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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Rotor und mit einem Stator, der in Axialrichtung durchgehende Durchführungen für Schraubelemente aufweist, sowie mit einem an einer Stirnseite des Stators angeordneten Funktionsträger mit Schraubaufnahmen für die Schraubelemente. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Pumpe, insbesondere eine Ölpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem solchen Elektromotor.
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Kraftfahrzeuge weisen typischerweise eine Ölpumpe auf, welche Öl in einem Ölkreislauf fördert. Die Ölpumpe dient dabei beispielsweise der Steuerung eines Fahrzeuggetriebes oder der Kühlung oder Schmierung von Komponenten eines Antriebsstrangs. Eine solche Ölpumpe wird insbesondere elektromotorisch angetrieben, wobei deren Elektromotor einen Funktionsträger aufweist, an welchem der Stator des Elektromotors befestigt ist. Der Funktionsträger umfasst dabei beispielsweise eine Steuerelektronik oder einen Drehzahlsensor. Des Weiteren weist der Funktionsträger beispielsweise einen Lagersitz für ein Wellenlager für die Welle des Elektromotors auf.
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So ist der Funktionsträger an einer Stirnseite bezüglich der Motorachse, insbesondere B-seitig, des Stators angeordnet. Zur Befestigung des Stators am Funktionsträger werden beispielsweise Schraubelemente herangezogen, welche in sich in Axialrichtung erstreckende (durchgehende) Durchführungen des Stators eingebracht sind. Zur Fixierung und Zentrierung des Stators am Funktionsträger sind dabei beispielsweise am Funktionsträger sich in Axialrichtung zum Stator hin erstreckende (Zentrier-)Dome vorgesehen, welche in zu diesen korrespondierenden und in den Stator eingebrachten lochartigen Aufnahmen aufgenommen sind. Solche Dome sind dabei typischerweise mittels eines Kunststoffs gebildet und insbesondere am Funktionsträger angespritzt.
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Jedoch weisen solche Dome eine vergleichsweise geringe Festigkeit auf. So können diese unter Belastung vom Funktionsträger abbrechen, sodass der Stator in einer unzureichend definierten Position am Funktionsträger gehalten ist. Ferner können im Zuge der Montage Kunststoffpartikel am Blechpaket des Stators abgeschabt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Elektromotor anzugeben, an welchem insbesondere eine möglichst zuverlässige Fixierung und Zentrierung dessen Stator am Funktionsträger realisiert ist. Des Weiteren soll eine Pumpe mit einem solchen Elektromotor angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Pumpe wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der, insbesondere für eine Ölpumpe vorgesehene und eingerichtete, Elektromotor weist einen Rotor und einen Stator auf, welcher geeigneter Weise außenumfangsseitig des Rotors angeordnet ist. Der Stator wiederum weist in Axialrichtung durchgehende (Schraub-)Durchführungen für Schraubelemente auf. Die Schraubelemente dienen dabei der Befestigung des Stators an einem Funktionsträgers des Elektromotors, wobei der Funktionsträger an einer Stirnseite des Stators angeordnet ist. Die Stirnseite ist dabei diejenige Seite, welche sich in einer zur Axialrichtung des Elektromotors parallelen Ebene erstreckt. Zweckmäßigerweise ist dabei der Funktionsträger an der der Abtriebsseite des Elektromotors abgewandten Stirnseite angeordnet, welche auch als B-Seite bezeichnet wird.
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Der Funktionsträger weist des Weiteren eine Anlagekontur für den Stator sowie Schraubaufnahmen für die Schraubelemente auf. Hierbei ragen die Schraubaufnahmen in Axialrichtung aus der Anlagekontur des Funktionsträgers zum Stator hin heraus. Somit stehen die Schraubaufnahmen zur Anlagekontur in Axialrichtung empor. Die Schraubaufnahmen sind dabei in den Durchführungen des Stators aufgenommen.
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Die Schraubaufnahmen erfüllen dabei eine Doppelfunktion. Zum einen dienen diese zum Halten des Stators am Funktionsträger mittels der Schraubelemente, zum anderen dienen diese der Zentrierung und der Fixierung des Stators in einer vorgesehenen Position am Funktionsträger. Hierbei sind gemäß einer geeigneten Weiterbildung zwei Zentrierpaare vorgesehen, deren Zentriermittel jeweils mittels einer der Schraubaufnahmen und mittels einer der Durchführungen gebildet sind. Die Zentrierpaare sind also zur Zentrierung und Fixierung des Funktionsträgers am Stator vorgesehen und eingerichtet. Zudem weisen die Zentriermittel eines der Zentrierpaare, welches auch als erstes Zentrierpaar bezeichnet wird, zueinander korrespondierende kreisrunde Querschnitte auf. Infolge dessen verbleibt lediglich ein rotatorischer Freiheitsgrad bei der Lagerung des Funktionsträgers am Stator. Mit anderen Worten bildet das erste Zentrierpaar ein zweiwertiges Lager.
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Dieser rotatorische Freiheitsgrad wird mittels des anderen (zweiten) Zentrierpaares aufgehoben. Hierzu weist eines der Zentriermittel des zweiten Zentrierpaares einen kreisrunden Querschnitt und das andere Zentriermittel dieses zweiten Zentrierpaares einen im Wesentlichen rechteckförmigen, insbesondere schwertförmigen, ovalen oder bogenförmigen, Querschnitt auf. Die Schraubaufnahme ist somit in einer zur Axialrichtung senkrechten Radialrichtung beabstandet zur Innenwandlung der mittels der Durchführung gebildeten Aufnahme. In Umfangsrichtung jedoch ist die Schraubaufnahme an der Innenwand der Durchführung gelagert. So ist mittels der Durchführung eine Anlage für die Schraubaufnahme in Umfangsrichtung gebildet. Somit ist der rotatorische Freiheitsgrad bezüglich der Lagerung des Stators am Funktionsträger aufgehoben. Auf diese Weise ist also ein statisch bestimmtes System gebildet, wobei die Durchführungen und die Schraubaufnahmen als Zentriermittel zur Zentrierung des Funktionsträgers am Stator dienen. Die Schnittebene für den jeweiligen Querschnitt ist dabei senkrecht zur Axialrichtung des Elektromotors orientiert.
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Zusammenfassend bilden die Schraubaufnahmen sowohl ein Befestigungsmittel für die Schraubelemente, als auch einen Zentrierdom zur Zentrierung und Fixierung des Stators am Funktionsträger.
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In einer ersten Variante des Elektromotors weisen gemäß einer geeigneten Ausgestaltung beide Schraubaufnahmen einen kreisrunden Querschnitt auf. Unter Bildung einer jeweiligen Aufnahme für die Schraubaufnahmen ist eine der Durchführungen in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung kreisrund erweitert und die andere (zweite) Durchführung in dieser Ebene im Wesentlichen rechteckförmig, insbesondere oval, bogen- oder schwertförmig, erweitert.
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Gemäß einer zweiten Variante des Elektromotors weisen die Durchführungen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf, wobei die Durchführungen zweckmäßigerweise zur Bildung einer Aufnahme für die Schraubaufnahmen in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung kreisrund erweitert sind. Weiterhin bilden zur Zentrierung des Funktionsträgers am Stator die Schraubaufnahmen jeweils einen Zentrierdom, von denen einer einen kreisrunden Querschnitt und der andere einen im Wesentlichen rechteckförmigen, insbesondere ovalen, bogen- oder schwertförmigen, und in Umfangsrichtung länglichen Querschnitt aufweist.
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Allenfalls ist in beiden Varianten ein statisch bestimmtes Lagersystem mittels zweier Zentrierpaare mit jeweils zwei Zentriermitteln gebildet, wobei die Zentriermittel jeweils mittels einer der Durchführungen und einer der Schraubaufnahmen gebildet sind.
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Die Durchführungen sind in zweckmäßiger Ausgestaltung in Radiallaschen des Blechpakets des Stators eingebracht. Geeigneterweise sind diese hierbei an der dem Rotor abgewandten Außenseite des Stators und in Gegenüberstellung angeordnet.
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Die Schraubaufnahmen sind in zweckmäßiger Ausgestaltung jeweils mittels einer Gewindebuchse mit entsprechender Querschnittsform gebildet. Insbesondere werden diese im Zuge der Herstellung des Funktionsträgers mittels Kunststoffumspritzen in diesen eingebracht. Hierbei ragen die Gewindebuchsen teilweise aus der Anlagekontur zum Stator hin hinaus. Die Gewindebuchsen sind aus einem Metall gebildet, sodass die Schraubaufnahmen vorteilhafterweise vergleichsweise robust gegen eine Belastung sind. Zudem ist die entsprechende Querschnittsform der jeweiligen Schraubaufnahme in einfacher Weise durch eine geeignete Wahl der Gewindebuchse realisierbar. Aufgrund der Ausbildung der Gewindebuchsen aus Metall ist des Weiteren vorteilhaft das eingangs erwähnte Abschaben von Kunststoffpartikeln im Zuge der Montage verhindert.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist ein Pumpe, welche insbesondere als Ölpumpe für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und eingerichtet ist, einen Elektromotor in einer der oben beschriebenen Varianten auf. Insbesondere weist also dessen Funktionsträger in Axialrichtung zur Anlagekontur für den Stator emporstehende Schraubaufnahmen auf, welche in den Durchführungen des Stators aufgenommen sind.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine Pumpe mit einem einen Funktionsträger und einem Stator aufweisenden Elektromotor, wobei der Funktionsträger stirnseitig am Stator angeordnet ist, und wobei der Funktionsträger axial zu einer Auflagefläche für den Stator emporstehende Schraubaufnahmen aufweist,
- 2a,b in perspektivischer Ansicht die Bereiche IIa bzw. IIb der 1 in vergrößertem Maßstab,
- 3 in perspektivischer Ansicht den Rotor und den Stator, wobei der Stator außenseitig in Axialrichtung durchgehende Schraubdurchführungen aufweist, welche an der dem Funktionsträger zugewandten Ende kreisförmig bzw. schwertförmig erweitert sind,
- 4a,b in perspektivischer Ansicht die Bereiche IVa bzw. IVb der 3 in vergrößertem Maßstab,
- 5 in perspektivischer Ansicht die die Pumpe mit einer alternative Ausgestaltung dessen Elektromotors, wobei die zur Auflagefläche emporstehenden Schraubaufnahmen einen kreisrunden bzw. einen schwertförmigen Querschnitt aufweisen,
- 6a,b in perspektivischer Ansicht die Bereiche Via bzw. Vlb der 5 in vergrößertem Maßstab, und
- 7 in perspektivischer Ansicht den Rotor und den Stator der alternativen Ausgestaltung des Elektromotors, wobei die im Stator angeordneten Schraubdurchführungen an deren dem Funktionsträger zugewandten Ende kreisförmig erweitert sind.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 bis 4 ist eine als Ölpumpe für ein nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug ausgebildete Pumpe 2 mit einer ersten Variante eines Elektromotors 4 gezeigt. Der Elektromotor 4 umfasst einen drehbar gelagerten Rotor 6, welcher bei entsprechender Bestromung einer Statorwicklung 8 des Stators 10 um eine sich in Axialrichtung A erstreckende Drehachse rotatorisch angetrieben wird. Dabei ist der Stator 10 radial außenseitig des Rotors 6 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Elektromotor 4 als ein sogenannter Innenläufer ausgebildet.
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Der Stator 10 weist zwei mittels dessen Blechpakets 14 gebildete Radiallaschen 16 auf, welche an der dem Rotor 6 abgewandten Außenseite des Stators 10 in Gegenüberstellung angeordnet sind. In jeder der Radiallaschen 16 des Blechpakets 14 ist dabei eine Durchführung 18 eingebracht, welche sich durchgehend in Axialrichtung A erstreckt. In den Durchführungen 18 ist jeweils ein Schraubelement 20 aufgenommen, mittels welchen der Stator 10 an einem Funktionsträger 22 befestigt ist. Der Funktionsträger 22 umfasst dabei eine nicht weiter dargestellte Elektronik und einen Drehzahlsensor zur Ansteuerung des Elektromotors 4. Des Weiteren weist der Funktionsträger 22 einen Wellenlagersitz 24 für die Welle 26 des Elektromotors 4 auf.
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Des Weiteren umfasst die Pumpe 2 ein Pumpenmodul 28, dessen Pumpengehäuse 30 mit zwei Flanschen 32 versehen ist, dessen Flanschdurchführungen mit den Durchführungen 18 des Stators 10 zur Aufnahme der Schraubelemente 20 und somit zum Halten des Pumpengehäuses 30 am Stator 10 fluchten. Ferner weist das Pumpenmodul 28 nicht weiter dargestellte Pumpmittel (Förderungsmittel) zur Förderung von Öl auf.
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Der Funktionsträger 22 ist an einer Stirnseite 34 bezüglich der Axialrichtung A des Stators 10 angeordnet. Hierbei weist der Funktionsträger 22 eine Anlagekontur 36 für den Stator 10 auf, welche in Axialrichtung A zum Stator 10 hin emporsteht. Zudem weist der Funktionsträger 22 zwei Schraubaufnahmen 38 für die Schraubelemente 20 auf. Diese ragen in Axialrichtung A aus Radiallaschen 39 der Anlagekontur 36 in Axialrichtung zum Stator 10 hin heraus. Die Schraubaufnahmen 38 sind dabei im Montagezustand in den Durchführungen 18 des Stators 10 aufgenommen.
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Wie in den 2a und 2b in vergrößertem Maßstab gezeigt ist, sind die Schraubaufnahmen 38 als Gewindebuchsen 40 ausgeführt. Diese sind in den Funktionsträger 22 mittels Kunststoffumspritzen eingebracht, wobei die Gewindebuchsen 40 teilweise unter Bildung sogenannter Zentrierdome senkrecht aus Anlagekontur 36 herausragen. Hierbei weisen die Schraubaufnahmen 38 in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung A einen kreisrunden Querschnitt auf. So ist die Schraubaufnahme 38 als eine Gewindebuchse 40 mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet.
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Die beiden Durchführungen 18 sind ferner unter Bildung einer jeweiligen Aufnahme für die Schraubaufnahmen 38 in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung erweitert. Dabei ist eine der Durchführungen 18 in dieser Ebene kreisrund erweitert, sodass diese Durchführung 18 sowie eine der Schraubaufnahmen 38 zueinander korrespondierende Konturen aufweisen. Diese Durchführung 18 und die entsprechende Schraubaufnahme 38 bilden dabei jeweils ein Zentriermittel eines ersten Zentrierpaares, mittels welchem lediglich ein rotatorischer Freiheitsgrad des Stators 10 bezüglich des Funktionsträgers 22 bleibt.
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Die andere Durchführung 18 ist dabei in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung oval, also im Wesentlichen Rechteckförmig erweitert. Diejenigen das Blechpaket 14 bildenden Bleche, bei welche die Durchführung 18 erweitert sind, sind somit nicht achsensymmetrisch bezüglich der Drehachse des Rotors 6.
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Dabei ist die Durchführung 18 in Radialrichtung R, also senkrecht zur Axialrichtung A, länglich ausgebildet. Auf diese Weise ist eine Verstellbewegung der in diese Durchführung 18 aufgenommenen Schraubaufnahme 38 in Radialrichtung R ermöglicht, in Umfangsrichtung U, also rotatorisch, jedoch verhindert. Also ist bei diesem Zentrierpaar ein Abstand in Radialrichtung R zwischen der Schraubaufnahme 38 und der Innenwand der Durchführung 18 gebildet, wobei die Schraubaufnahme 38 an der Innenwand der Durchführung 18 in Umfangsrichtung U gelagert ist. Mit anderen Worten ist mittels der Durchführung 18 eine Anlage für die Schraubaufnahme in Umfangsrichtung U gebildet.
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Das erste Zentrierpaare sowie das zweite, mittels der oval erweiterten Durchführung 18 und mittels der entsprechenden Schraubaufnahme 38 gebildete, Zentrierpaar bilden somit ein (statisch) bestimmtes (Lager-)System.
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Die Durchführungen 18 sind dabei lediglich an deren dem Funktionsträger 22 zugewandten Ende erweitert. Folglich ist ein Spiel, also eine Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung A, der in den Durchführungen 18 aufgenommenen Schraubelemente 20 verringert.
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Die 5 bis 7 zeigen die Pumpe 2 mit einer alternativen Ausgestaltung des Elektromotors 4. Mit Ausnahme des im Folgenden Beschriebenen ist die Pumpe 2 analog zu der in den 1 bis 4 gezeigten Variante ausgebildet, sodass diese Merkmale nicht weiter beschrieben sind. Gemäß dieser zweiten Variante des Elektromotors 4 sind beide Durchführungen 18 unter Bildung einer entsprechenden Aufnahme für die Schraubaufnahmen 38 an deren Funktionsträger 22 zugewandten Ende kreisrund erweitert. Die Durchführungen 18 weisen dort also einen kreisrunden Querschnitt auf.
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Zur Zentrierung des Funktionsträgers 22 am Stator 10 weist einer der Schraubaufnahmen 38 in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung A einen kreisrunden Querschnitt und die andere Schraubaufnahme in dieser Ebene einen im Wesentlichen ovalen, also einen insbesondere rechteckförmigen Querschnitt auf. So ist der jeweilige Zentrierdom mittels einer Gewindebuchse 40 mit einem kreisrunden Querschnitt bzw. mittels einer Gewindebuchse mit einem im Wesentlichen ovalen, also einem insbesondere rechteckförmigen Querschnitt, gebildet. Mit anderen Worten ist der Außenumfang des Querschnitts der Gewindebuchse kreisrund bzw. rechteckförmig. In analoger Weise ist auf diese Weise ein statisch bestimmtes Lagersystem mittels zweier Zentrierpaare mit jeweils zwei Zentriermitteln gebildet, wobei die Zentriermittel mittels einer der Durchführungen 18 und einer der Schraubaufnahmen 38 gebildet sind.
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Zusammenfassend für beide Varianten bilden die Schraubaufnahmen 38 sowohl ein Befestigungsmittel für die Schraubelemente 20, als auch den Zentrierdom. Die Schraubaufnahmen 38 weisen also eine Doppelfunktion auf.
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Weiter zusammenfassend sind zur Zentrierung des Funktionsträgers 22 am Stator 10 zwei Zentrierpaare mit jeweils zwei Zentriermitteln vorgesehen und eingerichtet. Die beiden Zentriermittel sind dabei mittels einer der Schraubaufnahmen 38 sowie mittels einer der Durchführungen 18 gebildet. Dabei weisen die Zentriermittel eines der Zentrierpaare zueinander korrespondierende kreisrunde Querschnitte auf, sodass lediglich ein rotatorischer Freiheitsgrad bei der Lagerung des Funktionsträgers 22 am Stator 10 bleibt. Mit anderen Worten ist hierbei ein zweiwertiges Lager gebildet. Dieser rotatorische Freiheitsgrad wird mittels des anderen (zweiten) Zentrierpaares aufgehoben. Hierzu weist eines dieser Zentriermittel des zweiten Zentrierpaares einen kreisrunden Querschnitt und das andere Zentriermittel dieses Zentrierpaares einen im Wesentlichen rechteckförmigen, insbesondere in ovalen Querschnitt auf, wobei die Schraubaufnahme 38 in Radialrichtung R beabstandet zur Innenwandlung der mittels der Durchführung 18 gebildeten Aufnahme ist. In Umfangsrichtung U jedoch ist die Schraubaufnahme 38 an der Innenwand der Durchführung 18 gelagert.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Pumpe
- 4
- Elektromotor
- 6
- Rotor
- 8
- Statorwicklung
- 10
- Stator
- 14
- Blechpaket
- 16
- Radiallasche
- 18
- Durchführung
- 20
- Schraubelemente
- 22
- Funktionsträger
- 24
- Wellenlagersitz
- 26
- Welle
- 28
- Pumpenmodul
- 30
- Pumpengehäuse
- 32
- Flansch
- 34
- Stirnseite
- 36
- Anlagekontur
- 38
- Schraubaufnahme
- 39
- Radiallaschen der Anlagekontur
- 40
- Gewindebuchse
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
- U
- Umfangsrichtung
