DE102016212022A1 - rotor - Google Patents
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Abstract
Zur Herstellungskostensenkung unter Beibehaltung von Leistung und Drehmoment umfasst der Rotor (100) einer IPM-Maschine mit einem magnetisch leitfähigen Rotorkern (102) zu jedem Magnetpol des Rotors (100) eine erste, zweite, dritte und vierte Ausnehmung (106, 107, 110, 111), in der wenigstens ein erster, zweiter, dritter bzw. vierter Dauermagnet (125, 126) angeordnet ist, wobei • erste und zweite Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche (109) hin öffnender erster (108) und dritte und vierte Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender zweiter "V"-förmiger Gestaltung (112) zueinander angeordnet sind, • sich die zweite "V"-förmige Gestaltung zwischen den Ausnehmungen der ersten "V"-förmigen Gestaltung, mit dieser ineinander verschachtelt, befindet, • die Dauermagnete mit Ferritwerkstoff, vorzugsweise vollständig, gebildet sind, • insbesondere die Ausnehmungen entlang der Schenkel der "V"-förmigen Gestaltungen größer sind, bevorzugt mehrfach, besonders bevorzugt wenigstens dreifach, als quer dazu, • weiter insbesondere die Dauermagnete wenigstens weitgehend, bevorzugt wenigstens nahezu vollständig, entlang der geringeren Abmessung der Ausnehmungen magnetisiert sind.For manufacturing cost reduction while maintaining power and torque comprises the rotor (100) of an IPM machine with a magnetically conductive rotor core (102) to each magnetic pole of the rotor (100) has a first, second, third and fourth recess (106, 107, 110, 111), in which at least a first, second, third or fourth permanent magnet (125, 126) is arranged, wherein • first and second recess in opening to the rotor core outer surface (109) opening first (108) and third and fourth recess in itself the second "V" -shaped configuration (112) opening towards the rotor core outer surface is arranged relative to one another, • the second "V" -shaped configuration is interleaved with the recesses of the first "V" -shaped configuration, • the permanent magnets with ferrite material, preferably completely, are formed, • in particular the recesses along the legs of the "V" -shaped designs are larger, preferably multiple, particular s preferably at least three times, as transverse to, • further in particular the permanent magnets are at least largely, preferably at least almost completely, magnetized along the smaller dimension of the recesses.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine permanentmagneterregte elektrische Maschine. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug. The invention relates to a rotor of a permanent magnet excited electric machine. The invention further relates to a permanent magnet excited electrical machine. The invention also relates to a vehicle, in particular a road vehicle.
Stand der Technik State of the art
Wie in der
Aus der
Dieser Rotorkern ist somit für eine gemischte Bestückung mit Magneten unterschiedlicher Werkstoffe ausgebildet. Dabei sind die zweiten Polhohlräume für die Selten-Erden-Magnete in zueinander verschachtelter V-Form angeordnet, wobei kleinere Magnete ein innenliegendes „V“ und größere Magnete ein außenliegendes „V“ bilden. Die Selten-Erden-Magnete können die zweiten Polhohlräume vollständig ausfüllen, oder sie können einen oder mehrere Luftspalte zwischen den Selten-Erden-Magneten und den jeweiligen zweiten Polhohlräumen freilassen. So ist dargestellt, dass am Fuß und am Ende der Schenkel der V-Formen – des großen „V“ wie auch des kleinen „V“ – je eine Luftkavität angeordnet ist. Diese Luftkavitäten grenzen unmittelbar an die Selten-Erden-Magnete an und sind im Wesentlichen dreideckförmig. This rotor core is thus designed for mixed assembly with magnets of different materials. In this case, the second pole cavities for the rare earth magnets are arranged in mutually interleaved V-shape, wherein smaller magnets form an internal "V" and larger magnets form an outboard "V". The rare earth magnets may completely fill the second pole cavities, or they may leave one or more air gaps between the rare earth magnets and the respective second pole cavities. Thus, it is shown that at the foot and at the end of the legs of the V-forms - the large "V" as well as the small "V" - each one Luftkavität is arranged. These air cavities immediately adjoin the rare earth magnets and are essentially three-sided.
Die Rotoranordnung der
Auch die
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile DESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages
Die Erfindung hat die Aufgabe, die – insbesondere durch den beschriebenen Einsatz von Selten-Erden-Magneten im Rotor verursachten – Herstellungskosten einer IPM-Maschine bei möglichster Beibehaltung von Leistung und Drehmoment weiter zu senken. The object of the invention is to further reduce the manufacturing costs of an IPM machine while retaining the greatest possible power and torque, in particular due to the described use of rare-earth magnets in the rotor.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor einer permanentmagneterregten elektrischen Maschine mit einem magnetisch leitfähigen Rotorkern, der zu jedem Magnetpol des Rotors umfasst:
- • eine erste Ausnehmung, in der wenigstens ein erster Dauermagnet angeordnet ist,
- • eine zweite Ausnehmung, in der wenigstens ein zweiter Dauermagnet angeordnet ist,
- • eine dritte Ausnehmung, in der wenigstens ein dritter Dauermagnet angeordnet ist,
- • eine vierte Ausnehmung, in der wenigstens ein vierter Dauermagnet angeordnet ist,
- • die erste und zweite Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender erster "V"-förmiger Gestaltung und
- • die dritte und vierte Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender zweiter "V"-förmiger Gestaltung
- • erste und zweite "V"-förmige Gestaltung ineinander derart verschachtelt sind, dass sich die zweite "V"-förmige Gestaltung zwischen den Ausnehmungen der ersten "V"-förmigen Gestaltung befindet,
- • die Dauermagnete mit Ferritwerkstoff ausgebildet, vorzugsweise vollständig aus Ferritwerkstoff gebildet, sind,
- • insbesondere die Ausnehmungen in einer Erstreckung entlang der Schenkel der "V"-förmigen Gestaltungen eine größere, bevorzugt um ein Mehrfaches größere, Abmessung aufweisen als in einer Erstreckung quer zu den Schenkeln der "V"-förmigen Gestaltungen, besonders bevorzugt wenigstens die dreifache Abmessung,
- • weiter insbesondere eine Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete wenigstens weitgehend, bevorzugt wenigstens nahezu vollständig, entlang der geringeren Abmessung der Ausnehmungen ausgerichtet ist.
- A first recess, in which at least one first permanent magnet is arranged,
- A second recess, in which at least one second permanent magnet is arranged,
- A third recess in which at least one third permanent magnet is arranged,
- A fourth recess in which at least one fourth permanent magnet is arranged,
- • The first and second recess in opening toward the rotor core outer surface first "V" -shaped design and
- The third and fourth recesses have a second "V" -shaped configuration opening towards the rotor core outer surface
- First and second "V" -shaped designs are interleaved with each other such that the second "V" -shaped configuration is located between the recesses of the first "V" -shaped configuration,
- The permanent magnets are formed with ferrite material, preferably formed entirely of ferrite material,
- In particular, the recesses in an extension along the legs of the "V" -shaped designs have a larger, preferably several times greater, dimension than in an extension transverse to the legs of the "V" -shaped designs, more preferably at least three times the dimension .
- • Furthermore, in particular a magnetization direction of the permanent magnets at least largely, preferably at least almost completely, along the smaller dimension of the recesses is aligned.
Bei dieser Anordnung können die Dauermagnete einzeln in je einer der Ausnehmungen angeordnet sein. Wahlweise können zwei oder mehrere Dauermagnete in je einer der Ausnehmungen neben- und/oder hintereinander angeordnet sein. Dabei bedeutet eine Anordnung nebeneinander, dass zwei oder mehrere Dauermagnete mit ihren magnetischen Nordpolen einerseits und ihren magnetischen Südpolen andererseits zueinander benachbart positioniert sind; d.h. gleichnamige Magnetpole der Dauermagnete sind einander benachbart. Bei einer Anordnung hintereinander schließt ein Magnetpol eines ersten der Dauermagnete in Richtung einer Magnetisierung der Dauermagnete an einen gegennamigen Magnetpol eines benachbarten zweiten der Dauermagnete an; z.B. ein magnetischer Nordpol des ersten Dauermagneten an einen magnetischen Südpol des zweiten Dauermagneten. In this arrangement, the permanent magnets can be arranged individually in each one of the recesses. Optionally, two or more permanent magnets in each one of the recesses may be arranged next to and / or behind one another. An arrangement next to each other means that two or more permanent magnets with their magnetic north poles on the one hand and their magnetic south poles on the other hand are positioned adjacent to each other; i.e. Same magnetic poles of the permanent magnets are adjacent to each other. In an arrangement in succession, a magnetic pole of a first of the permanent magnets in the direction of a magnetization of the permanent magnets connects to a counterpart magnetic pole of an adjacent second of the permanent magnets; e.g. a magnetic north pole of the first permanent magnet to a magnetic south pole of the second permanent magnet.
Die Rotorkernaußenfläche ist gleich der Rotoraußenfläche, d.h. stimmt mit einer wenigstens im Wesentlichen kreiszylindrischen Mantelfläche des Rotors überein. Mit der Richtungsangabe „zur Rotorkernaußenfläche hin“ ist dann eine von einer Rotationsachse des Rotors und damit des Rotorkerns in radialer Richtung nach außen weisende Richtung bezeichnet. Im Übrigen erstrecken sich die Ausnehmungen in axialer Richtung des Rotors und damit des Rotorkerns, d.h. in Richtung der Rotationsachse, wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig, über wenigstens einen axialen Abschnitt des Rotors bzw. des Rotorkerns. Der Rotor kann bevorzugt mit mehreren solcher axialen Abschnitte, auch als Segmente bezeichnet, aufgebaut sein. Besonders bevorzugt sind die einzelnen Segmente um die Rotationsachse gegeneinander um einen vorgegebenen Winkel – den Schrägungswinkel – verdreht angeordnet. Beispielsweise sind 6 Segmente vorgesehen, wobei je zwei einander in axialer Richtung unmittelbar benachbarte Segmente um je 1 Winkelgrad gegeneinander verdreht sind. Diese verdrehte Anordnung – als Schrägung bezeichnet – dient einer Verminderung des sogenannten Nutrastmoments der elektrischen Maschine. The rotor core outer surface is equal to the rotor outer surface, i. coincides with an at least substantially circular cylindrical surface of the rotor. With the direction indication "to the rotor core outer surface" is then designated by a rotational axis of the rotor and thus the rotor core in the radial direction outward direction. Incidentally, the recesses extend in the axial direction of the rotor and thus of the rotor core, i. in the direction of the axis of rotation, at least partially, preferably completely, over at least one axial section of the rotor or of the rotor core. The rotor may preferably be constructed with a plurality of such axial sections, also referred to as segments. Particularly preferably, the individual segments about the rotational axis against each other by a predetermined angle - the helix angle - arranged twisted. For example, 6 segments are provided, with two each in the axial direction immediately adjacent segments are rotated by 1 angle degree against each other. This twisted arrangement - referred to as a skew - serves to reduce the so-called Nutrastmoments the electric machine.
Durch die Konfiguration der Ausnehmungen und damit der darin anzuordnenden Dauermagnete in einer ersten und einer zweiten "V"-förmigen Gestaltung und durch die ineinander verschachtelte Anordnung der ersten und der zweiten "V"-förmige Gestaltung, bei der die ersten und zweiten Ausnehmungen der ersten "V"-förmigen Gestaltung außen liegen und die dritten und vierten Ausnehmungen der zweiten "V"-förmigen Gestaltung innenliegend in der ersten "V"-förmigen Gestaltung eingebettet sind, werden sowohl ein Grundmoment als auch insbesondere ein Reluktanzmoment der elektrischen Maschine gesteigert; besonders groß ist diese Steigerung im Vergleich mit einer Anordnung, bei der je Magnetpol des Rotors nur eine einzelne "V"-förmige Gestaltung vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, im Rotor mit Ferritwerkstoff gebildete Dauermagnete anstelle von Selten-Erden-Magneten einzusetzen und trotz der geringeren Magnetisierung der Dauermagnete aus Ferritwerkstoff, d.h. deren gegenüber Selten-Erden-Magneten geringeren Permanentmagnetflusses, eine hohe Leistung der Maschine zu erzielen. Bevorzugt können bei dieser Konfiguration alle Dauermagnete im Rotor ausschließlich mit Ferritwerkstoff gebildet sein bei trotzdem hoher Leistung der Maschine. Die Erfindung ermöglicht somit eine kostengünstige Herstellung einer leistungsfähigen Maschine. By configuring the recesses and thus the permanent magnets to be arranged therein in a first and a second "V" -shaped configuration and by the nested arrangement of the first and the second "V" -shaped configuration, in which the first and second recesses of the first "V" -shaped design lie outside and the third and fourth recesses of the second "V" -shaped design are embedded inside in the first "V" -shaped design, both a basic moment and in particular a reluctance torque of the electric machine are increased; this increase is particularly large in comparison with an arrangement in which only a single "V" -shaped design is provided per magnetic pole of the rotor. This makes it possible to use permanent magnets formed in the rotor with ferrite material instead of rare-earth magnets and, despite the lower magnetization of the ferrite permanent magnets, i. their compared to rare earth magnets lower permanent magnet flux to achieve high performance of the machine. In this configuration, all the permanent magnets in the rotor may preferably be formed exclusively with ferrite material while the machine still has high power. The invention thus enables a cost-effective production of a powerful machine.
Die bevorzugte Ausgestaltung, bei der die Ausnehmungen in einer Erstreckung entlang der Schenkel der "V"-förmigen Gestaltungen eine bevorzugt um ein Mehrfaches größere, Abmessung aufweisen als in einer Erstreckung quer zu den Schenkeln der "V"-förmigen Gestaltungen, und bei der weiterhin die Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete entlang der geringeren Abmessung der Ausnehmungen ausgerichtet ist, ermöglicht den Einsatz flacher, raum- und werkstoffsparender Dauermagnete und damit eine kompakte, hochleistungsfähige Rotoranordnung. The preferred embodiment, wherein the recesses extend in an extent along the legs of the "V" -shaped designs, preferably a multiple times greater dimension than in an extension transverse to the legs of the "V" -shaped designs, and in the further the magnetization direction of the permanent magnets along the smaller dimension of the recesses is aligned, allows the use of flat, space and material-saving permanent magnets and thus a compact, high-performance rotor assembly.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotors
- • sind radial einwärts gerichtete Enden der ersten und zweiten Ausnehmung von einer Rotorkerninnenfläche nur durch eine radiale Abmessung eines wenigstens nahezu ringförmigen inneren Rotorkern-Tragbereichs, der sich in Umfangsrichtung des Rotorkerns – und damit des Rotors – entlang der Rotorkerninnenfläche erstreckt, beabstandet
- • sind radial auswärts gerichtete Enden der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausnehmung von der Rotorkernaußenfläche nur durch eine radiale Abmessung eines wenigstens nahezu ringförmigen äußeren Rotorkern-Tragbereichs, der sich in Umfangsrichtung des Rotorkerns entlang der Rotorkernaußenfläche erstreckt, beabstandet.
- • are radially inwardly directed ends of the first and second recesses of a rotor core inner surface only by a radial dimension of at least a substantially annular inner rotor core support portion which extends in the circumferential direction of the rotor core - and thus the rotor - along the rotor core inner surface, spaced
- • radially outward-facing ends of the first, second, third and fourth recesses are spaced from the rotor core outer surface only by a radial dimension of an at least substantially annular outer rotor core support portion extending circumferentially of the rotor core along the rotor core outer surface.
Die Rotorkerninnenfläche ist dabei eine vorzugsweise kreiszylindrische oder wenigstens im Wesentlichen kreiszylindrische Berandung des Rotorkerns zu einer im Rotorkern vorzugsweise rotationssymmetrisch zentral angeordneten Rotorwelle; letztere ist bevorzugt mit nichtmagnetischem Werkstoff ausgebildet. Die Rotorkerninnenfläche ist gebildet als Innenfläche eines Raumbereichs des Rotorkerns, der zwar vorzugsweise – aber nicht notwendig – einstückig aus Werkstoff des Rotorkerns, also insbesondere magnetisch leitfähigem Werkstoff, gebildet ist, der aber vorrangig einer mechanischen Kräfteübertragung zwischen Rotorkern und Rotorwelle dient. Dieser Raumbereich des Rotorkerns umschließt die Rotorwelle wenigstens nahezu ringförmig, d.h. wenigstens nahezu kreiszylindrisch und ist hier als innerer Rotorkern-Tragbereich bezeichnet. Insbesondere dient dieser innere Rotorkern-Tragbereich der Aufnahme mechanischer Spannungen, die durch im Betrieb auf den Rotor wirkende Fliehkräfte und Drehmomente hervorgerufen werden, aber auch durch auf den Rotorkern wirkende mechanische Spannungen aus der Herstellung, z.B. durch Aufschrumpfen auf die Rotorwelle. Die radiale Abmessung dieses inneren Rotorkern-Tragbereichs wird so gering gewählt, wie es die genannten mechanischen Belastungen ermöglichen, so dass sich die ersten und zweiten Ausnehmungen und damit die darin angeordneten Dauermagnete möglichst dicht an die Rotorkerninnenfläche heran erstrecken. The rotor core inner surface is a preferably circular-cylindrical or at least substantially circular-cylindrical boundary of the rotor core to a rotor shaft, which is preferably rotationally symmetrical in the rotor core and arranged centrally; the latter is preferably formed with non-magnetic material. The rotor core inner surface is formed as an inner surface of a space region of the rotor core, which is preferably - but not necessarily - integrally formed from material of the rotor core, ie in particular magnetically conductive material, but which primarily serves a mechanical transmission of forces between the rotor core and rotor shaft. This space area of the rotor core encloses the rotor shaft at least approximately annular, i. at least nearly circular cylindrical and is referred to here as the inner rotor core support area. In particular, this inner rotor core support portion serves to accommodate mechanical stresses caused by centrifugal forces and torques acting on the rotor during operation, but also by mechanical stresses on the rotor core from manufacture, e.g. by shrinking onto the rotor shaft. The radial dimension of this inner rotor core support region is selected to be as small as is possible by the mechanical loads mentioned, so that the first and second recesses and thus the permanent magnets arranged therein extend as close as possible to the rotor core inner surface.
Der äußere Rotorkern-Tragbereich entspricht in Werkstoff, Gestaltung und Zweck dem inneren Rotorkern-Tragbereich und begrenzt den Rotorkern entlang der Rotorkernaußenfläche. Der äußere Rotorkern-Tragbereich erstreckt sich in Umfangsrichtung des Rotors und damit des Rotorkerns entlang der Rotorkernaußenfläche und dient im Wesentlichen zum Aufnehmen von Fliehkräften im Rotor, insbesondere von auf die Dauermagnete in den Ausnehmungen ausgeübte Fliehkräfte. Die radiale Abmessung auch dieses äußeren Rotorkern-Tragbereichs wird so gering gewählt, wie es die genannten mechanischen Belastungen ermöglichen, so dass sich die Ausnehmungen und damit die darin angeordneten Dauermagnete möglichst dicht an die Rotorkernaußenfläche heran erstrecken. The outer rotor core support portion corresponds in material, design and purpose to the inner rotor core support portion and defines the rotor core along the rotor core outer surface. The outer rotor core support region extends in the circumferential direction of the rotor and thus of the rotor core along the rotor core outer surface and serves essentially for absorbing centrifugal forces in the rotor, in particular centrifugal forces exerted on the permanent magnets in the recesses. The radial dimension of this outer rotor core support area is chosen to be as low as the mechanical loads mentioned so that the recesses and thus the permanent magnets arranged therein extend as close as possible to the rotor core outer surface.
Insgesamt wird damit erreicht, dass sich die Ausnehmungen und damit die darin angeordneten Dauermagnete radial über einen möglichst großen Teil der radialen Abmessung des Rotorkerns erstrecken. Insbesondere bei einer Ausrichtung der Magnetisierung der Dauermagnete quer zu den Schenkeln der „V“-förmigen Gestaltungen können durch diese Erstreckung der Ausnehmungen und damit der darin angeordneten Dauermagnete diese Dauermagnete quer zu ihrer Magnetisierung eine größtmögliche Abmessung erhalten, wodurch der Permanentmagnetfluss gesteigert wird. Bei einer vorgegebenen Polteilung der Magnetpole des Rotors bewirkt diese Erstreckung der Ausnehmungen auch, dass die Schenkel der „V“-förmigen Gestaltungen innerhalb der Polteilung so steil wie möglich angeordnet sind, d.h. unter einem geringstmöglichen Winkel zueinander. Overall, it is thus achieved that the recesses and thus the permanent magnets arranged therein extend radially over as large a part as possible of the radial dimension of the rotor core. In particular, with an orientation of the magnetization of the permanent magnets transversely to the legs of the "V" -shaped configurations, these permanent magnets transversely to their magnetization receive a maximum dimension by this extension of the recesses and thus the permanent magnets arranged therein, whereby the permanent magnet flux is increased. For a given pole pitch of the magnetic poles of the rotor, this extension of the recesses also causes the legs of the "V" shaped configurations to be as steep as possible within the pole pitch, i. at the lowest possible angle to each other.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors erstrecken die wenigstens einen Dauermagnete sich wenigstens nahezu vollständig über die betreffenden Ausnehmungen, die betreffenden Ausnehmungen wenigstens nahezu vollständig ausfüllend. Wahlweise weist wenigstens eine der Ausnehmungen an einem radial einwärts und/oder an einem radial auswärts gerichteten Ende wenigstens eine Lufttasche auf. In a further preferred embodiment of the rotor according to the invention, the at least one permanent magnet extend at least almost completely over the respective recesses, the recesses concerned at least almost completely filling. Optionally, at least one of the recesses at least one air pocket at a radially inwardly and / or at a radially outwardly directed end.
Als Lufttaschen sind hier ganz allgemein von Rotorkernwerkstoff und Dauermagneten freigehaltene, magnetisch nichtleitende Raumbereiche im Rotorkern bezeichnet. Als magnetisch nichtleitende Raumbereiche sind Raumbereiche bezeichnet, deren relative magnetische Permeabilität wenigstens nahezu gleich 1 ist, also wenigstens nahezu gleich derjenigen des Vakuums. As air pockets are here generally kept free of rotor core material and permanent magnets, magnetically non-conductive space areas in the rotor core. As magnetically non-conductive space regions are designated space regions whose relative magnetic permeability is at least almost equal to 1, that is at least almost equal to that of the vacuum.
Für eine in radialer Richtung, d.h. hier entlang der Schenkel der „V“-förmigen Gestaltungen, möglichst weite Erstreckung der Ausnehmungen und der darin aufgenommenen Dauermagnete sind Lufttaschen der genannten Art möglichst gering zu dimensionieren; anderseits werden durch die Lufttaschen Streuflüsse vermindert und wird damit die Leistung der Maschine gesteigert. Bevorzugt sind hier jedoch allenfalls Lufttaschen mit sehr geringen Abmessungen, bevorzugt kleineren Abmessungen als die geringste der Abmessungen der Dauermagnete, da dadurch große Abmessungen der Dauermagnete erzielbar sind mit entsprechend hohem Permanentmagnetfluss. For a radial direction, i. here along the legs of the "V" -shaped designs, as far as possible extension of the recesses and the permanent magnets received therein air pockets of the type mentioned are to be minimized as possible; On the other hand, stray fluxes are reduced by the air pockets and thus the performance of the machine is increased. Air pockets with very small dimensions, preferably smaller dimensions than the smallest of the dimensions of the permanent magnets, are preferred here, however, since this makes it possible to obtain large dimensions of the permanent magnets with a correspondingly high permanent magnet flux.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors
- • weisen die erste und die zweite Ausnehmung in einer Erstreckung entlang der Schenkel der ersten "V"-förmigen Gestaltung eine größere, bevorzugt wenigstens nahezu die doppelte, Abmessung auf als die dritte und die vierte Ausnehmung entlang der Schenkel der zweiten "V"-förmigen Gestaltung
- • weisen die erste und die zweite Ausnehmung in einer Erstreckung quer zu den Schenkeln der ersten "V"-förmigen Gestaltung eine größere, bevorzugt um wenigstens nahezu 10% größere, Abmessung auf als die dritte und die vierte Ausnehmung quer zu den Schenkeln der zweiten "V"-förmigen Gestaltung
- • ist ein Öffnungswinkel der Schenkel der zweiten "V"-förmigen Gestaltung größer, bevorzugt um wenigstes nahezu 20% größer, als ein Öffnungswinkel der Schenkel der ersten "V"-förmigen Gestaltung.
- • The first and the second recess in a dimension along the legs of the first "V" -shaped design a larger, preferably at least almost twice the dimension as the third and the fourth recess along the legs of the second "V" -shaped layout
- The first and the second recess have a larger, preferably at least approximately 10% larger, dimension than the third and the fourth recess, transversely to the legs of the first "V" -shaped configuration, in an extension transverse to the legs of the second " V "-shaped design
- • An opening angle of the legs of the second "V" -shaped design is larger, preferably at least nearly 20% larger than an opening angle of the legs of the first "V" -shaped design.
Bei einer bevorzugten Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete, die sich quer zu den Schenkeln der „V“-förmigen Gestaltungen erstreckt, sind somit die ersten und zweiten Ausnehmungen für in Magnetisierungsrichtung dickere und quer zur Magnetisierungsrichtung breitere Dauermagnete ausgebildet als die dritten und vierten Ausnehmungen. In a preferred magnetization direction of the permanent magnets, which extends transversely to the legs of the "V" -shaped designs, thus the first and second recesses for magnetization thicker and transverse to the magnetization direction permanent magnets are formed as the third and fourth recesses.
Vorteilhaft grenzen weiterhin die dritte und die vierte Ausnehmung an ihren radial einwärts gerichteten Enden möglichst eng aneinander, lediglich getrennt durch einen Tragsteg aus Rotorkernwerkstoff, der der Aufnahme von Fliehkräften dient und so schmal gewählt ist, wie es für eine Erfüllung dieses Zwecks möglich ist. Auch hierdurch werden Streuflüsse vermieden bzw. verringert. Advantageously continue to border the third and the fourth recess at their radially inwardly directed ends as closely as possible, only separated by a supporting web of rotor core material, which serves to absorb centrifugal forces and is so narrow, as it is possible for a fulfillment of this purpose. This also litter flows are avoided or reduced.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotors erstreckt sich die erste Ausnehmung zu einem ersten der Magnetpole des Rotors wenigstens nahezu parallel zu der in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten zweiten Ausnehmung eines in Umfangsrichtung zu dem ersten der Magnetpole des Rotors unmittelbar benachbarten zweiten der Magnetpole des Rotors. Dabei ist dann ein Öffnungswinkel der ersten „V“-förmigen Gestaltung wenigstens nahezu gleich einem Winkel der Polteilung der Magnetpole des Rotors. Abschnitte des Rotorwerkstoffs zwischen den einzelnen Magnetpolen des Rotors weisen dabei eine entlang ihrer Erstreckung in radialer Richtung wenigstens nahezu gleichförmige Breite in Umfangsrichtung des Rotors auf. According to a preferred embodiment of the rotor according to the invention, the first recess extends to a first of the magnetic poles of the rotor at least almost parallel to the circumferentially immediately adjacent second recess of a circumferentially to the first of the magnetic poles of the rotor immediately adjacent second of the magnetic poles of the rotor. In this case, then an opening angle of the first "V" -shaped design is at least almost equal to an angle of the pole pitch of the magnetic poles of the rotor. Sections of the rotor material between the individual magnetic poles of the rotor in this case have along their extent in the radial direction at least almost uniform width in the circumferential direction of the rotor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors
- • erstreckt sich wenigstens eine magnetisch nichtleitende, bevorzugt viereckige, flusslenkende Ausnehmung entlang der Umfangsrichtung des Rotorkerns zwischen radial einwärts gerichteten Enden der ersten und zweiten Ausnehmung,
- • sind insbesondere mehrere derartige magnetisch nichtleitende, bevorzugt viereckige, flusslenkende Ausnehmungen zwischen den radial einwärts gerichteten Enden der ersten und zweiten Ausnehmung vorzugsweise entlang der Umfangsrichtung aneinandergereiht und durch, bevorzugt mit dem Rotorkern einstückig aus Rotorkernwerkstoff gebildete, Tragstege voneinander getrennt.
- At least one magnetically nonconductive, preferably quadrangular, flux-guiding recess extends along the circumferential direction of the rotor core between radially inwardly directed ends of the first and second recesses,
- • are in particular a plurality of such magnetically non-conductive, preferably quadrangular, flux-guiding recesses between the radially inwardly directed ends of the first and second recesses preferably lined up along the circumferential direction and separated by, preferably integrally formed with the rotor core of rotor core material, supporting webs.
Diese wenigstens eine flusslenkende Ausnehmung, vorzugsweise ebenfalls als Luftkavität ausgebildet, dient insbesondere der Verringerung bzw. Verhinderung magnetischer Streuflüsse von den Dauermagneten in der ersten bzw. zweiten Ausnehmung in den inneren Rotorkern-Tragbereich hinein und zur Rotorwelle, die das Grundmoment der Maschine verschlechtern würden. Die wenigstens eine flusslenkende Ausnehmung ist gegenüber der ersten und der zweiten Ausnehmung durch insbesondere der Fliehkraftaufnehme dienende und für eine wirksame Flusslenkung möglichst dünn bemessene Tragstege getrennt; weitere Tragstege sind zwischen zwei oder mehreren solcher flusslenkender Ausnehmungen vorgesehen. Sind mehrere dieser flusslenkenden Ausnehmungen vorgesehen, können diese sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung – durch Tragstege voneinander getrennt – aneinandergereiht sein. This at least one flux-guiding recess, preferably also designed as Luftkavität, serves in particular to reduce or prevent magnetic leakage flux from the permanent magnets in the first and second recess in the inner rotor core support area and the rotor shaft, which would worsen the basic moment of the machine. The at least one flow-guiding recess is provided with respect to the first and the second recess, in particular by the centrifugal force absorption and separated as thin as possible supporting webs for an effective flow control; further support webs are provided between two or more such flux-guiding recesses. If a plurality of these flux-guiding recesses provided, they can be strung together both in the circumferential direction and in the radial direction - separated by support webs.
Im Resultat der vorbeschriebenen Gestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Rotors wird eine optimale Ausbildung für ein hohes Drehmoment der elektrischen Maschine, d.h. sowohl ein hohes Grundmoment als auch ein hohes Reluktanzmoment, erzielt, wobei der Rotorkern für eine optimale Kräfteaufnahme sowie für weitestgehende Streuflussverringerung ausgebildet ist. As a result of the above-described design features of the rotor according to the invention, an optimum configuration for a high torque of the electric machine, i. achieved both a high base torque and a high reluctance torque, wherein the rotor core is designed for optimal force absorption and for the greatest possible leakage flux reduction.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotors ist in einem Raumbereich zwischen der ersten und der zweiten Ausnehmung, insbesondere zwischen radial einwärts gerichteten Enden der ersten und der zweiten Ausnehmung, im Rotorkern wenigstens eine Ausnehmung zum Aufnehmen wenigstens eines Befestigungsmittels angeordnet. Bevorzugt ist das wenigstens eine Befestigungsmittel dazu ausgebildet, bei einem Rotor, dessen Rotorkern mit zwei oder mehreren Rotorkernelementen, insbesondere Rotorblechschnitten, aufgebaut ist, die Rotorkernelemente, insbesondere Rotorblechschnitte, wenigstens eines Segments des Rotors untereinander zu verbinden. Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine Befestigungsmittel dazu ausgebildet, wenigstens nahezu alle Rotorkernelemente, insbesondere Rotorblechschnitte, aller Segmente des Rotors untereinander zu verbinden. Vorteilhaft ist das wenigstens eine Befestigungsmittel mit einer Verschraubung, vorzugsweise mit Bolzen, ausgestaltet; wahlweise können Nieten, Klammern oder dergleichen eingesetzt werden. Um auf einfache Weise dabei die vorbeschriebene Schrägung zu erhalten, ist bevorzugt die wenigstens eine Ausnehmung zum Aufnehmen des wenigstens einen Befestigungsmittels von einem Segment zum in axialer Richtung nächsten Segment um den Schrägungswinkel in Umfangsrichtung um die Rotationsachse verdreht im Rotorkernelement, insbesondere Rotorblechschnitt, positioniert. Auf diese Weise ergibt sich die Schrägung beim Auffädeln der Rotorkernelemente, insbesondere Rotorblechschnitte, auf das wenigstens eine Befestigungsmittel, insbesondere Bolzen, in der gewünschten Reihenfolge von selbst. According to a preferred development of the rotor according to the invention, at least one recess for receiving at least one fastening means is arranged in the rotor core in a space region between the first and the second recess, in particular between radially inwardly directed ends of the first and the second recess. Preferably, the at least one fastening means is adapted, in a rotor whose rotor core is constructed with two or more rotor core elements, in particular rotor lamination sections, to connect the rotor core elements, in particular rotor lamination sections, of at least one segment of the rotor. Particularly preferably, the at least one fastening means is designed to connect at least almost all rotor core elements, in particular rotor sheet sections, of all segments of the rotor with one another. Advantageously, the at least one fastening means with a screw, preferably with bolts configured; optionally rivets, staples or the like can be used. In order to easily obtain the above-described skew, the at least one recess for receiving the at least one fastener from a segment to the next segment in the axial direction by the helix angle in the circumferential direction about the rotation axis is preferably rotated in the rotor core element, in particular rotor lamination cut positioned. In this way, the skewing results in the threading of the rotor core elements, in particular rotor laminations, on the at least one fastening means, in particular bolts, in the desired order by itself.
Die Ausnehmungen sind entbehrlich, wenn die Rotorkernelemente, insbesondere Rotorblechschnitte, mit anderen Mitteln verbunden werden, z.B. durch Kleben, insbesondere mit einem elektrisch isolierenden Klebstoff, oder ähnliches. The recesses are dispensable when the rotor core elements, in particular rotor laminations, are connected by other means, e.g. by gluing, in particular with an electrically insulating adhesive, or the like.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Rotorkernelement, insbesondere einen Rotorblechschnitt, der gekennzeichnet ist durch eine Ausbildung mit den Merkmalen eines Rotors der vorbezeichneten Art. The above object is further achieved by a rotor core element, in particular a rotor lamination section, which is characterized by an embodiment having the features of a rotor of the aforementioned type.
Das erfindungsgemäße Rotorkernelement, insbesondere der erfindungsgemäße Rotorblechschnitt, für den erfindungsgemäßen magnetisch leitfähigen Rotorkern des erfindungsgemäßen Rotors der permanentmagneterregten elektrischen Maschine umfasst daher zu jedem Magnetpol des Rotors:
- • eine erste Ausnehmung, in der wenigstens ein erster Dauermagnet angeordnet ist,
- • eine zweite Ausnehmung, in der wenigstens ein zweiter Dauermagnet angeordnet ist,
- • eine dritte Ausnehmung, in der wenigstens ein dritter Dauermagnet angeordnet ist,
- • eine vierte Ausnehmung, in der wenigstens ein vierter Dauermagnet angeordnet ist.
- A first recess, in which at least one first permanent magnet is arranged,
- A second recess, in which at least one second permanent magnet is arranged,
- A third recess in which at least one third permanent magnet is arranged,
- • A fourth recess in which at least a fourth permanent magnet is arranged.
Dabei sind
- • die erste und zweite Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender erster "V"-förmiger Gestaltung und
- • die dritte und vierte Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender zweiter "V"-förmiger Gestaltung
- • die erste und die zweite "V"-förmige Gestaltung ineinander derart verschachtelt sind, dass sich die zweite "V"-förmige Gestaltung zwischen den Ausnehmungen der ersten "V"-förmigen Gestaltung befindet.
- • The first and second recess in opening toward the rotor core outer surface first "V" -shaped design and
- The third and fourth recesses have a second "V" -shaped configuration opening towards the rotor core outer surface
- The first and second "V" -shaped designs are interleaved with each other such that the second "V" -shaped configuration is located between the recesses of the first "V" -shaped configuration.
In einer bevorzugten Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Rotorkernelements weisen außerdem die Ausnehmungen in einer Erstreckung entlang der Schenkel der "V"-förmigen Gestaltungen eine größere, bevorzugt um ein Mehrfaches größere, Abmessung auf als in einer Erstreckung quer zu den Schenkeln der "V"-förmigen Gestaltungen, besonders bevorzugt wenigstens die dreifache Abmessung. In a preferred development of this rotor core element according to the invention, moreover, the recesses have, in an extension along the limbs of the "V" -shaped designs, a larger, preferably several times larger, dimension than in an extension transverse to the limbs of the "V" -shaped configurations , more preferably at least three times the size.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotorkernelements, insbesondere Rotorblechschnitts, für den erfindungsgemäßen Rotor
- • sind radial einwärts gerichtete Enden der ersten und zweiten Ausnehmung von einer Rotorkerninnenfläche nur durch eine radiale Abmessung eines wenigstens nahezu ringförmigen inneren Rotorkern-Tragbereichs, der sich in Umfangsrichtung des Rotorkernelements entlang der Rotorkerninnenfläche erstreckt, beabstandet
- • sind radial auswärts gerichtete Enden der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausnehmung von der Rotorkernaußenfläche nur durch eine radiale Abmessung eines wenigstens nahezu ringförmigen äußeren Rotorkern-Tragbereichs, der sich in Umfangsrichtung des Rotorkernelements entlang der Rotorkernaußenfläche erstreckt, beabstandet.
- • radially inwardly directed ends of the first and second recesses are spaced from a rotor core inner surface only by a radial dimension of an at least substantially annular inner rotor core support portion extending circumferentially of the rotor core member along the rotor core inner surface
- • radially outward-facing ends of the first, second, third and fourth recesses are spaced from the rotor core outer surface only by a radial dimension of an at least substantially annular outer rotor core support portion extending circumferentially of the rotor core member along the rotor core outer surface.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotorkernelements sind die Ausnehmungen dazu ausgebildet, dass sich die wenigstens einen Dauermagnete wenigstens nahezu vollständig über die betreffenden Ausnehmungen erstrecken, die betreffenden Ausnehmungen wenigstens nahezu vollständig ausfüllend. Wahlweise weist wenigstens eine der Ausnehmungen an einem radial einwärts und/oder an einem radial auswärts gerichteten Ende wenigstens eine Lufttasche auf. In a further preferred embodiment of the rotor core element according to the invention, the recesses are designed such that the at least one permanent magnets extend at least almost completely over the respective recesses, at least almost completely filling the respective recesses. Optionally, at least one of the recesses at least one air pocket at a radially inwardly and / or at a radially outwardly directed end.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkernelements
- • weisen die erste und die zweite Ausnehmung in einer Erstreckung entlang der Schenkel der ersten "V"-förmigen Gestaltung eine größere, bevorzugt wenigstens nahezu die doppelte, Abmessung auf als die dritte und die vierte Ausnehmung entlang der Schenkel der zweiten "V"-förmigen Gestaltung
- • weisen die erste und die zweite Ausnehmung in einer Erstreckung quer zu den Schenkeln der ersten "V"-förmigen Gestaltung eine größere, bevorzugt um wenigstens nahezu 10% größere, Abmessung auf als die dritte und die vierte Ausnehmung quer zu den Schenkeln der zweiten "V"-förmigen Gestaltung
- • ist ein Öffnungswinkel der Schenkel der zweiten "V"-förmigen Gestaltung größer, bevorzugt um wenigstes nahezu 20% größer, als ein Öffnungswinkel der Schenkel der ersten "V"-förmigen Gestaltung.
- • The first and the second recess in a dimension along the legs of the first "V" -shaped design a larger, preferably at least almost twice the dimension as the third and the fourth recess along the legs of the second "V" -shaped layout
- The first and the second recess have a larger, preferably at least approximately 10% larger, dimension than the third and the fourth recess, transversely to the legs of the first "V" -shaped configuration, in an extension transverse to the legs of the second " V "-shaped design
- • An opening angle of the legs of the second "V" -shaped design is larger, preferably at least nearly 20% larger than an opening angle of the legs of the first "V" -shaped design.
Weiterhin bevorzugt erstreckt sich bei dem erfindungsgemäßen Rotorkernelement die erste Ausnehmung zu einem ersten der Magnetpole des Rotors wenigstens nahezu parallel zu der in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten zweiten Ausnehmung eines in Umfangsrichtung zu dem ersten der Magnetpole des Rotors unmittelbar benachbarten zweiten der Magnetpole des Rotors. Further preferably, in the rotor core element according to the invention, the first recess extends to a first of the magnetic poles of the rotor at least almost parallel to the circumferentially immediately adjacent second recess of a circumferentially to the first of the magnetic poles of the rotor immediately adjacent second of the magnetic poles of the rotor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorkernelements
- • erstreckt sich wenigstens eine magnetisch nichtleitende, bevorzugt viereckige, flusslenkende Ausnehmung entlang der Umfangsrichtung des Rotorkernelements zwischen radial einwärts gerichteten Enden der ersten und zweiten Ausnehmung, und
- • sind insbesondere mehrere derartige magnetisch nichtleitende, bevorzugt viereckige, flusslenkende Ausnehmungen zwischen den radial einwärts gerichteten Enden der ersten und zweiten Ausnehmung vorzugsweise entlang der Umfangsrichtung aneinandergereiht und durch, bevorzugt mit dem Rotorkernelement einstückig aus Rotorkernwerkstoff gebildete, Tragstege voneinander getrennt.
- • extends at least one magnetically non-conductive, preferably quadrangular, flux-guiding recess along the circumferential direction of the rotor core element between radially inwardly directed ends of the first and second recesses, and
- • In particular, a plurality of such magnetically non-conductive, preferably quadrangular, flux-guiding recesses between the radially inwardly directed ends of the first and second recesses preferably strung together along the circumferential direction and separated by, preferably integrally formed with the rotor core element of rotor core material, support webs.
Schließlich ist nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotorkernelements in einem Raumbereich zwischen der ersten und der zweiten Ausnehmung, insbesondere zwischen radial einwärts gerichteten Enden der ersten und der zweiten Ausnehmung, im Rotorkernelement wenigstens eine Ausnehmung zum Aufnehmen wenigstens eines Befestigungsmittels angeordnet. Finally, according to a preferred embodiment of the rotor core element according to the invention in a space between the first and the second recess, in particular between radially inwardly directed ends of the first and the second recess, arranged in the rotor core element at least one recess for receiving at least one fastening means.
Das erfindungsgemäße Rotorkernelement, insbesondere der Rotorblechschnitt, ist auf einfache Weise kostengünstig herstellbar, da es mit einfachen Konturen ausbildbar ist, die sich leicht durch übliche Bearbeitungsverfahren fertigen lassen, z.B. durch Stanzen oder ähnliches. Ebenso einfach ist mit dem erfindungsgemäßen Rotorkernelement, insbesondere Rotorblechschnitt, ein Rotorkern für einen Rotor mit den beschriebenen Merkmalen und Vorteilen sowie insgesamt der beschriebene Rotor herstellbar. The rotor core element according to the invention, in particular the rotor lamination section, can be produced inexpensively in a simple manner since it can be formed with simple contours which can be easily produced by conventional machining methods, e.g. by punching or the like. It is just as easy to produce a rotor core for a rotor with the described features and advantages as well as a total of the rotor described with the rotor core element according to the invention, in particular rotor lamination section.
Die oben genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine permanentmagneterregte elektrische Maschine, die einen Rotor der vorbezeichneten Art und/oder ein Rotorkernelement, insbesondere einen Rotorblechschnitt, der vorbeschriebenen Art aufweist. Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine ist mit kostengünstigen Werkstoffen, insbesondere kostengünstigen Dauermagneten aus Ferritwerkstoff, herstellbar und weist eine hohe Leistung, insbesondere eine hohe Leistungsdichte, auf. Eine Ausstattung der elektrischen Maschine mit kostspieligen Selten-Erden-Magneten ist damit entbehrlich. The above object is also achieved by a permanent magnet excited electric machine having a rotor of the type described above and / or a rotor core element, in particular a rotor lamination section, of the type described above. The machine designed according to the invention can be produced with cost-effective materials, in particular cost-effective permanent magnets made of ferrite material, and has a high performance, in particular a high power density on. An equipment of the electric machine with expensive rare earth magnets is therefore unnecessary.
Die oben genannte Aufgabe wird schließlich auch durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, gelöst, das eine permanentmagneterregte elektrische Maschine der vorbezeichneten Art aufweist und/oder mit einer Maschine ausgestattet ist, die mit einem Rotor der vorbeschriebenen Art ausgebildet ist, und/oder das eine Maschine mit einem Rotorkernelement, insbesondere Rotorblechschnitt, der vorbezeichneten Art aufweist. Das Fahrzeug kann auf diese Weise mit einem kostengünstigen und leistungsfähigen Antrieb, insbesondere Traktionsantrieb, ausgestattet werden. Finally, the above-mentioned object is also achieved by a vehicle, in particular a road vehicle, which has a permanently magnetically excited electric machine of the aforementioned type and / or is equipped with a machine which is formed with a rotor of the type described above, and / or the one Machine having a rotor core element, in particular rotor lamination section, the aforementioned type. The vehicle can be equipped in this way with a cost-effective and powerful drive, in particular traction drive.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es zeigen: Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below, with matching elements in all figures are given the same reference numerals and a repeated description of these elements is omitted. Show it:
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Preferred embodiment of the invention
In
Diese Konfiguration gemäß
Die erste, zweite, dritte und vierte Ausnehmung
Der Rotorkern
Die erste und zweite Ausnehmung
Die dritte und vierte Ausnehmung
Bei dem als Beispiel dargestellten Rotorkern
- • für die erste und die
zweite Ausnehmung 106 ,107 , dass die Differenz D2 – D6 wenigstens das Fünffache einer als erste Abmessung bezeichneten Abmessung A1 der ersten und zweiten Ausnehmung106 ,107 quer zu den Schenkeln der ersten "V"-förmigen Gestaltung 108 beträgt, und - • für die dritte und die
vierte Ausnehmung 110 ,111 , dass die Differenz D2 – D3 wenigstens das Dreifache einer als zweite Abmessung bezeichneten Abmessung A2 der dritten und vierten Ausnehmung110 ,111 quer zu den Schenkeln der zweiten "V"-förmigen Gestaltung 112 beträgt.
- • for the first and the
second recess 106 .107 in that the difference D2 - D6 is at least five times a dimension A1 of the first and second recesses designated as thefirst dimension 106 .107 across the thighs of the first "V" shapeddesign 108 is, and - • for the third and the
fourth recess 110 .111 in that the difference D2 - D3 is at least three times a dimension A2 of the third and fourth recesses designated as thesecond dimension 110 .111 transverse to the thighs of the second "V" shapeddesign 112 is.
Außerdem ist im dargestellten Beispiel die erste Abmessung A1 bevorzugt um wenigstens nahezu 10% größer als die zweite Abmessung A2. In addition, in the illustrated example, the first dimension A1 is preferably at least almost 10% larger than the second dimension A2.
Ferner ist ein Öffnungswinkel W4 der Schenkel, d.h. der dritten und vierten Ausnehmung
Die erste, zweite, dritte und vierte Ausnehmung
Die Dauermagnete – also auch der beispielhaft dargestellte erste und vierte Dauermagnet
Dabei ist die Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete – also auch des beispielhaft dargestellten ersten und vierten Dauermagneten
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Dauermagnete
Die Lufttaschen verhindern bei der vorbeschriebenen Magnetisierungsrichtung der Dauermagnete einen magnetischen Kurzschluss bzw. magnetische Streuflüsse an den genannten Enden
Dem Unterdrücken magnetischer Streuflüsse dient auch, dass die radial einwärts gerichteten Enden
Anstelle sich unmittelbar an den ersten
Der fünfte Durchmesser D5 ist größer als der sechste Durchmesser D6, aber kleiner als der dritte Durchmesser D3 und so gering wie möglich gewählt, so dass durch die flusslenkenden Ausnehmungen
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind außerdem alle Ecken aller Ausnehmungen
Weiterhin erstreckt sich die erste Ausnehmung
Im Raumbereich
Die Ausnehmung
Bei einem Aufbau des Rotors
Ein bevorzugtes Dimensionierungsbeispiel des Rotorkerns
Zusammengefasst stellt die Erfindung einen Rotor einer IPM-Maschine mit einem magnetisch leitfähigen Rotorkern bereit, der zur Herstellungskostensenkung unter Beibehaltung von Leistung und Drehmoment zu jedem Magnetpol des Rotors eine erste, zweite, dritte und vierte Ausnehmung umfasst, in der wenigstens ein erster, zweiter, dritter bzw. vierter Dauermagnet angeordnet ist, wobei
- • erste und zweite Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender erster (
108 ) und dritte und vierte Ausnehmung in sich zur Rotorkernaußenfläche hin öffnender zweiter "V"-förmiger Gestaltung zueinander angeordnet sind, - • sich die zweite "V"-förmige Gestaltung zwischen den Ausnehmungen der ersten "V"-förmigen Gestaltung, mit dieser ineinander verschachtelt, befindet,
- • die Dauermagnete mit Ferritwerkstoff, vorzugsweise vollständig, gebildet sind,
- • insbesondere die Ausnehmungen entlang der Schenkel der "V"-förmigen Gestaltungen größer sind, bevorzugt mehrfach, besonders bevorzugt wenigstens dreifach, als quer dazu,
- • weiter insbesondere die Dauermagnete wenigstens weitgehend, bevorzugt wenigstens nahezu vollständig, entlang der geringeren Abmessung der Ausnehmungen magnetisiert sind.
- First and second recesses in a first opening to the rotor core outer surface (FIG.
108 ) and third and fourth recesses are arranged in relation to one another to the rotor core outer surface opening second "V" -shaped design to each other, - The second "V" -shaped configuration is interleaved with the recesses of the first "V" -shaped configuration,
- The permanent magnets are formed with ferrite material, preferably completely,
- In particular the recesses along the legs of the "V" -shaped designs are larger, preferably several times, more preferably at least three times, than transversely thereto,
- • Furthermore, in particular the permanent magnets at least largely, preferably at least almost completely, are magnetized along the smaller dimension of the recesses.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100 100
- Rotor rotor
- 101 101
-
Rotorblechschnitt als Rotorkernelement von
102 Rotor sheet section as rotor core element of102 - 102 102
-
Rotorkern von
100 Rotor core of100 - 103 103
-
Rotationsachse von
100 Rotation axis of100 - 104 104
-
Umfangsrichtung von
100 und102 Circumferential direction of100 and102 - 105 105
-
Polachsen der Magnetpole von
100 Pole axes of the magnetic poles of100 - 106 106
-
Erste Ausnehmung in
101 bzw.102 First recess in101 respectively.102 - 107 107
-
Zweite Ausnehmung in
101 bzw.102 Second recess in101 respectively.102 - 108 108
-
Erste "V"-förmige Gestaltung, umfasst
106 ,107 First "V" -shaped design includes106 .107 - 109 109
-
Rotorkernaußenfläche: radial auswärts weisende Berandung von
102 Rotor core outer surface: radially outward boundary of102 - 110 110
-
Dritte Ausnehmung in
101 bzw.102 Third recess in101 respectively.102 - 111 111
-
Vierte Ausnehmung in
101 bzw.102 Fourth recess in101 respectively.102 - 112 112
-
Zweite "V"-förmige Gestaltung, umfasst
110 ,111 Second "V" shaped design includes110 .111 - 113 113
-
Radial auswärts gerichtetes Ende von
106 Radially outward end of106 - 114 114
-
Radial auswärts gerichtetes Ende von
107 Radially outward end of107 - 115 115
-
Radial auswärts gerichtetes Ende von
110 Radially outward end of110 - 116 116
-
Radial auswärts gerichtetes Ende von
111 Radially outward end of111 - 117 117
-
Äußerer Rotorkern-Tragbereich von
101 bzw.102 Outer rotor core support area of101 respectively.102 - 118 118
-
Rotorkerninnenfläche von
102 Rotor core inner surface of102 - 119 119
-
Radial einwärts gerichtetes Ende von
106 Radially inward end of106 - 120 120
-
Radial einwärts gerichtetes Ende von
107 Radially inward end of107 - 121 121
-
Innerer Rotorkern-Tragbereich von
101 bzw.102 Inner rotor core support area of101 respectively.102 - 122 122
-
Radial einwärts gerichtetes Ende von
110 Radially inward end of110 - 123 123
-
Radial einwärts gerichtetes Ende von
111 Radially inward end of111 - 124 124
-
Raumbereich mit Rotorkernwerkstoff zwischen
106 ,107 sowie D3, D6 Space area with rotor core material between106 .107 as well as D3, D6 - 125 125
-
Erster Dauermagnet in
106 First permanent magnet in106 - 126 126
-
Vierter Dauermagnet in
111 Fourth permanent magnet in111 - 127 127
-
Lufttasche an
113 von106 Air bag on113 from106 - 128 128
-
Lufttasche an
114 von107 Air bag on114 from107 - 129 129
-
Lufttasche an
122 von110 Air bag on122 from110 - 130 130
-
Lufttasche an
123 von111 Air bag on123 from111 - 131 131
-
Lufttasche an
115 von110 Air bag on115 from110 - 132 132
-
Lufttasche an
116 von111 Air bag on116 from111 - 133 133
-
Erster Tragsteg zwischen
122 von110 und123 von111 First supporting bridge between122 from110 and123 from111 - 134 134
-
Erste flusslenkende Ausnehmung in
101 bzw.102 First flow-directing recess in101 respectively.102 - 135 135
-
Zweite flusslenkende Ausnehmung in
101 bzw.102 Second flow-directing recess in101 respectively.102 - 136 136
-
Zweiter Tragsteg zwischen
106 und134 Second support bridge between106 and134 - 137 137
-
Dritter Tragsteg zwischen
134 und135 Third support bridge between134 and135 - 138 138
-
Vierter Tragsteg zwischen
135 und107 Fourth carrying bridge between135 and107 - 139 139
- Ausnehmung für Befestigungsmittel, z.B. Verschraubung, Niet Recess for fastening means, e.g. Screw connection, rivet
- A1 A1
-
Erste Abmessung: Abmessung von
106 ,107 quer zu den Schenkeln von108 First dimension: dimension of106 .107 across the thighs of108 - A2 A2
-
Zweite Abmessung: Abmessung von
110 ,111 quer zu den Schenkeln von112 Second dimension: dimension of110 .111 across the thighs of112 - A3 A3
-
Dritte Abmessung: Abstand von
139 gegenüber D3 Third dimension: distance from139 opposite D3 - A4 A4
-
Vierte Abmessung: Abstand von
139 gegenüber D5 Fourth dimension: distance from139 opposite D5 - D1 D1
-
Erster Durchmesser: Durchmesser von
102 und damit100 an109 First diameter: diameter of102 and thus100 at109 - D2 D2
-
Zweiter Durchmesser: Radiale Lage von
113 ,114 ,115 116 Second diameter: radial position of113 .114 .115 116 - D3 D3
-
Dritter Durchmesser: Radiale Lage von
122 ,123 Third Diameter: Radial location of122 .123 - D4 D4
-
Vierter Durchmesser: Radiale Lage von
139 Fourth diameter: radial position of139 - D5D5
-
Fünfter Durchmesser: Radiale Lage der radial auswärts gerichteten Berandungen von
134 ,135 Fifth diameter: radial position of the radially outward edges of134 .135 - D6 D6
-
Sechster Durchmesser: Radiale Lage von
119 ,120 Sixth diameter: radial position of119 .120 - D7 D7
-
Siebter Durchmesser: Durchmesser von
118 Seventh diameter: diameter of118 - D8 D8
-
Radiale Abmessung von
117 in radialer Richtung von101 bzw.102 Radial dimension of117 in the radial direction of101 respectively.102 - D9 D9
-
Radiale Abmessung von
121 in radialer Richtung von101 bzw.102 Radial dimension of121 in the radial direction of101 respectively.102 - D10 D10
-
Durchmesser von
139 diameter of139 - R1 R1
-
Radius der Ausrundungen der Ecken von
106 ,107 ,110 ,111 ,134 ,135 Radius of the fillets of the corners of106 .107 .110 .111 .134 .135 - T1 T1
-
Breite von
133 Width of133 - T2 T2
-
Breite von
136 und138 Width of136 and138 - T3 T3
-
Breite von
137 Width of137 - W1 W1
-
Polwinkel zwischen je zwei benachbarten Magnetpolen bzw. deren Polachsen
105 Pole angle between each two adjacent magnetic poles or theirpolar axes 105 - W2 W2
-
Winkellage von
139 gegenüber105 Angular position of139 across from105 - W3 W3
-
Öffnungswinkel der Schenkel, d.h.
106 ,107 , von108 Opening angle of the legs,ie 106 .107 , from108 - W4 W4
-
Öffnungswinkel der Schenkel, d.h.
110 ,111 , von112 Opening angle of the legs,ie 110 .111 , from112 - W5 W5
-
Rechter Winkel von
120 zu107 Right angle of120 to107 - W6 W6
-
Rechter Winkel des zweiten Dauermagneten an
122 in110 Right angle of the secondpermanent magnet 122 in110 - Z Z
-
Ausschnitt aus
1 : Detailansicht nach2 und3 Extract from1 : Detail view after2 and3
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014102411 A1 [0002, 0003, 0005] DE 102014102411 A1 [0002, 0003, 0005]
- DE 102010002786 A1 [0006] DE 102010002786 A1 [0006]
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