus Gründen der Anschaulichkeit eine Wandung der zweiten Baueinheit 16 nicht dargestellt. Die zweite Baueinheit 16 kann teilweise oder vollständig aus Aluminium und/oder Zink und/oder Stahl und/oder Eisen bestehen. Vorliegend besteht die zweite Baueinheit 16 vollständig aus Aluminium.
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Die zweite Baueinheit 16 weist eine Verformung 22 auf. Die Verformung 22 ist als eine periodische Anordnung von Prägungen ausgebildet. Die Prägungen sind kreisförmig. Alternativ kann die Verformung 22 aus einer beliebigen Anordnung ringförmiger und/oder quaderförmiger Prägungen gebildet sein. Die erste Baueinheit 12 und die zweite Baueinheit 16 sind konzentrisch um eine Achse 34 zueinander angeordnet. Die erste Baueinheit 12 wird von der zweiten Baueinheit 16 vollständig aufgenommen. Es befindet sich ein Zwischenraum 32 zwischen der ersten Baueinheit 12 und der zweiten Baueinheit 16. Der Zwischenraum 32 ist an Stellen, an denen die zweite Baueinheit 16 die Verformung 22 aufweist, von der Verformung 22 aufgefüllt. Die Verformung 22 fixiert die erste Baueinheit 12 innerhalb der zweiten Baueinheit 16 formschlüssig. Das Antriebsgerät 10 weist eine Rotoreinheit 18 mit einer Antriebswelle auf. Die Rotoreinheit 18 weist eine Schraubeneinheit (nicht dargestellt) auf. Die Schraubeneinheit ist zu einer Bewegung von Luft vorgesehen. Die Rotoreinheit 18 weist einen Permanentmagneten 20 auf. Der Permanentmagnet 20 ist als ein Zylinderring ausgebildet. In einem Betriebszustand erzeugt die Umpolung der Elektromagneten innerhalb der Teilbereiche 14 ein Drehmoment der Rotoreinheit 18 analog zum Stand der Technik bezüglich Elektromotoren. Die Achse 34 ist deckungsgleich mit einer Rotationsachse der Rotoreinheit 18.
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2 zeigt ein schematisches Ablaufschema des Verfahrens zur Herstellung der Antriebsgerätevorrichtung. In einem Verfahrensschritt 100 wird die erste Baueinheit 12 in eine Grundbaueinheit 24 eingeführt. Das Einführen der ersten Baueinheit 12 in die Grundbaueinheit 24 erfolgt durch eine translatorische Bewegung der ersten Baueinheit 12 parallel zu der Achse 34. Die translatorische Bewegung kann durch aus dem Stand der Technik bekannte Methoden für automatische translatorische Bewegungsabläufe vorgenommen werden. Beispielsweise kann die translatorische Bewegung durch einen Roboterarm vorgenommen werden. Alternativ kann das Einführen der ersten Baueinheit 12 in die Grundbaueinheit 24 auch manuell vorgenommen werden.
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In einem auf den Verfahrensschritt 100 folgenden weiteren Verfahrensschritt 110 wird durch einen hydraulischen Pressprozessschritt eine Verformung 22 der Grundbaueinheit 24 vorgenommen. Der hydraulische Pressprozessschritt wird mittels einer hydraulischen Presse (nicht dargestellt) durchgeführt. Die hydraulische Presse weist einen Satz Pressbacken 26 auf. Die Pressbacken 26 sind kreisförmig an Halterungen (nicht dargestellt) der hydraulischen Presse angeordnet. Während des zweiten Verfahrensschritts 110 werden die Pressbacken 26 gleichmäßig konzentrisch nach innen bewegt. Während dieser Bewegung werden alle Pressbacken 26 mit einer vordefinierten Kraft und einer vordefinierten Geschwindigkeit bewegt. Diese konzentrische Bewegung verläuft bis zu einem vordefinierten Radius 28. Dieser Radius 28 ist derart gewählt, dass Pressflächen 30 der Pressbacken 26 eine Presskraft auf die Grundbaueinheit 24 ausüben. Durch die Presskraft wird die Grundbaueinheit 24 verformt. Durch die Verformung 22 wird aus der Grundbaueinheit 24 die zweite Baueinheit 16. Hierbei sei erwähnt, dass zur Herstellung des Antriebsgeräts 10 gemäß der 1 weitere Verfahrensschritte notwendig sind, die aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb hier nicht weiter erläutert werden.
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3 zeigt eine erste Baueinheit 12 und eine Grundbaueinheit 24 nach dem ersten Verfahrensschritt 100. Die Grundbaueinheit 24 weist eine zylindrische Grundform auf. Insbesondere ist die Grundbaueinheit 24 als ein an einer Seite geschlossener Hohlzylinder ausgebildet. Die Antriebsgerätevorrichtung ist in einer Position relativ zu der hydraulischen Presse angeordnet, in der die Pressbacken 26 konzentrisch um die Antriebsgerätevorrichtung angeordnet sind.
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4 zeigt eine erste Baueinheit 12 und eine zweite Baueinheit 16 nach dem zweiten Verfahrensschritt 110. Die Pressbacken 26 sind entlang eines Kreises mit dem vordefinierten Radius 28 angeordnet. Die Pressbacken 26 schließen bündig aneinander an. Alternativ können die Pressbacken 26 nach dem zweiten Verfahrensschritt 110 voneinander beabstandet sein. Die Pressflächen 30 sind innerhalb der Verformung 22 der zweiten Baueinheit 16 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsgerät
- 12
- Erste Baueinheit
- 14
- Teilbereich
- 16
- Zweite Baueinheit
- 18
- Rotoreinheit
- 20
- Permanentmagnet
- 22
- Verformung
- 24
- Grundbaueinheit
- 26
- Pressbacke
- 28
- Radius
- 30
- Pressfläche
- 32
- Zwischenraum
- 34
- Achse
- 100
- Verfahrensschritt
- 110
- Weiterer Verfahrensschritt
