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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit drehbar gelagertem Rotor.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor einen Rotor aufweist, der ein Blechpaket aus stanzpaketierten Einzelblechen aufweist.
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Aus der
CN 1 07 465 284 A ist als nächstliegender Stand der Technik ein Blechpaket bekannt.
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Aus der
JP 2011-172 441 A ist ein Blechpaket eines Elektromotors bekannt.
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Aus der
DE 10 2014 225 260 A1 ist ein kühlungsoptimiertes Blechpaket für einen permanentmagnetischen Rotor einer elektrischen Maschine bekannt.
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Aus der
JP 2011- 205 753 A ist ein Rotor eines Elektromotors bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei der Elektromotor robust ausgeführt sein soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit drehbar gelagertem Rotor ausgeführt ist,
wobei der Rotor ein Blechpaket aus insbesondere stanzpaketierten Einzelblechen aufweist,
wobei das Blechpaket aus in axialer Richtung aneinander gereihten Stapelpaketen und einem vierten Einzelblech zusammengesetzt ist,
wobei jedes der Stapelpakete als Stapel
- - aus einer ersten Anzahl von in axialer Richtung hintereinander gestapelten ersten Einzelblechen und
- - einer sich daran in axialer Richtung anschließenden zweiten Anzahl von in axialer Richtung hintereinander gestapelten zweiten Einzelblechen gebildet ist und
- - einer sich daran anschließenden dritten Anzahl von in axialer Richtung hintereinander gestapelten dritten Einzelblechen gebildet ist und
- - einem sich daran anschließenden vierten Einzelblech
gebildet ist,
wobei jedes erste Einzelblech eine Ausnehmung aufweist und zumindest einen in die Ausnehmung hervorragenden und/oder hineinragenden Laschenbereich,
wobei der jeweilige Laschenbereich in axialer Richtung, insbesondere zum vierten Einzelblech hingerichtet, ausgelenkt ist und einen jeweiligen Dauermagneten berührt, insbesondere mit seinem Kopfbereich.
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Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor robust ausgeführt ist. Denn ein Herausrutschen der Dauermagnete ist durch die Laschenbereiche verhindert. Zwar ist ein Einschieben der Dauermagnete in die Ausnehmung in axialer Richtung in einfacher Weise ermöglicht, jedoch ist ein Herausrutschen in zur Einschieberichtung entgegengesetzte Richtung mittels der spitzwinkelig anliegenden Laschenbereiche verhindert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Anzahl eine natürliche Zahl ist, insbesondere welche Eins, Zwei oder mehr. Von Vorteil ist dabei, dass die ersten Einzelbleche die Ausnehmung aufweisen und somit ein Einschieben der Dauermagnete in die Ausnehmungen ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedes Einzelblech als Stanz-Biegeteil gefertigt, insbesondere wobei die Ausnehmungen durch Ausstanzen hergestellt sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung kostengünstig und einfach ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Laschenbereich durch den durch die Ausnehmung eingeschobenen Magneten beim Einschieben des Magneten mitgenommen und ausgelenkt. Von Vorteil ist dabei, dass die Laschenbereiche beim Einschieben in axiale Richtung umgebogen werden, so dass die Laschenbereiche elastisch vorgespannt auf die Dauermagnete drücken. Insbesondere ist die dabei erzeugte Normalkraft für eine Haftreibung ursächlich.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der den Dauermagneten berührende Kopfbereich des Laschenbereichs verbreitert ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Mindestblechstärke eingehalten ist und zusätzlich eine hohe Andruckskraft übertragbar ist, wobei allerdings nein nur geringer Druck erzeugt wird, da die Andruckskraft sich über die gesamte Breite der Andruckfläche am Dauermagneten verteilt, insbesondere also aufgespreizt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein Fußbereich des Laschenbereichs eine in Umfangsrichtung gemessene, mit zunehmendem Radialabstand zur Drehachse des Rotors streng monoton zunehmende Breite auf,
insbesondere wobei der Fußbereich vom Kopfbereich beabstandet ist und/oder einen geringeren Radialabstand zur Drehachse des Rotors aufweist als der Kopfbereich. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst homogene Kraftverteilung innerhalb des Laschenbereichs erreichbar ist und somit eine möglichst belastbare und robuste Ausführung des Laschenbereichs erreicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die Breite proportional zum Radialabstand zu. Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst homogene Kraftverteilung innerhalb des Laschenbereichs erreichbar ist und somit eine möglichst belastbare und robuste Ausführung des Laschenbereichs erreicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das jeweilige zweite Einzelblech eine zur Ausnehmung des ersten Einzelblechs entsprechend geformte Ausnehmung auf und weist einen in die Ausnehmung des zweiten Einzelblechs mündenden Freiraum auf, in welchen der Laschenbereich des ersten Einzelblechs zumindest teilweise hineinragt. Von Vorteil ist dabei, dass der Freiraum in radialer Richtung in die Ausnehmung mündet und die Ausnehmung sich in radialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckt. Somit ragt der in axialer Richtung umgebogenen Laschenbereich des ersten Einzelblechs in den Freiraum des axial neben dem ersten Einzelblech angeordneten, parallel ausgerichteten, zweiten Einzelblechs zumindest teilweise hinein. Ohne den Freiraumwäre ein Mitnehmen und Umbiegen des Laschenbereichs verhindert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Ausnehmung zumindest derart geformt, dass sie eine Querschnittsfläche des Dauermagneten umfasst,
insbesondere wobei die Querschnittsfläche das Schnittgebildet des Dauermagneten mit einer Ebene ist, deren Normalenrichtung parallel zur axialen Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse des Rotors, ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweilige Dauermagnet durch die jeweilige Ausnehmung hindurchführbar ist. Somit ist ein Einschieben der Dauermagnete in das Blechpaket ausführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das dritte Einzelblech eine Ausnehmung auf, welche der Ausnehmung des zweiten Einzelblechs gleicht, insbesondere und den Freiraum nicht aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass diejenigen Bereiche, welche in axialer Richtung von jedem ersten Einzelblech weiter entfernt sind als der Laschenbereich in axialer Richtung sich erstreckt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das vierte Einzelblech eine Ausnehmung auf, welche einen geringeren Flächeninhalt aufweist als die Ausnehmung des dritten Einzelblechs und/oder welche zur Ausnehmung des ersten, zweiten und/oder dritten Einzelblechs in Flucht ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die magnetischen Wirkungen des vierten Einzelblechs denen der anderen Einzelbleche gleichen, aber die Dauermagnete axial durch das vierte Einzelblech begrenzt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Laschenbereich an der radial inneren Seite der Ausnehmung des ersten Einzelblechs in die Ausnehmung des ersten Einzelblechs hinein oder hervor. Von Vorteil ist dabei, dass beim Einschieben des jeweiligen Dauermagneten der Laschenbereich umgebogen wird und somit die Dauermagnete fixiert werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede der Ausnehmungen im Wesentlichen rechteckförmig ausgeformt, wobei die Ausnehmung an ihrer radial äußersten Seite eine Abschrägung aufweist,
insbesondere eine derartige Abschrägung, dass die Ausnehmung an ihrer radial äußersten Seite eine nach radial außen gerichtete Spitze aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die magnetische Feldführung optimiert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes der Einzelbleche jeweils eine axial gerichtete Erhebung auf, insbesondere zur Zentrierung der Einzelbleche zueinander. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Stanzpaketierung bewirkbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Erhebung in bezogen auf ihren Schwerpunkt Tangentialrichtung weiter ausgedehnt als in radialer Richtung, insbesondere in durch den Schwerpunkt durchgehender radialen Richtung,
insbesondere wobei die jeweilige Erhebung stabförmig und/oder strichförmig ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders genaue Ausrichtung der Einzelbleche zueinander erreichbar ist, insbesondere bei einfach ausführbarer Herstellung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einzelbleche zur Bildung der Stapelpakete und des Blechpakets stanzpaketiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist ein erstes Einzelblech 1 eines erfindungsgemäßen Elektromotors in Draufsicht dargestellt, wobei Laschenbereiche 4 des ersten Einzelblechs 1 zum Halten von Magneten vorgesehen sind.
- In der 2 ist einer der Laschenbereiche 4 vergrößert dargestellt.
- In der 3 ist ein zweites Einzelblech 31 des erfindungsgemäßen Elektromotors in Draufsicht dargestellt, wobei Freiräume 30 zur Verfügung gestellt sind, in welche die Laschenbereiche 4 hineinragen können.
- In der 4 ist ein drittes Einzelblech 41 des erfindungsgemäßen Elektromotors in Draufsicht dargestellt, das Ausnehmungen zur Aufnahme der Magneten aufweist.
- In der 5 ist ein viertes Einzelblech 31 des erfindungsgemäßen Elektromotors in Draufsicht dargestellt, wobei Ausnehmungen 50 derart schmal sind, dass die Magnete nicht durch die Ausnehmungen 50 hindurchragen können.
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Wie in den 1 bis 5 dargestellt, weist ein erfindungsgemäßer Elektromotor einen drehbar gelagerten Rotor auf, welcher ein Blechpaket aus vorzugsweise stanzpaketierten Einzelblechen (1, 3, 4, 5) aufweist. Im Blechpaket sind Dauermagnete aufgenommen.
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Somit ist ein Synchronmotor-Verhalten des Elektromotors bewirkbar.
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Der Blechstapel weist in axialer Richtung hintereinander erste Einzelbleche 1 auf, welche Ausnehmungen 3 aufweisen, die vorzugsweise als ausgestanzte Bereiche ausgeführt sind und in welche Laschenbereiche 4 hineinragen.
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Die Ausnehmungen sind derart geformt, dass quaderförmige Magnete durch die Ausnehmungen 3 in Normalenrichtung des im Wesentlichen ebenen Einzelblechs 1 hindurchführbar sind, wobei allerdings die Laschenbereiche 4 in die Ausnehmungen derart hineinragen, dass die Magnete beim Durchschieben durch die Ausnehmungen 3 die Laschenbereiche 4 elastisch auslenken. Da auf diese Weise der jeweilige Kopfbereich 21 des jeweiligen Laschenbereichs 4 an die Magnete mit einem spitzen Winkel angedrückt ist, sind die Magnete nach dem Einschieben an einer Rückwärtsbewegung durch sehr hohe Haftreibung gehindert.
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Beim Einschieben der Magnete gräbt sich der Kopfbereich 21 des jeweiligen Laschenbereichs 4 in den jeweiligen Magneten im Mikrobereich ein, so dass Kratzspuren am Magnetmaterial entstehen.
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Eine erste Anzahl von zueinander gleichartig ausgeführten, ersten Einzelbleche 1 werden in Stapelrichtung, also in axialer Richtung, hintereinander gestapelt. In Einschieberichtung wird daran eine zweite Anzahl von zweiten Einzelblechen 31 gestapelt und daran wiederum eine dritte Anzahl von dritten Einzelblechen angeschlossen.
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Der so gebildete Stapel aus den ersten Einzelblechen 1, den zweiten Einzelblechen 31 und den dritten Einzelblechen 41 wird im Folgenden auch als Stapelmodul bezeichnet.
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Das Blechpaket des Rotors ist aus zwei oder mehr solcher Stapelmodule gebildet, indem diese hintereinander gestapelt angeordnet werden.
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Am Ende wird das Blechpaket durch das vierte Einzelblech 51 abgeschlossen, dessen Ausnehmungen 50 zwar in zur axialen Richtung parallelen Blickrichtung von den Ausnehmungen 3 umfasst sind, aber derart schmal sind, dass die Magnete nicht hindurchführbar sind und somit axial durch das vierte Einzelblech 51 begrenzt werden.
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Anders ausgedrückt, ist die senkrechte Projektion einer jeweiligen Ausnehmung 50 in die das erste Einzelblech 1 aufnehmende Ebene von der Ausnehmung 3 umfasst, insbesondere also echt enthalten.
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Die Einzelbleche (1, 31, 41, 51) weisen außerdem eine in axialer Richtung hervorragende, insbesondere durch inelastisches Biegen erzeugte Erhebung 2 auf, mittels derer die Einzelbleche (1, 31, 41, 51) zueinander positionierbar sind. Mehrere solcher Erhebungen sind am jeweiligen Einzelblech (1, 31, 41, 51) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere auf demselben Radialabstands zur Drehachse des Rotors ausgebildet.
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Vorzugsweise sind jeweils zwei Magnete miteinander fluchtend, insbesondere also in einer geraden Linie hintereinander, angeordnet. Dazu senkrecht sind jeweils zwei weitere Magnete ebenfalls miteinander fluchtend hintereinander angeordnet.
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Der Laschenbereich 4 weist jeweils einen Fußbereich 20 auf, in welchem die in bezogen auf die axiale Richtung Umfangsrichtung gemessene Breite des Laschenbereichs 4 mit zunehmendem Radialabstand von der Drehachse des Rotors abnimmt, insbesondere proportional zum Radialabstand.
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Die axiale Richtung ist dabei parallel zur Richtung der Drehachse des Rotors.
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Durch die sich nach radial außen verjüngende in Umfangsrichtung gemessene Breite des Laschenbereichs 4 ist eine gleichmäßige Kraftverteilung im Laschenbereich 4 erreicht und somit ein Versagen des Laschenbereichs 4 verhindert.
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Der Kopfbereich 21 eines jeweiligen Laschenbereichs 4 ist in Umfangsrichtung verbreitert ausgeführt.
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Am zweiten Einzelblech 31 sind die Ausnehmungen 3 um Freiräume 30 vergrößert, welche dazu geeignet sind, die Laschenbereiche 4 eines jeweils benachbarten ersten Einzelblechs 1 aufzunehmen. Hierzu ist die in Umfangsrichtung gemessene Breite des jeweiligen Freiraums 30 größer als die In Umfangsrichtung gemessene Breite des Kopfbereichs 21 oder sogar des Fußbereichs 20.
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Die Anzahl der direkt aufeinander gestapelten zweiten Einzelbleche 31 ist derart gewählt, dass die aneinander liegenden Freiräume zusammen in axialer Richtung sich länger erstrecken als ein jeweiliger Laschenbereich 4 im ursprünglichen Zustand nach Herstellung des ersten Einzelblechs 1, also im unverbogenen Zustand und/oder also vor dem Einschieben der Magnete in das Blechpaket.
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An die zweiten Einzelbleche 31 schließen sich auf der vom ersten Einzelblech 1 abgewandten Seite die dritten Einzelbleche 41 an, welche zwar auch die Ausnehmungen 3 aufweisen, so dass die Magnete einschiebbar sind, jedoch sind weder die Freiräume 30 noch die Laschenbereiche 4 ausgebildet am zweiten Einzelblech 31.
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Das vierte Einzelblech 51 verhindert ein axiales Durchrutschen der Magnete, da es zwar auch Ausnehmungen 50 aufweist, die aber kleiner sind als die Magnete und somit die Magnete axial begrenzen. Die Wirkung der Ausnehmungen 50 auf den Magnetfeldverlauf ist allerdings ebenso wichtig, wie bei den anderen Einzelblechen (1, 31, 41).
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Die Laschenbereiche 4 verhindern in entgegengesetzter Richtung ein Herausrutschen der Magnete. Somit sind die Magnete im Blechpaket in einfacher Weise fixiert.
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Die Einzelbleche (1, 31, 41, 51) sind in erster Näherung quasizweidimensional und/oder eben. Allerdings ragt der Laschenbereich 4 in Normalenrichtung der das jeweilige Einzelblech (1, 31, 41, 51) aufnehmenden Ebene hervor, insbesondere also in axialer Richtung. Die Ausnehmungen können also auch als quasizweidimensional angesehen werden.
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Vorzugsweise sind jede der Erhebungen 2 auf demselben Radialabstand zur Drehachse der Rotorwelle, also des Rotors, angeordnet und in Tangentialrichtung ausgerichtet sowie stabförmig oder strichförmig ausgeführt. Insbesondere weist also die jeweilige Erhebung 2 ihre längste Ausdehnung in Tangentialrichtung, insbesondere also bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle tangential gerichtet am Schwerpunkt der Erhebung 2, auf. Insbesondere die Ausdehnung der Erhebung 2 in durch den Schwerpunkt durchgehend, in radialer Richtung gemessen, ist die kleinste aller in der Blechebene gemessenen Ausdehnungen. Vorzugsweise sind am Umfang vier solcher Erhebungen 2 angeordnet, die In Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind, insbesondere sodass also die Schwerpunkte der Erhebungen 2 90° voneinander beabstandet sind. Durch die so geformten und angeordneten sowie ausgerichteten Erhebungen 2 ist eine einfach herstellbare besonders präzise Ausrichtung der Einzelbleche 1 im Blechpaket bewirkt.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird am Blechpaket zusätzlich ein Kurzschlusskäfig angeordnet, der zwei axial voneinander beabstandete Kurzschlussringe aufweist, die mittels in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Kurzschlussstäben verbunden sind. Die Kurzschlussringe sind koaxial zur Drehachse des Rotors angeordnet und axial beidseitig am Blechpaket ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelblech
- 2
- Erhebung
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Lasche
- 5
- Verzahnung, insbesondere Rändelung
- 20
- Fußbereich der Lasche 4
- 21
- Kopfbereich der Lasche 4
- 30
- Freiraum
- 31
- Einzelblech
- 41
- Einzelblech
- 50
- Ausnehmung
- 51
- Einzelblech
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 107465284 A [0003]
- JP 2011172441 A [0004]
- US 20160248286 A1 [0005]
- DE 102014225260 A1 [0006]
- DE 102017221149 A1 [0007]
- US 20100141074 A1 [0008]
- JP 2011205753 A [0009]
- US 20170317544 A1 [0010]
