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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, der in einem Gehäuse angeordnet ist.
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Aus der
US 4 992 686 ist ein Stator bekannt, der mittels eines Bajonettverschlusses in axialer Richtung in einem Gehäuse fixiert ist. Dabei ist der Bajonettverschluss zwischen dem Gehäuse und einem zusätzlichen Fixierelement ausgebildet, das in axialer Richtung in das Gehäuse eingedrückt ist. Darüber hinaus ist aus der
DE 100 26 009 A1 ein Stator bekannt, bei dem entsprechende Statorzähne mit einer Hülse einen Bajonettverschluss ausbilden. Dabei bilden die Statorzähne einen gewölbten Außenumfang des Stators aus und die Hülse weist an ihrem Innenumfang Absätze auf.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, der in einem Gehäuse angeordnet ist. An einem Innenumfang des Gehäuses sind zumindest zwei Gehäusebereiche vorgesehen, in denen sich jeweils ein vorgegebener Innenradius des Gehäuses in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert verringert, wobei an einem Außenumfang des Stators zumindest zwei korrespondierende Statorbereiche vorgesehen sind, in denen sich jeweils ein vorgegebener Außenradius des Stators in der Umfangsrichtung der elektrischen Maschine von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert verringert. Zwischen den Statorbereichen und den Gehäusebereichen ist eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer elektrischen Maschine, bei der durch die Statorbereiche und die Gehäusebereiche einfach und unkompliziert eine kraftschlüssige Verbindung zur Fixierung des Stators im Gehäuse ausgebildet werden kann. Hierbei kann auf einfache Art und Weise eine kraftschlüssige und bevorzugt spielfreie Anordnung des Stators im Gehäuse ermöglicht werden, bei der auf weitere Befestigungselemente, wie z.B. Spannklammern, verzichtet werden kann. Darüber hinaus kann eine vereinfachte Montage des Stators im Gehäuse ermöglicht werden.
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Bevorzugt entspricht der erste Wert des vorgegebenen Innenradius des Gehäuses zumindest annähernd dem ersten Wert des vorgegebenen Außenradius des Stators, und der zweite Wert des vorgegebenen Innenradius des Gehäuses entspricht zumindest annähernd dem zweiten Wert des vorgegebenen Außenradius des Stators.
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Somit kann sicher und zuverlässig eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stator und dem Gehäuse ermöglicht werden.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Sicherungselement zur Sicherung der kraftschlüssigen Verbindung vorgesehen.
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Somit kann eine stabile und robuste Sicherung der kraftschlüssigen Verbindung ermöglicht werden. Hierbei kann auf ein Erwärmen des Gehäuses und/oder des Stators verzichtet werden, wodurch ein mögliches Verziehen dieser Bauteile durch die Erwärmung vermieden werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist im Bereich zwischen dem Gehäuse und dem Stator mindestens eine Aufnahme ausgebildet, in der das mindestens eine Sicherungselement fixiert ist.
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Somit kann auf einfache Art und Weise eine geeignete Anordnung des mindestens einen Sicherungselements zur Fixierung der kraftschlüssigen Verbindung erfolgen.
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Die mindestens eine Aufnahme ist bevorzugt zwischen einem zugeordneten Gehäusebereich der zumindest zwei Gehäusebereiche und einem in der Umfangsrichtung der elektrischen Maschine unmittelbar benachbarten Statorbereich der zumindest zwei korrespondierenden Statorbereiche angeordnet.
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Somit kann eine Anordnung des mindestens einen Sicherungselements ermöglicht werden, bei der ein Lösen der kraftschlüssigen Verbindung verhindert werden kann.
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Das Gehäuse weist vorzugsweise eine Bodenfläche auf und das mindestens eine Sicherungselement ist an der Bodenfläche fixiert.
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Somit kann eine stabile und robuste Befestigung des mindestens einen Sicherungselements am Gehäuse ermöglicht werden.
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Bevorzugt ist das mindestens eine Sicherungselement eine Schraube.
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Somit kann ein kostengünstiges Sicherungselement bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Gehäuse Aluminium auf.
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Somit kann einfach und unkompliziert ein geeignetes Gehäuse bereitgestellt werden.
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Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Stators in einem Gehäuse für eine elektrische Maschine bereit, das folgende Schritte umfasst:
- a) Einschieben des Stators in einer Montageposition, in der die Statorbereiche und die Gehäusebereiche in radialer Richtung des Stators einander gegenüber-liegen, in axialer Richtung des Gehäuses in das Gehäuse, und
- b) Verdrehen des Stators relativ zum Gehäuse, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den zumindest zwei Gehäusebereichen und den zumindest zwei korrespondierenden Statorbereichen auszubilden.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Verfahrens zur Montage eines Stators in einem Gehäuse für eine elektrische Maschine, bei dem durch das Verdrehen der Statorbereiche und der Gehäusebereiche relativ zueinander einfach und unkompliziert eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stator und dem Gehäuse ausgebildet werden kann. Hierbei kann auf einfache Art und Weise eine vereinfachte Montage des Stators im Gehäuse ermöglicht werden.
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Bevorzugt erfolgt ein Sichern der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den zumindest zwei Gehäusebereichen und den zumindest zwei korrespondierenden Statorbereichen durch ein Einbringen eines Sicherungselements zwischen dem Stator und dem Gehäuse.
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Somit kann sicher und zuverlässig ein Lösen der kraftschlüssigen Verbindung verhindert werden.
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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 einer elektrischen Maschine mit einem in einem Gehäuse angeordneten Stator,
- 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse mit dem darin angeordneten Stator von 1,
- 3 eine Draufsicht auf das Gehäuse mit dem Stator von 2 in einer ersten Position,
- 4 eine Draufsicht auf das Gehäuse mit dem Stator von 2 und 3 in einer zweiten Position,
- 5 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses von 1 bis 4, und
- 6 eine perspektivische Ansicht des Stators von 1 bis 4.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den Figuren werden Elemente mit gleicher oder vergleichbarer Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen und nur einmal genauer beschrieben.
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1 zeigt eine elektrische Maschine 100, die bevorzugt sowohl als Motor, als auch als Generator betrieben werden kann. Die elektrische Maschine 100 weist vorzugsweise einen Innenrotor 180 und einen Außenstator 150 auf. Der Außenstator 150 weist einen Statorkern 153 auf, an dem eine Statorwicklung 157 angeordnet ist. Dabei kann der Statorkern 153 zumindest abschnittsweise mit einer Kunststoffummantelung versehen sein, die wiederum von einer Mehrzahl von Isolierkörpern ausgebildet sein kann.
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Vorzugsweise ist der Außenstator 150 in einem Gehäuse 140 angeordnet. Bevorzugt weist das Gehäuse 140 Aluminium auf. Der Außenstator 150 wird nachfolgend zur Vereinfachung der Beschreibung lediglich als der „Stator 150“ bezeichnet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die elektrische Maschine 100 in 1 nur schematisch dargestellt ist, da Aufbau und Funktionalität einer geeigneten elektrischen Maschine hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt sind. Somit kann hier zwecks Knappheit und Einfachheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung hiervon verzichtet werden.
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2 zeigt den Stator 150 und das Gehäuse 140 der elektrischen Maschine 100 von 1. Der Stator 150 ist in dem Gehäuse 140 angeordnet.
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Das Gehäuse 140 weist illustrativ einen zylindrischen Grundkörper mit einem Innenumfang 210 auf. Vorzugsweise sind an dem Innenumfang 210 des Gehäuses 140 zumindest zwei Gehäusebereiche, illustrativ sechs Gehäusebereiche 211-216 vorgesehen. Beispielhaft in jedem der Gehäusebereiche 211-216, aber zumindest in zwei diametral einander gegenüberliegenden Gehäusebereichen, verringert sich in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 bevorzugt ein vorgegebener Innenradius R140 von einem ersten Wert R1 auf einen zweiten Wert R2.
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Bevorzugt weist das Gehäuse 140 eine Bodenfläche 260 auf, die ein axiales Ende (502 in 5) des Gehäuses 140 ausbildet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Bodenfläche 260 ein Flansch 261 zugeordnet. Bevorzugt ist der Flansch 261 einstückig mit dem Gehäuse 140 ausgebildet.
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Vorzugsweise weist der Stator 150 einen Innenumfang 241 mit einer Mehrzahl von Statorzähnen 242 auf. Es wird darauf hingewiesen, dass von der Mehrzahl von Statorzähnen 242 illustrativ lediglich ein Statorzahn separat mit der Bezugsziffer 243 gekennzeichnet ist. Exemplarisch und stellvertretend für alle Statorzähne der Mehrzahl von Statorzähnen 242 ist der Statorzahn 243 der Mehrzahl von Statorzähnen 242 radial einwärts ausgebildet.
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Darüber hinaus weist der Stator 150 einen Außenumfang 230 auf, an dem zumindest zwei, illustrativ sechs Statorbereiche 231-236 vorgesehen sind. Vorzugsweise in allen Statorbereichen 231-236, bevorzugt aber zumindest in zwei einander diametral gegenüberliegenden Statorbereichen verringert sich jeweils ein vorgegebener Außenradius R150 des Stators 150 in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 von einem ersten Wert R3 auf einen zweiten Wert R4.
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Gemäß einer Ausführungsform entspricht der erste Wert R3 des vorgegebenen Außenradius R150 des Stators 150 zumindest annähernd dem ersten Wert R1 des vorgegebenen Innenradius R140 des Gehäuses 140. Analog hierzu entspricht der zweite Wert R4 des vorgegebenen Außenradius R150 des Stators zumindest annähernd dem zweiten Wert R2 des vorgegebenen Innenradius R140 des Gehäuses 140.
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Bevorzugt ist zwischen den Statorbereichen 231-236 und den Gehäusebereichen 211-216 eine kraftschlüssige Verbindung 250 ausgebildet. Dabei kann durch die kraftschlüssige Verbindung 250 eine spielfreie Anlage der Bauteile ermöglicht werden, wodurch vorzugsweise ein guter Wärmedurchgang gewährleistet werden kann. Des Weiteren kann durch die kraftschlüssige Verbindung 250 zumindest eine verbesserte Koaxialität erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest ein Sicherungselement 221 zur Sicherung der kraftschlüssigen Verbindung 250 vorgesehen. Darüber hinaus ist illustrativ im Bereich zwischen dem Gehäuse 140 und dem Stator 150 mindestens eine Aufnahme 218 ausgebildet. Vorzugsweise ist in der Aufnahme 218 das mindestens eine Sicherungselement 221 fixiert. Hierbei ist die mindestens eine Aufnahme 218 zwischen einem zugeordneten Gehäusebereich 211 der zumindest zwei und exemplarisch sechs Gehäusebereiche 211-216 und einem in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 unmittelbar benachbarten Statorbereich 231 der zumindest zwei und exemplarisch sechs korrespondierenden Statorbereiche 231-236 angeordnet.
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Illustrativ sind in 2 sechs Aufnahmen 218 gezeigt, wobei in jeder Aufnahme 218 ein Sicherungselement 221 angeordnet ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass nicht in jeder Aufnahme 218 ein Sicherungselement 221 angeordnet sein muss. So kann z.B. in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 nur in jeder zweiten Aufnahme 218 ein Sicherungselement 221 angeordnet sein, usw.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Sicherungselement 221 an der Bodenfläche 260 des Gehäuses 140 fixiert. Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine Sicherungselement 221 ein Normteil, insbesondere eine Schraube, ein Spannstift und/oder eine Spannhülse. Im Falle einer Schraube kann das Sicherungselement 221 auf einfache Art und Weise an der Bodenfläche 260 verschraubt sein.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung des Stators 150 und/oder des Gehäuses 140 mit sechs Gehäusebereichen 211-216 und sechs korrespondierenden Statorbereichen 231-236 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu sehen ist. So können der Stator 150 und/oder das Gehäuse 140 auch weniger oder mehr Statorbereiche 231-236 bzw. Gehäusebereiche 211-216 aufweisen. Bevorzugt ist die Anzahl der Gehäusebereiche und der Statorbereiche gleich. Jedoch kann die Anzahl der Gehäusebereiche und der Statorbereiche auch unterschiedlich sein, so dass z.B. mehr Gehäusebereiche ausgebildet sind als Statorbereiche vorhanden sind. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass der vorgegebene Innenradius R140 und/oder der vorgegebene Außenradius R150 sich auch in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert vergrößern kann, anstatt sich zu verringern.
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Vorzugsweise weisen die Gehäusebereiche 211-216 einen in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 dem Innenradius R140 bzw. dem ersten Wert R1 des Innenradius R140 zugewandten Endbereich 229 auf. Illustrativ ist der Endbereich 229 annähernd halbkreisförmig ausgebildet. Analog hierzu weisen die Statorbereiche 231-236 einen in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 dem zweiten Wert R4 des Außenradius R150 zugewandten Endbereich 249 auf. Analog zum Endbereich 229 weist der Endbereich 249 eine annähernd halbkreisförmige Form auf. In der in 2 gezeigten zusammengebauten Position 200 bilden die Endbereiche 229 und 249 die Aufnahme 218 zur Anordnung des zumindest einen Sicherungselements 221 aus.
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Bei einer Montage des Stators 150 in dem Gehäuse 140 erfolgt in einem ersten Montageschritt ein Einschieben des Stators 150 in axialer Richtung (505 in 5) des Gehäuses 140 in einer Montageposition (300 in 3) in das Gehäuse 140. In der Montageposition (300 in 3) sind die Statorbereiche 231-236 und die Gehäusebereiche 211-216 in radialer Richtung 203 des Stators 150 einander gegenüberliegend angeordnet. In einem weiteren Montageschritt erfolgt ein Verdrehen des Stators 150 relativ zum Gehäuse 140, um die kraftschlüssige Verbindung 250 zwischen den Gehäusebereichen 211-216 und den korrespondierenden Statorbereichen 231-236 auszubilden. Hierbei erfolgt die Anordnung in der in 2 gezeigten Position 200.
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In einem optionalen Montageschritt erfolgt ein Sichern der kraftschlüssigen Verbindung 250 zwischen den Gehäusebereichen 211-216 und den korrespondierenden Statorbereichen 231-236 durch ein Einbringen zumindest eines Sicherungselements 221 zwischen den Stator 150 und das Gehäuse 140.
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3 zeigt den Stator 150 und das Gehäuse 140 von 2 in einer Montageposition 300. In der Montageposition 300 sind die Statorbereiche 231-236 und die Gehäusebereiche 211-216 in radialer Richtung 203 des Stators 150 einander gegenüberliegend angeordnet. Dabei liegen die Endbereiche 229 der Gehäusebereiche 211-216 und die Endbereiche 249 der Statorbereiche 231-236 in Umfangsrichtung 202 jeweils aneinander an.
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4 zeigt den Stator 150 und das Gehäuse 140 von 2 in der (betriebsbereiten) Position 200 von 2. Der Stator 150 ist im Vergleich zur Anordnung bzw. der Montageposition 300 von 3 beispielhaft im Uhrzeigersinn 401 verdreht angeordnet. Hierbei wird die kraftschlüssige Verbindung 250 ausgebildet. Des Weiteren bilden die Endbereiche 229 und 249 exemplarisch die Aufnahme 218 zur Anordnung des zumindest einen Sicherungselements 221 aus.
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5 zeigt das Gehäuse 140 von 2 bis 4 mit einem ersten axialen Ende 501 sowie einem gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Ende 502, wobei die axialen Enden 501, 502 eine axiale Richtung 505 des Gehäuses 140 festlegen.
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Illustrativ ist die Bodenfläche 260 des Gehäuses 140 am zweiten axialen Ende 502 ausgebildet. Beispielhaft ist der Flansch 261 des Gehäuses 140 der Bodenfläche 260 zugeordnet.
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Vorzugsweise bildet die Bodenfläche 260 einen Absatz 510 aus. Der Absatz 510 dient vorzugsweise als axiale Anstehkante zur Positionierung des Stators 150 im Gehäuse 140 in axialer Richtung 505. Dabei steht eine der Bodenfläche 260 zugewandte Stirnseite (602 in 6) des Stators 150 am Absatz 510 an. Des Weiteren weist der Absatz 510 in Umfangsrichtung 202 der elektrischen Maschine 100 von 1 bevorzugt im Bereich der Aufnahmen 229 eine Aufnahme 515 auf. Die Aufnahme 515 ist bevorzugt als Gewindebohrung 516 ausgebildet. Hierbei ist die Aufnahme 515 bzw. die Gewindebohrung 516 vorzugsweise zur Fixierung des mindestens einen Sicherungselements 221 ausgebildet.
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Darüber hinaus verdeutlicht 5 die Ausgestaltung des vorgegebenen Innenradius R140 des Gehäuses 140, der sich in Umfangsrichtung 202 von dem ersten Wert R1 in den zweiten Wert R2 verringert. Illustrativ reihen sich die Gehäusebereiche 211-216 in Umfangsrichtung 202 aneinander an und bilden somit eine zumindest annähernd sägeblattförmige Innenaufnahme aus. Die jeweiligen Gehäusebereiche 211-216 sind dabei illustrativ und vorzugsweise in Umfangsrichtung rampenförmig ausgebildet.
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6 zeigt den Stator 150 von 2 bis 4 mit seiner im montierten Zustand von 2 dem Gehäuse 140 bzw. der Bodenfläche 260 des Gehäuses 140 von 2 zugewandten Stirnfläche 602. Dabei verdeutlicht 6 die Ausgestaltung des Außenumfangs 230 des Stators 150 bzw. des vorgegebenen Außenradius R150.
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Wie oben beschrieben, verkleinert sich der erste Wert R3 des vorgegebenen Außenradius R150 in den zweiten Wert R4 und bildet dabei einen der bzw. jeweils jeden Statorbereich 231-236 aus. Illustrativ sind die Statorbereiche 231-236 kreissegmentförmig ausgebildet.
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Analog zu den Gehäusebereichen 211-216 sind die Statorbereiche 231-236 in Umfangsrichtung 202 aneinandergereiht und bilden dabei eine zumindest annähernd sägeblattförmige Außenaufnahme aus. Darüber hinaus verdeutlicht 6 die Endbereiche 249.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4992686 [0002]
- DE 10026009 A1 [0002]
