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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur bzw. einen Aufbau zum Befestigen bzw. Anbringen einer Endplatte an der Rotorwelle einer sich drehenden elektrischen Maschine.
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Ein Rotor für eine sich drehende elektrische Maschine bzw. elektrische Drehmaschine weist einen sich axial erstreckenden Rotorkern, zumindest eine ringförmige Endplatte, die benachbart zu zumindest einer von den axialen Enden des Rotorkerns angeordnet ist, und einen Rotorwelle auf. Der Rotor ist durch ein Anordnen des Rotorkerns und der Endplatte an dem Außenumfang der Rotorwelle gebildet.
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Um eine Endplatte an einer Rotorwelle anzubringen bzw. zu befestigen, wird zum Beispiel ein Vorsprung, der an einer Rotorwelle ausgebildet ist, zum Beispiel durch ein Kaltverformen bzw. Stanzen mit einer Vertiefung in Eingriff gebracht, die an einer Endplatte ausgebildet ist, was in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2014-72903 offenbart ist. Dies ermöglicht es der Endplatte, an der Rotorwelle angebracht zu werden, während die Endplatte darin beschränkt wird, sich relativ zu der Rotorwelle zu drehen, mittels eines Rotationsbeschränkungsabschnitts, der durch die Vertiefung und den Vorsprung gestaltet ist.
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Jedoch ragt ein Teil des Vorsprungs axial auswärts von der Außenumfangsfläche der Rotorwelle (der Innenumfangsfläche der Endplatte) in einem Zustand vor, in dem der Vorsprung mit der Vertiefung in Eingriff steht. Der vorragende Teil dieses Vorsprungs erhöht den Widerstand, der durch das umgebende Fluid zum Beispiel Luft, Öl, Wasser, aufgebracht wird, wenn sich der Rotor der sich drehenden elektrischen Maschine dreht, was eine Drehung des Rotors der elektrischen Drehmaschine behindern kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Endplattenbefestigungsstruktur zu bieten, die in der Lage ist, einen Rotationsbeschränkungsabschnitt daran zu hindern, einen Widerstand zu erhöhen, der von einem Rotor einer sich drehenden elektrischen Maschine von einem umgebenden Fluid aufgenommen wird, wenn sich der Rotor dreht.
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Um die vorangehende Aufgabe zu erreichen, ist eine Endplattenbefestigungsstruktur zum Befestigen bzw. Anbringen einer Endplatte an einer Rotorwelle vorgesehen. Die Endplattenbefestigungsstruktur wird auf einen Rotor einer sich drehenden elektrischen Maschine angewendet. Der Rotor ist durch ein Anordnen an einem Außenumfang der Rotorwelle von einem Rotorkern, der sich in einer axialen Richtung erstreckt, und von zumindest einer ringförmigen Endplatte, die benachbart zu einer Seite des Rotorkerns in der axialen Richtung angeordnet ist. Die Endplatte wird an der Rotorwelle angebracht bzw. dran befestigt, während sie darin beschränkt wird, sich in der axialen Richtung relativ zu der Rotorwelle zu drehen, und darin beschränkt wird, sich relativ zu der Rotorwelle durch einen Rotationsbeschränkungsabschnitt zu drehen. Der Rotationsbeschränkungsabschnitt weist einen Eingriffsabschnitt, eine Nut und einen eingreifenden Abschnitt auf. Der Eingriffsabschnitt (engaged portion) ist an dem Außenumfang der Rotorwelle vorgesehen. Die Nut ist vorgesehen, um sich in einer Umfangsrichtung in einem radial mittleren Abschnitt der Endplatte zu erstrecken. Der eingreifende Abschnitt (engaging portion) ist an einem Teil der Endplatte angeordnet, der radial einwärts der Nut liegt. Der eingreifende Abschnitt ragt radial von einem Teil aus vor, der dem Eingriffsabschnitt radial zugewandt ist, und steht mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff, um die Endplatte darin zu beschränken, sich relativ zu der Rotorwelle zu drehen.
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Mit der vorangehenden Konfiguration wird die Endplatte darin beschränkt, sich hinsichtlich der Rotorwelle in der axialen Richtung zu bewegen, und wird darin beschränkt, sich durch den Rotationsbeschränkungsabschnitt relativ zu der Rotorwelle zu drehen. Dies veranlasst die Endplatte dazu, sich einstückig mit der Rotorwelle zu drehen, wenn sich der Rotor der sich drehenden elektrischen Maschine dreht. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der vorangehend beschriebene Rotationsbeschränkungsabschnitt einstückig mit der Rotorwelle und der Endplatte. Der Rotationsbeschränkungsabschnitt weist den Eingriffsabschnitt der Rotorwelle und die Nut und den eingreifenden Abschnitt der Endplatte auf, welche sich alle radial einwärts von der Außenumfangsfläche in der Endplatte und zwischen den Endflächen in der axialen Richtung der Endplatte befinden. Deshalb ist der Einfluss des Rotationsbeschränkungsabschnitts auf den Widerstand klein, der durch das umgebende Fluid während einer Drehung der sich drehenden elektrischen Maschine aufgebracht wird.
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Die vorangehend beschriebene Endplattenbefestigungsstruktur begrenzt einen Anstieg in einem Widerstand, der von einem Rotor für eine sich drehende elektrische Maschine von einem umgebenden Fluid während einer Drehung aufgenommen wird, aufgrund eines Rotationsbeschränkungsabschnitts.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Rotorwelle und einer Endplatte gemäß einer Ausführungsform.
- 2A ist eine Längsquerschnittsansicht mit einem Teil, der weggelassen ist, die die Rotorwelle und die Endplatte der Ausführungsform zeigt.
- 2B ist eine Längsschnittansicht mit einem Teil, der weggelassen ist, die den internen Aufbau des Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine zeigt.
- 2C ist eine vergrößerte Längsschnittansicht, die einen Teil von 2B zeigt.
- 3A ist eine Seitenansicht der Endplatte der Ausführungsform.
- 3B ist eine Seitenansicht der Rotorwelle der Ausführungsform.
- 4A ist eine Seitenansicht des Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine der Ausführungsform, die einen Zustand darstellt, bevor der eingreifende Abschnitt ausgebildet ist.
- 4B ist eine Seitenansicht des Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine der Ausführungsform, die einen Zustand darstellt, nachdem der eingreifende Abschnitt ausgebildet ist.
- 5A ist eine Seitenansicht des Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine der Ausführungsform, in der die Endplatte an der Rotorwelle bei einem Drehwinkel verschieden von jenem in der Ausführungsform von 4B angebracht ist.
- 5B ist eine Seitenansicht des Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine der Ausführungsform, in der die Endplatte an der Rotorwelle bei einem Drehwinkel verschieden von jenem in der Ausführungsform von 4B angebracht bzw. befestigt ist.
- 6 ist eine Seitenansicht eines Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation mit einer unterschiedlichen Anzahl von Nuten, die einen Zustand darstellt, in dem die Endplatte an der Rotorwelle angebracht ist.
- 7A ist eine Längsschnittansicht, die den internen Aufbau eines Rotors für eine sich drehende elektrische Maschine gemäß einer Modifikation zeigt.
- 7B ist eine vergrößerte Längsschnittansicht, die einen Teil von 7A zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Befestigungsstruktur für eine Endplatte bzw. eine Endplattenbefestigungsstruktur gemäß einer Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
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Sich drehende elektrische Maschinen, die für eine hohe Drehzahl geeignet sind, wie zum Beispiel ein Motor und ein motorgetriebener Kompressor, der in einer motorgetriebenen Zwangseinleitungsvorrichtung für Automobile verwendet wird, und ein Generator weisen eine sich drehende elektrische Maschine der Innenrotorart auf. Solch eine sich drehende elektrische Maschine weist einen Rotor auf, der drehbar innerhalb des Stators angeordnet ist, der eine Feldwicklung aufweist.
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2B stellt den internen Aufbau eines Rotors 10 für eine sich drehende elektrische Maschine dar, wobei ein Teil weggelassen ist. Wie in 2B gezeigt ist, weist der elektrische Drehmaschinenrotor 10 bzw. der Rotor 10 der sich drehenden elektrischen Maschine eine Rotorwelle 11, einen Rotorkern 18, ein Paar von Endplatten 21 und einen Verstärkungsring 41 auf.
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Wie in 1 und 2A gezeigt ist, hat die Rotorwelle 11 einen großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 und ein Paar von kleindurchmessrigen Wellenabschnitten 13, welche sich in Abschnitten befinden, die in der axialen Richtung angeordnet sind. Der großdurchmessrige Wellenabschnitt 12 befindet sich an einer Position, die von dem zentralen Abschnitt bzw. mittleren Abschnitt der Rotorwelle 11 in der axialen Richtung zu einem Ende der Rotorwelle 11 (die rechte Seite, wenn in 1 und 2A betrachtet) abweicht. Die kleindurchmessrigen Wellenabschnitte 13 sind jeweils benachbart zu den entgegengesetzten Enden des großdurchmessrigen Wellenabschnitts 12 in der axialen Richtung. Einer von den kleindurchmessrigen Wellenabschnitten 13 bildet eines von den Enden der Rotorwelle 11. Jeder kleindurchmessrige Wellenabschnitt 13 hat einen Außengewindeabschnitt 14 an dem Außenumfang.
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Wie in 2B gezeigt ist, ist der Rotorkern 18 durch einen zylindrischen Magneten gebildet, der sich in der axialen Richtung erstreckt und zwei Enden hat, die offen sind. Die Länge des Rotorkerns 18 in der axialen Richtung ist geringfügig kürzer als die Länge des großdurchmessrigen Wellenabschnitts 12 in der gleichen Richtung eingestellt. Der Rotorkern 18 ist lose bzw. locker an den Außenumfang des großdurchmessrigen Wellenabschnitts 12 gepasst.
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Wie in 1 und 2A gezeigt ist, hat jede Endplatte 21 eine ringförmige Form mit zwei Enden, die in der axialen Richtung offen sind. Jede Endplatte 21 hat einen großdurchmessrigen Lochabschnitt 22 und einen kleindurchmessrigen Lochabschnitt 23 benachbart zueinander in der axialen Richtung. Der großdurchmessrige Lochabschnitt 22 von jeder Endplatte 21 ist an einer Endfläche 21a auf der Seite näher an dem großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 offen. Der kleindurchmessrige Lochabschnitt 23 von jeder Endplatte 21 ist an einer Endfläche 21b auf der Seite weiter entfernt von dem großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 offen. Der Innendurchmesser von jedem großdurchmessrigen Lochabschnitt 22 ist groß genug, um auf ein axiales Ende des großdurchmessrigen Wellenabschnitts 12 gepasst zu werden. Jeder kleindurchmessrige Lochabschnitt 23 hat einen Innengewindeabschnitt 26 an dem Innenumfang. Der Innengewindeabschnitt 26 kann an den Außengewindeabschnitt 14 des entsprechenden kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 geschraubt werden. Jede Endplatte 21 hat einen Flansch 27 auf dem Außenumfang des axialen Endes, das weiter entfernt von dem großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 ist. Der Flansch 27 hat einen größeren Durchmesser als der verbleibende Teil der Endplatte 21.
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Wie in 2B gezeigt ist, ist jede Endplatte 21 auf den vorangehend beschriebenen Außengewindeabschnitt 14 durch den Innengewindeabschnitt 26 geschraubt. Als ein Ergebnis dieses Schraubens berührt eine Stufe 28 zwischen dem großdurchmessrigen Lochabschnitt 22 und dem kleindurchmessrigen Lochabschnitt 23 einen Stufenabschnitt 16 zwischen dem großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 und dem kleindurchmessrigen Wellenabschnitt 12 der Rotorwelle 11 oder nähert sich diesem an. Außerdem werden die Endflächen 21a der Endplatten 21 gegen die gegenüberliegenden axialen Endflächen des Rotorkerns 18 gedrückt.
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Der Verstärkungsring 41 ist aus einem Material hergestellt, das in einer Festigkeit höher und leichter als der Rotorkern 18 ist. Ferner hat der Verstärkungsring 41 eine zylindrische Form mit offenen entgegengesetzten Enden in der axialen Richtung. Der Verstärkungsring 41 ist an die Außenumfangsflächen der Endplatten 21 und des Rotorkerns 18 angebracht bzw. befestigt. Insbesondere ist der Verstärkungsring 41 äußerlich bzw. extern an den Abschnitt zwischen den Flanschen 27 gepasst oder um diesen herum gewunden. Wenn der elektrische Drehmaschinenrotor 10 bei einer hohen Drehzahl gedreht wird, arbeitet der Verstärkungsring 41, um den Rotorkern 18 darin zu beschränken, radial auswärts deformiert zu werden aufgrund einer Zentrifugalkraft.
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Wie in 2C und 4B gezeigt ist, weist der elektrische Drehmaschinenrotor 10 bzw. der Rotor 10 der sich drehenden elektrischen Maschine ein Paar von Rotationsbeschränkungsabschnitten A1 zum Beschränken einer Rotation der Endplatten 21 relativ zu der Rotorwelle 11 auf. Jeder von den Rotationsbeschränkungsabschnitten A1 weist eine Vielzahl von Eingriffsabschnitten, die in dem Außenumfang der Rotorwelle 11 vorgesehen sind, und eine Vielzahl von Nuten 31 auf, die in der entsprechenden Endplatte 21 vorgesehen sind. Wie in 2C und 3B gezeigt ist, sind die Eingriffsabschnitte durch ein Paar von Vertiefungen 15 gestaltet, die in den kleindurchmessrigen Wellenabschnitten 13 ausgebildet sind. Jede Vertiefung 15 erstreckt sich in der axialen Richtung und ist in einem Abschnitt des kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 ausgebildet, der von einer Außenumfangsfläche 13a zu einer Endfläche 13b auf der Seite entgegengesetzt zu dem großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 reicht. Die Vertiefungen 15 sind in gleichen Winkelabständen bzw. -intervallen (180°) in der Umfangsrichtung des kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 vorgesehen.
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Wie in 2B, 3A und 4A gezeigt ist, befinden sich die Nuten 31 an dem radial mittleren Abschnitt in jeder Endplatte 21. Die Anzahl der Nuten 31, welche drei ist, ist von der Anzahl der Vertiefungen 15, welche zwei ist, verschieden. Die Nuten 31 haben eine Bogenform, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, um so einen Teil des gleichen Kreises auszubilden, der an der Rotorwelle 11 in jeder Endplatte 21 zentriert ist. Die Nuten 31 sind in gleichen Winkelabständen bzw. - intervallen (120°) in der Umfangsrichtung vorgesehen. Die Nuten 31 haben die gleiche Umfangslänge und die gleiche Breite.
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Wie vorangehend beschrieben ist, sind die Anzahl der Vertiefungen 15 und die Anzahl der Nuten 31 in jedem Rotationsbeschränkungsabschnitt A1 voneinander verschieden. Mit anderen Worten sind der (kleinste) Divisor bzw. Teiler der Anzahl der Vertiefungen 15 und der (kleinste) Divisor bzw. Teiler der Anzahl der Nuten 31 eingestellt, um voneinander verscheiden zu sein. Dies ist eine der Bedingungen, die notwendig sind, um zumindest eine Nut 31 zu veranlassen, einer von den Vertiefungen 15 radial zugewandt zu sein, ungeachtet des Drehwinkels der Endplatte 21 hinsichtlich der Rotorwelle 11. Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Umfangslänge von jeder Nut 31 und die Umfangslänge eines Teils zwischen den benachbarten Nuten 31 (hiernach als ein Zwischennutabschnitt 32 bezeichnet) auf Werte eingestellt, die die vorangehend beschriebenen Bedingungen in Verbindung mit der Einstellung der Anzahlen der Vertiefungen 15 und der Nuten 31 erfüllen.
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In jeder Endplatte 21 mündet jede Nut 31 in der Endfläche 21b auf der Seite entgegengesetzt zu dem Rotorkern 18 in der axialen Richtung. Wenn jede Endplatte 21 auf den kleindurchmessrigen Wellenabschnitt 13 geschraubt wird, wird ein Drehwerkzeug 35 zum Drehen der Endplatte 21 verwendet. Wie durch die Linien mit einem langen und zwei kurzen Strichen in 3A dargestellt ist, hat das Drehwerkzeug 35 die gleiche Anzahl (3) von eingreifenden Vorsprüngen 36 wie die Nut 31 in jeder Endplatte 21. Die eingreifenden Vorsprünge 36 haben Formen und Größen, die simultan mit all den Nuten 31 in jeder Endplatte 21 in Eingriff gebracht werden können (eingepasst werden können). Das heißt, die drei eingreifenden Vorsprünge 36 haben jeweils eine bogenförmige Form, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, um so einen Teil des gleichen Kreises auszubilden, der an der Rotorwelle 11 zentriert ist.
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Wie in 2C und 4B gezeigt ist, hat jeder Rotationsbeschränkungsabschnitt A1 einen eingreifenden Abschnitt 33 zusätzlich zu den Vertiefungen 15 und den Nuten 31. Der eingreifende Abschnitt 33 befindet sich radial einwärts von den Nuten 31 in der Endplatte 21. Insbesondere befindet sich der eingreifende Abschnitt 33 an einer Position, die einer von den Vertiefungen 15 in der radialen Richtung zugewandt ist. Der eingreifende Abschnitt 33 steht mit der Vertiefung 15 in Eingriff, um eine Rotation der Endplatte 21 relativ zu der Rotorwelle 11 zu beschränken, und ist durch ein Kaltverformen (deformieren) des vorangehend genannten Abschnitts der Endplatte 21 durch ein Pressen von diesem einwärts in der radialen Richtung ausgebildet. Der eingreifende Abschnitt 33 von jeder Endplatte 21 ragt in der radialen Richtung von dem Innenumfangsabschnitt der Endplatte 21 einwärts vor und tritt in die entsprechende Vertiefung 15 ein.
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Der Betrieb und Vorteile der vorangehend beschriebenen Ausführungsform wird nun beschrieben. Zuerst wird der Betrieb bzw. die Tätigkeit eines Anbringens bzw. Befestigens der Endplatten 21 an der Rotorwelle 11 beschrieben. Diese Befestigungshandlung wird an der Rotorwelle 11 durchgeführt, bei der der Rotorkern 18 äußerlich an dem großdurchmessrigen Wellenabschnitt 12 gepasst ist und der Verstärkungsring 41 äußerlich an den Rotorkern 18 gepasst ist oder um diesen gewickelt ist. Wie in 2A und 2B gezeigt ist, ist ein Paar von Endplatten 21 an den Außenumfang der kleindurchmessrigen Wellenabschnitte 13 der Rotorwelle 11 von entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung des Rotorkerns 18 und des Verstärkungsrings 41 geschraubt. Das heißt, jede Endplatte 21 ist auf den Außengewindeabschnitt 14 des entsprechenden kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 durch den Innengewindeabschnitt 26 an dem Innenumfangsabschnitt geschraubt. Durch dieses Schrauben wird der großdurchmessrige Lochabschnitt 22 von jeder Endplatte 21 über das Ende des großdurchmessrigen Wellenabschnitts 12 in der axialen Richtung gepasst.
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Eine Drehung von jeder Endplatte 21 für das Schrauben wird durchgeführt unter Verwendung des Drehwerkzeugs 35, das durch die Linien mit abwechselnd langem und zwei kurzen Strichen in 3A dargestellt ist, wie vorangehend beschrieben ist. Das heißt, das Drehwerkzeug 35 ist näher an die drei Nuten 31 in der axialen Richtung gebracht, die sich in der Endfläche 21b entgegengesetzt zu dem Rotorkern 18 in der axialen Richtung der Endplatte 21 öffnen. Die eingreifenden Vorsprünge 36 des Drehwerkzeugs 35 gelangen mit den entsprechenden Nuten 31 in Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt funktioniert jede Nut 31 als eine eingreifende Vertiefung bzw. Eingriffsvertiefung, mit der einer von den eingreifenden Vorsprüngen bzw. Eingriffsvorsprüngen 36 des Drehwerkzeugs 35 in Eingriff steht. Wenn das Drehwerkzeug 35 in der Sicherungsrichtung der Endplatte 21 mit all den eingreifenden Vorsprüngen 36, die mit all den Nuten 31 in Eingriff stehen, gedreht wird, wird die Drehung an die Endplatte 21 über die eingreifenden Vorsprünge 36 und die Nute 31 übertragen. Die Endplatte 21 dreht sich einstückig mit dem Drehwerkzeug 35 und wird auf den entsprechenden kleindurchmessrigen Wellenabschnitt 13 der Rotorwelle 11 geschraubt. Deshalb ist es unnötig, Vertiefungen und Vorsprünge zum Eingriff des Drehwerkzeugs 35 an einer Außenumfangsfläche 21c, wie zum Beispiel dem Flansch 27 der Endplatte 21, vorzusehen.
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Wenn das Schrauben der Endplatten 21 beendet bzw. vervollständigt ist, wie vorangehend beschrieben ist, ist zumindest eine Nut 31 ungeachtet des Drehwinkels der Endplatten 21 einer von den Vertiefungen 15 in der radialen Richtung der Endplatten 21 (bezugnehmend auf 4A, 5A und 5B) zugewandt. In 4A ist die obere Nut 31 der oberen Vertiefung 15 in dem zentralen Abschnitt bzw. dem Mittelabschnitt in der Umfangsrichtung zugewandt und der untere Zwischennutabschnitt 32 ist der unteren Vertiefung 15 zugewandt. In 5A sind zwei von den Nuten 31 jeweils der oberen und unteren Vertiefung 15 an einem Ende in der Umfangsrichtung zugewandt. Im Gegensatz zu dem Fall von 4A ist die untere Nut 31 der unteren Vertiefung 15 in dem zentralen Abschnitt bzw. mittleren Abschnitt in der Umfangsrichtung zugewandt und der obere Zwischennutabschnitt 32 ist der oberen Vertiefung 15 in 5B zugewandt.
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Falls die Anzahl der Vertiefungen 15 und die Anzahl der Nuten 31 zueinander gleich wäre, würde die Anzahl der Zwischennutabschnitte 32 ebenfalls gleich der Anzahl der Vertiefungen 15 sein. Die Zwischennutabschnitte 32 existieren in gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung der Endplatte 21. In Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Endplatte 21 besteht eine Möglichkeit, dass keine von den Nuten 31 der Vertiefung 15 zugewandt wäre. Jedoch sind in der vorliegenden Ausführungsform die Umfangslängen von jeder Nut 31 und jedem Zwischennutabschnitt 32 geeignete Werte derart eingestellt, dass die Anzahl der Nuten 31 von der Anzahl der Vertiefungen 15 verschieden ist, mit anderen Worten derart, dass der (kleinste) Divisor bzw. Teiler der Anzahl der Vertiefungen 15 verschieden zu dem (kleinsten) Divisor bzw. Teiler der Anzahl der Nuten 31 ist. Diese Konfiguration verhindert, dass eine Situation verursacht wird, in der all die Abschnitte, die den Vertiefungen 15 in der radialen Richtung zugewandt sind, alles Zwischennutabschnitte 32 sind ungeachtet des Drehwinkels der Endplatte 21. Das heißt, die Konfiguration ermöglicht es zumindest einer der Nuten 31, einer der Vertiefungen 15 zugewandt zu sein.
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Wie in 2A und 2B gezeigt ist, ist jede Endplatte 21 an den Außenumfang des entsprechenden kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 durch das vorangehend beschriebene Schrauben gesichert. Diese Sicherung bzw. dieses Sichern, wird durchgeführt, während das Anzugsdrehmoment gemessen wird. Wenn das Anzugsdrehmoment einen adäquaten Wert erreicht, wird die Drehung der Endplatte 21 gestoppt.
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Als ein Ergebnis des Sicherns ist jede Endplatte 21 an der Rotorwelle 11 befestigt bzw. angebracht, während sie darin beschränkt ist, sich in der axialen Richtung zu bewegen. Außerdem liegt der Rotorkern 18 zwischen entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung, während er einen Druck aufnimmt, der durch die Endplatten 21 aufgebracht wird.
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Selbst wenn jede Endplatte 21 an der Rotorwelle 11 gesichert ist, ist zumindest eine von den Nuten 31 einer von den Vertiefungen 15 in der radialen Richtung zugewandt, wie vorangehend beschrieben ist.
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Jede Vertiefung 15, die in einem Abschnitt des kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 ausgebildet ist, der von der Außenumfangsfläche 13a zu der Endfläche 13b reicht, funktioniert als ein Eingriffsabschnitt. Außerdem übt jede Nut 31 in jeder Endplatte 21 eine Funktion eines Ausbildens eines Abschnitts aus, der noch leichter deformiert wird als die anderen Abschnitte der Endplatte 21 in einem Teil in der Umfangsrichtung der Endplatte 21. Dieser deformierbare Abschnitt entspricht dem Abschnitt von jeder Endplatte 21, der radial einwärts von den Nuten 31 ist. In diesem Abschnitt wird der Abschnitt bzw. die Sektion, die der Vertiefung 15 radial zugewandt ist, durch ein radial einwärts gepresst bzw. gedrückt Werden kaltverformt, wie in 4B gezeigt ist. Durch dieses Kaltverformen wird der Abschnitt bzw. die Sektion der Endplatte 21 deformiert, um radial einwärts vorzuragen und in die Vertiefung 15 einzutreten. Diese Deformation bildet den eingreifenden Abschnitt 33 aus, der mit einer von den Vertiefungen 15 in Eingriff steht. Durch eine Zusammenarbeit des eingreifenden Abschnitts 33 und der Vertiefung 15 wird eine Drehung von jeder Endplatte 21 relativ zu der Rotorwelle 11 beschränkt.
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Selbst wenn das Anzugsdrehmoment einen adäquaten bzw. angemessenen Wert erreicht und eine Drehung von jeder Endplatte 21 bei einem Drehwinkel verschieden von jenem in 4A, beispielsweise bei dem Drehwinkel, der in 5A und 5B gezeigt ist, gestoppt wird, liegt zumindest eine Nut 31 einer von den Vertiefungen 15 gegenüber, wie vorangehend beschrieben ist. Deshalb, ungeachtet des Drehwinkels von jeder Endplatte 21 kann eine Drehung der Endplatte 21 relativ zu der Rotorwelle 11 darin beschränkt werden, durch den eingreifenden Abschnitt 33 ausgebildet zu werden durch ein Deformieren des Teils der Endplatte 21, der radial einwärts von den Nuten 31 ist.
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Wie vorangehend beschrieben ist, ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Drehung von jeder Endplatte 21 relativ zu der Rotorwelle 11 durch ein Schrauben zu beschränken, während eine Bewegung von jeder Endplatte 21 in der axialen Richtung relativ zu der Rotorwelle 11 durch ein Kaltverformen beschränkt wird. Dies erlaubt es den Endplatten 21, fest an der Rotorwelle 11 fixiert zu werden.
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Der Rotorkern 18, der zwischen den entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung der Endplatten 21 liegt, ist außerdem darin beschränkt, sich in der axialen Richtung zu bewegen und zu drehen.
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Ferner ist es unnötig, den Drehwinkel von jeder Endplatte 21 zu steuern bzw. zu kontrollieren, um zumindest eine Nut 31 zu veranlassen, einer von den Vertiefungen 15 in der radialen Richtung zugewandt zu sein. Als ein Ergebnis ist es nicht notwendig, das Anzugsdrehmoment und den Drehwinkel zur gleichen Zeit zu steuern bzw. zu kontrollieren. Da es lediglich notwendig ist, das Anzugsdrehmoment zu steuern, wird die Arbeit eines Befestigens bzw. Anbringens der Endplatten 21 an der Rotorwelle 11 vereinfacht, was die Leichtigkeit eines Anbringens erhöht.
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Wenn der Rotor 10 der sich drehenden elektrischen Maschine in Übereinstimmung mit einem Betrieb der sich drehenden elektrischen Maschine gedreht wird, drehen sich die Endplatten 21, der Rotorkern 18 und der Verstärkungsring 41 einstückig mit der Rotorwelle 11. Zu diesem Zeitpunkt drehen sich auch die Rotationsbeschränkungsabschnitte A1, die die Endplatten 21 darin beschränken, sich relativ zu der Rotorwelle 11 zu drehen, mit der Rotorwelle 11. Jeder Rotationsbeschränkungsabschnitt A1 weist die Vertiefungen 15 der Rotorwelle 11 und die Nuten 31 und eingreifenden Abschnitte 33 der Endplatte 21 auf, die sich alle radial einwärts von der Außenumfangsfläche 21c der Endplatte 21 und zwischen den Endflächen 21a und 21b in der axialen Richtung der Endplatte 21 befinden. Wenn verglichen mit der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung 2014-72903, in der ein Teil eines Vorsprungs axial auswärts von der Außenumfangsfläche der Rotorwelle (der Innenumfangsfläche der Endplatte) in einem Zustand vorragt, in dem der Vorsprung mit einer Vertiefung durch ein Kaltverformen in Eingriff steht, ist der Einfluss der Rotationsbeschränkungsabschnitte A1 auf den Widerstand klein, der durch das umgebende Fluid, wie zum Beispiel Luft, Öl oder Wasser, während einer Drehung des Rotors 10 der sich drehenden elektrischen Maschine aufgebracht wird. Als ein Ergebnis wird verhindert, dass der Widerstand, der von dem umgebenden Fluid aufgenommen wird, wenn der Rotor 10 der sich drehenden elektrischen Maschine gedreht wird, durch die Rotationsbeschränkungsabschnitte A1 erhöht wird.
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Ferner, falls die Außenumfangsfläche 21c des Flansches 27 von jeder Endplatte 21 mit Vertiefungen und Vorsprüngen zum Eingriff mit dem Drehwerkzeug 35 versehen ist, können die Vertiefungen und Vorsprünge den Widerstand während einer Drehung wie in dem vorangehend beschriebenen Fall erhöhen. Jedoch sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie vorangehend beschrieben ist, da die Nuten 31 als Eingriffsvertiefungen funktionieren, mit denen die Eingriffsvorsprünge 36 des Drehwerkzeugs 35 in Eingriff stehen, die Vorsprünge und Vertiefungen, wie vorangehend beschrieben ist, nicht in der Außenumfangsfläche 21c des Flansches 27 oder dergleichen ausgebildet. Dementsprechend wird verhindert, dass der Widerstand, der von dem umgebenden Fluid aufgenommen wird, wenn sich der Rotor 10 der sich drehenden elektrischen Maschine gedreht wird, durch die Vertiefungen und Vorsprünge erhöht wird.
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Zusätzlich zu den vorangehend gelisteten erreicht die vorliegende Ausführungsform die folgenden Vorteile.
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Verschiedene Kombinationen von der Anzahl von Vertiefungen 15 und Nuten 31 (jedoch müssen die Anzahlen von diesen verschieden sein) sind möglich, die die Bedingung erfüllen, dass zumindest eine Nut 31 einer von den Vertiefungen 15 ungeachtet des Drehwinkels der Endplatte 21 zugewandt ist. Die Kombination, in der die Anzahl der Vertiefungen 15 zwei ist und die Anzahl der Nuten 31 drei ist, ist die Kombination der kleinsten Anzahlen unter den möglichen Kombinationen.
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Daher ist es möglich, die Anzahl von Verarbeitungsstellen zu reduzieren, wenn die Vertiefungen 15 in der Rotorwelle 11 und die Nuten 31 in jeder Endplatte 21 bearbeitet bzw. verarbeitet werden, wodurch die Verarbeitungskosten reduziert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Paar von den Vertiefungen 15 in gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung des Außenumfangs von jedem kleindurchmessrigen Wellenabschnitt 13 der Rotorwelle 11 vorgesehen, so dass eine Drehung der Rotorwelle 11 daran gehindert wird, aufgrund der Vertiefungen 15 außer Balance bzw. aus dem Gleichgewicht zu kommen.
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Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform verhindert, dass die Drehung der Endplatte 21 aufgrund der Nuten 31 außer Balance bzw. aus dem Gleichgewicht gelangt, da die drei Nuten 31 in gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung von jeder Endplatte 21 vorgesehen sind.
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Es ist im Allgemeinen bekannt, separate Teile, wie zum Beispiel Splinte, Kontermuttern (Doppelmuttern), Klemmringe, Zahnscheiben, als Schraubenlöseverhinderung zu verwenden. In der vorliegenden Ausführungsform, da der eingreifende Abschnitt 33 durch ein Deformieren eines Teils des Innenumfangs von jeder Endplatte 21 ausgebildet ist, der als eine Schraube funktioniert, um eine Drehung der Endplatte 21 relativ zu der Rotorwelle 11 zu beschränken, ist es unnötig, separate Teile zum Verhindern eines Lösens, wie vorangehend aufgelistet ist, zu verwenden. Daher ist es möglich, eine Drehung von jeder Endplatte 21 mit einem einfachen Aufbau bzw. einer einfachen Struktur ohne ein Hinzufügen von separaten Teilen zu dem Rotor 10 der sich drehenden elektrischen Maschine zu verhindern.
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Die vorangehend beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
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Die Endplatte 21 kann lediglich auf einer Seite in der axialen Richtung des Rotorkerns 18 angeordnet sein. In diesem Fall ist ein Aufnahmeabschnitt, der den Rotorkern 18 darin beschränkt, sich von der Endplatte 21 in der axialen Richtung weg zu bewegen, an dem Außenumfang der Rotorwelle 11 auf der Seite des Rotorkerns 18 entgegengesetzt zu der Endplatte 21 vorgesehen. Die einzelne Endplatte 21 wird durch ein Schrauben gesichert, so dass der Rotorkern 18 gegen den Aufnahmeabschnitt gedrückt wird. Selbst in solch einem Fall ist es möglich, den Rotorkern 18 zwischen die entgegengesetzten Seiten in der axialen Richtung durch die Endplatte und den Aufnahmeabschnitt zu nehmen, um den Rotorkern 18 darin zu hindern, sich in der axialen Richtung zu bewegen und sich relativ zu der Rotorwelle 11 zu drehen. Außerdem, obwohl die Anzahl von Rotationsbeschränkungsabschnitten A1 eins ist, werden die gleichen Tätigkeiten und Vorteile wie jene in der vorgehenden Ausführungsform erreicht.
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Die Kombination von der Anzahl von den Eingriffsabschnitten (den Vertiefungen 15) in der Rotorwelle 11 und der Anzahl der Nuten 31 in der Endplatte 21 können von jenen in der vorangehenden Ausführungsform verschieden sein. Jedoch müssen die Anzahlen von den Eingriffsabschnitten (den Vertiefungen 15) und den Nuten 31 beide eine Vielzahl und verschieden voneinander sein. Mit anderen Worten muss der (kleinste) Divisor bzw. Teiler der Anzahl der Eingriffsabschnitte (der Vertiefungen 15) und der (kleinste) Divisor bzw. Teiler der Anzahl der Nuten 31 voneinander verschieden sein.
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6 zeigt eine Modifikation, in der ein Paar von Eingriffsabschnitten (Vertiefungen 15) vorgesehen sind und fünf Nuten 31 vorgesehen sind.
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In diesem Fall kann sich ebenfalls zumindest eine von den Nuten 31 an einer Position befinden, die einer von den Vertiefungen 15 in der radialen Richtung zugewandt ist, durch ein Einstellen der Umfangslänge von jeder Nut 31 und der Umfangslänge von jedem Zwischennutabschnitt 32 auf adäquate Werte ungeachtet des Drehwinkels von jeder Endplatte 21 hinsichtlich der Rotorwelle 11. In dem Fall von 6 ist die untere Nut 31 der unteren Vertiefung 15 in dem zentralen Abschnitt in der Umfangsrichtung zugewandt und ist der obere Zwischennutabschnitt 32 der oberen Vertiefung 15 zugewandt. Aus diesem Grund kann der eingreifende Abschnitt 33 ausgebildet werden durch ein Deformieren eines Teils der Endplatte 21 radial einwärts, der radial einwärts von der unteren Nut 31 ist.
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Die Vertiefungen 15, die als die Eingriffsabschnitte funktionieren, können durch Vorsprünge ersetzt werden, die radial auswärts von jedem kleindurchmessrigen Wellenabschnitt 13 der Rotorwelle 11 vorragen. In diesem Fall wird die Form des eingreifenden Abschnitts in jeder Endplatte 21 zu einer Form verschieden von jener in der vorangehend beschriebenen Ausführungsform geändert. Der eingreifende Abschnitt ist an einem Teil von jeder Endplatte 21 ausgebildet, der radial einwärts von den Nuten 31 ist. Insbesondere befindet sich der eingreifende Abschnitt an einer Position, an der der Teil, der radial einem von den Vorsprüngen zugewandt ist, radial auswärts vorragt, um die Endplatte 21 darin zu beschränken, sich relativ zu der Rotorwelle 11 zu drehen. Die entsprechende Form des eingreifenden Abschnitts ist eine Form, die einen von den Vorsprüngen von den entgegengesetzten Seiten in der Umfangsrichtung der Nut 31 zwischen sich nimmt. Solch eine Form des eingreifenden Abschnitts bzw. Eingriffsabschnitts ermöglicht es dem eingreifenden Abschnitt, mit einem von den Vorsprüngen in Eingriff zu gelangen.
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Die Vertiefungen 15 müssen sich nicht an der Endfläche 13b des kleindurchmessrigen Wellenabschnitts 13 öffnen bzw. dort münden, sondern können sich lediglich an der Außenumfangsfläche 13a öffnen bzw. dort münden.
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Die Endplatte 21 kann mit einer Vielzahl von eingreifenden Abschnitten 33 versehen sein. Zum Beispiel, wenn zwei von den Nuten 31 die entsprechenden Vertiefungen 15 radial zugewandt sind, wie in 5A gezeigt ist, kann jede Nut 31 mit einem eingreifenden Abschnitt 33 versehen sein, der radial einwärts vorragt, um in die Vertiefung 15 einzutreten. In 5A ist lediglich ein eingreifender Abschnitt 33 ausgebildet. Jedoch kann in diesem Fall ein zusätzlicher eingreifender Abschnitt 33 durch ein Deformieren eines Endes in der Umfangsrichtung von der unteren Nut 31 ausgebildet sein, um radial einwärts vorzuragen und in die Vertiefung 15 einzutreten.
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Anstatt der bogenförmigen Form können die Nuten 31 in jeder Endplatte 21 in einer ringförmigen Nut kombiniert werden, die die Rotorwelle 11 umgibt, falls die Nuten 31 nicht als eingreifende Vertiefung funktionieren müssen, die den eingreifenden Vorsprüngen 36 des Drehwerkzeugs 35 entspricht. Selbst in diesem Fall kann der eingreifende Vorsprung 33 in einem Teil ausgebildet sein, der sich radial einwärts von der Nut 31 in der Endplatte 21 befindet. Insbesondere kann der eingreifende Abschnitt 33 sich an einer Position befinden, die einem von den Eingriffsabschnitten (eine Vertiefung 15) in der radialen Richtung zugewandt ist.
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Die Endplatten 21 können an der Rotorwelle 11 durch ein Verfahren verschieden zu einem Schrauben angebracht werden, während sie darin beschränkt werden, sich in der axialen Richtung zu bewegen. 7A und 7B zeigen eine Modifikation, in der die Rotorwelle 11 in jede Endplatte 21 pressgepasst ist.
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In diesem Fall wird als der Rotationsbeschränkungsabschnitt A1 zum Beschränken einer Drehung von jeder Endplatte 21 relativ zu der Rotorwelle 11 eine Konfiguration ähnlich zu jener der vorangehend beschriebenen Ausführungsform eingesetzt. Insbesondere weist der Rotationsbeschränkungsabschnitt A1 dieser Modifikation einen Eingriffsabschnitt (eine Vertiefung 15) in dem Außenumfang der Rotorwelle 11 und eine Nut 31 und einen eingreifenden Abschnitt 33 von jeder Endplatte 21 auf.
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In dieser Konfiguration beschränkt die Presspassung jede Endplatte 21 darin, sich relativ zu der Rotorwelle 11 zu drehen, während die Endplatte 21 darin beschränkt wird, sich in der axialen Richtung zu bewegen. Außerdem gewährleistet die Konfiguration die Rotationsbeschränkung durch einen Eingriff des eingreifenden Abschnitts 33 mit dem Eingriffsabschnitt (die Vertiefung 15).
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Außerdem befinden sich in dieser Modifikation alle von dem Eingriffsabschnitt (die Vertiefung 15), der Nut 31 und dem eingreifenden Abschnitt 33 radial einwärts von der Außenumfangsfläche 21c von jeder Endplatte 21 und zwischen zwei Endflächen 21a und 21b in der axialen Richtung der Endplatte 21. Dementsprechend wird verhindert, dass sich der Widerstand, der durch den elektrischen Drehmaschinenrotor 10 von dem umgebenen Fluid aufgenommen wird, wenn er sich dreht, durch die Rotationsbeschränkungsabschnitte A1 erhöht wird.
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Eine Endplatte (21) ist an einer Rotorwelle (11) angebracht, während sie darin beschränkt wird, sich in axialen Richtung relativ zu der Rotorwelle (11) zu bewegen, und darin beschränkt wird, sich relativ zu der Rotorwelle (11) durch einen Rotationsbeschränkungsabschnitt (A1) zu drehen. Der Rotationsbeschränkungsabschnitt (A1) weist Eingriffsabschnitte (Vertiefungen (15)), Nuten (31) und einen eingreifenden Abschnitt (33) auf. Die Vertiefungen (15) sind in dem Außenumfang der Rotorwelle (11) vorgesehen. Die Nuten (31) sind vorgesehen, um sich in der Umfangsrichtung in einem radial mittleren Abschnitt der Endplatte (21) zu erstrecken. Der eingreifende Abschnitt (33) ist an einem Teil der Endplatte (21) angeordnet, die radial einwärts von den Nuten (31) ist. Der eingreifende Abschnitt (33) ragt radial von einem Teil vor, der radial einer von den Vertiefungen (15) zugewandt ist, und steht mit der Vertiefung (15) in Eingriff, um die Endplatte (21) darin zu beschränken, sich relativ zu der Rotorwelle (11) zu drehen.
