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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindungseinrichtung zur Darstellung einer elektrischen Steckverbindung zwischen einem länglichen Kontaktstift und einem Kabelende eines Kabels.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2019 207 438 A1 ist ein elektrisch unterstützter Turbolader mit einem Verdichtergehäuse, einem an das Verdichtergehäuse anschließenden Statorpaket eines mit dem Turbolader gekoppelten Elektromotors und einem an das Statorpaket anschließenden Elektronikgehäuse des Elektromotors bekannt. Aus der europäischen Patentanschrift
EP 3 641 068 B1 ist ein Steckverbinder mit einem Anschlussstecker und einer Anschlussbuchse bekannt, die ein ringförmiges Buchsenteil und einen zumindest teilweise in Inneren des ringförmigen Buchsenteils angeordneten Lamellenkorb umfasst.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steckverbindungseinrichtung zur Darstellung einer elektrischen Steckverbindung zwischen einem länglichen Kontaktstift und einem Kabelende eines Kabels herstellungstechnisch und/oder funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einer Steckverbindungseinrichtung zur Darstellung einer elektrischen Steckverbindung zwischen einem länglichen Kontaktstift und einem Kabelende eines Kabels, dadurch gelöst, dass das Kabel in einem Steckergehäuse eine freie Kabellänge aufweist, die von dem Kabelende ausgeht, das an einer flexibel gelagerten Anschlussbuchse angebracht ist, in die der längliche Kontaktstift eingesteckt ist. Bei der elektrischen Steckverbindung handelt es sich vorzugsweise um eine Hochvoltverbindung einer elektrisch angetriebenen Luftzuführvorrichtung. Die Steckverbindungseinrichtung umfasst vorteilhaft drei Hochvoltverbindungen und eine Niedervoltverbindung. Durch die freie Kabellänge in dem Steckergehäuse wird der Ausgleich von herstellungsbedingten Toleranzen vereinfacht. Darüber hinaus kann mit der Steckverbindungseinrichtung ein Berührschutz sichergestellt werden. Des Weiteren werden flexible Abgangsrichtungen ermöglicht. Darüber hinaus werden sehr lange Kriech- und Luftstrecken ermöglicht. Der längliche Kontaktstift ist in einem Statorgehäuse angeordnet. In dem Statorgehäuse dienen vorzugsweise drei längliche Kontaktstifte zur Darstellung von Hochvoltverbindungen, die den Stator über die beanspruchte Steckverbindungseinrichtung mit einer separaten Steueranschlusseinrichtung verbinden. Bei der Steueranschlusseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Inverter. Die Anschlussbuchse hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels. In der Anschlussbuchse ist zum Beispiel ein Lamellenkorb angeordnet.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbuchse für das Kabelende einen Kabelaufnahmekörper aufweist, dem ein C-Clip zugeordnet ist, der den Kabelaufnahmekörper außen umgreift, um eine Kabel-Ausreißsicherung darzustellen. Der Kabelaufnahmekörper ist vorzugsweise einstückig mit der Anschlussbuchse verbunden. Der Kabelaufnahmekörper hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, in den das Kabelende eingesteckt ist. Dabei ist das Kabelende vorteilhaft fest, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Kabelende verbunden. Der C-Clip stützt sich im eingebauten Zustand vorteilhaft an einem Isolierkörper ab, der radial außerhalb des Kabelendes angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Anschlussbuchse vorteilhaft einen Absatz auf, mit dem sich die Anschlussbuchse an dem C-Clip abstützt. So wird auf einfache Art und Weise verhindert, dass das Kabelende mit der Anschlussbuchse aus der Steckverbindungseinrichtung herausgerissen werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbuchse in einer Zentriereinrichtung zentriert ist, die in einem Fangkäfig aufgenommen ist. Durch die Zentriereinrichtung wird die Anschlussbuchse mittig in dem Fangkäfig positioniert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung zwei Zentrierringe umfasst, mit denen die Zentriereinrichtung in dem Fangkäfig positioniert ist. Mit den Zentrierringen kann die Zentriereinrichtung einfach und stabil in dem Fangkäfig positioniert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierringe durch Längsstege verbunden sind, von denen Zentrierarme ausgehen, die federnd an der Anschlussbuchse anliegen. So wird auf einfache Art und Weise eine kostengünstig herstellbare Zentriereinrichtung geschaffen. Die Zentrierringe stellen mit den Längsstegen eine Art Zentrierkäfig dar, von dem die Zentrierarme nach innen abgewinkelt beziehungsweise vorgespannt sind, so dass die Zentrierarme mit ihren freien Enden außen an der Anschlussbuchse anliegen. So kann die Anschlussbuchse zusätzlich zu der gewünschten Zentrierung gleichzeitig federnd in der Zentriereinrichtung gelagert werden. Dadurch wird der gewünschte Toleranzausgleich erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die freie Kabellänge innerhalb eines Isolierkörpers angeordnet ist, der mit dem Fangkäfig zusammengesteckt ist. Durch den Isolierkörper wird die freie Kabellänge in dem Steckergehäuse nach außen sicher abgeschirmt. Der Isolierkörper ist zu diesem Zweck aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Durch die Steckverbindung zwischen dem Isolierkörper und dem Fangkäfig wird die Montage der Steckverbindungseinrichtung, insbesondere in Kombination mit dem vorab beschriebenen C-Clip, erheblich vereinfacht. Der Fangkäfig weist vorteilhaft für jede Anschlussbuchse einen Aufnahmekörper auf, der im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist. In jedem dieser Aufnahmekörper ist vorteilhaft eine Anschlussbuchse unter Zwischenschaltung einer Zentriereinrichtung angeordnet. Die Aufnahmekörper sind an dem Fangkäfig vorteilhaft über einen Verbindungskörper einstückig miteinander verbunden. Der Fangkäfig ist vorteilhaft lösbar mit dem Isolierkörper verbunden. Lösbar bedeutet in diesem Zusammenhang wiederholt zerstörungsfrei trennbar. Die lösbare Verbindung umfasst zum Beispiel drei Schrauben, mit denen der Fangkäfig mit dem Isolierkörper verschraubt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement in dem Steckergehäuse an dem Fangkäfig anliegt. Dadurch wird eine platzsparende Abdichtung an dem Steckergehäuse ermöglicht. Das Dichtelement liegt vorzugsweise unmittelbar an dem Steckergehäuse und dem Fangkäfig an.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse einen Kabelabgang mit einer Schirmhülse und einem Schirmblech umfasst. Um einen guten Ausreißschutz der Schirmanwendung zu erreichen, ist das Schirmblech vorteilhaft mit abstehenden Rastnasen versehen, die in einen Freistich an der Schirmhülse hineinragen und als Widerhaken fungieren.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steckverbindungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelabgang in einem Ringraum zwischen dem Kabel und dem Steckergehäuse eine Dichtung aufweist, die in einer Kabellängsrichtung zwischen der Schirmhülse und einem nach innen abgewinkelten Kragen einer Verschlusskappe positioniert ist. Die Schirmhülse hintergreift vorteilhaft einen Absatz an dem Kabel. Das Schirmblech dient vorteilhaft dazu, die Schirmhülse mit dem Kabel in dem Steckergehäuse zu halten. Die Verschlusskappe umgreift vorteilhaft jeweils einen Kabelabgang außen an dem Steckergehäuse. Zu diesem Zweck ist die Verschlusskappe vorteilhaft mit Schnapphaken ausgestattet, die außen an dem Steckergehäuse einschnappen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steckergehäuse, eine Anschlussbuchse, eine Zentriereinrichtung, einen Isolierkörper, ein Dichtelement, eine Schirmhülse, ein Schirmblech und/oder eine Verschlusskappe für eine vorab beschriebene Steckverbindungseinrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus gegebenenfalls auch ein Montageverfahren zum Montieren der vorab beschriebenen Steckverbindungseinrichtung. Dabei werden vorteilhaft zunächst die Kabelenden mit den Anschlussbuchsen in dem Steckergehäuse montiert, wobei die Kabelenden mit den Anschlussbuchsen durch den Isolierkörper hindurchgeführt werden, der zu diesem Zweck zum Beispiel in dem Steckergehäuse angeordnet sein kann. Sobald der Isolierkörper mit den Kabeln und den Anschlussbuchsen in dem Steckergehäuse platziert ist, werden die C-Clipse auf die einzelnen Anschlussbuchsen montiert. Anschließend wird der Fangkäfig mit den eingebauten Zentriereinrichtungen auf den Isolierkörper aufgesetzt und mit diesem verschraubt.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems mit einer vorab beschriebenen Steckverbindungseinrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Luftzuführvorrichtung mit einem Gehäuse, in welchem eine Steueranschlusseinrichtung über Stromschienen mit einer Stromanschlusseinrichtung verbunden ist;
- 2 ein Statorgehäuse mit einer Steckverbindungseinrichtung, die zur Darstellung einer Hochvoltverbindung des Stators mit einer externen Steueranschlusseinrichtung, insbesondere einem Inverter, dient, in einem Längsschnitt;
- 3 eine perspektivische Darstellung der Steckverbindungseinrichtung mit auf Anschlussbuchsen angeordneten Zentriereinrichtungen, zur Veranschaulichung der Montage;
- 4 eine ähnliche Darstellung wie in 3 mit Anschlussbuchsen;
- 5 eine Schnittdarstellung eines Kabelabgangs der Steckverbindungseinrichtung;
- 6 eine perspektivische Darstellung eines Schirmblechs in dem Kabelabgang aus 5;
- 7 eine ähnliche Darstellung wie in den 3 und 4 bei der Montage eines Fangkäfigs; und
- 8 eine perspektivische Darstellung der montierten Steckverbindungseinrichtung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Luftzuführvorrichtung 1 perspektivisch dargestellt. Die Luftzuführvorrichtung 1 wird auch als Luftverdichter bezeichnet und dient in einem mobilen Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung von verdichteter Luft. Das mobile Brennstoffzellensystem wiederum dient in einem mit dem Brennstoffzellensystem ausgestatteten Kraftfahrzeug zur Bereitstellung von elektrischer Energie, die zum Beispiel über einen Elektromotor in Antriebsenergie für das Kraftfahrzeug umgewandelt wird.
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Die Luftzuführvorrichtung 1 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 2 mit einem Luftanschluss 3, über den Luft zugeführt wird, und mit einem Luftanschluss 4, über den verdichtete Luft abgeführt wird. Zum Verdichten der Luft umfasst die Luftzuführvorrichtung 1 zum Beispiel ein Verdichterrad, das innerhalb einer Verdichtervolute drehbar ist.
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Der Antrieb des Verdichterrads erfolgt durch einen Elektromotor, der in dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Der Elektromotor umfasst einen Rotor, der innerhalb eines Stators drehbar ist.
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Der Stator des Elektromotors umfasst eine Stromanschlusseinrichtung 5, über welche dem Stator Wechselstrom in drei Phasen zugeführt wird. Die Stromanschlusseinrichtung 5 ist über eine Verbindungseinrichtung 10, die drei längliche Kontaktteile 7, 8, 9 umfasst, mit einer Steueranschlusseinrichtung 6 verbunden.
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Die Steueranschlusseinrichtung 6 ist zum Beispiel mit einem Kabelabgang 40 kombiniert, der, wie durch drei angedeutete abgehende Kabel 39 angedeutet ist, an einen separat angeordneten und in 1 nicht dargestellten Inverter angeschlossen ist. Der Inverter kann aber auch in das Gehäuse 2 der Luftzuführvorrichtung 1 integriert sein. Dann entfällt der Kabelabgang 40.
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In den 2 bis 8 ist eine Steckverbindungseinrichtung 20 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Darüber hinaus sind verschiedene Zustände der Steckverbindungseinrichtung 20 perspektivisch dargestellt, um die Montage der Steckverbindungseinrichtung 20 zu veranschaulichen.
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In den 7 und 8 sieht man, dass ein Kabelabgang 40 der Steckverbindungseinrichtung 20 insgesamt drei Hochvoltanschlussleitungen 21, 22, 23 und eine Niedervoltanschlussleitung 24 umfasst. In 8 ist angedeutet, dass die abgehenden Hochvoltanschlussleitungen 21, 22, 23 über die Steckverbindungseinrichtung 20 elektrisch mit Statorleitungen 51, 52, 53 eines nicht dargestellten Stators verbunden sind.
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Der Stator ist innerhalb eines Statorgehäuses 13 angeordnet, das einen Statorgehäusekörper 14 und einen Statorgehäusekörper 15 umfasst. Die beiden Statorgehäusekörper 14, 15 sind unter Zwischenschaltung einer Dichteinrichtung 17 zusammengebaut. Von den Statorleitungen erstreckt sich jeweils eine Stromschiene 12 durch den Statorgehäusekörper 14.
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In 2 sieht man, dass die Stromschiene 17 mit einem länglichen Kontaktstift 11 verbunden ist. Im Inneren des Statorgehäusekörpers 15 ist eine optionale Kühleinrichtung 16 vorgesehen. An die Niedervoltanschlussleitung 24 ist zum Beispiel eine Sensoreinrichtung angeschlossen.
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Die Steckverbindungseinrichtung 20 umfasst ein Steckergehäuse 25 mit einer Anschlussbuchse 30, in der das in 2 rechte Ende des länglichen Kontaktstiftes 11 eingesteckt ist. Die Anschlussbuchse 30 ist aus einem elektrisch gut leitenden Material gebildet und einstückig mit einem Kabelaufnahmekörper 29 verbunden.
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In dem Kabelaufnahmekörper 29 ist ein Kabelende 27 eines Kabels 26 befestigt. Das Kabel 26 umfasst eine freie Kabellänge 28, die in dem Steckergehäuse 25 angeordnet ist. An dem Kabelabgang 40 ist das Kabel 26 aus dem Steckergehäuse 25 herausgeführt.
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Das Kabelende 27 ist mit dem Kabelaufnahmekörper 29 und der einstückig damit verbundenen Anschlussbuchse 30 durch einen C-Clip 31 in dem Steckergehäuse 25 gehalten. So wird auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Herausreißen des Kabels 26 aus dem Steckergehäuse 25 sichergestellt.
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Das Kabelende 27 ist über die Anschlussbuchse 30 elektrisch leitend mit dem länglichen Kontaktstift 11 verbunden. Abgesehen von der Anschlussbuchse 30 sind die Einzelteile der Steckverbindungseinrichtung 20 vorzugsweise aus einem nicht oder schlecht elektrisch leitenden Material gebildet.
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Die Anschlussbuchse 30 ist mit Hilfe einer Zentriereinrichtung 32 innerhalb eines Fangkäfigs 33 zentriert und federnd gelagert. Zur Abdichtung des Steckergehäuses 25 ist ein Dichtelement 34 zwischen dem Fangkäfig 33 und dem Steckergehäuse 25 angeordnet. So wird auf einfache Art und Weise eine Abdichtung zwischen dem Statorgehäusekörper 15 und dem Steckergehäuse 25 realisiert.
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Der Fangkäfig 33 ist mit einem Isolierkörper 35 zusammengesteckt, der die freie Kabellänge 28 in dem Steckergehäuse 25 mit ausreichend Spiel umgibt, um einen ausreichenden Toleranzausgleich zu ermöglichen. Der Isolierkörper 35 ist, wie sich aus einer Zusammenschau der 2, 3 und 7 ergibt, mit Hilfe von Schrauben 48, 49, 50 zusammen mit dem Fangkäfig 33 in dem Steckergehäuse 25 fixiert.
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In 3 sieht man, dass die Zentriereinrichtung 32 jeweils zwei Zentrierringe 44, 45 umfasst, die durch Längsstege 46 miteinander verbunden sind. Von den Längsstegen 46 gehen Zentrierarme 47 aus.
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Mit den Zentrierringen 44, 45 ist die Zentriereinrichtung 32 in dem Fangkäfig 33 positioniert. Die Anschlussbuchse 30 wird durch die Zentrierarme 47 zentriert und federnd gelagert.
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In 4 sieht man, dass die Steckverbindungseinrichtung 20 für jede Hochvoltanschlussleitung eine Anschlussbuchse 30 umfasst. Die Anschlussbuchsen 30 werden durch die C-Clips 31 gehalten. Dabei werden die C-Clips 31 erst aufgesteckt, nachdem die Kabeln 26 mit den Anschlussbuchsen 30 montiert sind und der Isolierkörper 35 im Steckergehäuse 25 platziert ist. Anschließend wird der Fangkäfig 33 mit den eingebauten Zentriereinrichtungen 32 auf den Isolierkörper 35 aufgesetzt und zusammen mit diesem durch die Schrauben 48, 49, 50 im Steckergehäuse 25 befestigt, wie in 7 veranschaulicht ist.
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In den 5 und 6 ist gezeigt, dass am Kabelabgang 40 für jedes abgehende Kabel 26 eine Schirmhülse 36 und ein Schirmblech 37 angeordnet ist. Die Schirmhülse 36 umgreift einen umlaufenden Absatz 43 an dem Kabel 36. Das Schirmblech 37 ist in einem Ringraum zwischen der Schirmhülse 36 und dem Steckergehäuse 25 aufgenommen.
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Das Schirmblech 37 ist mit Widerhaken 38 ausgestattet, die in die Schirmhülse 36 einhaken und so einen Ausreißschutz der Schirmanbindung zu erreichen. Die Widerhaken 38 sind zum Beispiel als abstehende Rastnasen an dem Schirmblech 37 ausgeführt und greifen widerhakenartig in einen entsprechenden Freistich an der Schirmhülse 36.
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Eine Dichtung 42 ist in axialer Richtung zwischen der mit dem Schirmblech 37 kombinierten Schirmhülse 36 und einem nach innen abgewinkelten Kragen 54 einer Verschlusskappe 41 positioniert. Die Dichtung 42 dichtet radial zwischen dem Kabel 26 und dem Steckergehäuse 25 ab.
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In 8 ist der fertigmontierte Zustand der Steckverbindungseinrichtung 20 gezeigt. Im fertigmontierten Zustand ist das Steckergehäuse 25 vorteilhaft mit mindestens zwei Schrauben an dem Statorgehäusekörper 15 fixiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019207438 A1 [0002]
- EP 3641068 B1 [0002]
