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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stator eines Motors und genauer
eine Motorstatoranordnung und ein Herstellungsverfahren dafür zur Herstellung
eines Jochs, indem man eine Vielzahl von Stahlblechen laminiert
und zur Herstellung eines Pols durch ein pulvermetallurgisches Verfahren.
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2. Beschreibung des verwandten
Standes der Technik.
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Allgemein
verwenden die meisten elektrischen Geräte einen Motor als Antriebsquelle.
Der Motor umfasst eine Statoranordnung zum Wickeln und Fixieren
einer Spule, und eine Bewegeranordnung, die innerhalb oder außerhalb
der Statoranordnung platziert ist und durch ein magnetisches Induktionsfeld
zum Übertragen
einer Antriebskraft gedreht wird.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Statoranordnung zeigt, die
durch ein Laminierverfahren nach dem herkömmlichen Stand der Technik
hergestellt wurde.
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Wie
gezeigt umfasst die Statoranordnung einen Statorkern 1,
der durch Laminieren einer Vielzahl von Blechen C gebildet wird,
die durch Ausstanzen von Stahl mit einer vorbestimmten Form hergestellt wurden;
einen Isolator 2, der im Statorkern 1 installiert
wurde; und eine Spule 3, die außerhalb des Isolators 2 gewickelt
ist, um einen Induktionsstrom zu bilden.
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Wie
in 2 gezeigt umfassen die Bleche C, die
den Statorkern darstellen 1, ein Joch 1a, das
als viereckige Form zur Bildung eines Wegs magnetischer Feldlinien
gebildet ist, und einen Pol 1b, der einstückig mit
dem Joch 1a als eine kreisförmige Bogenform an beiden Seiten
einer inneren Umfangsfläche
des Jochs 1a gebildet ist, auf dem die Spule 3 gewickelt
ist.
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Der
Isolator 2 ist an einem Teil angebracht, an dem das Joch 1a und
der Pol 1b miteinander verbunden sind, und ist mit einem
isolierenden Material gebildet, wie etwa Plastik oder Gummi, um
zwischen der Spule 3 und dem Statorkern 1 zu isolieren.
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Jedoch
ist bei der Statoranordnung einer Laminiermethode eine Menge des
Metallabfalls, der zu der Zeit des Ausstanzens zur Herstellung des
Statorkerns verworfen wird, größer als
35%, und dementsprechend wird ein Materialverlust erzeugt.
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Da
des Weiteren eine durch Spritzguss hergestellter Schutzvorrichtung
zwischen dem Statorkern und der Spule eingesetzt wird, vergrößert sich ein
Radius eines Teils, wo die Spule gewickelt ist, was in einem Kostenanstieg
resultiert, ein Wicklungswiderstand wird vergrößert, und somit wird ein Motorwirkungsgrad
verringert.
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Um
die obigen Probleme zu lösen,
umfasst, wie in den 3 und 4 gezeigt,
die Statoranordnung des pulvermetallurgischen Verfahrens einen Rahmen 5,
der dadurch gebildet wird, dass magnetisches Pulvermaterial in einen
Formkörper
von vorbestimmter Form gegeben wird, ein vorbestimmter Druck ausgeübt wird
und mit einer vorbestimmten Temperatur erwärmt wird, und eine Spule 6,
die auf einer Wicklungsnut 5c des Rahmens 5 gewickelt
ist, um Induktionsmagnetismus zu erzeugen.
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Der
Rahmen 5 umfasst ein Joch 5a, das als eine geschlossene
Kurve von viereckiger Form gebildet ist, um einen Weg magnetischer
Feldlinien zu bilden, und einen Pol 5b, der einstückig mit
dem Joch 5a als eine kreisförmige Bogenform an beiden Seiten einer
inneren Umfangsfläche
des Jochs 5a gebildet ist.
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Es
wird ein Verjüngungsabschnitt
der Wicklungsnut 5c bereitgestellt, um eine Menge der Spule 6 zu
reduzieren, und eine Kante der Wicklungsnut 5c wird als
Kurvenlinie gebildet, um zu verhindern, dass Beschichtung der Spule 6 abfällt, wenn
die Spule 6 gewickelt wird.
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Des
Weiteren ist ein Isolator 7 zum Isolieren der Spule 6 vom
Pol 5b an einer Außenseite
des Pols 5b und der Wicklungsnut 5c und einer
Innenseite des Jochs 5a, die mit der Spule 6 in
Kontakt stehen, befestigt.
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Jedoch
weist das pulvermetallurgische Verfahren einen Nachteil auf, dass
eine magnetische Permeabilität
von magnetischem Pulver und Eisenverlustcharakteristik kleiner sind,
als Siliziumstahl, der in dem Laminierverfahren verwendet wird,
und die Materialkosten sind teuer.
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Hier
wird die magnetische Permeabilität
als magnetisches Induktionsvermögen
bezeichnet, was ein Verhältnis
zwischen der magnetischen Flussdichte, die zur Zeit der Magnetisierung
durch ein magnetisches Feld erzeugt wird, und der Intensität der magnetischen
Feldes in einem Vakuumzustand bedeutet.
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Des
Weiteren bedeutet die Eisenverlustcharakteristik Verlust, der durch
den Stahl in einer Volumeneinheit erzeugt wird, und Siliziumstahl
hat eine ausgezeichnetere Eisenverlustcharakteristik als Eisenpulver.
Das heißt,
da der Siliziumstahl ausgezeichnetere magnetische Flussdichte aufweist
als das Eisenpulver, ist der Motorwirkungsgrad relativ besser.
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Bei
dem pulvermetallurgischen Verfahren wird der Rahmen gebildet, indem
der Formkörper verwendet
wird, um so einen leichten Herstellungsprozess zu haben, die Wicklungsnut
ist an dem Verjüngungsabschnitt
des Pols gebildet, um somit die Verbrauchsmenge der Spule zu verringern,
und die Kurvenlinie ist an der Wicklungsnut gebildet, um somit zu
verhindern, dass die Spule zu der Zeit, zu der sie gewickelt wird,
abfällt.
Jedoch sind die Kosten des magnetischen Pulvers erheblich teurer
als des Siliziumstahls.
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Da
ebenso das magnetische Pulver geringe Permeabilität und die
Eisenverlustcharakteristik als der Siliziumstahl aufweist, ist ein
Rahmen von größerem Volumen
notwendig, um dieselbe Wirkung mit einem Motor zu erzielen, der
den herkömmlichen
Siliziumstahl verwendet, wodurch die Materialkosten erhöht werden.
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SU-1
257751 -A offenbart eine Motorstatoranordnung, die die Merkmale
des Oberbegriffs des Anspruchs 1 umfasst. Auch offenbart JP-9215230 eine
Motorstatoranordnung, die eine Vielzahl von Polen umfasst.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Motorstatoranordnung
bereitzustellen.
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Die
oben genannten Aufgaben können
durch eine Motorstatoranordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1 erreicht werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Es
daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorstatoranordnung
bereitzustellen.
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Um
diese und andere Vorteile zu erzielen, und in Übereinstimmung mit dem Zweck
der vorliegenden Erfindung, wie sie hier ausgeführt und umfassend beschrieben
ist, wird eine Motorstatoranordnung vorgesehen, die die Merkmale
des unabhängigen
Anspruchs 1 umfasst.
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Als
ein für
das Verständnis
der Erfindung nützliches
Beispiel wird ein Herstellungsverfahren einer Motorstatoranordnung
vorgesehen, das die Schritte umfasst; ein erster Schritt der Bildung
einer Vielzahl von Jochplatten durch Ausstanzen von Stahlplatten
einer vorbestimmten Form; ein zweiter Schritt der Bildung eines
Jochs durch Laminieren der Jochplatten mit einer vorbestimmten Höhe; ein
dritter Schritt des Bildens eines vorbestimmten Rahmens durch Installieren
des laminierten Jochs in einen Formkörper; ein vierter Schritt des
Füllens
von magnetischem Pulvermaterial in einen Leeraum des Formkörpers; ein
fünfter
Schritt der Bildung eines Pols, der mit dem Joch in Eingriff steht,
durch Ausüben
eines vorbestimmten Drucks und einer vorbestimmten Hitze auf das
eingefüllte
magnetische Pulvermaterial; und ein sechster Schritt des Entfernens des
Formkörpers
und anschließenden
Wickelns der Spule an den Pol.
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Im
ersten Schritt werden die Jochplatten gebildet, in dem die Stahlplatte,
die zu einer Zeit eine vorbestimmte Länge und Breite hat, ausgestanzt wird.
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Im
fünften
Schritt wird der Pol in Übereinstimmung
damit gebildet, dass das magnetische Pulvermaterial gepresst und
bei 300~500°C
ausgehärtet wird,
um so mit einander kombiniert zu werden.
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Wenn
im sechsten Schritt die Spule auf den Pol gewickelt wird, wird ein
Isolator an einem Kontaktteil zwischen dem Pol und der Spule angebracht, oder
isolierendes Material wird geformt und befestigt, um so die Spule
zu wickeln.
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Die
zuvor genannten und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn sie in
Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen genommen wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der
Erfindung zu sorgen, und die in diese Patentschrift aufgenommen
sind und ein Teil davon darstellen, verdeutlichen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die
Prinzipien der Erfindung zu erklären.
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In
den Zeichnungen ist
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1 eine
perspektivische Ansicht, die eine Motorstatoranordnung eines Laminierverfahrens nach
dem herkömmlichen
Stand der Technik zeigt;
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2 eine Draufsicht, die die Statoranordnung
eines Laminierverfahrens nach dem herkömmlichen Stand der Technik
zeigt;
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3 eine
perspektivische Ansicht, die eine Motorstatoranordnung eines pulvermetallurgischen Verfahrens
nach dem herkömmlichen
Stand der Technik zeigt;
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4 eine
Schnittansicht, die die Motorstatoranordnung eines pulvermetallurgischen
Verfahrens nach dem herkömmlichen
Stand der Technik zeigt;
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5 eine
auseinandergebaute perspektivische Ansicht eines Motoranordnungsstators
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 eine
Schnittansicht des Motoranordnungsstators gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Die 7 bis 11 vergrößerte Ansichten des "A"-Teils der 6, die eine
Eingriffsstruktur zwischen einem Verbindungsteil und einem Joch
der Statoranordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 eine
Schnittansicht entlang der Linie I-I der 6;
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13 eine
obere Oberflächenansicht
einer Stahlplatte, die ein Herstellungsverfahren eines Jochs zeigt,
die zum Verständnis
der Erfindung nützlich
ist; und
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Die 14A bis 14D Ansichten,
die Herstellungsprozesse der Motorstatoranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nun detailliert Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den beigefügten Zeichnungen
illustriert sind.
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Eine
Motorstatoranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung und ein Herstellungsverfahren dafür, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist,
werden unter Bezugnahme auf die am meisten bevorzugte Ausführungsform
beschrieben.
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5 ist
eine auseinandergebaute perspektivische Ansicht eines Motoranordnungsstators
gemäß der vorliegenden
Erfindung; 6 ist eine Schnittansicht des
Motoranordnungsstators gemäß der vorliegenden
Erfindung; 7 bis 11 sind vergrößerte Ansichten
des "A"-Teils der 6,
die eine Eingriffsstruktur zwischen einem Verbindungsteil und einem
Joch der Statoranordnung nach der vorliegenden Erfindung zeigt; 12 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie I-I der 6; 13 ist eine
obere Oberflächenansicht
einer Stahlplatte, die ein Herstellungsverfahren eines Jochs zeigt,
das zum Verständnis
der Erfindung nützlich
ist; und 14A bis 14D sind
Ansichten, die Herstellungsprozesse der Motorstatoranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
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Wie
in 5 gezeigt, umfasst die Motorstatoranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung; ein Vielzahl von Jochen 10, die durch Laminieren
einer Vielzahl von Stahlblechen, die eine vorbestimmte Länge aufweisen,
hergestellt wurden; und eine Vielzahl von Polen 20, die
zwischen den Jochen 10 in Eingriff sind, und durch Formen
von magnetischem Material in einem Formkörper gebildet wurden, auf denen
die Spule gewickelt wird.
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Der
Pol 20 umfasst ein Führungsteil 23,
das eine innere Oberfläche
von kreisförmiger
Bogenform aufweist, und um magnetischen Fluss zu sammeln. Das Führungsteil 23 ist
vorgesehen, um einem Weg magnetischer Feldlinien mit einer vorbestimmten
Distanz mit einem Rotor, der an einer inneren Seite des Stators
eingesetzt ist, bereitzustellen.
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Ein
Wicklungsteil 22 ist bei einer hinteren Oberfläche des
Führungsteils 23 gebildet,
indem es einstückig
verbunden ist, und die Spule ist um das Wicklungsteil gewickelt.
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Eine
Höhe und
eine Länge
des Wicklungsteils 22 sind kleiner als die des Führungsteils 23,
was verhindert, dass die Spule 30 aus dem Führungsteil 23 herausragt,
wenn die Spule 30 auf dem Wicklungsteil 22 gewickelt
ist und um so die Spule 30 mehrmals zu wickeln.
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Ebenso
ist bevorzugt eine Spulennut 22, die eine Dicke t aufweist,
an einer äußeren Umfangsoberfläche des
Wicklungsteils 22 gebildet, so dass die Spule darauf gewickelt
werden kann.
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Ein
Kurvenlinienteil 22b ist bevorzugt an einer Kante der äußeren Umfangsfläche des
Wicklungsteils 22 gebildet, um zu verhindern, dass Beschichtung
der Spule zu der Zeit herunterfällt,
wenn die Spule gewickelt wird.
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Ein
mit dem Joch 10 verbundenes Verbindungsteil 21 ist
einstückig
an einer hinteren Oberfläche
des Wicklungsteils 22 gebildet.
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Das
Verbindungsteil 21 weist eine kreisförmige Bogenform und dieselbe
Höhe wie
das Joch 10 auf.
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Der
Pol 20 ist für
Polarität
mit magnetischem Pulvermaterial gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird
ein Aushärtungsprozess
durchgeführt,
das heißt,
das Pulvermaterial wird in einen Formkörper gegeben, gepresst und
mit 300~500°C
erhitzt, wodurch es miteinander in Verbindung gebracht wird.
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Hier
kann die Anzahl der Pole 20, die durch das Formen des magnetischen
Pulvermaterials hergestellt wurden, mehrfach sein, und dementsprechend
kann die Anzahl der Joche 10 mehrfach sein.
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Wie
in den 5 und 6 gezeigt, ist ein Isolator 40 zum
Isolieren des Pols 20 von der Spule 30 an Innenseiten
des Wicklungsteils 22, auf dem die Spule 30 gewickelt
ist, befestigt, und der Pol 20, oder das nicht leitenden
Material geformt ist. Und das nicht leitende Material umfasst Epoxid.
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Die
Vielzahl von Jochplatten 11, die darin einen konstanten
Krümmungsradius
aufweisen, sind als eine Höhe
des Verbindungsteils 21 laminiert, und die Joche sind zwischen
zwei Verbindungsteilen 21 in Eingriff.
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Die
Jochplatten 11 sind aus Siliziumstahl gebildet, der ausgezeichnete
Permeabilität
und Eisenverlustcharakteristik aufweist.
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Hier
wird die magnetische Permeabilität
als magnetisches Induktionsvermögen
bezeichnet, was ein Verhältnis
zwischen der magnetischen Flussdichte, die zur Zeit der Magnetisierung
durch ein magnetisches Feld erzeugt wird, und der Intensität des magnetischen
Feldes in einem Vakuumzustand bedeutet.
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Des
Weiteren bedeutet die Eisenverlustcharakteristik Verlust, der durch
den Stahl in einer Volumeneinheit erzeugt wird, und Siliziumstahl
hat eine ausgezeichnetere Eisenverlustcharakteristik als Eisenpulver.
Das heißt,
da der Siliziumstahl ausgezeichnetere magnetische Flussdichte aufweist
als das Eisenpulver, ist ein Motorwirkungsgrad relativ hoch.
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Ein
Verbindungsvorsprung 11a und eine Verbindungsnut 21a,
um das Joch 10 mit dem Verbindungsteil in Eingriff zu bringen,
sind zwischen dem Joch 10 und dem Verbindungsteil 21 mit
derselben Höhe
wie das Joch 10 und das Verbindungsteil 21 gebildet.
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Wie
in 7 gezeigt, ragt der Verbindungsvorsprung 11a des
Jochs 10 als eine rechteckige Form vor, und ist mit der
Verbindungsnut 21a, die eine rechteckige Nut des Verbindungsteils 21 aufweist,
in Eingriff, um zu verhindern, dass das Joch 10 von dem
Verbindungsteil 21 getrennt wird.
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Wie
in 8 gezeigt, ragt der Verbindungsvorsprung 11a des
Jochs 10 als eine trapezoide Form hervor, und ist im Eingriff
mit der Verbindungsnut 21a, die eine entsprechende trapezoide
Nut des Verbindungsteils 21 aufweist.
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Wie
in 9 gezeigt, ragt der Verbindungsvorsprung 11a des
Jochs 10 mit zwei gleichen Stoppbacken 11a-1 an
seinen beiden Seiten vor, und ist mit der Stoppnut 21a-1,
die eine Nut von entsprechender Form zum Verbindungsteil 21 aufweist,
in Eingriff, um zu verhindern, dass das Joch 10 von dem
Verbindungsteil 21 getrennt wird.
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Wie
in 10 gezeigt, ist an beiden Enden des Jochs 10 ein
Stufenvorsprung 11b von rechteckiger Form gebildet und
mit einem Stufenvorsprung 21b, der an beiden Enden des
Verbindungsteils 21 mit einer entsprechenden rechteckigen
Form in Eingriff.
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Wie
in 11 gezeigt, weist das Joch 10 eine konstante
geneigte Oberfläche 11c an
seinen beiden Enden auf, und eine entsprechende geneigte Oberfläche 21c ist
ebenfalls an beiden Enden der Verbindungsteils 21 gebildet,
so dass das Joch 10 mit dem Verbindungsteil 21 in
Eingriff ist.
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Ein
Herstellungsverfahren der Motorstatoranordnung, das für das Verständnis der
Erfindung nützlich
ist, wird nun erklärt.
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Wie
in 14 gezeigt, wird dünner Siliziumstahl innerhalb
von 1 mm durch Ausstanzen verarbeitet, wodurch die Vielzahl von
Jochplatten 11 gebildet werden.
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Wie
in 13 gezeigt, werden zu dieser Zeit Jochplatten 11 gebildet,
indem der Siliziumstahl, der eine vorbestimmte Länge und eine Breite aufweist, durch
ein Stanzwerkzeug, das eine Vielzahl von Stempeln aufweist, zu einer
Zeit verarbeitet wird.
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Demgemäss kann
die Zeit beträchtlich
gegenüber
einem Fall verringert werden, wenn die Jochplatten 11 einzeln
mit einem Stempel gebildet werden.
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Dann
werden die Jochplatten 11 mit einer konstanten Höhe laminiert,
um so das Joch zu bilden 10, und das laminierte Joch 10 wird
an jeder Seite der Form installiert, um so einen vorbestimmten Rahmen zu
bilden.
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Wenn
hier das Joch 10 in den Formkörper gefüllt wird, wird an einem anderen
Teil ein Formraum C gebildet. Magnetisches Pulvermaterial wird in
den Formraum C eingefüllt.
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Das
magnetische Pulvermaterial wird mit einem vorbestimmten Druck gepresst
und mit einer vorbestimmten Temperatur erhitzt, um so den Pol 20, der
mit dem Joch 10 in Eingriff steht, zu bilden. Der Pol 20 steht
einstückig
mit dem Joch 10 zur Zeit des Formens in Eingriff, anstatt
den Pol 20 und das Joch 10 miteinander nach getrennter
Herstellung in Eingriff zu bringen.
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Des
Weiteren wird, um den Pol 20 herzustellen, das magnetisches
Pulvermaterial gepresst und das gepresste magnetische Pulvermaterial
wird mit ungefähr
300~500°C
ausgehärtet,
um so das magnetische Pulvermaterial zu kombinieren.
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Hierin
unterscheidet sich das Aushärten leicht
vom Sintern. Durch das Sintern wird Pulvermaterial gepresst und
mit einer Temperatur, die nahe einem Schmelzpunkt liegt, erhitzt,
um so kombiniert zu werden. Zu diesem Zeitpunkt kann, da das Pulvermaterial
durch Wärme
mit hoher Temperatur kombiniert wird, die Charakteristik des Materials
verändert
werden.
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Im
Gegensatz dazu wird durch das Aushärten das Pulvermaterial gepresst
und bei ungefähr 300~500°C erhitzt,
um so kombiniert zu werden. Zu diesem Zeitpunkt wird, da das Pulvermaterial
durch relativ geringe Wärme
erhitzt wird, die Charakteristik des Materials nicht verändert.
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Zuletzt
wird der Formkörper
entfernt, und dann wird die Spule 30 auf den Pol 20 gewickelt,
der aus dem magnetischen Pulvermaterial gebildet wurde.
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Wenn
die Spule 30 auf den Pol 20 gewickelt wird, kann
der Isolator 40 an einem Teil, wo der Pol 20 mit
der Spule 30 in Kontakt steht, angebracht werden, oder
isolierendes Material wird geformt und dann wird die Spule gewickelt.
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Der
Motoranordnungsstator gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die folgenden Vorteile auf.
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Zunächst ist,
während
der Pol aus dem magnetischen Pulvermaterial gebildet ist, das Joch
aus dem Siliziumstahl gebildet, das niedrig ist und ausgezeichnetere
Permeabilität
und Eisenverlustcharakteristik aufweist als das magnetische Pulvermaterial. Dementsprechend
kann eine Leistungsverschlechterung des Motors im selben Volumen
effektiv verhindert werden, und somit kann eine Kostenerhöhung durch
einen vergrößerten Motor
verhindert werden.
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Ebenso
werden Zeit und Metallabfallmenge reduziert, da die Jochplatten
durch Ausstanzen mit einer Vielzahl von Stempeln verarbeitet werden,
und somit werden die Herstellungskosten verringert.
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Außerdem ist
die Nut an dem Wicklungsteil des Pols gebildet, auf dem die Spule
gewickelt ist, und die Kante der Nut ist mit einer Kurvenlinienform gebildet.
Demgemäss
ist eine weitere Beschichtungsschutzeinrichtung, wie etwa ein Protektor,
nicht notwendig. Auch kann der Wicklungsradius der Spule als eine
Tiefe der Nut reduziert werden, um somit die Spulenmenge auf der
Basis einer konstanten Wicklungszahlen um ungefähr 35% zu reduzieren. Und durch
das Reduzieren der Menge der Spule, die außerhalb des Pols hervorragt,
und einer Gesamtlänge
der ganzen Spule, wird der Wicklungswiderstand verringert, und somit
der Motorwirkungsgrad verbessert.
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Da
die vorliegende Erfindung in mehreren Formen ausgestaltet sein kann,
versteht es sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht
durch irgendwelche der Details der vorangehenden Beschreibung beschränkt sind,
sondern so ausgelegt werden sollten, wie in den angehängten Ansprüchen definiert.