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Die Erfindung betrifft ein Blechpaket für eine elektrische Maschine, eine Rotoranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Rotoranordnung für eine elektrische Maschine.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, ein Blechpaket auf einer Welle aufzuschrumpfen, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Blechpaket und der Rotorwelle zu erreichen. Allerdings erweist sich der Kraftschluss als nachteilig, da die Komponenten insbesondere bei hohen Drehzahlen nicht sicher miteinander verbunden sind. Ferner besteht bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen das Bedürfnis, die Drehmomentübertragung zu verbessern.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Blechpaket für einen Rotor einer elektrischen Maschine derart bereitzustellen, dass dieses sicher und einfach mit einer Welle verbunden werden kann, wobei ferner die Drehmomentübertragung verbessert wird.
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Gelöst wird die oben genannte Aufgabe durch ein Blechpaket für eine elektrische Maschine, das eine Vielzahl von Blechen umfasst, wobei das Blechpaket an einer radialen Innenseite mindestens einen Vorsprung aufweist. Das Blechpaket weist bevorzugterweise eine konzentrische Ausnehmung auf, sodass die radiale Innenseite gebildet wird. Der Vorsprung ist zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung mit einer Nut auf einer radialen Außenseite einer Welle ausgebildet. Erfindungsgemäß wird somit eine formschlüssige Verbindung mit der Welle hergestellt. Insbesondere dient der Vorsprung dazu, das Blechpaket in einer bestimmten Position in Umfangsrichtung der Welle zu befestigen. Die formschlüssige Verbindung ist insbesondere dazu ausgebildet, keine relative Bewegung des Blechpakets zur Welle in Umfangsrichtung zuzulassen.
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Vorteilhafterweise ist das Blechpaket auf der Welle positioniert, insbesondere axial aufgeschoben, wobei der Vorsprung in Eingriff mit der Nut der Welle steht. Insbesondere entspricht die Umfangsrichtung des Blechpaketes der Umfangsrichtung der Welle, wobei insbesondere die Rotationsachse der Welle der Rotationsachse des Blechpaketes entspricht.
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Vorteilhafterweise weist das Blechpaket zwei Vorsprünge an einer radialen Innenseite auf, wobei die Vorsprünge in Bezug auf eine Rotationsachse des Blechpaketes einen ersten Zentriwinkel einschließen, wobei der erste Zentriwinkel zwischen 100° und 170° beträgt. Unter dem Begriff „Zentriwinkel“ ist insbesondere der Winkel zwischen zwei Kreisradien beziehungsweise Mittelpunktslinien zu verstehen. Die Kreisradien beziehungsweise Mittelpunktslinien laufen insbesondere durch die Rotationsachse des Blechpaketes und durch die jeweilige Mitte der Vorsprünge. Insbesondere beträgt der erste Zentriwinkel zwischen 120° und 150°, ferner bevorzugt zwischen 130° und 140°, am meisten bevorzugt 135°. Insbesondere sind die Vorsprünge symmetrisch um den entsprechenden Kreisradius ausgebildet, der durch deren Mitte verläuft.
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Der Vorsprung erstreckt sich insbesondere entlang der gesamten Dicke des Blechpaketes in axialer Richtung und weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf. Insbesondere weist der Vorsprung eine konstante Breite in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung auf.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Rotoranordnung, wobei die Rotoranordnung mindestens ein oben beschriebenes Blechpaket umfasst.
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Insbesondere umfasst die Rotoranordnung eine Welle, die an ihrer radialen Außenseite mindestens eine Nut, vorzugsweise mehrere, am meisten bevorzugt vier Nuten aufweist. Die Nut und der Vorsprung sind zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die Nut über die gesamte Länge der Welle, sodass das Blechpaket vorzugsweise an einem axialen Ende auf die Welle aufgeschoben werden kann.
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Vorteilhaftweise weist die Welle auf der radialen Außenseite eine erste Nut und eine zweite Nut auf, wobei die erste Nut und die zweite Nut in Bezug auf eine Rotationsachse der Welle einen zweiten Zentriwinkel einschließen, wobei der zweite Zentriwinkel zwischen 100° und 170°, insbesondere zwischen 120° und 150°, ferner bevorzugt zwischen 130° und 140°, am meisten bevorzugt 135°, beträgt. Insbesondere entspricht der zweite Zentriwinkel dem ersten Zentriwinkel. Insbesondere sind die beiden Vorsprünge des mindestens einen Blechpakets derart ausgebildet, dass sie mit jeweils einer Nut der Welle in Eingriff stehen können. Das mindestens eine Blechpaket kann somit derart auf die Welle aufgeschoben werden, dass der erste Vorsprung des Blechpaketes mit einer Nut der Welle in Eingriff steht, wobei der zweite Vorsprung des Blechpaketes mit einer weiteren Nut in Eingriff steht.
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Bevorzugterweise weist die Welle auf der radialen Außenseite ferner eine dritte Nut und eine vierte Nut auf, wobei die dritte Nut und die vierte Nut in Bezug auf eine Rotationsachse der Welle einen dritten Zentriwinkel einschließen, der zwischen 100° und 170° beträgt. Insbesondere beträgt der dritte Zentriwinkel zwischen 120° und 150°, ferner bevorzugt zwischen 130° und 140°, am meisten bevorzugt 135°. Insbesondere entspricht der dritte Zentriwinkel dem ersten und/oder zweiten Zentriwinkel.
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Der erste und/oder zweite Vorsprung sind bevorzugterweise identisch ausgebildet. Die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und/oder die vierte Nut sind vorzugsweise identisch ausgebildet. Insbesondere ist die erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte Nut form-komplementär zu dem mindestens einen Vorsprung ausgebildet, sodass sie eine derartige Formgebung aufweist, dass die Nut und der Vorsprung formschlüssig ineinander passen.
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Insbesondere schließt die erste Nut und die vierte Nut einen fünften Zentriwinkel in Bezug auf die Rotationsachse der Welle ein, der vorzugsweise zwischen 20° und 60°, insbesondere zwischen 30° und 50°, ferner bevorzugt zwischen 35° und 45°, am meisten bevorzugt 40°, beträgt. Vorteilhafterweise schließen die zweite Nut und die dritte Nut in Bezug auf die Rotationsachse der Welle einen sechsten Zentriwinkel ein, der vorzugsweise zwischen 50° und 70°, noch weiter bevorzugt zwischen 55° und 65°, am meisten bevorzugt 60°, beträgt.
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Vorteilhafterweise gibt es eine Mittelpunktslinie, das heißt, eine Linie, die sich durch die Rotationsachse der Welle gradlinig erstreckt, wobei die Welle in einem Querschnitt spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Mittellinie ausgebildet ist.
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Insbesondere weist die Rotoranordnung mehrere Blechpakete auf, wobei die Blechpakete identisch ausgebildet sind. Die Blechpakete sind vorteilhaftweise in axialer Richtung auf der Welle aufgeschoben und aneinandergereiht, und zwar derart, dass jedes Paar von benachbarten Blechpaketen einen vierten Zentriwinkel in Bezug auf die Rotationsachse der Welle beziehungsweise des Blechpaketes einschließt. Dabei wird vorzugweise die Position einer gleichen Stelle der identischen Blechpakete verglichen und die entsprechenden Mittelpunktslinien durch diese Stelle zum Bestimmen des vierten Zentriwinkels herangezogen. Unter dem vierten Zentriwinkel ist insbesondere ein Rotorschrägungswinkel zu verstehen. Dieser beträgt insbesondere zwischen 1° und 15°, vorteilhafterweise zwischen 2° und 10°, am meisten bevorzugt zwischen 3° und 7°. Ferner kann der vierte Zentriwinkel 5° betragen. Insbesondere sind die Blechpakete derart aufgebracht, dass kein Spalt zwischen ihnen besteht.
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Mittels des Vorsehens von Vorsprüngen der Blechpakete und von Nuten der Welle kann somit eine bewusste Schrägstellung der Blechpakete zueinander hergestellt und garantiert werden. In anderen Worten sind die Blechpakete in Umfangsrichtung jeweils um den vierten Zentriwinkel verdreht zu jedem benachbarten Blechpaket angeordnet, wobei durch Formschluss sichergestellt ist, dass sich die Position in Umfangsrichtung nicht ändert. Insgesamt wird eine verdrehte Platzierung der Blechpakete um den Schrägungswinkel erreicht, ohne dass eine weitere Justierung der Blechpakete notwendig ist.
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Dabei ist insbesondere das zweite Blechpaket derart auf die Welle aufgeschoben, dass dessen Vorderseite der Vorderseite des ersten Blechpaketes gegenübersteht. Die Rückseite des zweiten Blechpaketes zeigt daher in dieselbe axiale Richtung wie die Vorderseite des ersten Blechpaketes. Dabei greift der erste Vorsprung des ersten Blechpaketes insbesondere in die erste Nut der Welle, während der zweite Vorsprung in Eingriff mit der zweiten Nut der Welle steht. Dies ist bei dem zweiten Blechpaket andersherum. Hier steht der erste Vorsprung vorzugsweise in Eingriff mit der zweiten Nut, während der zweite Vorsprung in Eingriff mit der ersten Nut steht.
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Das dritte Blechpaket ist insbesondere derart aufgeschoben, dass deren Rückseite der Rückseite des zweiten Blechpaketes gegenübersteht, während das vierte Blechpaket insbesondere derart aufgeschoben ist, dass dessen Vorderseite der Vorderseite des dritten Blechpaketes gegenübersteht. In anderen Worten ist das zweite und das vierte Blechpaket im Vergleich zum ersten und dritten Blechpaket in umgekehrter axialer Orientierung auf die Welle aufgeschoben. Insgesamt zeigt somit vorzugsweise die Vorderseite des vierten Blechpaketes in Richtung der Vorderseite des dritten Blechpaketes. Die Rückseite des vierten Blechpaketes zeigt daher in dieselbe axiale Richtung wie die Vorderseite des dritten Blechpaketes. Dabei greift der erste Vorsprung des dritten Blechpaketes insbesondere in die dritte Nut der Welle, während der zweite Vorsprung in Eingriff mit der vierten Nut der Welle steht. Dies ist bei dem vierten Blechpaket andersherum. Hier steht der erste Vorsprung vorzugsweise in Eingriff mit der vierten Nut, während der zweite Vorsprung in Eingriff mit der dritten Nut steht.
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In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren für eine oben beschriebene Rotoranordnung für eine elektrische Maschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst. Zunächst wird ein erstes Blechpaket umfassend mindestens eine Nut auf eine Welle aufgeschoben. In einem weiteren Schritt wird ein zweites Blechpaket auf die Welle aufgeschoben. Insbesondere geschieht dies derart, dass eine Vorderseite des zweiten Blechpaketes einer Vorderseite des bereits aufgeschobenen ersten Blechpaketes gegenübersteht. Ferner wird ein drittes Blechpaket auf die Welle aufgeschoben, und zwar insbesondere derart, dass eine Rückseite des dritten Blechpaketes einer Rückseite des zweiten Blechpaketes gegenübersteht. Zudem wird ein viertes Blechpaket auf die Welle aufgeschoben, wobei dies insbesondere derart geschieht, dass die Vorderseite des vierten Blechpaketes der Vorderseite des dritten Blechpaketes gegenübersteht. In anderen Worten wird das zweite und das vierte Blechpaket im Vergleich zum ersten und dritten Blechpaket in umgekehrter axialer Orientierung auf die Welle aufgeschoben. Insbesondere werden die Blechpakete derart auf die Welle aufgeschoben, dass zwischen jedem Paar von benachbarten Blechpaketen derselbe vierte Zentriwinkel eingeschlossen wird. Das erste und/oder zweite und/oder dritte und/oder vierte Blechpaket ist insbesondere wie oben beschrieben ausgebildet.
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Das Verfahren kann insbesondere das Herstellen der Blechpakete umfassen, wobei für alle Blechpakete ein einziger Blechschnitt verwendet wird, sodass die Blechpakete identisch ausgebildet sind.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden rein schematischen Figuren näher erläutert:
- 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Blechpaketes;
- 2: eine Draufsicht auf die Vorderseite des Blechpaketes der 1;
- 3: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung;
- 4: eine Draufsicht auf die Blechpakete der 3;
- 5: eine perspektivische Ansicht der Welle der Rotoranordnung der 3;
- 6: einen Querschnitt der Welle der 5; und
- 7: ein Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 beschreibt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Blechpaketes 10. Insbesondere erlaubt 1 eine Sicht auf die Vorderseite 15 des Blechpaketes 10. Das Blechpaket 10 ist scheibenartig ausgebildet, wobei es eine konzentrische Ausnehmung in dessen Mitte aufweist, sodass es eine radiale Innenseite 17 aufweist. An der radialen Innenseite 17 sind zwei Vorsprünge 18 ausgebildet, und zwar ein erster Vorsprung 19 und ein zweiter Vorsprung 20. Die Vorsprünge 18 erstrecken sich über die gesamte Dicke des Blechpaketes 10 in axialer Richtung 32. Das Blechpaket 10 weist ferner eine Rotationsachse 24 und eine Umfangsrichtung 32 auf.
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In 2 ist eine Draufsicht auf die Vorderseite 15 des Blechpaketes 10 der 1 zu sehen. Die Vorsprünge 18 erstrecken sich mit jeweils konstanter Breite in radialer Richtung 30 des Blechpaketes 10. Die Vorsprünge 18 weisen eine Mitte 21 auf.
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In 2 sind zwei Mittelpunktslinien 23 zu sehen, die durch die Mitte 21 der Vorsprünge 18 laufen, sowie durch die Rotationsachse 24 des Blechpaketes 10. Die Mittelpunktslinien 23 schließen einen ersten Zentriwinkel 22 ein.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Rotoranordnung 50 umfassend eine Welle 51 sowie vier Blechpakete 10, die gemäß den 1 und 2 ausgebildet sind. Und zwar ein erstes Blechpaket 11, ein zweites Blechpaket 12, ein drittes Blechpaket 13 und ein viertes Blechpaket 14, die auf die Welle 51 axial, das heißt in axialer Richtung 32, aufgeschoben sind. Die Vorderseite 15 der Blechpakete ist mit „V“ gekennzeichnet, während die Rückseiten 16 mit einem „R“ versehen sind.
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Die Welle 51 weist eine radiale Außenseite 52 auf, die Nuten 54 aufweist. Und zwar weist die Welle 51 eine erste Nut 55, eine zweite Nut 56, eine dritte Nut 57 und eine vierte Nut 58 auf.
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Das erste Blechpaket 11 ist derart auf die Welle 51 aufgeschoben, dass deren Vorsprünge 18 in Eingriff mit der ersten Nut 55 und der zweiten Nut 56 stehen. Das zweite Blechpaket 12 ist derart auf die Welle 51 aufgeschoben, dass deren Vorsprünge 18 ebenfalls mit der ersten Nut 55 und der zweiten Nut 56 der Welle 51 in Eingriff stehen, allerdings ist das zweite Blechpaket 12 derart aufgeschoben, dass es in die entgegengesetzte axiale Richtung 32 zeigt. Insgesamt zeigt somit die Vorderseite 15 des zweiten Blechpaketes 12 in Richtung der Vorderseite 15 des ersten Blechpaketes 11. Die Rückseite 16 des zweiten Blechpaketes 12 zeigt daher in dieselbe axiale Richtung 32 wie die Vorderseite 15 des ersten Blechpaketes 11.
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Während der erste Vorsprung 19 des ersten Blechpaketes 11 mit der ersten Nut 55 der Welle 51 und der zweite Vorsprung 20 in Eingriff mit der zweiten Nut 56 der Welle 51 steht, ist dies bei dem zweiten Blechpaket 12 andersherum. Hier steht der erste Vorsprung 19 in Eingriff mit der zweiten Nut 56, während der zweite Vorsprung 20 in Eingriff mit der ersten Nut 55 steht.
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Das dritte Blechpaket 13 und das vierte Blechpaket 14 sind derart auf die Welle 51 aufgeschoben, dass deren Vorsprünge 18 in Eingriff mit der dritten Nut 57 und der vierten Nut 58 der Welle 51 stehen. Dabei ist das dritte Blechpaket 13 derart angeordnet, dass dessen Vorderseite 15 in dieselbe Richtung zeigt wie die Vorderseite 15 des ersten Blechpaketes 11, während das vierte Blechpaket 14 derart aufgeschoben ist, dass dessen Rückseite 16 in dieselbe vorgenannte Richtung zeigt. In anderen Worten steht die Vorderseite 15 des vierten Blechpaketes 14 der Vorderseite 15 des dritten Blechpaketes 13 gegenüber.
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Das dritte Blechpaket 13 ist derart aufgebracht, dass dessen erster Vorsprung 19 mit der dritten Nut 57 und der zweite Vorsprung 20 mit der vierten Nut 58 in Eingriff steht. Beim vierten Blechpaket 14 ist dies umgekehrt, sodass der erste Vorsprung 19 mit der vierten Nut 58 und der zweite Vorsprung 20 mit der dritten Nut 57 in Eingriff steht.
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In 3 ist zur besseren Darstellbarkeit ein Spalt 67 zwischen den Blechpaketen 10 zu sehen, wobei die Blechpakete 10 eigentlich derart aufgebracht sind, dass kein Spalt zwischen ihnen besteht. In 3 sind ferner Mittelpunktslinien 23 an einer identischen Stelle an jedem der Blechpakete 10 zu sehen. Die Mittelpunktslinien 23 zwischen benachbarten Blechpaketen 10 schließen einen vierten Zentriwinkel 63 ein, der dem Rotorschrägungswinkel 64 entspricht.
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4 zeigt eine Draufsicht auf die Blechpakete 10 der 3. In anderen Worten erlaubt die Figur eine Draufsicht auf die Rückseite 16 des vierten Blechpaketes 14. In der zentralen Ausnehmung sieht man die beiden Vorsprünge 18 des vierten Blechpaketes 14 sowie die beiden Vorsprünge 18 des zweiten Blechpaketes 12. Deutlich sind die Mittelpunktslinien 23 der 3 zu sehen und die Tatsache, dass diese einen vierten Zentriwinkel 63, und zwar den Rotorschrägungswinkel 64, einschließen.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht der Welle 51 der Rotoranordnung 50 der 3 zu sehen. Die Welle 51 weist an deren radialen Außenseite 52 die Nuten 54 auf, die sich entlang der gesamten Länge der Welle 51 entlang der Längsrichtung 53 erstrecken.
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6 zeigt einen Querschnitt der Welle 51 der 5. Ferner sind in 6 Mittelpunktslinien 23 zu sehen, die durch die jeweilige Mitte 59 der Nuten 54 verlaufen. Die erste Nut 55 und die zweite Nut 56 schließen den zweiten Zentriwinkel 60 ein. In anderen Worten schließen die entsprechenden Mittelpunktslinien 23, die durch die Mitten 59 der ersten Nut 55 und der zweiten Nut 56, verlaufen, den zweiten Zentriwinkel 60 ein. Die Mittelpunktslinien 23, die durch die Mitten 59 der dritten Nut 57 und vierten Nut 58 verlaufen, schließen den dritten Zentriwinkel 61 ein, der dem zweiten Zentriwinkel 60 entspricht. Die Mittelpunktslinien 23 der ersten Nut 55 und der vierten Nut 58 schließen einen fünften Zentriwinkel 65 ein, wobei die entsprechenden Mittelpunktslinien 23 der zweiten Nut 56 und der dritten Nut 57 den sechsten Zentriwinkel 66 einschließen.
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7 zeigt ein Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100, wonach ein erstes Blechpaket 11 auf eine Welle 51 umfassend mindestens eine Nut 54 aufgeschoben wird 101. Ferner wird ein zweites Blechpaket 12 auf die Welle 51 aufgeschoben 102, und zwar in axial umgekehrter Richtung im Vergleich zum ersten Blechpaket 11. Als nächster Schritt wird ein drittes Blechpaket 13 auf die Welle 51 aufgeschoben 103, und zwar in gleicher Orientierung wie das erste Blechpaket 11, und ein viertes Blechpaket 14 wird vorzugsweise in gleicher Orientierung wie das zweite Blechpaket 12 aufgeschoben 104.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Blechpaket
- 11
- erstes Blechpaket
- 12
- zweites Blechpaket
- 13
- drittes Blechpaket
- 14
- viertes Blechpaket
- 15
- Vorderseite
- 16
- Rückseite
- 17
- radiale Innenseite
- 18
- Vorsprung
- 19
- erstes Vorsprung
- 20
- zweiter Vorsprung
- 21
- Mitte
- 22
- erster Zentriwinkel
- 23
- Mittelpunktslinie
- 24
- Rotationsachse des Blechpaketes
- 30
- radiale Richtung
- 31
- Umfangsrichtung
- 32
- axiale Richtung
- 50
- Rotoranordnung
- 51
- Welle
- 52
- radiale Außenseite
- 53
- Längsrichtung der Welle
- 54
- Nut
- 55
- erste Nut
- 56
- zweite Nut
- 57
- dritte Nut
- 58
- vierte Nut
- 59
- Mitte
- 60
- zweiter Zentriwinkel
- 61
- dritter Zentriwinkel
- 62
- Rotationsachse der Welle
- 63
- vierter Zentriwinkel
- 64
- Rotorschrägungswinkel
- 65
- fünfter Zentriwinkel
- 66
- Sechster Zentriwinkel
- 67
- Spalt
- 100
- Verfahren
- 101
- Aufschieben eines ersten Blechpaketes auf eine Welle
- 102
- Aufschieben eines zweiten Blechpaketes auf die Welle
- 103
- Aufschieben eines dritten Blechpaketes auf die Welle
- 104
- Aufschieben eines vierten Blechpaketes auf die Welle
