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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, der einen mit einer Rotorwelle verbundenen Rotorkern aufweist, wobei der Rotor zur Unwuchtkompensation mit mindestens einer Wuchtschraube versehen ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Elektromotoren mit Statoren und Rotoren bekannt, bei denen eine oder mehrere Wuchtschrauben zur Unwuchtkompensation am Rotor vorgesehen sind. Diese Wuchtschrauben sind an Seitenflächen des Rotors in hierzu vorgesehene Gewindebohrungen eingeschraubt.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Gewindebohrungen zur Aufnahme der Wuchtschrauben an den Seitenflächen des Rotors aufwändig herzustellen sind, z.B. durch Erstellen entsprechender Bohrungen an den Seitenflächen des Rotors, Schneiden zugeordneter Gewinde und Entfernen von hierbei jeweils entstehenden Spänen. Darüber hinaus sind bei einer Verwendung derartiger Wuchtschrauben zugeordnete Gewindeflanken entsprechender Gewinde der Wuchtschrauben nicht formschlüssig mit einem jeweiligen Bauteilwerkstoff des Rotors verbunden. Dadurch kann ein selbsttätiges Lösen der Wuchtschrauben insbesondere bei dynamischen Wechselbeanspruchungen des Rotors auftreten.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen neuen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor bereitzustellen, bei dem eine unkomplizierte und betriebssichere Unwuchtkompensation ermöglicht wird und ein sicherer Aufbau erreicht wird.
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Dieses Problem wird gelöst durch einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, der einen mit einer Rotorwelle verbundenen Rotorkern aufweist, wobei der Rotor zur Unwuchtkompensation mit mindestens einer Wuchtschraube versehen ist. Die mindestens eine Wuchtschraube ist selbstschneidend ausgebildet.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Elektromotors mit einem Stator und einem Rotor, dessen Rotor kostengünstig, sicher und schnell unter Verwendung von einer oder mehreren selbstschneidenden Wuchtschrauben ausgewuchtet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Rotorkern im Bereich zumindest einer seiner Stirnseiten mindestens eine Aufnahme auf, die dazu ausgebildet ist, ein selbstschneidendes Einschrauben der mindestens einen Wuchtschraube zu ermöglichen.
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Somit kann ein selbstschneidendes Einschrauben der mindestens einen Wuchtschraube auf einfache Art und Weise ermöglicht werden.
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Bevorzugt ist an der zumindest einen der Stirnseiten des Rotorkerns eine Mehrzahl kreisförmig angeordneter Aufnahmen vorgesehen.
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Somit kann eine unkomplizierte und präzise Unwuchtkompensation des Rotors ermöglicht werden.
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Jede Aufnahme ist bevorzugt nach Art einer Durchgriffsöffnung im Rotorkern ausgebildet, die sich von einer Stirnseite des Rotorkerns zur gegenüberliegenden Stirnseite des Rotorkerns erstreckt.
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Somit kann auf eine spezifische Ausbildung der Aufnahmen zur Verkürzung entsprechender Herstellungszeiten des Rotors verzichtet werden.
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An der zumindest einen der Stirnseiten des Rotorkerns ist bevorzugt ein Abschlusskörper angeordnet.
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Somit kann auf einfache Art und Weise ein geeigneter Abschluss des Rotorkerns ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Abschlusskörper mindestens einen domartigen Vorsprung zum formschlüssigen Eingreifen in die mindestens eine Aufnahme auf.
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Somit kann eine betriebssichere und stabile Befestigung des Abschlusskörpers am Rotorkern ermöglicht werden.
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Bevorzugt weist der mindestens eine domartige Vorsprung eine Öffnung und eine Wandstärke auf, die dazu ausgebildet sind, ein selbstschneidendes Einschrauben der mindestens einen Wuchtschraube zu ermöglichen.
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Somit wird auf einfache Art und Weise eine sichere und zuverlässige Fixierung der mindestens einen Wuchtschraube am Abschlusskörper ermöglicht.
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Der mindestens eine domartige Vorsprung ist bevorzugt nach Art eines Dübels zur kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rotorkern ausgebildet.
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Somit kann eine stabile und robuste Fixierung des Abschlusskörpers am Rotorkern ermöglicht werden.
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Der mindestens eine Abschlusskörper weist bevorzugt einen thermoplastischen Kunststoff auf.
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Die Erfindung ermöglicht somit eine kosten- und gewichtsreduzierte Bauweise des Rotors.
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Die mindestens eine Wuchtschraube ist bevorzugt zumindest zum selbstfurchenden Einschneiden in den thermoplastischen Kunststoff ausgebildet.
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Somit kann ein einfaches und sicheres Einschrauben der mindestens einen Wuchtschraube in den Abschlusskörper ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der mindestens eine Abschlusskörper ein Lüfterrad auf.
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Somit kann auf einfache Art und Weise zumindest eine Kühlung des Rotors und ggf. ebenso des Stators im Betrieb des Elektromotors ermöglicht werden.
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Der mindestens eine Abschlusskörper weist bevorzugt ein Distanzglied auf.
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Somit kann ein unkompliziertes und sicheres Positionieren weiterer Bauteile erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens ein Lagerelement auf die Rotorwelle aufgepresst. Das Lagerelement fixiert den mindestens einen Abschlusskörper im Wesentlichen axial unbeweglich am Rotorkern.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Elektromotors, bei dem ein entsprechender Abschlusskörper auf einfache Art und Weise am Rotorkern fixiert werden kann.
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Darüber hinaus wird das Problem auch gelöst durch eine Handwerkzeugmaschine, die einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor aufweist, wobei der Rotor einen mit einer Rotorwelle verbundenen Rotorkern aufweist und zur Unwuchtkompensation mit mindestens einer Wuchtschraube versehen ist. Die mindestens eine Wuchtschraube ist selbstschneidend ausgebildet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einem Elektromotor, der einen Rotor gemäß einer Ausführungsform aufweist,
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2 eine perspektivische Ansicht des Rotors von 1,
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3 eine Explosionsansicht des Rotors von 1 und 2, und
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4 eine Schnittansicht des Rotors von 1 bis 3.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine beispielhafte Handwerkzeugmaschine 100 mit einem beispielhaften Elektromotor 110. Die Handwerkzeugmaschine 100 weist illustrativ ein Werkzeuggehäuse 120 mit einem Handgriff 130 sowie eine Werkzeugaufnahme 140 auf, und ist beispielhaft zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 150 verbunden.
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Die Handwerkzeugmaschine 100 ist hier beispielhaft als ein Akku-Drehschlagschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Drehschlagschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Elektrowerkzeugen Anwendung finden kann, bei denen der Elektromotor 110 verwendbar ist, z.B. bei einem Bohrhammer, einem Schrauber, einem Bohrschrauber, einer Schlagbohrmaschine, einer Säge, einer Fräsmaschine, einer Schleifmaschine, einem Gartenwerkzeug etc., unabhängig davon, ob das Elektrowerkzeug netzunabhängig mit dem Akkupack 150 oder netzabhängig betreibbar ist.
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In dem Werkzeuggehäuse 120 ist exemplarisch der von dem Akkupack 150 mit Strom versorgte Elektromotor 110 angeordnet. Dieser ist gemäß einer Ausführungsform nach Art eines Klein- oder Kleinstmotors ausgebildet und z.B. über einen Handschalter 180 betätigbar, d.h. ein- und ausschaltbar. Hierbei kann der Elektromotor 110 z.B. als elektronisch kommutierter Motor oder als Bürsten- bzw. Kommutatormotor ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist der Elektromotor 110 derart elektronisch steuer- bzw. regelbar, dass sowohl ein Reversierbetrieb, als auch Vorgaben hinsichtlich einer gewünschten Drehgeschwindigkeit und/oder eines Drehmomentes realisierbar sind. Der Elektromotor 110 ist beispielhaft gemäß der sogenannten open-frame Bauweise in dem Werkzeuggehäuse 120 angeordnet, könnte alternativ hierzu jedoch auch in einem separaten Motorgehäuse gemäß der sogenannten can-Bauweise angeordnet sein, das seinerseits wiederum im Werkzeuggehäuse 120 angeordnet sein könnte, usw.
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Die Werkzeugaufnahme 140 ist bevorzugt zur Aufnahme von Einsatzwerkzeugen ausgebildet und ist gemäß einer Ausführungsform sowohl mit einem Einsatzwerkzeug mit Außenkupplung, z.B. einem Schrauberbit, als auch mit einem Einsatzwerkzeug mit Innenkupplung, z.B. einem Steckschlüssel, verbindbar. Illustrativ ist die Werkzeugaufnahme 140 mit einem Einsatzwerkzeug 170 mit einer Außenmehrkant-Kupplung 160 oder mit einem Einsatzwerkzeug mit einer Innenmehrkant-Kupplung verbindbar. Das Einsatzwerkzeug 170 ist beispielhaft als Schrauberbit mit der illustrativ als Sechskant-Kupplung ausgeführten Außenmehrkant-Kupplung 160 ausgebildet, die in der Werkzeugaufnahme 140 angeordnet ist. Ein derartiges Schrauberbit ist hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird.
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2 zeigt den Rotor 200 von 1, der illustrativ als Innenläufer bzw. Innenrotor ausgebildet ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Innenläufer beschränkt ist, sondern auch bei Außenläufern bzw. Außenrotoren Anwendung finden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Rotor 200 eine Rotorwelle 210 auf, die mit einem Rotorkern (270 in 3 und 4) und einem Rotormagneten 230 versehen ist. Die Rotorwelle 210 ist bevorzugt aus Stahl ausgebildet, kann allerdings auch einen beliebigen anderen Werkstoff aufweisen bzw. aus diesem ausgebildet sein. Der Rotormagnet 230 ist illustrativ ein hohlzylindrischer Permanentmagnet, der bevorzugt nach Art eines Ringmagneten ausgebildet ist. Jedoch kann der Rotormagnet 230 auch als segmentierter Schalenmagnet, quaderförmiger Magnet oder in beliebig anderer Form ausgebildet sein.
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Illustrativ ist im Bereich eines axialen Endes des Rotormagneten 230 ein mit einer Wuchtschraube 250 versehener erster Abschlusskörper 220 und im Bereich eines gegenüberliegenden axialen Endes des Rotormagneten ein zweiter Abschlusskörper 240 auf der Rotorwelle 210 angeordnet. Der erste Abschlusskörper 220 ist bevorzugt nach Art eines Distanzglieds 310 ausgebildet, um ein zur drehbeweglichen Lagerung der Rotorwelle 210 vorgesehenes Lagerelement 260 vom Rotorkern (270 in 3 und 4) zu beabstanden. Hierzu weist das Distanzglied 310 beispielhaft einen scheibenförmigen Grundkörper 311 auf, von dessen einen Stirnfläche aus sich ein hülsenförmiges Distanzelement 312 in Richtung des Lagerelements 260 erstreckt. Der zweite Abschusskörper 240 ist beispielhaft mit einem Lüfterrad 320 versehen. Dieses weist illustrativ einen ringförmigen Grundkörper 322 mit einem Umfangskragen 321 und einer Vielzahl von z.B. daran angeformten Lüfterflügeln 323, 324, 325, 326, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333 auf.
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3 zeigt den Rotor 200 von 1 und 2 mit einem auf der Rotorwelle 210 drehfest angeordneten Rotorkern 270, auf dem wiederrum der Rotormagnet 230 drehfest angeordnet ist. Der Rotorkern 270 ist beispielsweise als Blechpacket ausgebildet, d.h. dass der Rotorkern 270 aus einem Stapel gestanzter, kreisrunder Blechlamellen gebildet ist, die in axialer Richtung der Rotorwelle 210 gestapelt und auf dieser z.B. durch Schrumpf- und/oder Presspassung befestigt sind. Alternativ hierzu kann der Rotorkern 270 auch gesintert oder aus Weicheisen ausgebildet und z.B. an die Rotorwelle 210 angeformt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Rotorkern 270 zumindest eine Aufnahme 271 und bevorzugt eine Mehrzahl von Aufnahmen auf. Illustrativ weist der Rotorkern 270 sechs Aufnahmen 272, 273, 274, 275, 276, 277 auf. Die Aufnahmen 272, 273, 274, 275, 276, 277 sind hierbei bevorzugt kreisförmig am Rotorkern 270 angeordnet, können allerdings auch beliebig anders angeordnet sein, z.B. auf einem Mehreck usw. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Darstellung von sechs Aufnahmen 272, 273, 274, 275, 276, 277 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist, die bei einer beliebigen Anzahl von Aufnahmen Anwendung finden kann, z.B. bei zwei, drei oder mehr Aufnahmen.
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Die Aufnahmen 272, 273, 274, 275, 276, 277 können in Form von Kernlochöffnungen oder Durchgriffsöffnungen ausgeführt sein und dienen zumindest zum selbstschneidenden und/oder selbstfurchenden Einschrauben von Wuchtschrauben 250, 280 zur Unwuchtkompensation des Rotors 200. Durch Anbringen von mindestens einer der Wuchtschrauben 250 280 auf einer der beiden Stirnseiten des Rotorkerns 270 in eine der Aufnahmen 272, 273, 274, 275, 276, 277 kann ein statisches Auswuchten des Rotors 200 erreicht werden. Durch ein Einschrauben von mindestens einer der Wuchtschrauben 250, 280 auf jeder der beiden Stirnseiten des Rotorkerns 270 kann darüber hinaus auch ein dynamisches Auswuchten des Rotors 200, also ein Auswuchten in zwei Wuchtebenen, erreicht werden.
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Wie bei 2 beschrieben sind an den Stirnseiten des Rotorkerns 270 der mit dem hülsenförmigen Distanzelement 312 versehene Abschlusskörper 220 und der mit dem Lüfterrad 320 versehene Abschlusskörper 240 angeordnet. Alternativ hierzu kann auch nur eine der Stirnseiten mit einem Abschlusskörper versehen sein, bzw. können an einer der Stirnseiten auch mehrere Abschlusskörper angeordnet sein. Bevorzugt weisen die Abschlusskörper 220, 240 thermoplastischen Kunststoff auf, um gleichzeitig als Isolator zu dienen. Jedoch kann jeder andere Werkstoff ebenso verwendet werden. Zur Aufbringung auf die Rotorwelle 210 weisen die Abschlusskörper 220, 240 zugeordnete Durchgriffsöffnungen 229 bzw. 249 auf. Das hülsenförmige Distanzelement 312 des Abschlusskörpers 220 dient wie bei 2 beschrieben dazu, das Lagerelement 260 vom Rotorkern 270 zu beabstanden. Ein weiteres Lagerelement 290 ist im Bereich des Abschlusskörpers 240 auf der Rotorwelle 210 angeordnet und durch ein von dem Abschlusskörper 240 ausgebildetes, hülsenförmiges Distanzelement 399 vom Rotorkern 270 beabstandet.
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Illustrativ sind die Lagerelemente 260, 290 nach Art von Wälzlagern ausgebildet, z.B. als Kugellager, die einerseits axial und radial unbeweglich z.B. im Werkzeuggehäuse 120 von 1 und andererseits axial unbeweglich auf der Rotorwelle 210 angeordnet sind, z. B. im Presssitz. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Lagertypen im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Z.B. können die Lagerelemente 260, 290 alternativ als Gleitlager, Nadelhülse, Rollenlager oder ein anderer Wälzlagertyp ausgebildet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform haben die Abschlusskörper 220, 240 mindestens einen, bevorzugt zwei oder mehr domartige Vorsprünge 221 bzw. 241, die sich ausgehend von den Stirnseiten des Rotorkerns 270 jeweils axial in Richtung des Rotorkerns 270 erstrecken. Illustrativ weisen die Abschlusskörper 220, 240 jeweils sechs domartige Vorsprünge 221, 222, 223, 224, 225, 226 bzw. 341, 342, 343, 344, 345, 346 auf, die nach Art eines Dübels zur kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rotorkern 270 ausgebildet sein können. Z.B. können diese kegelförmig ausgebildet sein und eine laterale, schlitzartige Öffnung aufweisen. Die domartigen Vorsprünge 221, 222, 223, 224, 225, 226 bzw. 341, 342, 343, 344, 345, 346 greifen ausgehend von den Stirnseiten des Rotorkerns 270 jeweils bevorzugt formschlüssig in die sechs Aufnahmen 272, 273, 274, 275, 276, 277 ein und sind zumindest zur Aufnahme der Wuchtschrauben 250, 280 ausgebildet.
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Die Wuchtschrauben 250, 280 sind in Form und Länge und somit in ihrer Gewichtsklasse frei wählbar. Dadurch kann die Unwuchtkompensation variabel und flexibel gestaltet werden, was zugleich jeweils entstehenden Fertigungskosten zugutekommt. Bevorzugt sind die Wuchtschrauben 250, 280 zumindest zum selbstschneidenden bzw. selbstfurchenden Einschrauben in thermoplastischen Kunststoff geeignet und z.B. als Schrauben vom Typ EJOT-PT® oder Bossard eco-syn® ausgebildet. Jedoch können die Wuchtschrauben 250, 280 auch zum selbstschneidenden bzw. selbstfurchenden Einschrauben in einen beliebigen anderen Werkstoff geeignet sein.
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4 zeigt den Rotor 200 von 1 bis 3 zur Verdeutlichung einer beispielhaften Unwuchtkompensation mit den Wuchtschrauben 250, 280 von 3. Hierzu ist illustrativ die Wuchtschraube 250 über den domartigen Vorsprung 224 des Abschlusskörpers 220 und die Wuchtschraube 280 über den domartigen Vorsprung 341 des Abschlusskörpers 240 selbstschneidend bzw. selbstfurchend in die Aufnahme 275 des Rotorkerns 250 eingeschraubt. Dabei weisen die domartigen Vorsprünge 224, 341 beispielhaft für alle domartigen Vorsprünge von 3 eine Öffnung 227, 242 und eine Wandstärke 228, 243 auf, die ein selbstschneidendes bzw. selbstfurchendes Einschrauben der Wuchtschrauben 250, 280 ermöglicht.