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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzugsmaschine,
umfassend einen Motor, eine zur Bewegung der Aufzugseile bestimmte
Treibscheibe, ein Lager, eine Welle, einen mit einer Wicklung
versehenen Stator und einen rotierenden scheibenförmigen Rotor.
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Herkömmlicherweise besteht eine Aufzugsmaschine aus einem
Hubmotor, der über ein Getriebe die Treibscheiben antreibt, um die
die Hubseile des Aufzuges laufen. Der Hubmotor, das
Aufzugsgetriebe und die Treibscheiben sind im allgemeinen in einem
Maschinenraum oberhalb des Aufzugsschachtes angeordnet. Sie
können ebenso neben oder unterhalb des Aufzugschachtes angeordnet
sein.
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Eine andere bekannte Lösung besteht darin, die Aufzugsmaschine
in dem Gegengewicht des Aufzuges anzuordnen. Ein System mit
einer in dem Gegengewicht angeordneten Aufzugsmaschine ist
beispielsweise in der US-Veröffentlichung US 3,101,130 aufgezeigt.
Ein Nachteil mit der Anordnung des Aufzugsmotors in dieser
Lösung ist, daß sie eine große Querschnittsfläche des
Aufzugsschachtes benötigt.
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Gemäß einer dritten bereits bekannten Technik wird ein
Linearmotor als Hubmotor des Aufzuges verwendet und in dem
Gegengewicht angeordnet.
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Die Verwendung eines Linearmotors als Hubmotor eines Aufzuges
ist mit Nachteilen verbunden, weil entweder der Primärteil oder
der Sekundärteil des Motors so lang sein muß wie der Schacht.
Deshalb sind Linearmotoren bei Verwendung als Aufzugsmotoren
teuer. Ein Linearmotor für einen Aufzug, der in dem
Gegengewicht angeordnet ist, ist beispielsweise in der US-
Veröffentlichung US 5,062,501 aufgezeigt. Ein in dem
Gegengewicht angeordneter Linearmotor bringt jedoch bestimmte Vorteile
mit sich, wie beispielsweise die Tatsache, daß kein
Maschinen
raum benötigt wird und daß der Motor eine relativ kleine
Querschnittsfläche des Gegengewichtes beansprucht.
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Der Motor eines Aufzuges kann ebenso ein Außenläufertyp sein,
bei dem die Treibscheibe direkt mit dem Rotor verbunden ist.
Ein solcher Aufbau ist beispielsweise in der US-
Veröffentlichung US 4,771,197 gezeigt. Der Motor besitzt kein
Getriebe. Das Problem dieses Aufbaus besteht darin, daß die
Länge und der Durchmesser des Motors vergrößert werden müssen,
um ein ausreichendes Drehmoment zu erhalten. In dem gezeigten
Aufbau der US 4,771,197 ist die Länge des Motors darüber hinaus
durch die Bremse vergrößert, die entlang der Seilnuten
angeordnet ist. Überdies vergrößern die die Motorwelle tragenden
Blöcke die Motorlänge noch weiter.
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In der Veröffentlichung US 5,018,603 zeigt Fig. 8 einen
Aufzugsmotor, in dem der Luftspalt senkrecht zu der Motorwelle
orientiert ist. Solch einen Motor nennt man Scheibenmotor oder
Scheibenläufermotor. Diese Motoren haben kein Getriebe, was
bedeutet, daß der Motor eine geringere Laufgeschwindigkeit und
ein höheres Drehmoment haben muß als ein Motor mit Getriebe.
In den Motoren der Veröffentlichungen US 5,018,603 und US
4,771,197 ist der äußerste Teil des Motors die Treibscheibe,
was dazu führt, daß der magnetische Wirkbereich der
Motorwicklungen innerhalb der Treibscheibe liegt. Das ist ein Nachteil,
wenn der Motor ein hohes Drehmoment haben soll.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue
Konstruktionslösung für eine Aufzugsmaschine zu schaffen, die die
oben erwähnten Nachteile von Aufzugsmotoren im Stand der
Technik vermeidet. Eine weitere Aufgabe ist es, einen flachen
Aufzugsmotor mit einem hohen Drehmoment zu erhalten, der in dem
Gegengewicht oder dem Aufzugsschacht angeordnet und zum
Variieren der Aufzugsgeschwindigkeit verwendet werden kann.
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Die Erfindung ist durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1
gekennzeichnet. Andere Ausführungen der Erfindung sind durch
die in den Ansprüchen 2 bis 7 aufgezeigten Merkmale
gekennzeichnet.
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Die Erfindung hat folgende Vorteile:
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Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Motorstruktur kann ein
höheres Drehmoment erzeugt werden als bei einem
Außenläufermotortyp desselben Volumens, weil der Motor der Erfindung einen
Luftspalt mit einem größeren Querschnitt aufweisen kann.
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Da der Durchmesser der Treibscheibe kleiner ist als der des
Rotors, ist das Drehmoment am Umfang der Treibscheibe um einen
Betrag entsprechend dem Verhältnis der Durchmesser größer, als
wenn die Treibscheibe beispielsweise auf dem Umfang des Rotors
angeordnet wäre.
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Zusätzlich kann alternativ eine Treibscheibe mit einem anderen
Durchmesser an demselben Rotor befestigt sein, was eine
entsprechende Veränderung der Zugkraft bewirkt, die von der
Maschine auf die Seile übertragen wird. Dieses Merkmal kann
genutzt werden, um eine gewünschte Aufzugsgeschwindigkeit
innerhalb bestimmter Grenzen zu setzen.
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Der Motor ist hinsichtlich der Kühlung vorteilhaft, weil der
Stator in zwei Sektoren unterteilt sein kann, wodurch dem Rotor
für seine Kühlung kühlere Luft zukommt. In dieser Lösung ist
der externe Statorbereich größer als in einem herkömmlichen
Motor, so daß der Rotor und der Stator gut gekühlt sind. Wenn ein
erfindungsgemäßer Motor in dem Gegengewicht angeordnet ist,
wird die Kühlung darüber hinaus erhöht, wenn sich das
Gegengewicht bewegt.
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Im Vergleich zu einem Linearmotor bietet der erfindungsgemäße
Motor bei Verwendung als Aufzugsmotor den Vorteil, daß er es
erübrigt, einen sich über die gesamte Länge des Aufzugschachtes
erstreckenden Rotor oder Stator zu bauen.
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Das Problem hinsichtlich des Platzbedarfes des Motors, das die
Verwendung eines Motors gemäß der US-Veröffentlichung 4,771,197
einschränkt, ist durch die vorliegende Erfindung ebenso gelöst,
weil die Axiallänge des Motors der Erfindung kleiner ist.
Deshalb ist die Querschnittsfläche des Motors/Gegengewichtes der
Erfindung im Querschnitt des Aufzugschachtes ebenso klein und
der Motor/das Gegengewicht kann folglich leicht in dem für ein
Gegengewicht normalerweise vorgesehenen Raum untergebracht
werden.
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Die Axiallänge des Motors der Erfindung ist sehr klein. Die
kleine Axiallänge bedeutet ebenso, daß die Aufzugsmaschine der
Erfindung in verschiedenen Positionen in dem Aufzugsschacht
angeordnet sein kann, beispielsweise an der Stelle einer
Umlenkrolle oder an dem Boden oder der Decke des Schachtes, ohne
die ohnehin erforderlichen Schachtabmessungen zu vergrößern.
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Der Motor der Erfindung kann in dem Gegengewicht relativ zu den
Aufzugsführungsschienen symmetrisch angeordnet sein, was einen
Vorteil hinsichtlich der erforderlichen
Führungsschienenfestigkeit darstellt.
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Der Motor kann ein Reluktanz-, Synchron-, Asynchron- oder
Gleichstrommotor sein.
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Im folgenden wird die Erfindung im Detail anhand einer
Ausführung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen
zeigen:
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Fig. 1 einen Querschnitt einer Aufzugsmaschine im Stand der
Technik,
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Fig. 2 eine erfindungsgemäße Aufzugsmaschine aus der
Richtung der Motorwelle,
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Fig. 3 eine erfindungsgemäße Aufzugsmaschine einer anderen
Ausführung aus der Richtung der Motorwelle,
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Fig. 4 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen
Aufzugsmaschine,
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Fig. 5 einen Querschnitt einer Aufzugsmaschine gemäß einer
dritten Ausführung der Erfindung,
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Fig. 6 eine Aufzugsmaschine gemäß Fig. 5 aus der Richtung
der Motorwelle und
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Fig. 7 einen in einer Schrägstellung angeordneten Luftspalt.
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Fig. 1 zeigt einen bereits bekannten Aufzugsmotor, in dem die
Motorwelle 106 und der Stator 103 mit der Statorwicklung
mittels eines Trägerelementes 102 an einem Tragarm 101 befestigt
sind. Um die Welle 106 dreht sich eine Scheibe 109 mit einer an
ihrem äußersten Teil befestigten und mit Nuten versehenen
Treibscheibe 107. Die Scheibe und die Treibscheibe bilden einen
topfartigen Aufbau, in dem die Treibscheibe der äußerste Teil
des Motors ist. An die Scheibe ist ebenso der Rotor 108 und
seine Wicklung befestigt. Fig. 1 entspricht der Fig. 8 der
Veröffentlichung US 5,018,603.
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Fig. 2 zeigt eine Aufzugsmaschine 26 gemäß der vorliegenden
Erfindung aus der Richtung der Motorwelle 13 (Fig. 4, Schnitt A-
A) mit der entfernten Frontrahmenplatte ("Abdeckung") 11. Der
Motor 6 ist zwischen den Rahmenplatten 11 und 12 eingebaut. Die
Motorwelle 13 ist am Mittelpunkt des Rahmenplattendurchmessers
angeordnet, wodurch eine symmetrische Struktur resultiert. Die
Welle 13 ist an den Rahmenplatten 11 und 12 befestigt, und ein
Lager 16 ist zwischen der Welle 13 und dem Rotor 17 vorgesehen.
Alternativ kann das Lager 16 zwischen den Rahmenplatten und der
Welle angeordnet sein. An dem Rotor sind mittels
Befestigungselementen 35 zwei Treibscheiben 18 befestigt, die mit Seilnuten
19 versehen sind. Im Querschnitt besitzt der Stator 14 die Form
eines ringförmigen Sektors 28, wobei die Größe und Gestalt des
Sektors variieren können; er kann sich beispielsweise aus
rhombischen Anteilen zusammensetzen. Die Aufzugsseile 2 durchlaufen
die Öffnung 27 des Statorsektors 28, vorbei an den Endseiten 29
des Sektors. Die Seile laufen in verschiedenen Richtungen, die
mit 2a und 2b gekennzeichnet sind. Der Stator 14 ist an den
Rahmenplatten 11 und 12 mittels Statorbefestigungselementen 30
befestigt. Die Rahmenplatten sind an ihren Ecken mittels
Rahmenplattenverbindungselementen 37 miteinander verbunden. Der
Motor ist auf einem Fundament 31 durch Befestigen der
Rahmenplatten 11 und 12 an Schienen 33 auf dem Fundament 31 mittels
Motorbefestigungselementen 34 befestigt. Die oben aufgezeigte
Vorrichtung bildet eine Aufzugsmaschine 26, die an ihrem
Einsatzort mittels Fundamentbefestigungselementen 32,
beispielsweise Schrauben, montiert ist. Für den Transport und den Einbau
der Aufzugsmaschine ist die Maschine mit Hebeelementen 36
versehen. Es ist ebenso möglich, die Aufzugsmaschine 26 an ihrem
Einsatzort direkt durch die Rahmenplatten 11 und 12 zu
befestigen.
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Fig. 3 zeigt eine zu Fig. 2 ähnliche Aufzugsmaschine, mit der
Ausnahme, daß in dieser Ausführung der Statorsektor 28 in drei
separate kleinere Sektoren 28a, 28b und 28c unterteilt ist.
Diese Ausführung schafft den Vorteil, daß der Rotor wirksamer
gekühlt wird. Die Kühlung des Stators wird ebenso verbessert,
weil die Statorsektoren einen größeren Kühloberflächenbereich
besitzen. Ein anderer Vorteil ist der, daß die Statorsektoren
in identischer Ausführung hergestellt werden können.
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In der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführung können
alle durch die Treibscheibe 18 angetriebenen Aufzugsseile 2
entweder durch die Öffnung 27a zwischen zwei
Statoruntersektoren, beispielsweise 28a und 28b, zwischen Endseiten 29a laufen,
oder sie können derart angeordnet sein, daß die Aufzugsseile 2a
in einer Richtung durch die Öffnung 27a zwischen Untersektoren
28a und 28c des Stators 14 zwischen Endseiten 29a laufen,
während die Aufzugseile 2b in der anderen Richtung zwischen
Untersektoren 28a und 28b des Stators 14, zwischen Endseiten 29b
laufen. Fig. 3 zeigt die letztere Alternative. Die Größe und
Gestalt der Statoruntersektoren kann variieren, sie können
beispielsweise - gesehen aus der Richtung der Motorwelle - eine
rhombische oder rechtwinklige Gestalt haben.
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Fig. 4 zeigt den Schnitt B-B der Aufzugsmaschine aus Fig. 2.
Der Motor ist an den Rahmenplatten 11 und 12 durch die
Statorsektoren 28 und die Motorwelle 13 befestigt. Folglich bilden
die Rahmenplatten 11 und 12 die Endschutzplatten des Motors und
fungieren als Teile, die die Stützkräfte des Motors übertragen.
Aus Gründen der Klarheit sind die Rahmenplatten 11 und 12 und
das Fundament 31 in dem Schnitt B-B nicht mit Schrägstrichen
dargestellt. Die Aufzugseile 2 sind nur durch ihre Querschnitte
an dem unteren Rand der Treibscheibe dargestellt.
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Der Rotor 17 ist auf der Motorwelle 13 mittels eines Lagers 16
montiert. Der Rotor ist ein scheibenförmiger Körper, der in
axialer Richtung im wesentlichen in der Mitte der Welle 13
angeordnet ist. Die Treibscheibe 18 besteht aus zwei ringförmigen
Hälften 18a und 18b, die denselben Durchmesser haben und mit
Seilnuten 19 versehen sind, wobei diese Hälften auf dem Rotor
auf gegenüberliegenden Seiten in der axialen Richtung zwischen
den Wicklungen 20 und der Motorwelle angeordnet sind. Dieselbe
Anzahl an Aufzugseilen kann auf jeder Hälfte der Treibscheibe
angeordnet sein. Der Aufbau der Aufzugsmaschine ist sowohl
bezüglich der Mittellinie 7 als auch der Schnittebene B-B in
Fig. 2 symmetrisch.
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Der Durchmesser 2·Rv der Treibscheibe ist kleiner als der
Durchmesser 2·Rs des Stators oder als der Durchmesser 2·Rr des
Rotors. Der Durchmesser 2·Rv der an dem Rotor 17 befestigten
Treibscheibe kann für denselben Rotordurchmesser 2·Rr variiert
werden, wodurch dieselbe Wirkung erzielt wird, wie durch
Verwendung von Getrieben mit unterschiedlichen
Übertragungsverhältnissen zwischen dem Aufzugsmotor und der Treibscheibe. Die
zwei Hälften 18a und 18b der Treibscheibe sind an der
Rotorscheibe 17 mittels Befestigungselementen 35 befestigt, die an
sich bekannt sind, wie beispielsweise Schrauben. Natürlich
können die zwei Hälften 18a und 18b der Treibscheibe mit dem Rotor
in einem einzigen Körper integriert sein. Der Rotor und die
Treibscheibe des Motors der Erfindung können ebenso ausgeführt
sein, indem zuerst eine Treibscheibe hergestellt wird und dann
darum eine diese umgebende Rotorscheibe hinzugefügt wird.
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Der Stator 14 mit seiner Wicklung 15 kann aus einem oder
mehreren Statoruntersektoren 28a, 28b, 28c zusammengesetzt sein, wie
das durch Fig. 3 gezeigt ist. Jeder Untersektor des Stators
kann eine Struktur bilden, die die Gestalt eines Handgriffes um
den Rand des Rotors besitzt. Die Größe und Gestalt der
Untersektoren 28a, 28b, 28c kann variieren. Der Winkel eines
Untersektors kann beispielsweise 60º betragen. Der Gesamtwinkel der
Statoruntersektoren kann typischerweise zwischen 240º und 300º
variieren. Die Statoruntersektoren 28a, 28b, 28c können ebenso
unsymmetrisch angeordnet sein und zwischen den Untersektoren
eine oder mehrere Öffnungen lassen, die größer sind als andere,
obwohl Fig. 3 eine symmetrische Lösung aufzeigt. Der Rotor 17
und der Stator 14 sind durch zwei Luftspalte ir getrennt, die
so orientiert sind, daß die durch sie gebildeten Ebenen im
we
sentlichen senkrecht zu der Motorwelle 13 stehen. In der durch
die Fig. 7 aufgezeigten Motorstruktur kann ein zu der Welle
geneigt orientierter Luftspalt vorgesehen sein.
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Im Vergleich mit Motoren, die gemäß einer herkömmlichen Technik
konstruiert wurden, ist die Aufzugsmaschine (und der Motor) der
Erfindung sehr flach. Sie kann deshalb an vielen Stellen in
einem Aufzugsystem eingebaut werden, an denen sich mit bekannten
Motoren Schwierigkeiten ergäben und auch der Einbau ohne einen
vergrößerten Platzbedarf unmöglich wäre. Falls nötig, kann die
Aufzugsmaschine 26 ebenso mit einer Bremse versehen sein, die
beispielsweise innerhalb der Treibscheibe zwischen dem Rotor 17
und den Rahmenplatten 11 und 12 angeordnet wäre. Der Rotor kann
leicht mit Zubehör ausgerüstet sein, wie beispielsweise einem
Impulstachometer zur Messung der Geschwindigkeit und Strecke.
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Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführung der Erfindung. Um die
Zeichnung lesbarer zu machen, wurde der Maßstab in der
Längsrichtung der Welle vergrößert. Fig. 5 ist ein Schnitt entlang
der Linie D-D in Fig. 6. Diese Ausführung besitzt nur eine
Rahmenplatte 11, an der die Welle 13 befestigt ist. Ein Ende der
Rahmenplatte 11 ist in einem Winkel abgewinkelt, was der
Aufzugsmaschine gestattet, in einer hängenden Stellung durch
Befestigen des abgewinkelten Teiles an einen oberhalb angeordneten
Träger montiert zu werden. Es ist ebenso möglich, die Auf
zugsmaschine um 180º zu drehen, in welchem Fall die Aufzugsseile von
der Treibscheibe nach oben laufen und die Maschine in einer
aufrechten Stellung befestigt ist, indem sie an einem Fundament
durch den abgewinkelten Teil der Rahmenplatte 11 montiert ist.
Alternativ kann die Maschine durch den vertikalen Teil der
Rahmenplatte 11 befestigt sein, wobei jedoch in diesem Fall der
durch die Flachheit der Maschine geschaffene Vorteil teilweise
verloren ginge. Zwischen dem Rotor 17 und dem Stator 14
existiert nur ein Luftspalt ir, der eine Ebene bildet, die im
wesentlichen senkrecht zu der Motorwelle steht. Die Treibscheibe
18 besteht aus nur einem Teil, anstatt aus zwei Teilen, die auf
gegenüberliegenden Seiten des Rotors wie in Fig. 2 .... 4
angeordnet sind. Durch Verwendung der Motorausführung gemäß der
Fig. 5-6, kann eine Aufzugsmaschine einer so flach wie
möglichen Bauweise realisiert werden.
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Fig. 6 zeigt einen Querschnitt C-C der Aufzugsmaschine in Fig.
5. Die Aufzugsseile sind nicht gezeigt, doch würden sie von der
Treibscheibe 18 in der Figur nach unten laufen. Der Durchmesser
der Treibscheibe ist kleiner als der des Rotors, wie es bei der
in den Fig. 2 ... 4 gezeigten Aufzugsmaschine der Fall war. Die
Größe des Statorsektors 28 ist ca. 180º und er kann in
Untersektoren 28a, 28b, 28c wie in Fig. 3 unterteilt sein. Die
Untersektoren können nahe Seite an Seite oder in einem gegenseitigen
Abstand angeordnet sein.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführung der Erfindung, die eigentlich mit
der in Fig. 5 identisch ist, mit der Ausnahme, daß der
Querschnitt der durch den Luftspalt gebildeten Ebene in Richtung
der Welle relativ zur Welle geneigt ist. Der Luftspalt bildet
eine Oberfläche mit der Form eines abgestumpften Kegels. Das
macht es möglich, die Länge des Luftspaltes, verglichen mit der
Länge in Fig. 5, bei Bedarf etwas zu vergrößern.
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Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die
erfindungsgemäßen Ausführungen nicht auf das oben beschriebene Beispiel
beschränkt sind, sondern vielmehr innerhalb des Umfanges der
nachfolgenden Ansprüche variiert werden können. Die Öffnung 27
ist der verbleibende Sektor des Motors, der nicht durch den
Statorsektor 28 überdeckt ist.